Characterization of wall shear stress in abdominal aortic aneurysm phantom using particle image velocimetry

Abdominal Aort Anevrizması (AAA), karın boşluğundaki en büyük arter olan abdominal aortun genişlemesi olarak tanımlanır. Bir miktar genişlemeden sonra damar, tıpta en kritik vakalardan biri olarak tanımlanan yırtılma riskini taşır. Ayrıca, hastalık, en yüksek 14. ölüm oranına sahip olan hastalık olarak belirlenmiştir. Bu nedenle, hastalığın ilerleyişini tahmin etmek hasta için hayati önem taşımaktadır. Bu alanda yapılan araştırmalar damarın genişlemesi ve yırtılması üzerindeki tüm biyolojik ve mekanik faktörleri tanımlamaya ve standartlaştırmaya çalışmaktadır. Duvar kesme gerilimi ve onunla ilgili metrikler, damar genişlemesi ve yırtılması üzerinde etkin bir faktör olarak öne çıkmaktadır. Son zamanlardaki araştırmalar, nümerik ve deneysel methodlar kullanarak duvar kesme gerilmesi ile kireçlenme ve yağ birikintileri gibi yırtılmayla bağlantılı olaylar arasındaki ilişkiyi anlamaya odaklanmıştır. Ancak deneysel yöntemlerde duvara yakın ölçüm alınırken karşılaşılan zorluklar nedeniyle çalışmaların çoğu nümerik methodla yürütülmüştür. Bu çalışma, Partikül Görüntü Velosimetrisi (PIV) kullanarak abdominal aort anevrizmasının içindeki akışkan mekanizmasını araştırmayı ve duvar kesme geriliminin bir dağılımını çıkarmayı amaçlamaktadır. Ek olarak, duvara yakınlıklarının PIV verilerini nasıl etkilediği ve hangi hız profil modelinin doğru kesme gerilim sonucu verdiği gözlenmektedir. Deneyde teorik ve eksenel simetrik anevrizma geometrisi ve Newton tipi akışkan sıvı kullanılmıştır. Deneyler iki stabil (Re=300 ve Re=900) ve bir fizyolojik (Reort ≈ 300 ve α=7.17) akış tipi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca durağan durumlar için uzamsal çözünürlük artışının etkisini görmek için yakın çekim çalışmaları yapılmıştır. Sonuçlar, genellikle duvara en yakın olan ilk PIV verilerinin, duvara yakın hızları olduğundan yüksek tahmin ettiğini göstermektedir. Bu nedenle, duvara en yakın veri noktası yerine yakındaki diğer verilerin kullanılması daha güvenilir sonuçlar vermiştir. Duvar kesme gerilimi hesaplamasında duvara yakın verilerin elenmesini telafi edebildiği için ve kompleks akış yapılarında daha stabil sonuç verdiği için, kübik "spline" fit (4 noktalı) kullanılmıştır. Artan Reynolds sayısının damarın proksimal ve distal uçlarında hemodinamik instabiliteye sebep olabileceği gözlenmiştir. Düşük duvar kesme gerilimi ve yüksek salınımlı kesme indeksinin beraber görüldüğü bölgelerde genişleme yırtılma riski çok yüksektir. Bu çalışmada fizyolojik akış kullanıldığında damarın proksimal ve distal uçlarında, ve bunlara ek olarak ikincil girdapların görüldüğü yerlerde bu risklerin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.