Aneurismenummer kan hjælpe kirurger med at træffe behandlingsbeslutninger

Aneurismer dannes som unormale buler eller ballondannelser over en arterie, og, hvis det går i stykker, kan føre til alvorlige helbredskomplikationer eller endda død. Nogle aneurismer kan eksistere i lang tid uden at briste, og operationen involveret i behandling af aneurismer kan være ret risikabel, så der er behov for en parameter til at hjælpe med at vejlede kirurger.

I dag, Behandlingsbeslutninger træffes hovedsageligt ved at vurdere de geometriske parametre såsom størrelsen af ​​en aneurisme, som er hentet fra medicinske billeder. Men væskemekanikken er kendt for at være en vigtig faktor i initieringen, vækst og brud af aneurismer. Faktorer bestemt af flow, såsom forskydningsspændingen og dens svingninger på væggene i en arterie, kræver besværlige flowmålinger og numeriske simuleringer. En simpel parameter, der afhænger af både flow og geometri, som kan erstatte flowfaktorer (der kræver flowmålinger og simuleringer) eksisterer ikke.

Men nu, som forskere fra University at Buffalo og Texas A&M University rapporterer i tidsskriftet Fysik af væsker , de har udviklet en simpel ikke-dimensionel parameter, der afhænger af både geometri og strømningsbølgeform for at klassificere strømningstilstanden i både sidevægs- og bifurkationsaneurismer.

"Denne enkle parameter, kaldet 'aneurismenummer (An), ' er forholdet mellem tidsskalaer for to konkurrerende fænomener i aneurismer:For det første er transporttidsskalaen, som repræsenterer transporten af ​​en væskepartikel gennem aneurismeudvidelsen, " sagde Iman Borazjani, en lektor ved Texas A&M. "For det andet er tidsskalaen for hvirveldannelse, som repræsenterer dannelsen af ​​en hvirvel på grund af den pulserende strøm til en ekspansion."

Transportfænomenet skaber et stationært forskydningslag gennem ekspansionsområdet, forklarede han, hvorimod vortex-fænomenet ynder at skabe en hvirvelring. Hvis transporttidsskalaen er mindre (An <1), så dannes et stationært forskydningslag, og strømningstilstanden kaldes hulrumstilstanden. Ellers, der dannes en ringhvirvel (An> 1) og flowtilstanden er hvirveltilstanden.

Gruppens arbejde er et betydeligt gennembrud, fordi de var i stand til at vise, at deres aneurismenummer ikke kun kan klassificere flowtilstanden i både forenklet og anatomisk geometri, men også at oscillationerne af forskydningsspænding er højere i flowet i hvirveltilstanden (An> 1). "Dette betyder, at vores simple parameter kan være en god erstatning for den oscillerende forskydningsparameter - uden behov for udfordrende flowmålinger og simuleringer for at beregne forskydning på væggen, " sagde Borazjani.

Da forskerne først afleverede deres forenklede arbejde, flere anmeldere stillede spørgsmålstegn ved, om resultaterne for forenklede geometrier er anvendelige på rigtige anatomiske. "De var ikke overbeviste, så vi skulle vise, at vores parameter virker for anatomiske geometrier. Nu, et par artikler bliver publiceret sammen, Borazjani sagde, forklare, hvorfor gruppen fortsatte med at skrive en anden artikel om deres arbejde. De udviklede og testede først deres parameter for forenklede (idealiserede) geometrier i del I af deres artikel, og derefter anvendt det på anatomiske i del II.

Oscillerende forskydning, som er relateret til gruppens parameter, menes at påvirke endotelcellerne og fremme inflammation, vækst af aneurismer, og endda deres brud. For eksempel, "en hvirvelstrømstilstand er mere tilbøjelig til at briste, fordi den har en højere oscillerende forskydning, " sagde Borazjani. "Derfor, Vi tror, ​​at vores simple parameter kan hjælpe kirurger med at træffe beslutninger om at behandle en aneurisme i fremtiden."