SPECIALIZAREA INGINERIE MEDICALĂ PROIECT DE DIPLOMĂ Analiza numerică a curgerii prin segmentul vascular aortă abdominală – artere renale STUDENT:… [307970]

Universitatea Politehnica Timișoara

Facultatea de Mecanică

PROIECT DE DIPLOMĂ

STUDENT: [anonimizat]:

As.dr.ing. Alin TOTOREAN

CS I dr.ing. Șandor BERNAD

Timișoara, 2018

Universitatea Politehnica Timișoara

Facultatea de Mecanică

SPECIALIZAREA INGINERIE MEDICALĂ

PROIECT DE DIPLOMĂ

Analiza numerică a [anonimizat]: [anonimizat]:

As.dr.ing. Alin TOTOREAN

CS I dr.ing. Șandor BERNAD

Timișoara, 2018

[anonimizat]. Pe baza imaginilor CT a fost realizat un model realist anatomic simplificat a segmentului investigat pentru a efectua simulări CFD ale fluxului sangvin.

[anonimizat]. [anonimizat] 2 poziții diferite a arterelor renale: o variantă este proiectarea arterelor renale la un unghi de 90° (Figura 1 A), iar a [anonimizat] 60 ° asociat arterei renale drepte și la un unghi de 64° pentru artera renală stângă (Figura 1 B).

A. B.

Figura 1. A. [anonimizat] – unghi de 90°

B. [anonimizat] – unghi de 60°, respectiv 64°

Pe baza acestor modele geometrice s-a realizat analiza numerică a [anonimizat]. Analiza numerică a curgerii a fost făcută conform etapelor ciclului cardiac corespunzător aortei supraceliace.

Rezultatele obținute s-au bazat pe modelul geometric și impunerea a 4 viteze la intrare cu scopul de a [anonimizat].

S-a constatat că valoarea presiunii crește în funcție de viteza sângelui impusă la intrare. [anonimizat].

Din reprezentarea câmpului de viteză se observă că valoarea maximă a vitezei se află pe ramurile arterelor renale datorită îngustării zonei. [anonimizat] – unghi de 90°. (Figura 2)

Figura 2. Zona de recirculare asociată arterei renale stângi la ughiul de 90°

[anonimizat].

Datorită orientării arterelor renale la 60°, respectiv 64°, jetul de sânge curge fiziologic la intrarea pe ramurile renale și astfel nu mai apar zone de recirculare.

Profilul de viteză în secțiunea investigată scoate în evidență o [anonimizat], iar cea maximă la mijlocul vasului (Figura 3).

Figura 3. [anonimizat]. [anonimizat]mically simplified realistic model of the investigated segment was performed to perform CFD simulations of blood flow.

The paper highlights the influence of renal artery orientation on hemodynamic parameters associated with blood flow through the abdominal aortic vascular segment – renal arteries. The model adapted to this work is the vascular segment of the abdominal aorta – renal arteries with two different positions of the renal arteries: one variant is the design of the renal arteries at an angle of 90 ° (Figure 1A), and the second variant, their construction at an angle of 60 ° associated with the right renal artery and at a 64 ° angle for the left renal artery (Figure 1B).

Figure 1. A. Geometry of the vascular segment of the abdominal aorta – renal arteries – angle of 90 °

B. Geometry of the vascular segment of the abdominal aorta – renal arteries – angle of 60 ° and 64 ° respectively

Based on these geometric models, the numerical analysis of the blood flow associated with the abdominal aortic vascular segment – renal arteries was performed. The numerical flow analysis was performed according to the stages of the cardiac cycle corresponding to the supracelia aorta.

The results obtained were based on the geometric model and the imposition of 4 input speeds in order to track how the pressure and speed field, wall friction and speed profile vary.

It has been found that the pressure value increases in relation to the rate of incoming blood. The global pressure drop increases, while the pressure drop on the kidney arteries decreases.

From the representation of the speed field it is observed that the maximum speed is located on the branches of the renal arteries due to the narrowing of the area. The current lines highlight the occurrence of recirculation zones corresponding to the maximum speed for the segment geometry of the abdominal aorta – renal arteries – 90 ° angle. (Figure 2)

Figure 2. Recirculation zone associated with the renal artery left at the 90 ° angle

Wall friction voltage confirms the occurrence of recirculation zones at maximum speeds, which means that in time it may accumulate atheromatic plaques that can lead to stenosis of the artery.

Due to the orientation of the renal arteries at 60 ° and 64 ° respectively, the blood flow flows physiologically to the entrance of the renal branches and thus there are no recirculation zones.

The speed profile in the investigated section highlights a symmetrical axial flow, for which the minimum speed is found on the vessel walls and the maximum speed at the middle of the vessel (Figure 3).

Figure 3. The velocity profile associated with flow through the investigated segment

Cuprins

Introducere

Problematica ce stă la baza acestei lucrări de licență își are originea în științele medicale, mai precis în patologia cardiovasculară. Lucrarea de față se focalizează pe probleme asociate aterosclerozei, care conduce la opturarea vaselor saguine cu consecințe severe asupra organelor a căror irigare devine deficitară. Prin acumularea materiilor grase pe lumenul vaselor de sânge se formează un strat care în timp se calcifiază, astfel reducând diametrul vasului până la opturarea lui și nepermițând sângelui să mai ajungă la organe.

Abordarea inginerească a unei probleme medicale demonstrează fără echivoc faptul că științele inginerești pot genera soluții valide pentru probleme provenind din zona științelor medicale.

