| Sažetak (engleski) | UVOD
Aorta je najveća arterija u ljudskom tijelu te igra ključnu ulogu u kardiovaskularnom sustavu. Smještena na izlazu iz lijeve klijetke srca, aorta djeluje kao glavni distribucijski kanal, prenoseći krv obogaćenu kisikom i hranjivim tvarima iz srca do ostalih dijelova tijela. Zdrava arterijska stijenka se odlikuje svojom kompleksnom troslojnom strukturom, koja se sastoji od intime, medije i adventicije. Svaki od ovih slojeva ima specifičnu ulogu i sastav, omogućavajući aorti da efikasno obavlja svoju funkciju, ali i pruža otpornost i elastičnost potrebnu za održavanje stabilnog protoka krvi kroz kardiovaskularni sustav.
Unutarnja ovojnica (intima) sastoji se od jednog sloja endotelnih stanica (tj. endotelija). Srednja ovojnica (medija) odvojena je od unutarnje i vanjske ovojnice unutarnjim i vanjskim elastičnim lamelama te sadrži stanice glatkog mišića, elastin i kolagen. Vanjska ovojnica (adventicija) sastoji se uglavnom od kolagena i elastina. Također sadrži različite stanice poput fibroblasta, koji osiguravaju konstantnu produkciju i obnovu kolagena. Endotel je osjetljiv na promjene u protoku krvi, odnosno na posmična naprezanja (WSS) koji se stvara nastrujavanjem krvi na stijenku. Promjena WSS-a može povećati proizvodnju vazoaktivnih molekula koje utječu na kontrakciju glatkih mišića kako bi se održala homeostatska vrijednost WSS-a kratkoročno ili kako bi se obnovilo glatko mišićno tkivo dugoročno.
Aorta može biti zahvaćena različitim bolestima ili lezijama, a jedno od značajnih stanja su aneurizme abdominalne aorte (AAA). To je fokalna dilatacija krvne žile za više od 50% u promjeru. Medicinska struka klasificira aortu aneurizmom ako njezin promjer prelazi 30 mm. Poznato je da većina aneurizmi sadrži intraluminalni tromb (ILT) [1], trombotični materijal koji se obično nakuplja unutar područja proširene aorte, posebno u infrarenalnom segmentu. Formiranje ILT-a započinje kada je endotel oštećen za 80% ili više [2], [3]. Endotel, koji reagira na promjene u protoku krvi, obično je oštećen zbog povišenog posmičnog naprezanja (WSS) na stijenci aorte. Taloženje ILT-a može se koncipirati kao proces u četiri faze, kako je navedeno u [4]. U prvoj fazi (vrlo svjež), cijeli ILT uglavnom se sastoji od eritrocita iz krvotoka
pomiješanih s nekom labavom mrežom fibrina, leukocita ili trombocita u niskim postotcima. U drugoj fazi (mlad), mreže fibrina počinju rasti kao veliki postotak labave mreže fibrina, kao i eritrocita. U trećoj (intermedijalnoj) i četvrtoj (kasnijoj) fazi taloženja ILT-a, eritrociti i proteini se razgrađuju, ostavljajući kondenzirane mreže fibrina i guste ostatke proteina. Ove kasnije faze nemaju značajnu važnost za trenutno područje istraživanja, koje se uglavnom bavi formiranjem i početnim stadijem razvoja aneurizmi, te obično ne napreduju do kasnijih faza.
Glavni cilj ovog istraživanja je formulacija sveobuhvatnog i naprednog fluid-solid-growth (FSG) modela, koji je zamišljen kao potencijalno revolucionaran alat za medicinske stručnjake, posebno u području kardiologije, pružajući im sofisticirani uvid i potencijalnu strategiju za liječenje bolesti poput AAA. Inovativni aspekt FSG modela leži u njegovoj sposobnosti da integrira dinamički napredak tromba u aneurizmi, uzimajući u obzir njegovo nekompresibilno ponašanje i iterativne parametre protoka krvi. Ovaj iterativni pristup odražava stvarne obrasce rasta aneurizmi, nudeći prediktivnu sposobnost koja ima potencijal informirati o nužnim pravovremenim intervencijama i time značajno doprinijeti smanjenju smrtnosti povezane s kardiološkim bolestima.
