Oldalfal-aneurizmák kialakulásának CFD vizsgálata a középvonalon értelmezett Frenet-metszetek felhasználásával
Investigation of side-wall aneurysm initiation by utilizing the Frenet-frames along the vessel centerline
Keywords:
Aneurysm formation, digital reconstruction, secondary flows, numeric simulation, hemodynamics, /, Aneurizma kialakulás,, digitális rekonstrukció, másodlagos áramlások, numerikus szimuláció, hemodinamikaAbstract
Intracranial sidewall aneurysms are cardiovascular diseases which develop on brain arteries and carry serious health risks. Their rupture can cause a brain haemorrhage or even a stroke. These diseases cause large economical stress for society, even if the patient survives . Therefore, it is important to better understand the formation and evolution of aneurysms to widen our knowledge of such diseases. Unfortunately, we do not entirely understand the causes. In our work we examined the features of the blood flow using patient-specific CFD simulations on pre-aneurysmal geometries with the help of digital reconstruction. we studied the velocity field, especially the secondary flow components. To achieve this, we used a program developed by our team, which calculates the secondary velocity components in a local coordinate system from the global one using the so-called Frenet-frames along the vessel centreline. We examined several geometries and tried to find similar patterns among them.
Kivonat
Az oldalfal aneurizmák agyi artériákon kialakuló, komoly egészségügyi kockázatot jelentő kardiovaszkuláris betegségek. Kiszakadásuk esetén agyvérzést és akár stroke-ot is okozhatnak. Mivel ezen betegségek túlélés után is nagy gazdasági terhet jelentenek a társadalomnak, ezért fontos megismerni a kialakulási folyamataikat, hogy megelőzhessük a káros kimenetelt. Ugyanakkor a keletkezésük okát nem ismerjük pontosan, hiszen sokáig tünetmentesen tudnak fejlődni. A munkánk során CFD szimulációkkal vizsgáltuk a vér áramlását való digitálisan rekonstruált betegspecifikus eseteken. Figyelmünket a kialakult sebességtérre fordítottuk, azon belül is a másodlagos áramlásokra, és azok komponenseire. Ehhez egy, a csoportunk által fejlesztett programot használtunk, amely a középvonalon értelmezett kísérő triéder segítségével bontja fel a globális sebességteret lokális koordináta rendszerekbe. Több geometriát vizsgálva próbáltunk hasonlóságokat keresni az áramlás jellegében.
References
M. D. Ford, Y. Hoi, M. Piccinelli, L. Antiga, and D. A. Steinman, “An objective approach to digital removal of saccular aneurysms: Technique and applications,” Br. J. Radiol., vol. 82, no. SPEC. ISSUE 1, pp. 55–61, 2009.
B. Csippa, G. Závodszky, G. Paál, and I. Szikora, “A new hypothesis on the role of vessel topology in cerebral aneurysm initiation,” Comput. Biol. Med., vol. 103, no. June, pp. 244–251, 2018.
C. Chnafa, O. Brina, V. M. Pereira, and D. A. Steinman, “Better Than Nothing: A Rational Approach for Minimizing the Impact of Outflow Strategy on Cerebrovascular Simulations,” Am. J. Neuroradiol., vol. 39, no. 2, pp. 337–343, 2018.
J. R. Cebral, M. A. Castro, C. M. Putman, and N. Alperin, “Flow-area relationship in internal carotid and vertebral arteries,” Physiol. Meas., vol. 29, no. 5, pp. 585–594, 2008.
M. Piccinelli, A. Veneziani, D. A. Steinman, A. Remuzzi, and L. Antiga, “A framework for geometric analysis of vascular structures: Application to cerebral aneurysms,” IEEE Trans. Med. Imaging, vol. 28, no. 8, pp. 1141–1155, 2009.