Scopul lucrării

Lucrarea de față își propune să elucideze aspectele hemodinamice ale unui model bidimensional de segment vascular aortă abdominală – artere renale și să urmărească modificările care apar în urma poziționării arterelor renale la un unghi de 90 °, respectiv 60° pentru artera renală dreaptă și 64° pentru artera renală stângă. Apoi artere renale vor suferi pe rând ocluzii totale. În funcție de aceste ocluzii, jetul de fluid își va schimba traseul dand informații imporatnte referitoare la câmp de viteza, linii de curent, câmp de presiune, tensiune de frecare la perete.

În funcție de informațiile primite de la acești parametrii hemodinamici se urmăresc condițiile în care arterele renale sunt predispuse la formarea placilor de aterom care duc la stenozarea și ocluzia arterelor renale

Anatomia și fiziologia vasculară:

Anatomia sistemului cardiovascular

Sistemul cardiovascular este alcătuit din inimă și vase de sânge.

Inima este localizată în cutia toracică, în spatele sternului, între cei doi plămâni și deasupra diafragmului. Are forma unui con cu o greutate de aproximativ 300 grame. O inimă normală, sănătoasă este de mărimea pumnului stâng al fiecărui omului.

Figura 1.1.1. Localizarea inimii

Inima este organul central al sistemului circulator, fiind mușchiul care pompează sânge în celule, țesuturi, organe. Semnalele electrice sunt cele care forțează inima să se contracte și astfel să pompeze sânge în întreg corpul uman.

Inima este formată din patru camere: două atrii separate prin septul interatrial și două ventricule separate prin septul interventricular. Partea dreaptă a inimii primește sângele adus prin vene din corp și apoi îl pompează în cei doi plămâni. În timpul inspirului, oxigenul trece din plămâni în sânge. Dioxidul de carbon, un produs rezidual, trece din sânge prin vene în plămâni și este eliminat din corp în timpul expirului. Atriul stâng primește sânge bogat în oxigen de la plămâni. Acțiunea de pompare a ventriculului stâng trimite acest sânge bogat în oxigen în restul corpului prin intermediul vaselor de sânge. [1]

Figura 1.1.2. Activitatea inimii

Vena cava

Atriul drept

Ventricul drept

Principala arteră pulmonară

Artera pulmonară stângă

Vena pulmonară stângă

Atriul stang

Ventriculul stâng

Aorta

Cantitatea de sânge către restul corpului

De asemenea, inima conține patru valve. Valva tricuspidă situată între atriul drept și ventriculul drept și valva pulmonară situată între ventriculul drept și artera pulmonară au rolul de a direcționa sângele, sărac în oxigen, spre plămâni. Pe partea stângă, sângele bogat în oxigen este transportat de la plămâni în întreg corpul cu ajutorul valvei mitrale situată între atriul stâng și ventriculul stâng și a valvei aortice situată între ventriculul stâng și aortă. [1]

Figura 2.1.3. Valvele inimii

Vasele de sânge sunt cele care asigură transportul sângelui de la inimă în tot corpul uman. Se deosebesc 2 tipuri de vase de sânge și anume:

Arterele sunt vasele de sânge care pompează sângele bogat în oxigen de la inimă la celule, țesuturi și organe. Acestea se divid succesiv în artere de calibru mai mic, arteriole și capilare

Venele sunt vasele de sânge care transportă sângele încărcat cu dioxid de carbon de la organe și țesuturi înapoi la inimă. Ele se reunesc formând cele două vene cave, superioară și inferioară

Figura 1.1.4. Cele două tipuri de vase de sânge

Sistemul arterial este alcătuit din artere, arteriole și capilare care se găsesc peste tot în corpul uman.

Arterele reprezintă vasele de sânge care transportă sângele de la inimă spre organe și țesuturi. Ele pleacă de la nivelul cordului și se ramifică prin tot organismul alcătuind arborele arterial. La nivelul arterelor mari, sângele circulă cu viteză foarte mare spre țesuturi, pereții acestora fiind rezistenți la presiunea mare creată.

Arteriolele sunt arterele cu diametrul cel mai mic care au rolul de a conduce sângele spre capilare. Sunt alcătuite din fibre musculare care pot închide spațiul din interiorul vasului sangvin sau se pot dilata în funție de necesitățile organsimului.

La nivelul capilarelor se realizează schimbul de apă, de substanțe nutritive, electroliți și hormoni. În pereților capilarelor se găsesc pori capilari cu permeabilitate crescută la apă. [2]

Figura 1.1.5. Alcătuirea sistemului arterial

Din punct de vedere structural, arterele se pot clasifica după trei tipuri:

Arterele elastice sunt arterele de dimensiuni mare precum aorta, arterele pulmonare, arterele carotide, artera iliacă. Conțin cele mai multe fibre elastice, având diametrul cuprins între 2,5 și 3 cm care se mărește în timpul sistolei și se micșorează în timpul diastolei. Prezintă un debit pulsatil, ritmic.

Arterele musculare de distribuție sunt arterele medii cu un diametru cuprins între 0,3 și 1 cm. Sunt responsabile de transportul sângelui la anumite organe și țesuturi și prezintă o tunică medie groasă cu numeroase fibre musculare netede.

Arteriolele prezintă un diametru cuprins între 0,3 cm și 10 µm fiind important în realizarea fluxului sangvin de la nivelul capilarelor.

Arterele prezintă pereți formați din 3 straturi:

Tunica externă sau adventicea este învelișul extern al arterelor conținând țesuturi conjunctive, colagen și fibre elastice

Tunica medie este stratul intermediar și este alcătuită din muschi netezi și fibre elastice. Acest strat este mai gros în artere. La nivelul ei au loc procesele de vasodilatație și vasoconstricție.