Cjeloviti FSG model mora uključivati cijeli proces razvoja aorte do AAA u kojoj je taložen tromb, koristeći Growth and remodelling (G&R) teoriju, koja je implementirana u numerički 3D model. G&R teorija obuhvaća teorije rasta i razvoja tkiva, gdje teorija rasta govori da tkivo nije materijalno konstantno, već mijenja masu, odnosno da se istovremeno odvijaju procesi produkcije i degradacije. Teorija razvoja objašnjava kako zasebni elementi tkiva, iako su povezani u jednu strukturu te imaju jednake pomake, imaju različite vrijednosti naprezanja, što dovodi do različitih deformacija u njihovim elementima. Zbog prisutnih velikih deformacija i nelinearnog ponašanja, numeričko modeliranje krvnih žila vrlo je izazovan zadatak. Također, nužno je uzeti u obzir nestlačivost krvne žile kako ne bi došlo do pogreške modela. Razumijevanje kompleksnog procesa rasta i razvoja AAA nije moguće bez utjecaja strujanja krv i zbog njenog velikog utjecaja na morfologiju AAA, te još većeg utjecaj na složeni proces taloženja tromba. Proces formiranja tromba se analizira pomoću parametara koji direktno ovise o strujanju krvi kroz lumen, te se ova analiza vrši korištenjem Computer Fluid Dynamics (CFD) simulacija. Iterativni proces rasta AAA i taloženja ILT-a iterativno se analizira nakon svakog srčanog ciklusa, te sveobuhvatni model simulira interakciju strujanja krvi i stijenke žile, zajedno
tvoreći FSG model. Ideja ovog istraživanja je popuniti praznine u području istraživanja koje trenutno postoje, razviti sveobuhvatni FSG model koji može opisati razvoj lezija na aorti s posebnim naglaskom na AAA, čime se stvara novi okvir za razumijevanje i liječenje ovih bolesti.
Dob, muški spol, hipertenzija, pušenje, kardiovaskularni i plućni poremećaji samo su neki od faktora rizika za razvoj AAA, iako patofiziologija još uvijek nije do kraja shvaćena. Osim toga, AAA često mogu biti asimptomatska do rupture, čiji je ishod popraćen velikom stopom smrtnosti. Predviđanje mogućnosti rupture i medicinska intervencija i dalje se temelje prvenstveno na maksimalnom promjeru i iskustvu kliničara, unatoč raznim histološkim, eksperimentalnim i računalnim naporima da se pronađu pouzdaniji kriteriji za rupturu. Osim toga, trenutačno korišteni kriteriji ne pružaju dovoljno informacija o stvarnoj potrebi za kirurškim zahvatom. Iako su studije koje procjenjuju rupturu aneurizme na temelju geometrijskih karakteristika s CT snimkama [5] pokazale neke obećavajuće rezultate, još uvijek se ne primjenjuju u praksi. Osim toga, neki parametri navedeni u dosadašnjim istraživanjima teško se mjere i mogu pružiti pogrešne informacije ukoliko se nepravilno upotrijebe.
PREGLED LITERATURE
G&R
Mehanika krvnih žila kompleksno je područje koje postavlja izazove u matematičkom modeliranju zbog složene prirode stijenke arterije, kao i svog nelinearnog, anizotropnog i pseudoelastičnog ponašanja. Prvi G&R model predstavio je Rodriguez sa suradnicima [6], čime je omogućio ključan napredak u biomehaničkom razumijevanju promjena tkiva u pogledu mase (rasta) i promjene u strukturi (remodeliranje). Njegov model predložio je opću kontinuiranu formulaciju za kinematski rast mekih tkivima, ističući ključni utjecaj mehaničkog stresa. Humphrey i Rajagopal [7] dali su značajan doprinos području biomehanike uvođenjem modela spregnutih smjesa za G&R teoriju mekih tkiva. Prema tome, cjelovitu masu čini svaki pojedinačni gradivni element koji nastaje u zasebno vrijeme, te mogu imati zasebne vrijednosti naprezanja ali uz to imaju zajedničke vrijednosti deformacija koje su jednake deformaciji smjese. Također, njihov model se fokusira na adaptivne mehanizme kao odgovor na mehaničke podražaje svih pojedinih konstituenata. Holzapfel i suradnici [8] razvili su hiperelastični konstitutivni model (HGO model) za arterijske stijenke koji uzima u obzir promjene u
