Cz En

Kardiovaskulární systém a jeho náhrady

Výzkum tkání, orgánových struktur a biomateriálů

Vliv tvarových nehomogenit na mehanické chování cév - větvení

Popis projektu:



Srovnání rozložení deformací rovinného vzorku v okolí kruhového otvoru (vlevo: MKP-Ansys, vpravo: digitální korelace obrazu - Istra 4D)

Obvodové napětí v okolí kruhového otvoru (r=3mm) v latexové trubici (R=20mm). MKP - Ansys

Jednoosá tahovová zkouška elastické desky s dírou, využití 2D korelace obrazu (systému Q-450)

Obdelníkové vzorky odebrané z oblasti aortálního větvení připravené pro jednoosé tahové zkoušky jsou členěny dle místa, odkud byly výjmuty a jejich orientace.

Graf ukazuje jejich relativní počáteční tuhost (při míře deformace 12%).

Má se za to, že mechanické napětí případně deformace ve stěně velkých tepen má významný vliv na tvorbu aterosklerózy v těchto místech.

Přirozené cévní větvení (případně bypass) představuje koncentrátor napětí měnící napěťové a deformační pole v jeho okolí. Různé parametry větvení různým způsobem ovlivňují hodnotu tohoto koeficientu a obecně rozložení napětí a deformací ve stěně tepny. Experiment, realizovaný jako kombinace inflační a tahové zkoušky, MKP a analytický výpočet srovnávají rozložení těchto veličin v závislosti na geometrii konkrétního větvení. Časový harmonogram projektu: planární vzorek s kruhovým otvorem -> tubulární vzorek s různými druhy okrajových podmínek na kruhovém otvoru -> reálné cévní větvení. Cévní tkáň je modelována jako nelineární, hyperelastický, anisotropní, objemově nestlačitelný materiál.

Inflační test silikonového modelu tepenného větvení. Deformace snímány lokálně v konkrétních řezech pomocí laserového skeneru.

MKP analýza modelu větvení (izotropní, hyperelastický, objemově nestlačitelný materiál)

 

tuhost odstupující větve

Tuhost odstupující větve výrazně ovlivňuje rozložení napětí v okolí místa větvení cév. V tomto případě je obvodové napětí ve stěně tepny simulováno normálovým napětím planárního vzorku s kruhovým otvorem. Na otvor je připojena trubice o různých tuhostech.

Ing. Jakub Kronek Ph.D.doc. Ing. Lukáš Horný Ph.D.Ing. Hynek Chlup Ph.D.

Řešitelé:

Univerzitní nemocnice Na Královských Vinohradech

Spolupráce:

Literatura:

Kronek, J. - Chlup, H. - Hromádka, D. - Žitný, R.: Are cells orientations inside aortic bifurcation usable indicator of macroscopic mechanical properties?. In 15th Workshop of Applied Mechanics. Prague: CTU, Faculty of Mechanical Engineering, 2012, p. 24-25.

Kronek, J. - Chlup, H. - Žitný, R.: What affects vascular branching mechanics?. In 14th Conference on Human Biomechanics. Praha: Academy of Sciences of the Czech Republic, 2012, p. 39-41.

Kronek, J. - Růžička, P. - Chlup, H. - Horný, L. - Žitný, R.: Model of "aorta-iliac arteries" branching. In Workshop On Applied Mechanics WAM 2011. Prague: CTU, Faculty of Mechanical Engineering, 2011, p. 20-22. ISBN 978-80-01-04895-5.

Kronek, J. - Horný, L. - Chlup, H. - Gultová, E. - Hromádka, D. - et al.: Bifurcation of blood vessels as a shape and material inhomogeneity. In Human Biomechanics 2010. Liberec: Technical University of Liberec, 2010, p. 155-159. ISBN 978-80-7372-648-5.