Tinica internă sau intima este în contact direct cu sângele care circulă prin arteră. Se compune dintr-o membrană elastică și celule endoteliale netede. Centrul gol al arterei prin care circula sângele se numește lumen. [2]

Figura 1.1.6. Structura pereților arterelor

Arterele mai mici și arteriolele conțin țesut muscular neted care controlează schimbarea de presiune a curgerii sângelui prin artere. Această schimbare de presiune este un efect direct al pompării sângelui de câtre inimă. În timpul fazei diastolice, presiunea arterială este scăzută din cauză că inima se află în stare de repaus. În timpul fazei sistolice, inima se contractă și forțează circulația sângelui prin artere, ceea ce duce la creșterea presiunii. [3]

Fiziologia sistemului cardiovascular

Circulația sangvină are rolul de a transporta sângele bogat în oxigen și substanțe nutritive la nivel tisular preluând de la acesta dioxid de carbon și produși metabolici, de a distribui hormoni întregului organism și de a menține un echilibru stabil la nivelul lichidelor din corp. [4]

Există trei procese circulatorii care apar simultan în organism: circulația sistemică, circulația pulmonară și circulația coronariană.

În figura 2.2.4. este redată fiziologia circulației sistemice denumită și marea circulație, dar și mica circulație sau circulația pulmonară..

Săgețile din desen indică direcția în care sângele curge prin inimă. Săgețile albastre arată că sângele neoxigenat adus la inimă de cele două vene cave se varsă în atriul drept. În timpul diastolei ventriculare, sângele trece in ventriculul drept prin valva tricuspidă deschisă. În sistolă, ventriculul drept se contractă, valva tricuspidă se închide, valva pulmonară se deschide, iar sângele e pompat în artera pulmonară și mai departe în plămâni, unde are loc schimbul de gaze.

Săgețile roșii arată că sângele oxigenat adus la inimă prin cele patru vene pulmonare se varsă în atriul stâng al inimii. De aici sângele trece în ventriculul stâng, în timpul diastolei, prin valva mitrală deschisă. În sistola ventriculară, ventriculul stâng se contractă, valva mitrală se închide, valva aortică se deschide și sângele este expulzat în artera aortă.

Figura 1.2.1. Fiziologia circulației inimii

Pentru ca inima să funcționeze corect, sângele trebuie să curgă într-o singură direcție. Valvele inimii fac acest lucru posibil. Ventriculele inimii au o supapă de admisie din atriu și o supapă de ieșire care duce la artere. Supapele sănătoase se deschid și se închid într-o coordonare foarte exactă cu acțiunea de pompare a inimii și a ventriculelor inimii. Fiecare supapă are un set de clape care închid sau deschid supapele. Acest lucru permite ca sângele pompat să treacă prin camerele inimii în artere fără a se întoarce sau curge înapoi.

Rolul inimii în circulația sângelui este de a menține o diferență de presiune între extremitatea arterială si cea venoasă a arborelui circulator, în circulația sistemică și pulmonară.

Circulația sângelui în artere este guvernată de proprietățile acestora. Cele două proprietăți ale arterelor sunt:

Elasticitatea se manifestă la nivelul arterelor mari care amortizează „unda de șoc” provocată de sistola ventriculară și înmagazinează o parte a energiei sub formă de tensiune elastică a pereților. Arterele mari, considerate „cisterne de presiune”, transformă curgerea sacadată a sângelui, determinată de ritmicitatea sistolelor, în curgere continuă.

Contractilitatea este caracteristica arterelor mici și arteriolelor, de a-și modifica activ calibrul prin activitatea fibrelor musculare netede din tunica lor medie. [4]

Figura 1.2.2. Circulația arterială

Factorul principal al curgerii sângelui prin artere este activitatea mecanică a inimii. Ea determină la nivelul sistemului arterial parametri măsurabili, indici importanți ai stării de sănătate.

Tabelul 1.2.1. Valorile circulației arteriale

Sângele circulă în artere sub o anumită presiune care se transmite și asupra pereților arteriali, determinând tensiunea arterială (TA). în condiții normale, tensiunea arterială la adult este de 120  –  130 mm Hg pentru faza sistolică și de 70  –  80 mm Hg pentru cea diastolică.

Există variații fiziologice a tensiunii arteriale legate de sex, vârstă, poziția corpului, intensitatea efortului fizic. Determinarea presiunii arteriale se face prin metode indirecte, cea mai cunoscută și folosită este metoda ascultatorie (sfigmomanometru și stetoscop). [5]

Anatomia arterelor renale

Arterele renale sunt singurele vase de sânge care asigură aprovizionarea rinichilor cu sânge oxigenat. Corpul uman dispune de două artere renale, artera renală stângă și artera renală dreaptă. Artera renală dreaptă este mai lungă decât cea stângă din cauza localizării aortei în partea stângă a planului mijlociu al cavității abdominale. [6]

Arterele renale se ramifică lateral din aorta abdominală, chiar sub nivelul arterei mezenterice (artera responsabilă de nutriția unei mari părți a intestinului), la nivelul graniței superioare a celei de-a doua vertebră lombară. Au o lungime cuprinsă între 4 – 6 cm și un diametru de 5 – 6 mm. Pe baza nivelului ramificației arterei renale, aceasta este cunoscută sub denumirea de arteră renală hiliară atunci când se divizează la nivelul hiliului renal și extrahilară atunci când artera emite o ramură segmentară care intră în lobii superiori sau inferiori ai rinichiului înainte de a intra în hilium. [6]

Figura 1.3.1. Localizarea arterelor renale

Artera renală dreaptă are o lungime de 3-5 cm., lungime care depinde de distanța la care artera se ramifică în ramurile sale terminale. Originea sa este pe versantul drept al aortei abdominale, puțin sub originea arterei mezenterice superioare. Are un traiect ușor oblic, lateral, inferior și posterior, curb cu concavitatea posterioară, fiind aplicată pe coloana vertebrală și mușchiul psoas iliac, la marginea laterală a căruia se ramifică în ramurile sale terminale.

