Determination of mechanical properties of blood vessels and surgical conduits using nonlinear optimization techniques

Embyonik gelişim sırasında damar büyümesi ve yapısındaki değişimler kan akışının ve basıncının oluşturduğu gerilim dağılımı ile ilişkilidir ve bu gerilim dağılımda artık gerilimlerin (residual stresses) büyük rolü vardır. Artık şekil değiştirmeler (residual strains) genellikle canlı dışı (in vitro) deneylerle kesilmiş damar dokusu üzerinde ölçülür. Biz bu çalışmada artık gerilimlerin ve şekil değiştirmelerin optik koherens tomografi ve ultrason yöntemleri gibi canlı içi (in vivo) noninvazif ölçüm teknikleriyle elde edilen basınç-iç yarıçap verilerini kullanarak bulunması ihtimalini araştırdık. Uyulama olarak, damar burkulması vasküler segment olarak kullanılan malzemenin yapısındaki mekaniksel dengesizlikten dolayı oluşur. Bu sebepten vasküler segment olarak burkulmaya dayanıklı uygun malzemelerin seçimi cerrahlar için çok önemlidir. Böylelikle, bu çalışmada vasküler segment olarak yaygın kullanılan PTFE, Dacron ve domuz perikardı gibi üç farklı malzeme üzerinde burulma ile oluşan burkulma etkilerini inceledik. İlaveten, domuz ve insan perikardlarının lineer olmayan malzeme özellikleri incelendi. Canlı organizmaların optimizasyonu mekanik açısından değerlendirildiğinde kalp-damar dokusu, kemik, kıkırdak vs. gibi farklı mekaniksel yüklere maruz kalan biyolojik dokuların malzeme yapılarındaki ve boyutlarındaki değişimleri anlamakta aydınlatıcı bilgiler sunabilir. Böylece biz bu çalışmada arter duvarı boyunca gerilim dağılımını olabildiğince homeostatik gerilim değerlerine yakın ve eşit dağılımlı yapacak muhtemel iki farklı optimizasyon senaryosunu ileri sürdük. İlkinde kan basıncındaki değişim ile malzeme yapısında oluşan değişimler, ikincisinde ise aynı kan basıncı değişimine karşılık malzeme boyutlarında oluşan değişimler incelendi.