پديد آورنده :
بكايي جزي، محمدصادق
عنوان :
مقايسه خواص مكانيكي داربست مهندسي‌شده بافت عروق با عروق خوني طبيعي با استفاده از شبيه‌سازي برهم‌كنش جامد و سيال
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
(هشت، 91 ص. : مصور، جدول، نمودار)
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
استاد مشاور :
انوشه زرگر خرازي
توصيفگر ها :
داربست مهندسي‌شده بافت , بايوراكتور , شبيه‌سازي برهم‌كنش جامد و سيال , مدل ساختاري غير ايزوتروپيك , هلزاپفل
استاد داور :
مهدي جوانبخت، محسن ثقفيان
عنوان فرعي :
Comparison of The Mechanical Properties of Vascular Tissue Engineered Scaffold with Natural Blood Vessels Using FSI Simulation
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/03/21
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/03/25
چكيده فارسي :
چکیده پیوندهای بایپس1 برای رگهای با قطر داخلی کمتر از شش میلیمتر به علت تعداد محدود رگ طبیعی مناسب در بدن بیمار و عدم تطابق خواص مکانیکی رگهای مصنوعی با عروق طبیعی کوچک با محدوديتهای جدی مواجه است يک روش جايگزين جديد برای بر طرف کردن اين محدوديت مهندسی بافت عروق خونی2 و تولید داربستهای مهندسیشده بافت3 جهت جايگزينی با عروق کوچک است در پژوهش حاضر در راستای بررسی خواص مکانیکی اين نوع داربستها و ارائه راهکاری برای پیشبینی رفتار آنها آزمايشی جهت اندازهگیری قطر خارجی داربست بر اثر تغییرات فشار جريان سیال در دستگاه بايوراکتور انجام میشود پنج نمونه داربست مهندسیشده بافت مشابه مورد آزمايش قرار میگیرند و نتايج هر يک به صورت جداگانه بررسی میشود در نمونههای اول دوم و سوم عملکرد بايوراکتور مورد ارزيابی قرار گرفته میشود و نقايص آن بر طرف میشود در نمونههای چهارم و پنجم میزان تغییرات قطر خارجی داربست بر اساس فشار جريان سیال اندازهگیری میشود نتايج آزمايشها نشان میدهد که میزان تغییرات قطر خارجی داربست در فشارهای پايین بسیار بیشتر از میزان اين تغییرات در فشارهای باال 68 درصد تغییرات قطر خارجی داربست مربوط به فشار خروجی جريان 3 تا 36 میلیمتر جیوه و 41 درصد اين تغییرات مربوط به فشار خروجی 36 تا 321 میلیمتر جیوه میشود است همچنین مشاهده میشود که تمامی نمونهها در محدوده فشاری 321 تا 361 میلیمتر جیوه دچار پارگی محوری در قسمتهای ورودی يا خروجی میشوند با توجه به نتايج تجربی بدست آمده از داربست استفاده شده در اين پژوهش مدل ساختاری غیر ايزوتروپیک برای پیشبینی رفتار ديواره داربست انتخاب و به حل تحلیلی معادالت اين مدل با کمک فرضهای سادهکننده پرداخته میشود سپس با کمک برازش منحنی بر روی نتايج تجربی و معادالت بدست آمده از حل تحلیلی ضرايب مواد مدل ساختاری غیرايزوتروپیک هلزاپفل برای داربست اين پژوهش محاسبه میشود در انتها با استفاده از ضرايب مواد بدست آمده به شبیهسازی برهمکنش جامد و سیال در داخل داربست بر اساس شرايط آزمايشگاهی و با فرض جريان پايا و تراکمناپذير پرداخته میشود اعتبارسنجی نتايج شبیهسازی با کمک نتايج حاصل از آزمايشها انجام شده است که مطابقت خوبی با نتايج تجربی حداکثر خطا پنج درصد دارد نتايج شبیهسازی نشان میدهد که در صورت محاسبه ضرايب مواد مدل هلزاپفل برای داربست امکان پیشبینی رفتار ديواره داربست با کمک اين مدل و شرايط داخل جريان وجود خواهد داشت همچنین نتايج شبیهسازی و آزمايشهای انجام شده نشان میدهد که ساخت داربست ها بايد بر اساس ابعاد عروق طبیعی در حالت بدون تنش و زمانی که عروق تحت تاثیر جريان خون در داخل بدن قرار ندارند انجام پذيرد بررسی تنشهای برشی بدست آمده از نتايج شبیهسازی روی ديواره داربست نشان میدهد که برای آنکه سلولهای کاشته شده روی داربست بتوانند تنش برشی مطابق با عروق کرونری را در بايوراکتور دريافت کنند بايد از سیالی با لزجت مشابه خون به جای آب مقطر در بايوراکتور استفاده شود وازگان کلیدی داربست مهندسیشده بافت بايوراکتور شبیهسازی برهمکنش جامد و سیال مدل ساختاری غیر ايزوتروپیک هلزاپفل 1 Bypass 2 Tissue Engineered Blood Vessels TEBV 3 Tissue engineered Scaffolds