Artera renală stângă are un calibru asemănător cu a celei drepte, este mai scurtă cu 1 cm. decât aceasta și își are originea din aorta abdominală la un nivel puțin inferior în comparație cu cea dreaptă. Este în raport posterior cu mușchiul psoas iliac, pe care îl depășește lateral și anterior se găsește corpul pancreasului. [6]

Înainte de a intra în hilul renal, artera renală se ramifică în artera renală anterioară și posterioară care primesc aproximativ 75% și, respectiv, 25% din sânge. [6]

Figura 1.3.2. Poziția celor două artere renale

În următorul tabel va fi prezentată valoarea medie referitoare la lungimea, diamtreul și distanța între artera mezenterică superioară și artera renală simplă în funcție de sex:

Tabelul 1.3.1. Valoarea medie dintre artera mezenterică superioară și cea renală

Asigurarea unei alimentări constante de sânge oxigenat la rinichi este una din funcțiile cele mai vitale ale sistemului circulator. În ciuda dimensiunii lor relativ mici, rinichii primesc aproximativ 20% din cantitatea de sânge a inimii pentru filtrare. Funcția rinichilor este dependentă de o aprovizionare constantă a sângelui, astfel că întreruperea curgerii sângelui către rinichi poate determina moartea țesutului și pierderea funcției renale. [7]

Sângele oxigenat pompat de inima trece prin aorta pe calea spre rinichi. În abdomen, arterele renale se dezvoltă din aorta abdominală inferioară arterei mezenterice superioare și se extind lateral către rinichi. Chiar înainte de a ajunge la rinichi, fiecare arteră renală se împarte în cinci artere segmentare, care asigură sânge pentru diferitele regiuni ale rinichiului. Fiecare arteră segmentară intră în hilul rinichiului și se împarte în mai multe artere interlobare, care trec prin coloanele renale dintre piramidele renale și transportă sânge spre exteriorul rinichiului. La intersecția dintre cortexul renal și medula renală, arterele interlobare formează arterele arcuite care se transformă în urma contururilor piramidelor renale. Din arterele arcuite, mai multe ramuri cunoscute sub denumirea de artere interlobulare, se separă în unghi drept și se extind prin cortexul renal către exteriorul rinichiului. Fiecare arteră interlobulară formează mai multe arteriole aferente, care se termină într-un pat de capilare cunoscut sub numele de glomerul, unde sângele este filtrat, iar substanțele toxice din sânge se elimină sub formă de urină. [7]

Fiziologia arterelor renale

Funcția rinichilor este dependentă de prezența tensiunii arteriale în glomeruli. Arterele și arteriolele care asigură fluxul sanguin la nivelul rinichilor trebuie să dispună de suficient sânge pentru a menține în viață țesuturile rinichilor și, de asemenea, să aibă o valoare a tensiunii arteriale constante pentru a permite separarea deșeurilor de sânge. Întreruperea curgerii sângelui prin una dintre arterele segmentare sau ramurile acestora conduce la infarctul renal, în cazul în care țesutul renal moare și încetează să mai funcționeze. Întreruperea curgerii sângelui către întregul rinichi duce la insuficiența renală. Deși este posibil să supraviețuiască numai cu un singur rinichi funcțional, pierderea ambilor rinichi necesită dializă sau transplant de rinichi pentru a filtra reziduurile din sânge. [8]

„Caracterizarea neinvazivă a variabilelor fluxului de sânge a arterelor renale la om nu a fost raportată. Folosind un scaner duplex ecou dublu-frecvență bidirecțional, care a fost calibrat in vitro, am caracterizat modelele de flux sanguin renal a 16 subiecți normali (6 femei). Valorile medii calculate ale diametrului sistolic (Ds), viteza medie a sângelui maximă (Vmsa) și debitul de volum (Q) au fost după cum urmează:

Tabelul 1.4.1. Valorile medii asociate curgerii sângelui

Corelația directă de regresie liniară a suprafeței corporale (BSA) cu Ds și Q a fost statistic semnificativă (P mai mică de 0,01, r = 0,70 și P mai mică de 0,01, r = 0,72). ” [9]

Patologia arterelor renale

Arterele renale pot fi implicate în numeroase afecțiuni, cum ar fi anevrismele arterei renale, stenoza arterei renale, disecția arterei renale și displazia fibromusculară.

Stenoza arterelor renale reprezintă îngustarea lumenului a unei sau a celor două artere renale care transportă sânge bogat în oxigen la rinichi. [10]

Figura 1.5.1. Stenoza arterelor renale

În 90% din cazuri, stenoza arterelor renale este cauzată de ateroscleroză, un proces în care placa formată din grăsimi, colesterol și alte materiale se acumuleazaă pe pereții vaselor de sânge, inclusiv pe cele care duc la rinichi. În timp, această aterosclezoră duce la instalarea arteritei.

Îngustarea arterelor renale împiedică sângele bogat în oxigen să ajungă la rinichi. Rinichii au nevoie de un debit sangvin adecvat pentru a ajuta la filtrarea deșeurilor și pentru a elimina excesul de fluide. Scăderea debitului sangvin poate crește tensiunea arterială în întregul corp (presiune arterială sistemică sau hipertensiune arterială) și poate provoca leziuni ale țesutului renal. [11]

Mai rar, stenoza arterei renale poate fi cauzată de o afecțiune numită displazie fibromusculară, în care celulele din pereții arterelor suferă o creștere anormală. Mai frecvent observată la femei și la tineri, displazia fibromusculară este potențial curabilă.

