Hlavním cílem práce bylo vytvořit bypass při uzávěru tepny v povodí karotické bifurkace a posoudit jeho vliv na charakter proudění karotidou metodou Global Imaging. Byla provedena série měření pomocí měřící metody Particle Image Velocimetry. Experimentální měření jasně prokázalo, že tvar a úhel napojení bypassu, jsou rozhodujícími parametry. Tyto parametry ve výsledku ovlivní lokální hemodynamiku - změna charakteru proudící kapaliny, a především smykového napětí v blízkosti stěny cévy. Takto nově vzniklé hemodynamické děje hrají klíčovou roli ve vzniku, progresi a lokalizaci tromboembolismu, stenotických plátů, nebo uzavření bypassu.
Anotace v angličtině
The main goal of this work was to create a bypass at the closure of an artery in the basin of carotid bifurcation and to assess its effect on the nature of carotid flow using the Global Imaging method. A series of measurements was performed using the Particle Image Velocimetry measurement method. Experimental measurements have clearly shown that the shape and angle of the bypass connection are crucial parameters. As a result, these parameters affect local hemodynamics - a change in the character of the flowing fluid, and especially the shear stress near the vessel wall. Such newly formed hemodynamic events play a key role in the origin, progression and localization of thromboembolism, stenotic plaques, or bypass closure.
Hlavním cílem práce bylo vytvořit bypass při uzávěru tepny v povodí karotické bifurkace a posoudit jeho vliv na charakter proudění karotidou metodou Global Imaging. Byla provedena série měření pomocí měřící metody Particle Image Velocimetry. Experimentální měření jasně prokázalo, že tvar a úhel napojení bypassu, jsou rozhodujícími parametry. Tyto parametry ve výsledku ovlivní lokální hemodynamiku - změna charakteru proudící kapaliny, a především smykového napětí v blízkosti stěny cévy. Takto nově vzniklé hemodynamické děje hrají klíčovou roli ve vzniku, progresi a lokalizaci tromboembolismu, stenotických plátů, nebo uzavření bypassu.
Anotace v angličtině
The main goal of this work was to create a bypass at the closure of an artery in the basin of carotid bifurcation and to assess its effect on the nature of carotid flow using the Global Imaging method. A series of measurements was performed using the Particle Image Velocimetry measurement method. Experimental measurements have clearly shown that the shape and angle of the bypass connection are crucial parameters. As a result, these parameters affect local hemodynamics - a change in the character of the flowing fluid, and especially the shear stress near the vessel wall. Such newly formed hemodynamic events play a key role in the origin, progression and localization of thromboembolism, stenotic plaques, or bypass closure.
Cíle práce:
1) Rešerše hemodynamiky v karotidové bifurkaci a vlivu bypassu na chování v oblasti.
2) Rešerše měřicích metod využívaných v klinické a experimentální praxi. Porovnání a posouzení výhod.
3) Návrh bypassu na bifurkaci podle fyziologického uložení, vytvoření modelu a silikonového odlitku.
4) Sestavení experimentální trati s měřicími a synchronizačními prvky s využitím pulzatilního zdroje proudění.
5) Vyhodnocení výsledků statistickou analýzou a jednou z dekompozičních metod, interpretace výsledků.
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Aterosklerotické okluzivní onemocnění velkých cév mohou vést k hemodynamickým nebo embolickým komplikacím. Onemocnění tepen v oblasti společné karotidy může vést k cerebrovaskulární nedostatečnosti. Možným řešením je využitím bypassu. Rozhodujícími parametry pro uchycení bypassu je tvar a úhel napojení. Tyto parametry ve výsledku ovlivní charakter proudění a WSS (Wall Shear Stress) v blízkosti stěny. Charakter proudění lze vyhodnotit profily rychlostního pole a jeho průběh a stupeň zavíření může mít silný vliv na tromboembolismus, urychlení vzniku stenotických plátu, nebo uzavření bypassu. Predikce následných komplikací je velmi obtížná, nicméně realizace modelu a vyhodnocení a evaluace chování proudění fantomové krve přinese cenná vstupní data pro posouzení jednotlivých případů v návaznosti na případné numerické simulace problému.