چكيده انگليسي :
Comparison of The Mechanical Properties of Vascular Tissue Engineered Scaffold with Natural Blood Vessels Using FSI Simulation Mohammad Sadegh Bokaei Jazi mohammadsadeghbokaee@yahoo com Date of Submission 05 29 2019 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohammad Reza Salimpour Salimpour@cc iut ac irSupervisor Mohammad Reza Tavakoli Mrtavak@cc iut ac irAbstract Vascular bypass grafts smaller than 6 mm in inner diameter have faced serious constraints due to thelimited number of applicable blood vessels in patient s body and incompatibility on the mechanical propertiesof artificial vessels with small native vessels A new alternative method to overcome this limitation is tissueengineered blood vessels TEBV and the manufacture of tissue engineered scaffolds TES In this study inorder to determine the mechanical properties of TES and provide a method for predicting their behavior a testis performed to measure the scaffold s outer diameter due to change in the fluid pressure in a bioreactor Wetest five similar TES samples and the results are examined individually For the first second and third samples the performance of the bioreactor is evaluated In addition bioreactor s design flaws are resolved Accordingto the change of fluid pressure the scaffold s outer diameter of 4th and 5th samples is measured Theexperimental results illustrate that the change of scaffold s outer diameter at low pressures is more remarkablethan that at high pressures 86 of the change in scaffold s outer diameter is related to the outlet pressure of 0to 60 mmHg while only 14 of this change is related to the outlet pressure of 60 to 120 mmHg It is alsoobserved that all samples in the pressure range of 120 to 160 mmHg axially rupture at inlet or outlet sections Anisotropic structural model is chosen based on experimental results to predict the scaffold s wall behaviorand analyze the governing equations of this model with simple assumptions Material models for TES aredetermined using curve fitting method on the experimental results and the governing equations which areobtained from the analytical solution Eventually by using material models fluid solid interaction model forTES based on experimental conditions and assumption of incompressible steady state flow was chosen Thenumerical results are validated with the experimental data and a good agreement is observed maximum errorof 5 The simulation results show that if material models are calculated for TES it is possible to predict thebehavior of scaffold s wall by using this model Also simulation and experiment results indicate that themanufacture of TES should be based on the dimensions of artery which is excised from the real tissue In orderto allow the cells that seeded onto TES to receive the wall shear stress similar to coronary arteries a fluid withshear thinning properties resembling to blood should be used instead of distilled water in bioreactor Keywords Tissue engineered scaffold Bioreactor Fluid solid interaction simulation Anisotropicstructural model Holzapfel
استاد راهنما :
محمدرضا توكلي، محمدرضا سليم پور
استاد مشاور :
انوشه زرگر خرازي
استاد داور :
مهدي جوانبخت، محسن ثقفيان
