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末梢動脈疾患の影響を説明するために、足底動脈への血流シミュレーションを行う。患者の日常生活における足の状態の違いによる影響の検討
Simulation of blood flow into the popliteal artery to explain the effect of peripheral arterial disease: Investigation the conditions and effects of different foot states during the daily activity of the patient.
PMID: 32645626 DOI: 10.1016/j.cmpb.2020.105638.
抄録
背景と目的:
動脈硬化の一種である末梢動脈疾患は、末梢血管にプラークが溜まることによって生じる世界的に一般的な内科的疾患である。この病気の症状は、外側の筋肉の痛みや脱力感があります。
BACKGROUND AND OBJECTIVE: Peripheral artery disease, one type of atherosclerosis, is a common medical condition in the world that results from plaque build-up in the peripheral blood vessels. The symptoms of this disease are the senses of pain and weakness in outer muscles.
方法:
考慮されている動脈は、小柱動脈と呼ばれています。このモデルでは、血流は脈動していると考えられる。したがって、入口境界条件を非定常速度とし、出口境界条件を流出とする。入口境界条件は、血液の流れの中で自然に生じる収縮期の流れの増加と拡張期の流れの減少を表している。収縮期血流は、心臓が収縮して動脈に血液を送り込むときに発生する。入口血流は、正弦-コサイン放物線プロファイルの形をしています。
METHODS: The artery under consideration is called the popliteal artery. In this model, the blood flow is considered as pulsating. Therefore the inlet boundary condition is taken as unsteady velocity, and the outlet boundary condition is taken the outflow. The inlet boundary condition represents the increasing systole flow and the decreasing diastole flow, which occur naturally in blood flow. Systolic flow occurs when the heart contracts and pumps blood into the arteries. The inlet blood flow is in the form of a sine-cosine parabolic profile.
結果:
動脈は真ん中から45度の角度で曲がっています。動脈の曲がりが始まると、流れ場も曲がった形になります。この時点で、流れは上壁の外側から曲がり、底壁を包み込むように曲がります。異なる期間において、流入速度がより顕著になると、ポプライト流は下側の湾曲に近づく。上壁が屈曲に沿って低強度の領域を経験するのに対し、下壁は屈曲の直前と直後に同じ効果を経験する。血液がベンドに沿って流れると、流路はモデルと同様にベンド付近で大きく湾曲します。凝固した動脈は、動脈の半分が凝固した結果、断面が小さくなり、大きな流量の増加を示します。凝固前の流れは、直線動脈のメインモデルと大きな違いはない。
RESULTS: The artery bends from the middle at an angle of 45°. As the bending of the artery begins, the flow field also takes a bent form. At this point, the flow bends from the outside of the top wall and enfolds the bottom wall in its bending. For different periods, the popliteal flow is closer to the lower bend when the inlet velocity is more significant. While the top wall experiences a low-intensity region along the bend, the bottom wall experiences the same effect just before and after the bend. As the blood flows along the bend, the flow path becomes significantly curved near the bend, similar to the model. The clotted artery exhibits a large increase in flow due to a reduction in the cross-section as a result of the clotting in half of the artery. The flow before the clotting is not considerably different from the main model of the straight artery.
結論:
せん断応力と同様に、圧力損失は血液のHCTと直線的な関係を持ち、したがって粘度も同様です。圧力損失は、入口流速が最大値に達すると減少し、その後、2回目および3回目の加速減少の開始とともに増加する。このことは、圧力損失が入口速度よりも加速度との関係が強いことを示している。
CONCLUSIONS: Like shear stress, the pressure drop has a linear relationship with the blood HCT and, hence, the viscosity. The pressure drop decreases with the inlet velocity reaching its maximum value and then increases with the start of the acceleration reduction in the second and third-time steps. This indicates that the pressure drop has a stronger relationship with the acceleration than the inlet velocity.
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