Aliran Darah Melalui Cincin Pembuluh Darah — Contoh Simulasi

Ringkasan 

Peneliti biomedis mengandalkan dinamika fluida komputasi untuk memodelkan dan memahami mekanisme fisik di balik pembentukan dan perkembangan gangguan otak, seperti aneurisma, aterogenesis, dan aterosklerosis di arteri otak. Cabang ilmu kedokteran yang mempelajari dinamika aliran darah di dalam otak disebut hemodinamik serebral. Bidang penelitian penting dalam hemodinamik serebral adalah aliran darah melalui Cincin Pembuluh Darah, jaringan sirkulasi pembuluh darah yang memasok darah ke otak dan jaringan sekitarnya. Konektivitas anatomi melingkar ini terletak di dasar otak dan merupakan distributor utama darah beroksigen di seluruh otak. Darah masuk ke Cincin Pembuluh Darah melalui dua arteri internal carotid arteries (ICA) dan dua arteri vertebral arteries (VA), yang bergabung bersama di basilar artery (BA). Darah secara simetris meninggalkan lingkaran melalui dua middle cerebral arteries (MCA), dua anterior cerebral arteries (ACA) dan dua posterior cerebral arteries (PCA), seperti yang ditunjukkan pada gambar. 

Wall shear stress (WSS) diberikan pada dinding pembuluh darah karena aliran darah merupakan salah satu faktor patogen utama yang menyebabkan perkembangan aneurisma serebral. Besarnya dan distribusi WSS di dalam dan di sekitar Cincin Pembuluh Darah dapat memberikan wawasan tentang lokasi kemungkinan pertumbuhan aneurisma. Persamaan yang mengatur hemodinamik serebral adalah persamaan Navier-Stokes di mana aliran darah melalui arteri otak atau jaringan arteri serebral dianggap inkompresibel dan viskos. Viskositas darah bervariasi dengan laju geser. Dalam contoh ini, kita akan mensimulasikan perilaku ini menggunakan model viskositas non-Newtonian Carreau. 

Tujuan 

Dalam contoh simulasi ini, Anda akan mempelajari caranya: 

1. Simulasikan aliran di dalam Cincin Pembuluh Darah menggunakan Ansys Fluent 

1. Siapkan model Carreau untuk darah 

1. Verifikasi kekekalan massa untuk masalah yang memiliki banyak inlet dan outlet 

1. Membuat dan menganalisis kontur tekanan dan tegangan geser dinding 

1. Visualisasikan aliran menggunakan garis jalur 

Harap dicatat bahwa geometri yang digunakan dalam contoh ini adalah representasi Cincin Pembuluh Darah yang disederhanakan yang dimaksudkan untuk digunakan hanya untuk tujuan instruksional, dan tidak mewakili Cincin Pembuluh Darah yang sebenarnya atau kasus khusus pasien apa pun. Untuk penyederhanaan, laju aliran yang digunakan dalam contoh ini diasumsikan tetap. Namun, dalam Cincin Pembuluh Darah yang sebenarnya, laju aliran bersifat pulsatil dan mencerminkan irama jantung subjek.  

Pengaturan 

Unduh file mesh yang diperlukan untuk menyiapkan simulasi dan file Kasus & Data terkait dari disini. Ikuti petunjuk di bawah untuk menyiapkan simulasi ini di Ansys Fluent yang dimulai dengan file Mesh. Jika Anda menghadapi masalah dalam menyiapkan atau menjalankan simulasi, silakan gunakan file kasus dan data awal dan akhir yang sesuai.

Alternate video link.

Hasil dan Diskusi 

Sekarang mari kita menganalisis hasil simulasi dan memahami fisika aliran darah melalui Cincin Pembuluh Darah.