پیوندهای مفید
آمار
| تعداد نشریات | 8 |
| تعداد شماره‌ها | 417 |
| تعداد مقالات | 5,494 |
| تعداد مشاهده مقاله | 6,135,948 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,380,608 |
شبیه‌سازی عددی لایه‌مرزی غلظت لیپوپروتئین‌های کم‌چگال در یک شریان مستقیم و بررسی اثرات تنش برشی | ||
| نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر | ||
| مقاله 12، دوره 52، شماره 11، بهمن 1399، صفحه 3143-3154 اصل مقاله (2.38 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2019.16335.6336 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین تمیم1؛ عباس عباسی* 2؛ ناصر فتورائی3 | ||
| 1خیابان طالقانی، خیابان شهید ثلاث، ثلاث2، پلاک 38 | ||
| 2دانشگاه صنعتی امیرکبیر | ||
| 3صنعتی امیرکبیر*مهندسی پزشکی | ||
| چکیده | ||
| لیپوپروتئین‌های کم چگال، که به عنوان کلسترول بد شناخته می‌شوند، عامل اصلی شکل گیری عارضه تصلب شرایین به حساب می‌آیند. تجمع غیرطبیعی لیپوپروتئین‌های کم چگال در دیواره شریان و در نتیجه تشکیل اکسید می‌تواند منجر به تصلب شریان گردد. از این رو در تحقیق حاضر، لایه مرزی غلظت لیپوپروتئین‌های ک مچگال در مجرای شریانی مستقیم به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم شامل معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم و انتقال جرم ذرات در خون با استفاده از یکی از قدرتمندترین تکنیک‌های دینامیک سیالات محاسباتی موسوم به روش تصویر تحت شرایط مرزی مناسب حل گردیده است. نتایج در قالب پروفیل‌ها و کانتورهای غلظت لیپوپروتئین‌های کم چگال، سرعت خون و تنش برشی دیواره شریان با جزییات به دست آمده و همخوانی خوبی با نتایج عددی و تحلیلی مطالعات پیشین دارد. تأثیر عواملی نظیر سرعت فیلتراسیون و تنش برشی دیواره بر غلظت سطحی لیپوپروتئین‌های کم چگال و همچنین ضخامت لایه مرزی غلظت مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد افزایش سرعت مکش دیواره شریان )فشار خون بالا( و کاهش تنش برشی دیواره موجب افرایش غلظت سطحی می‌گردد. افزایش عدد رینولدز و عدد اشمیت جریان خون موجب کاهش ضخامت لایه مرزی شده و افزایش متوسط 7 درصدی در غلظت سطحی نسبت مقدار آن در جریان آزاد مشاهده می‌شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| روش تصویر؛ دینامیک سیالات محاسباتی؛ انتقال لیپوپروتئین‌های کم چگال؛ دیواره شریان؛ تنش برشی دیواره | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Numerical Simulation of Low-Density Lipoprotein Concentration Boundary Layer in a Straight Artery and the Effects of Wall Shear Stress | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hossein Tamim1؛ Abbas Abbassi2؛ Nasser Fatouraee3 | ||
| 1خیابان طالقانی، خیابان شهید ثلاث، ثلاث2، پلاک 38 | ||
| 3Biomedical Eng. department, Amirkabir Univ. of Technology | ||
| چکیده [English] | ||
| Low-density lipoprotein, which is recognized as bad cholesterol, typically has been regarded as the main cause of atherosclerosis. An abnormal accumulation of low-density lipoprotein in the artery wall and, as a result, in the formation of oxide, can lead to atherogenesis. Therefore in present study, the concentration boundary layer of low-density lipoprotein in a straight artery is investigated numerically. The governing equations consist of continuity, momentum conservation, and the particles transport in the blood based on appropriate boundary conditions have been solved using one of the most powerful computational fluid dynamics techniques known as the Projection method. Results are obtained and presented as profiles and contours of concentration, blood velocity and wall shear stress, which are in good agreement with numerical and analytical results of previous studies. Effects of factors such as filtration velocity and wall shear stress on the low-density lipoprotein surface concentration and concentration boundary layer thickness are investigated. The results show that increasing the wall suction (high blood pressure) and reducing the Wall Shear Stress results in an increase in surface concentration. Increasing Reynolds number and Schmidt number decreases the concentration boundary layer thickness, and surface concentration increase about 7% higher than that of the bulk flow. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Projection method, Computational fluid dynamics, Low-density lipoprotein transport, Arterial wall, Wall shear stress | ||
| مراجع | ||
|
[1] S. Wang, K. Vafai, Analysis of Low Density Lipoprotein (LDL) Transport Within a curved Artery, Annals of Biomedical Engineering, 43(7) (2015) 1571-1584. [2] N. Yang, K. Vafai, Modeling of low-density lipoprotein (LDL) transport in the artery—effects of hypertension, International Journal of Heat and Mass Transfer, 49(5- 6) (2006) 850-867. [3] A. Nematollahi, E. Shirani, I. Mirzaee, M. Sadeghi, Numerical simulation of LDL particles mass transport in human carotid artery under steady state conditions, Scientia Iranica, 19(3) (2012) 519-524. [4] P. Andre, C.B. dit Sollier, M. Bonneau, G. Pignaud, P. Hainaud, K. Azzam, L. Drouet, Which experimental model to choose to study arterial thrombosis and evaluate potentially useful therapeutics?, Pathophysiology of Haemostasis and Thrombosis, 26(Suppl. 