elastičnim svojstvima uzrokovane rastom. Model koristi formulaciju ojačanu vlaknima, prema kojoj se pretpostavlja da je arterijski zid sastavljen od matrice i udruženih kolagenskih vlakana čija se orijentacija i distribucija mogu mijenjati zbog rasta i razvijanja. Holzapfelov model korišten je u brojnim studijama kako bi se istražili učinci različitih čimbenika poput starenja, hipertenzije i aneurizme na mehanička svojstva i rast arterijskih stijenki. Valentin je sa suradnicima [9] prvi implementirao model spregnutih smjesa u 3D kôd konačnih elemenata, ističući njegov potencijal za modeliranje različitih tkiva i bolesti, uključujući ozdravljenje tetiva, miokardijalnu hipertrofiju i prilagodbe arterija. Karšaj i suradnici [10] postigli su značajan napredak razvojem 3D G&R modela koji omogućuje detekciju promjene u geometriji i strukturi arterija kao odgovor na utjecaj hemodinamike, uključujući protok krvi i tlak. Horvat i suradnici [11] su proširili taj model uključivanjem troslojnog modela arterije te ga je kasnije implementirao u 3D kôd konačnih elemenata. Time je omogućio sveobuhvatne analize promjena u radijalnom, aksijalnom i cirkularnom smjeru unutar aksimetričnog i asimetričnog računalnog modela AAA. Model je korišten za ispitivanje utjecaja disperzije kolagena na ishod AAA [12], te utjecaja geometrijskih parametara modela na morfologiju naprezanja u stijenci i vjerojatnost rupture [13], što je kasnije prošireno kako bi se opisao proces taloženja tromba [14]. Cyron i suradnici [15] predstavili su novi homogeni model koji kombinira kinematički model s modelom spregnutih smjesa kako bi se dobio novi G&R model.
ILT
Ranih 1990-ih, Inzoli i suradnici [16] su predložili novi koncept sugerirajući da tromb može djelovati kao zaštitna barijera od naprezanja na stijenci aorte, smanjujući tako rizik od rupture aneurizme. Naknadna istraživanja [17], [18], [19] pružila su daljnje dokaze koji potvrđuju utjecaj tromba na čvrstoću aorte. S druge strane, nedavna istraživanja [20], [21] pokazala su proteolitičku aktivnost tromba, otkrivajući njegovu sposobnost da razgrađuje i oslabljuje stijenku aorte. Nakon opsežnih testova uniaksijalnog istezanja, Wang i suradnici [22] su utvrdili da ILT pokazuje izotropne karakteristike s nehomogenom strukturom, pokazujući pojačanu čvrstoću i krutost unutar luminalne regije, koristeći dvoparametarski, izotropni model materijala. Daljnje poboljšanje predstavio je Tong sa suradnicima [4], koji su pokazali jasne naznake mehaničke anizotropije u nekoliko luminalnih slojeva, sugerirajući da luminalni sloj ILT-a općenito nije izotropan. Virag i suradnici [23] razvili su 3D numerički model AAA, koji, za razliku od prethodnih računalnih modela koji su se fokusirali isključivo na mehaniku stijenke, integrira biomehanički, mehaničkobiološki te biokemijski model stijnke s uključenim modelom tromba. Horvat i suradnici [14] proširili su ranije predloženi model aneurizme dodajući model tromba, koristeći 3D G&R model konačnih elemenata uz teoriju spregnutih sila.
CFD
Strujanje krvi igra ključnu ulogu u taloženju tromba, te je samim time ključno za istraživanje patogeneze različitih kardiovaskularnih bolesti, prije svega aneurizme. Zambrano i Byron [24] su među prvima koji su istraživali utjecaj TAWSS-a na formiranje tromba, te su zaključili da niske i srednje vrijednosti potiču njegovo formiranje i predložili kritične vrijednosti. Također su pokazali da brzina rasta aneurizme direktno utječe na brzinu rasta tromba, te da aneurizme s trombom imaju niže vrijednosti TAWSS-a, potvrđujući ovisnost taloženja tromba i TAWSS-a. DiAchille i suradnici [25] uveli su oscilacijski indeks smičnog naprezanja (OSI) i potencijal aktivacije endotelnih stanica (ECAP) kao dva dodatna parametra za taloženje tromba. Međutim, za sada ne postoje kritične vrijednosti za praktičnu uporabu i numerički model, što predstavlja nedostatak u istraživanju. U najnovijem istraživanju, DiAchille i suradnici [26] su predstavili novu, kompleksnu fenomenološku metriku, potencijal stvaranja tromba (TFP), koja se može koristiti kao napredni parametar u predviđanju formiranja tromba u određenom aneurizmalnom području.
