Curgerea In Tuburi Elicoidale. Aplicatii Medicale In Interventiile Chirurgicale de Tip Bypass Coronarian

Cuprins

Nomenclator……………………………………………………………………………… 6

Capitolul 1 Introducere………………………………………………………………… 11

1.1. Noțiuni de anatomie și fiziologie cardiovasculară coronară…….. 13

1.1.1. Noțiuni de anatomie cardiovasculară coronară…………… 13

1.1.2. Noțiuni de fiziologie cardiovasculară coronară……………. 15

1.2. Noțiuni de patologie cardiovasculară coronară……………………. 17

1.2.1. Inițierea și dezvoltarea aterosclerozei……………………… 17

1.2.2. Corelații în dezvoltarea plăcii aterosclerotice…………….. 20

1.3. Metode de investigație hemodinamică……………………………… 21

1.4. Tratamentul stenozelor vasculare…………………………………… 22

1.4.1. Intervenția chirurgicală de tip bypass……………………… 23

1.5. Complicații postoperatorii…………………………………………….. 25

1.6. Tipuri de grefe pentru bypass. Istorie și caracteristici…………… 26

1.7. Tendințe actuale în terapia chirurgicală cardiovasculară de tip

bypass…………………………………………………………………… 28

1.8. Scopul și obiectivele tezei…………………………………………….. 30

1.9. Structura tezei………………………………………………………….. 30

1.10. Concluzii………………………………………………………………… 31

Capitolul 2 Hemodinamica vaselor de sânge stenozate…………………………. 33

2.1. Proprietăți fizice ale sângelui………………………………………… 33

2.1.1. Elemente de hematologie……………………………………… 33

2.1.2. Vâscozitatea……………………………………………………… 34

2.1.3. Densitatea………………………………………………………… 35

2.2. Hemodinamică teoretică. Ecuații care guvernează curgerea…… 36

2.3. Hemodinamica vaselor de sânge stenozate………………………. 40

2.3.1. Severitatea stenozelor………………………………………….. 41

2.3.2. Geometria vaselor stenozate………………………………….. 42

2.3.3. Condiții la limită…………………………………………………. 43

2.3.4. Câmpul de viteză………………………………………………… 44

2.3.5. Tensiunea de frecare la perete……………………………….. 45

2.3.6. Căderea de presiune……………………………………………. 47

2.4. Concluzii………………………………………………………………… 48

Capitolul 3 Hemodinamica bypass-ului drept……………………………………… 50

3.1. Analiza preliminară a bypass-ului drept…………………………… 50

3.1.1. Descrierea bypass-urilor drepte………………………………. 50

3.1.2. Studiul preliminar al bypass-urilor drepte cu unghi de

anastomoză de 450……………………………………………… 51

3.1.2.1. Analiza numerică a curgerii prin bypass drept de

45 la Re=85…………………………………………… 51

3.1.2.2. Analiza experimentală a curgerii prin bypass drept

de 45 la Re=85…………………………………. 56

3.1.2.2.1. Descrierea standului experimental……… 56

3.1.2.2.2. Analiza experimentală preliminară……… 58

3.1.3. Analiza curgerii prin bypass drept cu unghi de anastomoză

de 450 și 600 la Re=298……………………….. 59

3.1.3.1. Analiza numerică a curgerii asociată valorii

Re=298…………………………………………………. 59

3.1.3.2. Analiza experimentală a curgerii asociată valorii

Re=298…………………………………………………. 62

3.2. Influența unghiului de anastomoză și a poziției de sutură

asupra câmpului hemodinamic……………………………………….. 65

3.2.1. Descrierea geometriei………………………………………….. 65

3.2.2. Condiții la limită…………………………………………………. 66

3.2.3. Tensiunea de frecare la perete……………………………….. 66

3.2.4. Căderea de presiune……………………………………………. 70

3.3. Influența gradului de stenozare asupra câmpului hemodinamic. 71

3.3.1. Descrierea geometriei………………………………………….. 71

3.3.2. Condiții la limită…………………………………………………. 72

3.3.3. Tensiunea de frecare la perete……………………………….. 73

3.3.4. Căderea de presiune……………………………………………. 75

3.4. Concluzii………………………………………………………………… 75

Capitolul 4. Hidrodinamica tuburilor elicoidale……………………………………. 77

Modelarea matematică și computațională a unui tub elicoidal…… 77

4.1. Modelul matematic al curbelor de tip elicoidal în R3…………….. 77

Generalități privind curbele în R3…………………………….. 77

Invarianți euclidieni locali. Triedrul lui Frenet………………. 79

Modelul matematic al unei curbe de tip elicoidal în spațiul

R3………………………………………………………………….. 82

Calculul curburii și torsiunii……………………………………. 86

4.2. Aplicația software HeliX de generare a elicoidei…………………. 87

Curgerea în tuburi elicoidale…………………………………………… 91

4.3. Domeniul de curgere – condiții inițiale…………………………….. 92

Generarea geometriei………………………………………….. 92

Condiții pe frontieră…………………………………………….. 94

Soluționare numerică. Ecuații care guvernează curgerea… 95

4.4. Analiza numerică a curgerii prin tuburi elicoidale de configurații

diferite…………………………………………………………………….. 96

Influența excentricității asupra câmpului hidrodinamic

asociat curgerii prin tuburi elicoidale………………………… 96

Influența numărului de spire și a vitezei de intrare asupra

câmpului hidrodinamic asociat curgerii prin tuburi elicoidale. 100

4.5. Concluzii………………………………………………………………… 102

Capitolul 5. Hemodinamica bypass-ului elicoidal…………………………………. 104

5.1. Analiza numerică a bypass-ului elicoidal………………………….. 105

Geometria bypass-ului elicoidal………………………………. 105

Condiții la limită…………………………………………………. 106

Câmpul hemodinamic…………………………………………… 106

Tensiunea de frecare la perete……………………………….. 109

Presiunea…………………………………………………………. 111

5.2. Vizualizarea curgerii prin bypass elicoidal………………………… 112

Descrierea modelelor geometrice…………………………….. 112

Condiții experimentale…………………………………………. 114

Vizualizarea curgerii…………………………………………….. 114

Căderea de presiune……………………………………………. 117

5.3. Eficiența bypass-ului elicoidal………………………………………. 117

Condiții experimentale…………………………………………. 118

Analiza preliminară a capacității de spălare induse de

modelul elicoidal………………………………………………… 120

Acumularea de particule în bypass drept……………………. 121

Acumularea de particule în bypass elicoidal………………… 123

5.4. Concluzii………………………………………………………………… 126

Capitolul 6. Concluzii și contribuții personale……………………………………… 127

Contribuții personale…………………………………………………. 129

Perspective de cercetare pe termen scurt și mediu…………….. 130

Bibliografie………………………………………………………………………………. 131

Anexa…………………………………………………………………………………….. 138

Lista de lucrări publicate……………………………………………………………… 143

Curriculum vitae……………………………………………………………………….. 145

Nomenclator

Listă de figuri

Capitolul 1

Capitolul 2

Capitolul 3

Nomenclator 7

Nomenclator

Capitolul 4

Nomenclator 9

Capitolul 5

Nomenclator

Listă de tabele