Figura 1.5.2. Displazia fibromusculară asociată arterelor renale

Factorii de risc asociați stenozei de arteră renală sunt după cum urmează:

Hipertensiune arterială: dintre pacienții cu IRD, 35% pot fi normotensivi

Varsta avansata: Numeroase cazuri apar la persoanele cu varste cuprinse intre 60-69 ani; incidența creșterii la persoanele mai în vârstă de 70 de ani

Insuficiență renală

Ateroscleroza extrarenală

Diabetul zaharat

Fumat

Consecințele stenozei arterei renale sunt hipertensiunea, care poate fi deosebit de dificil de controlat sau poate necesita mai mulți agenți antihipertensivi (cu efecte adverse crescute) și pierderea progresivă a funcției renale (nefropatie ischemică). [12]

Stenoza arterei renale nu determină simptome decât atunci când starea este destul de avansată. Majoritatea persoanelor cu stenoză arterială renală nu au semne și simptome. Starea este uneori descoperită întâmplător în timpul testelor din alte motive. Medicul poate suspecta o problemă dacă apare:

Tensiune arterială ridicată care începe brusc sau se înrăutățește fără explicații

Tensiune arterială ridicată care începe înainte de vârsta de 30 de ani sau după vârsta de 50 de ani

Pe măsură ce progresează stenoza arterei renale, alte semne și simptome pot include:

Hipertensiune arterială dificil de tratat

Nivel ridicat de proteine în urină sau alte semne ale funcției renale anormale

Înrăutățirea funcției renale în timpul tratamentului pentru hipertensiune arterială

Supraîncărcarea și umflarea fluidelor în țesuturile corpului

Insuficiență cardiacă rezistentă la tratament [13]

Figura 1.5.3.Stenoza arterei renale / hipertensiunea renasculară. Radiografia unui bărbat de 32 de ani cu hipercolesterolemie familială și hipertensiune dificil de controlat. Radiografia arată o ocluzie completă a arterei renale drepte și stenoză marcată a arterei renale stângi (săgeată)

Figura 1.5.4. Stenoza arterei renale / hipertensiunea renovasculară. În figura din partea stângă este reprezentată radiografia unui bărbat în vârstă de 63 de ani, cu hipertensiune arterială, prezintă o stenoză marcată a arterei renale drepte și o ocluzie completă a arterei renale stângi. Se observă ateromul extins în arterele aortei și iliace

Metode de investigare a arterelor renale

Ecografia Doppler

Potrivit dr. Gabriela Pampu, medic primar în cardiologie, din cadrul Spitalului Sanador, ecografia Doppler presupune măsurarea vitezei debitului sangvin din artere și vene cu ajutorul  ultrasunetelor.

Echipament

Echipamentul ecografic este alcătuit, în esență, dintr–o unitate centrală, un monitor și un transductor.

Figura 1.6.1.Ecograful Doppler

Unitatea centrală este alcătuită din:

Receptorul – un sistem multicanal de preluare și amplificare a semnalelor electronice de mică amplitudine de la nivelul cristalelor piezo – electrice și de filtrare a acestora înainte de intrarea în procesor

sincronizatorul principal – responsabil pentru  asigurarea riguroasă a timpilor de emisie și de recepție a ultrasunetelor

generatorul de unde – controlează secvența de activare a cristalelor electrice și modulează amplitudinea  impulsurilor electrice (în funcție de aceasta se obține o intensitate mai mare sau mai mică a vibrației cristalului piezo – electric)

procesorul de semnal digital – blocul care controlează funcționarea ecografului având funcția de conversie a semnalului analog în digital, transformarea semnalelor digitale cu ajutorul transformărilor Fourrier ceea ce permite realizarea unei rate mari de succesiune a imaginilor (de peste 25 de cadre/secundă), generarea și stocarea imaginilor într-o memorie dedicată, pentru a permite prelucrarea ulterioara, generarea de semnale de comandă și fluxuri de date către modulurile Doppler (pulsat, docificat color, continuu) pentru obținerea imaginii în formele respective

conectorul sondei – sistemul de legatură complex dintre sondă și ecograf responsabil pentru transmisia semnalului electronic înspre sondă/receptor și  pentru recunoașterea automată a tipul de sondă

tastatura – interfața om – mașină [14]

Tastatura are configurația unei mașini de scris, având taste cu funcții în general multiple. Rolul tastaturii este acela de a scrie în format inteligibil în memoria procesorului date referitoare la pacient (nume, prenume, sex, data nașterii, etc). Alături de tastatură se mai găsesc butoane care au funcția de reglare a intensității fasciculului de ultrasunete, a sensibilității globale a echipamentului la ecouri (functia “gain”), de selectare a modului de lucru (2D = bidimensional, în scara gri; PW = pulsat, spectral; CFM = colour flow map; PD = modul power etc), de reglare a câștigului de ecouri de la nivele predefinite (TGC = time gain compensation), de măsurare pe regiunea de interes (informația obținută este exprimată în milimetri, de calcule de distante, suprafețe și volume în cmc, etc). [14]

Monitorul

Monitorul constituie elementul de reprezentare a informației ecografice în format specific. Pe laturile monitorului, sunt dispuse difuzoare pentru analiza acustică a semnalului Doppler, în cazul echipamentelor care au această funcție.