FSG
Humphrey i Taylor [27] prvi su istaknuli nedostatke u postojećim istraživanjima, naglašavajući potrebu za razvojem nove klase modela te su predložili novi FSG model, objedinjavajući rast i remodeliranje krvnih žila, stvaranje tromba i utjecaje hemodinamike - područja koja su u velikoj mjeri bila zanemarena u većini postojećih istraživanja. Figueroa i suradnici [28] predlažu FSG računalni okvir relevantan za simulaciju bolesti poput aneurizmi, gdje je interakcija između protoka krvi i zida krvne žile, zajedno s rastom i remodeliranjem zida, ključna za razumijevanje napredovanja bolesti. Watton i suradnici [29] predstavljaju računalni okvir koji istražuje odnos između razvoja cerebralne aneurizme i hemodinamičkih podražaja na endotelnim ćelijama, koristeći model evolucije aneurizme i 3D hemodinamička rješenja. Dva primjera pokazuju kako odstupanja od standardnih vrijednosti smičnog naprezanja mogu dovesti do degradacije elastina, nudeći osnovu za proučavanje patologije aneurizmi. Wu i Sadden [30] razvili su FSG okvir s pacijentu prilagođenom geometrijom, pružajući uvid u parametre rasta pod utjecajem stresa i mehaniku fluida krvi na rast vaskularnog tkiva. Grytsan i suradnici [31] su predložili računalni FSG okvir, gdje je arterijski zid modeliran kao ojačani materijal s dva sloja, a progresija bolesti simulirana je putem G&R modela potaknutog odstupanjima mehaničkih podražaja od homeostatskih razina. Okvir se primjenjuje za modeliranje evolucije aneurizme i otkriva utjecaj transmuralnog G&R na razvoj aneurizme, uključujući evoluciju transmuralno heterogenih naprezanja na elastin i kolagen. FSG Modeli korišteni su za modeliranje razvoja intrakranijskih aneurizmi, počevši od idealizirane zdrave arterija [32] i kliničkih slučajeva [33]. Osim toga, preliminarni nalazi modela FSG pokazali su da je specifično modeliranje za pojedinog pacijenta koje povezuje hemodinamiku s mehanobiologijom obećavajući pristup za istraživanje napretka aneurizme uzlazne torakalne aorte [34]. Nedavno je predložen model i FSG model za in vivo razvoj tkivno inženjerskog vaskularnog transplantata [35].
CILJEVI ISTRAŽIVANJA
Cilj istraživanja je razvoj realističnog numeričkog modela adaptacije aorte kod pojave vaskularnih lezija (aneurizma, disekcija, ateroskleroza). Razvit će se FSG model u paketu za kontrolne volumene koji može opisati utjecaj međudjelovanja deformabilne stijenke i strujanja krvi, pri srčanom ciklusu, na dugoročnu promjenu strukture stijenke aorte (G&R), mjereno u danima i godinama.
Hipoteze:
1. Moguće je razviti metodu koja osigurava nestlačivo ponašanje čvrstih tijela pri velikim deformacijama u kontrolnim volumenima
korištenjem spregnutog postupka rješavanja.
2. Moguće je opisati rast i promjenu strukture stijenke aorte korištenjem metode kontrolnih volumena.
REZULTATI
Parametri korišteni u FSG okviru morali su biti pažljivo odabrani kako bi pružili najbolji mogući rezultat simulacija. "Standardni" set parametara za G&R model odabran je ranije te se može vidjeti u TabliciTable 2, također korištenoj u objavljenoj radu "The risk of rupture and abdominal aortic aneurysm morphology: A computational study" [13]. Međutim, nekoliko
parametara dodatno je moralo biti odabrano kako bi se do kraja definirao FSG model, a to su karakteristike strujanja CFD-a (viskoznost krvi i turbulentni model) te kriteriji taloženja tromba. Nužno je napomenuti da su postavke modela bile promatrane i na pojedinačnim geometrijama i u sklopu FSG modela. Potencijalno akumulirana razlika tijekom vremena je dovoljno značajna da ima bitan utjecaj na rezultate, te je stoga bilo bitno osloniti se na rezultate dobivene pomoću FSG simulacija. Određivanje modela viskoznosti krvi samo po sebi je izazovno zbog ovisnosti o smičnoj brzini, koja se mijenja s brzinom.
