Computational fluid dynamics simulations based on time-of-flight magnetic resonance angiography

Abstract

Computation fluid dynamics (CFD) is widely used to simulate blood flow in vascular systems. Most of the studies focus on identification of reasons behind the cardiovascular disorders. In this study, magnetic resonance angiography data belonging to a patient were used to obtain brain vasculature solid model. This model prior to CFD simulations was evaluated in terms of surface quality and critical region was identified to be investigated. After CFD analysis, the regions with low and high velocity vector fields, pressure, contours and wall shear stresses (WSS) were obtained. The effect of shape and orientation of vessels was observed. It was seen that increased blood velocity increases the pressure and WSS especially in narrow regions.

Hesaplamalı akışkanlar dinamiği damar ve kan akışı üzerinde geniş kullanım yeri bulan bir tekniktir. Araştırmalar genellikle simülasyonlarla dolaşım sistemi problemlerinin neden kaynaklandığını bulmaya yöneliktir. Bu çalışmada direk hasta üzerinden alınan manyetik rezonans anjiyografi görüntüleri ile beyin damar yapısı elde edildi. Damar yapısından incelenecek bölge ayrılarak analizi yapılacak alan elde edildi. Bu yapı incelenerek bilgisayar simülasyonları için uygun hale getirildi ve hacim mesh ile dolduruldu. Sonrasında yapılan hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi ile çalışılan bölgedeki yüksek ve düşük hızlar, basınç değişimi ve duvar kayma geriliminin (WSS) kritik olduğu bölgeler elde edildi. Damardaki şekil ve oryantasyonun akış üzerindeki etkisi görüldü. Hızın arttırılmasıyla özellikle dar olan bölgelerdeki basınç ve duvar kayma gerilimlerinde kritik artışlar tespit edildi.