Transductorul

Este piesa esențială a ecografului, responsabilă pentru generarea de ultrasunete și recepția de ecouri. La nivelul transductorului se realizează conversia semnalului electric în vibrație și invers. Acest fenomen se datorează cristalelor piezo – electrice care intră în alcătuirea transductorului. [14]

Figura 1.6.2. Componentele transductorul

Piesa principală a transductorului este cristalul piezo – electric care prin expunere la diferențe de potențial electric rezonează generând ultrasunete. Între cristal și suprafața activă se află lentila care focalizează fasciculul de ultrasunete.

Aranjarea cristalelor în interiorul unui transductor se face în forma de “matrice”, de unde și denumirea acestora de transductoare “matriciale”. În funcție de pozitia elementelor active în interiorul carcasei, transductoarele se clasifica în lineare, convexe și anulare. Dispoziția spațială a cristalelor dictează forma imaginii generate de transductor.

Figura 1.6.3. Reprezentare schematica a diferitelor tipuri de transductoare

Transductorul Doppler

Alături de transductoarele electronice, prezentate mai sus, care se folosesc pentru diagnosticul morfologic, în practică mai există transductoare care folosesc principiul Doppler. Acesta constă din apariția unei diferențe de frecvență dintre fasciculul emis și cel recepționat, atunci când un emițător de ultrasunete (cristalul piezo – electric) este orientat înspre o țintă care se deplasează (ex. sângele din cord, din vasele periferice arteriale).

Diferența de frecvență poate să fie pozitivă sau negativă (ceea ce sugerează o apropiere sau o depărtare a țintei de transductor); de asemenea, diferența poate să fie mai amplă sau mai puțin amplă (ceea ce sugerează o viteză mai mare sau mai mică). Informația obținută este calitativă (acustică sau grafică, reprezentată pe ecran) sau cantitativă (în cm/sec sau KHertz).

Transductoarele care funcționează în regim Doppler sunt de trei feluri: continuu, pulsat și duplex. Transductorul care lucrează în regim de Doppler continuu este alcătuit din două cristale piezo-electrice, orientate ușor convergent, care funcționează continuu, unul realizând emisia de ultrasunete, celălalt realizând recepția de ecouri.

Transductorul folosit pentru explorarea vaselor permite măsurarea vitezelor și sensului de deplasare a grupurilor de hematii din interiorul unei coloane de sânge. Principala sa limitare o constituie incapacitatea de a preciza poziția în spațiu a elementului reflectant. Se foloseste pentru explorarea curgerilor din artere și a jeturilor intracardiace. [14]

Protocol de măsurare

Pacientul trebuie să se dezbrace până la brâu, apoi să se întindă pe spate. O sondă va fi întrebuințată de medic pe abdomenul pacientului folosindu-se un gel special care ajută ca ultrasunetele să se transmită mai bine prin piele. Sonda este conectată printr-un fir la un aparat care procesează ultrasunetele și afișează imagini pe un ecran.

Pulsații de ultrasunete sunt trimise cu ajutorul sondei prin piele și până la structurile din profunzime, apoi se întorc ca niște ecouri și sunt înregistrate de ecograf în timp real, astfel încât imaginile se sumează și arată nu doar structura, ci și mișcarea vaselor (pulsațiile pereților și circulația sângelui). Medicul plimbă sonda pe abdomenul pacientului, apăsând în unele locuri pentru a obține imagini cât mai clare.

Investigația poate dura între 30 și 45 de minute, în functie de claritatea imaginii și de numărul de măsurători speciale necesare (dacă există modificări la acest nivel – îngustări, plăci de aterom). [15]

Avantajele ecografiei Doppler

Ecografia este o investigație total inofensivă și nedureroasă

Ecografia nu folosește razele X

Ecografia este indicată și persoanelor gravide, copiilor

Ecografia poate fi repetată ori de câte ori este nevoie

Ecografia este mai puțin costisitoare decât alte investigații imagistice

Dezavantajele ecografiei Doppler

Nu poate preciza adâncimea măsurătorii

Nu poate măsura velocități mari [16]

Arteriografia

Examen radiologic care permite vizualizarea directă a unei artere și a ramurilor sale, precum și studiul eventualelor anomalii ale teritoriului pe care îl irigă. Arteriografia vizează evidențierea arterelor renale începând de la emergența lor din aorta abdominală până la ramificațiile periferice și întoarcerea venoasă. Reprezintă un test cu material de contrast pentru a reda imagini ce descriu interiorul vaselor de sânge, în cazul de față a arterelor renale.

Echipament

Un cateter, un tub subțire și gol cu diametrul de 2-3 mm, se introduce sub piele prin artera femurală către arterele renale. Se injectează substanța de contrast pe bază de iod. De la caz la caz, se poate opta pentru arteriografia globală și/sau arteriografia selectivă renală. [17]

Figura 1.6.4. Angiografia renală

Protocol de măsurare

În timpul realizării arteriografiei, pacientul este așezat în poziția clino-statică. Prima etapa a acestui examen constă în puncția arterei femurale, după anestezia locală, puncție făcută astfel încât să se poată introduce cateterul. Cateterul ajunge în artera femurală de unde este ghidat către arterele renale. Extremitatea cateterului trebuie să fie, în general, deasupra arterelor renale, în dreptul vertebrei T12. Dacă aorta este sinuoasă, cateterul se va fixa mai sus cu 1-2 vertebre.

În momentul în care cateterul ajunge în zona investigată, produsul de contrast va fi injectat rapid, astfel încât zona de interes să se opacifieze. Pacientul va fi prevenit asupra senzației de căldură tranzitorie pe care o va resimți la injectarea substanței de contrast.