Modeli viskoznosti koji su korišteni u simulacijama bili su: Newtnovski model viskoznosti s tri vrijednosti u rasponu: , do , Cassonov model te Bird- Carreauov model. Očito je da s većom viskoznosti dolazi do povećanih vrijednosti smičnih naprezanja na stijenci aneurizme. Posljedično tome, budući da je kao kriterij taloženja tromba korišten TAWSS, veća viskoznost zahtijeva mnogo veću dilataciju AAA lumena da bi se postigla kritična vrijednost taloženja i slijedeći korak u rastu tromba. Rezultati potvrđuju ovu tvrdnju, te se jasno vidi kako se debljina tromba smanjuje s rastom koeficijenta viskoznosti za Newtnovske modele, dok se Cassonov i Bird-Carreuaov modeli nalaze između vrijednosti Newtnovskih modela, što dodatno daje potvrdu o inicijalno dobro odabranim vrijednostima. Međutim, mogu se primijetiti značajne razlike u volumenu i obliku tromba između navedenih modela. 6 2 4 10 m /s − = 6 2 6 10 m /s − =
Ispitivanje različitih modela turbulencije na pojedinačnim geometrijama nije pokazalo značajnu razliku. Međutim, kod FSG modela ta je razlika očita u kasnijim stadijima aneurizme s većim maksimalnim promjerom, gdje se objektivno češće pojavljuju turbulencije. Nakon početnog taloženja tromba, različiti modeli rezultiraju različitim procesima formiranja tromba što se primarno očituje drugačijim mjestom nastanka tromba po visini te njegovim oblikom. Turbulentni modeli potiču rast tromba u gornjem dijelu, dok laminarni modeli potiču rast u donjem dijelu lumena. To se odražava na vrijednosti maksimalnih naprezanja po visini aneurizme te njenog drugačijeg rasporeda po debljini stijenke. U usporedbi s literaturom, Zambrano [24] je pokazao da se tromb počinje taložiti na donjem dijelu aneurizme, a zatim se širi prema gornjem dijelu, što je bliže rezultatima dobivenim iz turbulentnog modela. Važno je napomenuti da su početne faze rasta slične, što pruža čvrstu osnovu za vjerovanje u legitimnost modela.
Nakon završetka implementiranja FSG modela, zadnji korak bio je ispitivanje kriterija taloženja tromba i njihovih kritičnih vrijednosti. Budući da ne postoje definirane vrijednosti u literaturi, usporedba vrijednosti OSI-a i ECAP-a s odgovarajućim kritičnim vrijednostima TAWSS-a vodila se primarno uspoređujući volumen tromba. Kako bi se vrijednosti podudarale sa standardnim kritičnim vrijednostima TAWSS-a od 0,4 Pa, odabrane su referentne vrijednosti OSI=0,4575 i ECAP=1,54. Parametar TAWSS, unatoč svojoj jednostavnosti, pokazao se kao robustan i široko primjenjiv, pružajući čvrst oslonac za daljnju analizu. Opće prihvaćena vrijednost od 0,4 Pa pokazala je očekivano zadovoljavajuće rezultate, učinkovito usmjeravajući taloženje tromba na očekivana područja. Konkretno, kada je TAWSS korišten kao kriterij taloženja, tromb je imao tendenciju početka rasta na donjem dijelu aneurizme. Nasuprot tome, drugi kriterij taloženja, OSI, pokazao je suprotni trend, taložeći tromb previsoko od središta AAA i zdravog lumena, što se smatra nepoželjnom pojavom. Budući da naprezanja izravno ovise o debljini tromba, njihove koncentracije su također na suprotnim stranama, ovisno o taloženom trombu. Samim time, kritična područja aneurizme su suprotna te se potencijalna ruptura može očekivati na drugim stranama što svakako dovodi u pitanje legitimnost modela. ECAP je parametar koji objedinjuje TAWSS i OSI po svojoj definiciji, i to u recipročnom omjeru. Gledajući vrijeme nastanka tromba, njegov volumen, lokaciju te kritična naprezanja u nekoliko trenutaka, može primijetiti da je po rezultatima znatno sličniji rezultatima dobivenim korištenjem TAWSS-a nego OSI-ja. Ta tendencija može se primijetiti i za gotovo sve ostale promatrane parametre, a ne samo za visinu maksimalnog promjera te visinu maksimalnog naprezanja na aneurizmi. Međutim, tome može biti više razloga te se ti parametri svakako mogu smatrati marginaliziranim vrijednostima.