Výstupem kvalifikační práce bude článek připravený k publikaci.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
1) Předpokládáme změnu proudění fantomové krve a charakteru proudění v blízkosti napojení bypassu.
2) Výpočet lokálního smykového napětí na základě naměřených rychlostních profilů a vyvození interakce pružné stěny cévy na pulzatilní proudění.
3) Jakým způsobem se změní charakter proudění ve vyhodnocované oblasti?
4) Jaký je vliv změny proudění na smykové napětí v blízkosti stěny?
5) Ovlivní změněná fyziologie bifurkace interakce kapaliny se stěnou?
Metoda:
Experiment - kvantitativní posouzení.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Experimentální měření. Data budou zpracována v DantecStudio, Matlab a dále pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Office Excel 2007.
Místo a čas realizace výzkumu:
říjen 2020 - leden 2021, Laboratoř mechaniky tekutin CXI TUL Liberec.
Vzorek:
Experimentální modely karotid.
Rozsah práce:
Rozsah bakalářské práce činí 50-70 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Zásady pro vypracování
Cíle práce:
1) Rešerše hemodynamiky v karotidové bifurkaci a vlivu bypassu na chování v oblasti.
2) Rešerše měřicích metod využívaných v klinické a experimentální praxi. Porovnání a posouzení výhod.
3) Návrh bypassu na bifurkaci podle fyziologického uložení, vytvoření modelu a silikonového odlitku.
4) Sestavení experimentální trati s měřicími a synchronizačními prvky s využitím pulzatilního zdroje proudění.
5) Vyhodnocení výsledků statistickou analýzou a jednou z dekompozičních metod, interpretace výsledků.
Teoretická východiska (včetně výstupu z kvalifikační práce):
Aterosklerotické okluzivní onemocnění velkých cév mohou vést k hemodynamickým nebo embolickým komplikacím. Onemocnění tepen v oblasti společné karotidy může vést k cerebrovaskulární nedostatečnosti. Možným řešením je využitím bypassu. Rozhodujícími parametry pro uchycení bypassu je tvar a úhel napojení. Tyto parametry ve výsledku ovlivní charakter proudění a WSS (Wall Shear Stress) v blízkosti stěny. Charakter proudění lze vyhodnotit profily rychlostního pole a jeho průběh a stupeň zavíření může mít silný vliv na tromboembolismus, urychlení vzniku stenotických plátu, nebo uzavření bypassu. Predikce následných komplikací je velmi obtížná, nicméně realizace modelu a vyhodnocení a evaluace chování proudění fantomové krve přinese cenná vstupní data pro posouzení jednotlivých případů v návaznosti na případné numerické simulace problému.
Výstupem kvalifikační práce bude článek připravený k publikaci.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
1) Předpokládáme změnu proudění fantomové krve a charakteru proudění v blízkosti napojení bypassu.
2) Výpočet lokálního smykového napětí na základě naměřených rychlostních profilů a vyvození interakce pružné stěny cévy na pulzatilní proudění.
3) Jakým způsobem se změní charakter proudění ve vyhodnocované oblasti?
4) Jaký je vliv změny proudění na smykové napětí v blízkosti stěny?
5) Ovlivní změněná fyziologie bifurkace interakce kapaliny se stěnou?
Metoda:
Experiment - kvantitativní posouzení.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Experimentální měření. Data budou zpracována v DantecStudio, Matlab a dále pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Office Excel 2007.
Místo a čas realizace výzkumu:
říjen 2020 - leden 2021, Laboratoř mechaniky tekutin CXI TUL Liberec.
Vzorek:
Experimentální modely karotid.
Rozsah práce:
Rozsah bakalářské práce činí 50-70 stran (tzn. 1/3 teoretická část, 2/3 výzkumná část).
Seznam doporučené literatury
ABURAHMA, Ali F., ed. 2017. Noninvasive Vascular Diagnosis. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-54760-2.
BENEŠ, J., J. KYMPLOVÁ a F. VÍTEK. 2015. Základy fyziky pro lékařské a zdravotnické obory: pro studium i praxi.Praha: Grada. ISBN 978-80-247-4712-5.