Cantitatea de substantă pentru arteriografia globală este de 60 ml, cu debit 18-20 ml/sec. Injecția durează 3 secunde, timp în care se efectuează 3-4 radiografii pe secundă, apoi expunerile se fac tot la 2 secunde timp de 20 de secunde, pentru explorarea timpului nefrografic și a returului venos. Pentru angiografia selectivă, cantitatea de substanță de contrast este mai mică, 12-14 ml, cu debit de 3-4 ml/sec (când există o tumoră renală cantitatea va fi mai mare).

Se înregistrează un film radiologic care permite observarea ansamblului arterei renale. Odată achiziția finalizată, medicul retrage cateterul. Testul se practică sub anestezie locală și durează în jur de 2 ore. [18]

Avantajele arteriografiei

Stenoza poate fi tratată pe loc prin angioplastie sau prin plasarea unui stent

În multe cazuri, arteriografia are pe lângă rol diagnostic și rol terapeutic, astfel că se pot evita multe intervenții chirurgicale care supun pacientul unor riscuri crescute. În cazul în care este necesară intervenția chirurgicală, imaginile obținute cu ajutorul arteriografie oferă chirurgului informații importante în vederea realizării intervenției.

Arteriografia cu cateter oferă detalii ale arterelor renale care nu pot fi obținute cu ajutorul altor tehnici imagistice neinvazive

Spre deosebire de angiografia realizată cu ajutorul CT și RMN, arteriografia cu cateter are avantajul unei combinări în cadrul aceleași investigații atât diagnosticul, cât și tratamentul unei patologii. Un exemplu îl reprezintă descoperirea unei stenoze arteriale severe, urmată de angioplastie și stentare a respectivei artere

Datorită faptului că se poate alege vasul de sânge în care se întroduce cateterul, este posibilă selectarea unor ramuri și artere mici care irigă zone anatomice specifice sau tumori. [19]

Dezavantajele arteriografiei

Deorece arteriografia folosește radiații ionizante,există șanse foarte mici de apariție a cancerului în cazul expunerilor îndelungate. Totuși beneficiile depășesc cu mult acest risc

În cazul în care o cantitate relativ însemnată de substanță de contrast iodată ajunge paravenos, există posibilitatea afectării tegumentului.

Radiațiile pot afecta dezvoltarea fătului,de aceea arteriografia este contraindicație absolută în sarcină

În cazul în care substanțele de contrast iodate trec în laptele matern se recomandă o pauză de alăptare de 24-48 de ore de la efectuarea investigației [20]

Figura 1.6.5. Arteriografia renală – cancer renal

Angio – CT

Angio-computer tomografia, denumită și Angio-CT, reprezintă o investigație care combină tehnologia clasică a tomografiei computerizate cu cea a angiografiei convenționale, pentru a crea imagini detaliate ale vaselor de sânge din corp.

La o tomografie computerizată normală, razele X trec prin corpul pacientului, semnalul rezultat este încarcat pe software calculatorului, alcătuind o imagine în secțiune a zonei examinate. Astfel, investigația tomografică rezultată reprezintă o succesiune de secțiuni ale corpului. În angiografia convențională, pacientului i se injectează direct în vasul examinat o substanță de contrast, care colorează arborele circulator și astfel se creează o imagine a acestor vase din față sau din lateral.

Angio-CT-ul este o investigație similară computer-tomografiei convenționale, dar pacientului i se injectează  substanță de contrast printr-o venă periferică cu puțin timp inaintea achiziției tomografice propriu-zise. Astfel, pentru că locul de injectare este reprezentat de o vena periferică, angio-CT-ul reprezintă o investigație mult mai puțin invazivă decât angiografia clasică. Medicul poate solicita această examinare pentru a diagnostica îngustarea sau ocluzia arterelor într-o zonă a corpului, ocluzia venelor, dilatările anevrismale, embolia pulmonară sau alte afecțiuni vasculare. [21]

Echipament

CT-ul este un echipament de dimensiuni mari cu o zonă circulară, carcasa ce formează un tunel scurt. Dispune de o masă mobilă ce se glisează în interiorul și exteriorul tunelului. Tubul de radiații X și detectorul sunt localizate diametral opus la nivelul carcasei tunelului circular și se rotesc simultan. Computerul care procesează informațiile este localizat într-o cameră separată, unde personalul medical și tehnic operează scanner-ul și monitorizează examinarea.

Computer – Tomograful are următoarele componente:

Sistem de achizitie a datelor

unitate de scanare (gantry)

sistem de control cu raze x

Platforma de monitorizare

pat reglabil

Platforma de colectare a datelor

computer și disc magnetic

unitate de afișare

software-ul de reconstrucție a imaginii [22]

Figura 1.6.6.Componentele CT

Protocol de investigare

Înainte de a se emite razele X, substanța de contrast va fi administrată de o seringă automată prin una din venele de la antebraț sau mână. Injectorul automat controlează momentul administrării substanței de contrast și doza necesară. Aceasta poate continua administrarea și în timpul testului. În timpul injectării se poate simți o senzație de caldură.

Pacientul este așezat în decubit dorsal pentru a rămâne nemișcat în timpul procedurii, condiție necesară pentru a se putea obține cele mai clare imagini posibile. Masa de investigație va glisa automat prin aparatul cu forma unui inel uriaș, care emite razele X și preia semnalul rezultat. Aparatul este silențios și deschis, doar partea corpului investigată fiind situată în interiorul tomografului. În timpul procedurii, tehnicianul care realizează investigația și care se află într-o cameră alaturată, va vorbi cu pacientul prin difuzoare situate în camera de scanare.