ZAKLJUČAK
Računalna biomehanika postaje sve važniji alat za istraživanje kompleksnih fenomena u području vaskularnog zdravlja. Upotreba računalnih analiza mogla bi liječnicima i kliničarima pružiti ogromnu prednost u boljem razumijevanju procesa nastanka i razvoja bolesti. Kako bi se točno opisalo ponašanje krvnih žila, sveobuhvatan model trebao bi uključivati širok raspon parametara, te bi svaki trebao biti pažljivo analiziran i implementiran. Proces nastanka aneurizme primarno je uzrokovan degradacijom elastina. Većina aneurizmi sadrži intraluminalni tromb, čiji je proces taloženja izravno povezan sa slikom strujanjem krvi unutar lumena aneurizme. Odabir odgovarajućeg reološkog i viskoznog modela te kriterija taloženja
tromba igraju ključnu ulogu u formiranju i taloženju intraluminalnog tromba, što zauzvrat utječe na čvrstoću krvne žile.
Ovo istraživanje imalo je cilj razviti sveobuhvatan nestlačivi 3D FSG numerički model koji bi uključivao G&R model stijenke i ILT-a, CFD analizu protoka krvi te pronalaženje najboljih kriterija za formiranje i taloženje intraluminalnog tromba temeljen na CFD analizi. FSG model trebao bi imati sposobnost opisivanja kompletnog procesa ponašanja krvnih žila, uključujući promjene na stijenci aneurizme i rast aneurizme te formiranje tromba. Takav sveobuhvatan model ne postoji u literaturi do sada te se može se smatrati velikim napretkom u pokušaju boljeg razumijevanja promjena krvnih žila. U cilju postizanja što vjernijih rezultata i njihove usporedbe, analizirani su dodatni parametri kako bi postiglo maksimalno poklapanje s literaturom. G&R parametri su već analizirani i potvrđeni ranije, te je glavni fokus bio na dodatnim FSG parametrima: reološkom i turbulentnom modelu te kriteriju taloženja tromba.
Analiza smičnih brzina na dvama različitim geometrijama upućuje da je najprikladniji model viskoznosti Casson, budući da vrijednosti ulaze u Cassonov raspon prema [36]. Vrijednosti smičnih brzina Cassonovog te Bird-Carreau viskoznih modeli nalaze se u rasponu Newtonovih modela s najprikladnijim koeficijentima viskoznost za pripadajuće slučajeve. Dodatnu potvrdu za odabir Cassonovog modela daje i činjenica da većina analiziranih parametara dijeli tendencije za Newtnovski i Cassonov model. S obzirom na to da se povećanjem lumena očekuje promjena koeficijenata viskoznosti, Newtnovski model nije adekvatan za detaljnu analizu, što posebice utječe na taloženje tromba tijekom kasnijih stadija bolesti. Značajan utjecaj modela viskoznosti na tijek rasta aneurizme zahtijeva posebna istraživanja kako bi se dobile preciznije vrijednosti.
U svojim istraživanjima, Zambrano [24] je pokazao kako se tromb počinje taložiti na donjem dijelu aneurizme te se naknadno širi prema gornjem dijelu, što je sličnije rezultatima dobivenim koristeći turbulentni model. S rastom lumena, povećava se mogućnost nastanka turbulencija, čineći problem nestacionarnim prilikom određivanja modela. Konačno određivanje modela turbulencije strujanja zahtijeva dodatne podatke, uključujući eksperimentalna istraživanja, budući da numerički modeli mogu pokazivati značajne razlike, posebice u kasnijim stadijima bolesti. Ipak, razlike među modelima su vrlo male u početnim stadijima formiranja tromba, što pruža čvrstu osnovu za vjerovanje u relevantnost modela.