4) (1996) 55-69. [5] G. Wang, X. Deng, R. Guidoin, Concentration polarization of macromolecules in canine carotid arteries and its implication for the localization of atherogenesis, Journal of biomechanics, 36(1) (2003) 45-51. [6] W. Meng, F. Yu, H. Chen, J. Zhang, E. Zhang, K. Dian, Y. Shi, Concentration polarization of high-density lipoprotein and its relation with shear stress in an in vitro model, BioMed Research International, 2009 (2009). [7] X. Deng, G. Wang, Concentration polarization of atherogenic lipids in the arterial system, Science in China Series C: Life Sciences, 46(2) (2003) 153. [8] K. Jesionek, M. Kostur, Effects of shear stress on low-density lipoproteins (LDL) transport in the multi- layered arteries, International Journal of Heat and Mass Transfer, 81 (2015) 122-129. [9] K. Jesionek, M. Kostur, Low-density lipoprotein accumulation within the right coronary artery walls for physiological and hypertension conditions, Biosystems, 177 (2019) 39-43. [10] M. Khakpour, K. Vafai, A comprehensive analytical solution of macromolecular transport within an artery, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51(11-12) (2008) 2905-2913. [11] A. Qiao, X. Guo, S. Wu, Y. Zeng, X. Xu, Numerical study of nonlinear pulsatile flow in S-shaped curved arteries, Medical engineering & physics, 26(7) (2004) 545-552. [12] S. Wada, T. Karino, Theoretical prediction of low-density lipoproteins concentration at the luminal surface of an artery with a multiple bend, Annals of biomedical engineering, 30(6) (2002) 778-791. [13] D.K. Stangeby, C.R. Ethier, Computational analysis of coupled blood-wall arterial LDL transport, Journal of biomechanical engineering, 124(1) (2002) 1-8. [14] N. Fatouraee, X. Deng, A. DE CHAMPLAIN, R. Guidoin, Concentration Polarization of Low Density Lipoproteins (LDL) in the Arterial System a, Annals of the New York Academy of Sciences, 858(1) (1998) 137-146. [15] N. Yang, K. Vafai, Low-density lipoprotein (LDL) transport in an artery–A simplified analytical solution, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51(3- 4) (2008) 497-505. [16] M. Roustaei, M.R. Nikmaneshi, B. Firoozabadi, Simulation of Low Density Lipoprotein (LDL) permeation into multilayer coronary arterial wall: Interactive effects of wall shear stress and fluid- structure interaction in hypertension, Journal of biomechanics, 67 (2018) 114-122. [17] S. Chung, K. Vafai, Effect of the fluid–structure interactions on low-density lipoprotein transport within a multi-layered arterial wall, Journal of biomechanics, 45(2) (2012) 371-381. [18] S. Chung, K. Vafai, Mechanobiology of low-density lipoprotein transport within an arterial wall—impact of hyperthermia and coupling effects, Journal of biomechanics, 47(1) (2014) 137-147. [19] S. Chung, K. Vafai, Low-density lipoprotein transport within a multi-layered arterial wall—Effect of the atherosclerotic plaque/stenosis, Journal of biomechanics, 46(3) (2013) 574-585. [20] M. Iasiello, K. Vafai, A. Andreozzi, N. Bianco, Analysis of non-Newtonian effects within an aorta- iliac bifurcation region, Journal of biomechanics, 64 (2017) 153-163. [21] M. Iasiello, K. Vafai, A. Andreozzi, N. Bianco, Analysis of non-Newtonian effects on low-density lipoprotein accumulation in an artery, Journal of biomechanics, 49(9) (2016) 1437-1446. [22] K. Jesionek, A. Slapik, M. Kostur, Low-density lipoprotein transport through an arterial wall under hypertension–A model with time and pressure dependent fraction of leaky junction consistent with experiments, Journal of theoretical biology, 411 (2016) 81-91. [23] W.J. Denny, M.T. Walsh, Numerical modelling of mass transport in an arterial wall with anisotropic transport properties, Journal of biomechanics, 47(1) (2014) 168-177. [24] X. Liu, Y. Fan, X. Deng, Effect of the endothelial glycocalyx layer on arterial LDL transport under normal and high pressure, Journal of Theoretical Biology, 283(1) (2011) 71-81. [25] G. Karner, K. Perktold, H.P. ZEHENTNER, Computational modeling of macromolecule transport in the arterial wall, Computer Methods in Biomechanics and Biomedical Engineering, 4(6) (2001) 491-504. [26] J.A. Chorin, Numerical solution of the Navier-Stokes equations, Mathematics of Computation, 22(104) (1968) 745-762. [27] G. Meyer, R.g. Merval, A. Tedgui, Effects of pressure- induced stretch and convection on low-density lipoprotein and albumin uptake in the rabbit aortic wall, Circulation research, 79(3) (1996) 532-540. [28] M. Prosi, P. Zunino, K. Perktold, A. Quarteroni, Mathematical and numerical models for transfer of low-density lipoproteins through the arterial walls: a new methodology for the model set up with applications to the study of disturbed lumenal flow, Journal of biomechanics, 38(4) (2005) 903-917. [29] A.M. Malek, S.L. Alper, S. Izumo, Hemodynamic shear stress and its role in atherosclerosis, Jama, 282(21) (1999) 2035-2042. [30] C.R. Ethier, Computational modeling of mass transfer and links to atherosclerosis, Annals of biomedical engineering, 30(4) (2002) 461-471. [31] S. Fazli, E. Shirani, M. Sadeghi, Numerical simulation of LDL mass transfer in a common carotid artery under pulsatile flows, in: Journal of biomechanics, 2011, pp. 68-76. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 552 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 819 |
||