ČIHÁK, Radomír. 2016. Anatomie 3. 3. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-9552-2.
FERDA, Jiří, et al. 2015. Základy zobrazovacích metod. Galén. ISBN 978-80-7492-173-5.
NAVRÁTIL, Leoš. 2015. Nové pohledy na neinvazivní laser. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-1651-0.
RAFFEL, Markus et al. 2018. Particle Image Velocimetry. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-68852-7.
ROKYTA, Richard. 2015. Fyziologie a patologická fyziologie pro klinickou praxi. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-9902-5.
TABAKOVA, Sonia et al. 2017. Newtonian and Non-Newtonian Pulsatile Blood Flow in Arteries with Model Aneurysms. In: GEORGIEV, K., M. TODOROV a I. GEORGIEV, eds. Advanced Computing in Industrial Mathematics. Cham: Springer, 187-197. DOI 10.1007/978-3-319-49544-6-16.
WESTERHOF, Nicolaas et al. 2019. Snapshots of hemodynamics. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-91932-4.
OGLAT, Ammar A. et al. 2018. Acoustical and Physical Characteristic of a New Blood Mimicking Fluid Phantom. Journal of Physics: Conference Series.1083. DOI 10.1088/1742-6596/1083/1/012010.
ZHU, Guangyu et al. 2015. Experimental study of hemodynamics in the circle of willis. BioMedical Engineering OnLine.14(S10). DOI 10.1186/1475-925X-14-S1-S10.
ZHANG, B., Y. MA a F. DING. 2018. Evaluation of spatial distribution and characterization of wall shear stress in carotid sinus based on two-dimensional color Doppler imaging. BioMedical Engineering OnLine.17(1). DOI 10.1186/s12938-018-0589-y.
Seznam doporučené literatury
ABURAHMA, Ali F., ed. 2017. Noninvasive Vascular Diagnosis. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-54760-2.
BENEŠ, J., J. KYMPLOVÁ a F. VÍTEK. 2015. Základy fyziky pro lékařské a zdravotnické obory: pro studium i praxi.Praha: Grada. ISBN 978-80-247-4712-5.
ČIHÁK, Radomír. 2016. Anatomie 3. 3. vyd. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-9552-2.
FERDA, Jiří, et al. 2015. Základy zobrazovacích metod. Galén. ISBN 978-80-7492-173-5.
NAVRÁTIL, Leoš. 2015. Nové pohledy na neinvazivní laser. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-1651-0.
RAFFEL, Markus et al. 2018. Particle Image Velocimetry. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-68852-7.
ROKYTA, Richard. 2015. Fyziologie a patologická fyziologie pro klinickou praxi. Praha: Grada. ISBN 978-80-247-9902-5.
TABAKOVA, Sonia et al. 2017. Newtonian and Non-Newtonian Pulsatile Blood Flow in Arteries with Model Aneurysms. In: GEORGIEV, K., M. TODOROV a I. GEORGIEV, eds. Advanced Computing in Industrial Mathematics. Cham: Springer, 187-197. DOI 10.1007/978-3-319-49544-6-16.
WESTERHOF, Nicolaas et al. 2019. Snapshots of hemodynamics. Cham: Springer. DOI 10.1007/978-3-319-91932-4.
OGLAT, Ammar A. et al. 2018. Acoustical and Physical Characteristic of a New Blood Mimicking Fluid Phantom. Journal of Physics: Conference Series.1083. DOI 10.1088/1742-6596/1083/1/012010.
ZHU, Guangyu et al. 2015. Experimental study of hemodynamics in the circle of willis. BioMedical Engineering OnLine.14(S10). DOI 10.1186/1475-925X-14-S1-S10.
ZHANG, B., Y. MA a F. DING. 2018. Evaluation of spatial distribution and characterization of wall shear stress in carotid sinus based on two-dimensional color Doppler imaging. BioMedical Engineering OnLine.17(1). DOI 10.1186/s12938-018-0589-y.
Přílohy volně vložené
1 CD
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.