Detaljna analiza različitih kriterija taloženja tromba može se smatrati najvećim doprinosom ovog rada, posebice što slična ne postoji do sada. U dosadašnjim postojećim radovima i numeričkim modelima, jedini korišteni parametar bio je TAWSS. TAWSS je dao očekivano dobre rezultate te je korišten kao polazišna točka za daljnja razmatranja i određivanje kritičnih vrijednosti ostalih parametara. Analizirani su različiti indikatori te su rezultati i geometrija aneurizme i tromba uspoređivani s literaturom. Dva dodatna korištena parametra su OSI i ECAP. OSI predstavlja oscilatorno ponašanje koje je vrlo važno u formiranju ILT-a prema Bhagavanu [26], dok ECAP objedinjuje TAWSS i OSI po svojoj definiciji. OSI se nije pokazao kao zasebno dobar parametar nastanka tromba zbog nepodudaranja rezultata s literaturom. ECAP je pokazao izuzetno obećavajuće rezultate, ističući se kao robustan parametar za modeliranje taloženja tromba iz razloga što pokazuje bolje podudaranje s drugim rezultatima i spoznajama iz literature. Važno je napomenuti da je ECAP dao rezultate približne onima dobivenima korištenjem TAWSS-a, posebno u kasnijim fazama rasta aneurizme. To potvrđuje da ECAP, svojim objedinjavanjem utjecaja i TAWSS-a i OSI-a, pruža širi, robusniji pogled na proces taloženja tromba. ECAP se može smatrati kao najkompletniji kriterij od svih navedenih, učinkovito objedinjavajući oba zasebna kriterija.
Određeni nedostaci istraživanja moraju biti spomenuti, a najveća potencijalna opasnost leži u nedostatku robusnosti modela. Činjenica je da čak i manje izmjene vrijednosti parametara mogu rezultirati značajnim razlikama u rezultatima zbog akumuliranja pogreške. Slično tome, promjena modela viskoznost, modela turbulencije ili geometrijskih parametara aneurizme čini značajnu razliku u ishodima rezultata. Također, bitno je reći da se ni jedan parametar taloženja tromba, uključujući ECAP, ne može smatrati optimalnim kriterijem te konačnim ciljem, što ukazuje na potrebu istraživanja dodatnih opcija. Važno je napomenuti da idealizirana geometrija aorte korištena u FSG okviru ne odražava precizno moguće kompleksnosti anatomije stvarnog svijeta, što potencijalno dovodi do varijacija u rezultatima modela. Ipak, postizanje idealnih postavki parametara modela za ove slučajeve ostaje neizvediv pothvat za koji bi u budućnosti trebalo biti ponuđeno rješenje.
Kao dodatak ovom radu, korištenjem G&R modela provedeno je istraživanje o geometrijskim značajkama aneurizmi koje su podložnije rupturi, uzevši u obzir trenutno najkorištenije kriterije: maksimalni promjer i iskustvo kliničara. Razmatrajući sveobuhvatan popis od 25 geometrijskih značajki, cilj je bio predložiti složeniji i pouzdaniji indikator koji će upućivati na opasnosti od rupture aneurizme, uvidjevši da pojedinačni sami po sebi nisu dovoljni. Kroz
obimne simulacije i analize podataka, otkrivena su ograničenja tradicionalnih geometrijskih kriterija te su predloženi novi: Geometrijski indeks potencijala puknuća (GRPI) i normalizirana duljina aneurizme (NAL). Nakon provedene analize, postalo je jasno da su oba indeksa postala pouzdaniji indikatori rupture, što je i dodatno potvrđeno statističkom analizom.
Zaključno, ovo istraživanje ne samo da duboko ulazi u složenost područja biomehanike i vaskularnog zdravlja, već također usmjerava prema budućnosti u kojoj inovativni modeli i kriteriji omogućuju značajno unaprjeđenje dijagnostike i liječenja. Kroz pomnu analizu i numeričke simulacije, ovo istraživanje otvara vrata dosad neistraženim mogućnostima i rješenjima, pružajući vrijedan doprinos području biomehanike koje je u ubrzanom razvoju.
ZNANSTVENI DOPRINOS
1. 3D FSG numerički okvir prilagođen za simulaciju lezija, posebno aneurizmi, uključujući dinamiku ILT-a, i nestlačivo ponašanja.
2. Analiza parametara taloženja ILT-a i njihove predložene kritične vrijednosti.
3. Uvođenje dva indikatora koji predviđaju rupturu aneurizme, uz statističku analizu njihove pouzdanosti i točnost |