Aparatul de raze X se rotește și emite fascicule subțiri de radiații, care sunt preluate de un detector aflat în partea opusă a tomografului. După ce acesta efectuează o rotație completă, întreg dispozitivul se va mișca înainte o distanță mică și va realiza o nouă rotație. Majoritatea dispozitivelor existente sunt de tipul CT spiral, capabile să iînregistreze peste 1000 de imagini la o rotație. Detectorul de raze X preia semnalul și îl transmite calculatorului, care îl transformă în imagini. Medicul va putea solicita să vă țineți respirația pentru 10 – 15 secunde, chiar și mișcările respiratorii putând determina uneori receptarea de imagini încețoșate. Întreaga procedură durează între 20 de minute și o oră. [23]

Figura 1.6.7. Scanarea spirală

Avantajele Angio – CT – ului

este mai ieftină, mai rapidă și mai ușor tolerată de către pacient comparativ cu celelalte metode de investigare

detectarea fracturilor osoase, a calcificărilor (calcificari intratisulare sau litiaza renală), a hemoragiilor și evaluarea parenchimului pulmonar.

Dezavantajele Angio – CT – ului

metodă iradiantă, folosind raze X

substanța de contras poate fi toxică pe unii pacienți

este contraindicat femeilor însărcinate

are o rezoluție de contrast tisulară inferioară Rezonanței Magnetice [24]

Figura 1.6.8. Imagine CT în plan transversal a arterelor renale

Imaginile sunt redate în tonuri de gri. Aerul este repezentat prin zonele de culoare neagră la nivelul țesuturilor, iar țesutul adipos, datorită radiotransparenței, este reprezentat și el prin tonuri mai închise de gri. Coloana cerebrală fiind o structură radioopacă este reprezentată prin nuanțe cu viraj spre alb. Apar și arterele renale cu o mică zona radioopacă ce în mod normal aceste artere nu ar trebui să o conțină. Această zonă ar putea reprezenta o stenoză de arteră renală.

.

Figura 1.6.9. Imagine CT în plan longitudinal a arterelor renale

În figura 1.6.9. este evidențiată aorta, precum și arterele renale. În partea dreaptă a slice-ului se observă stenoza arterei renale stângi a pacientului.

Figura 1.6.10. Imagine CT – reconstrucție tridimensională

Figura 1.6.10. reprezintă reconstrucția tridimensională a slice-urilor 2D prin stivuirea acestora. Reconstrucția se realizează pentru vizualizarea 3D în ansamblu a țesuturilor investigate, dar și a celor de la periferie. Această imagine se poate roti pentru a se putea vizualiza patologia din mai multe unghiuri.

Angiografia prin rezonanță magnetică

Angiografia prin rezonanță magnetică explorează prin tehnici cu flux lent și rapid atât vasele arteriale, cât și pe cele venoase din orice regiune a corpului și oferă informații despre fluxul sanguin.

Prin această metodă se obțin imagini detaliate ale arterelor renale. Substanța de contrast folosită se numește gadoliniu.

Figura 1.6.11. Evidențierea arterelor corpului

Echipament

Un scaner RMN constă, în mare, dintr-un magnet de mari dimensiuni în interiorul căruia este așezat pacientul. Scaner-ul RMN este format din următoarele componente dupî cum se poate observa și în figura 2.6.13:

Sistemul de generare a impulsurilor radio

Bobina de corecție

Magnetul

Scaner-ul

Masa mobilă

Figura 1.6.12. Componentele scaner-ului RMN

RMN se bazează pe fizica rezonanței magnetice nucleare, o proprietate a nucleelor ​​atomice descoperite în anii 1940 și care are o istorie lungă de utilizare în analizele chimice. Fenomenul RMN se bazează pe proprietatea mecanică cuantică a spinului nuclear. Nuclei care au un număr impar de neutroni, un număr impar de protoni sau ambele vor avea un moment magnetic net. Printre nucleele cele mai frecvent utilizate sunt 1H, 13C, 19F, 23Na și 31P. Pentru imagistica în sisteme biologice, nucleul 1H sau "proton" este cel mai des întâlnit, în primul rând datorită concentrației ridicate care se găsește în corpul uman și sensibilității ridicate (dă naștere unor semnale RMN foarte mari).

Corpul uman este alcătuit din 70% apă formată din doi atomi dehidrogen și unul de oxigen. Protenii atomilor de hidrogen sunt caracterizați de o proprietate specială numită spin. Prin generarea unui câmp magnetic, protonii au doar două orientări , fie aliniați, fie opuși câmpului magnetic. [25]

Figura 1.6.13. Așezarea protonilor

Magnetizarea demonstrează un fenomen de rezonanță la câmpurile magnetice oscilante la o frecvență caracteristică determinată de relația Larmor:

f = g B0

unde B0 este puterea câmpului magnetic aplicat și g este o constantă de proporționalitate specifică speciei nucleare. De exemplu, cu 1H sau proton, g = 42,58 MHz / T și dacă câmpul magnetic este de 1,5 T, atunci frecvența de rezonanță este de 63,76 MHz. Din cauza acestui fenomen de rezonanță, dacă un câmp magnetic oscilant la această frecvență de rezonanță este aplicat obiectului, atunci spinurile vor absorbi energia și vor deveni excitate. Câmpul magnetic oscilant se numește câmp de frecvență radio (RF), deoarece frecvențele sunt similare cu cele utilizate în transmisia radio. Acest proces, cunoscut sub numele de excitare, are ca rezultat magnetizarea fiind înclinată parțial sau complet în planul perpendicular pe câmpul magnetic principal. Odată excitate, precesele de magnetizare în jurul câmpului magnetic static la frecvența sa rezonantă date în ecuația de mai sus. O bobină amplasată în apropierea obiectului poate detecta această magnetizare de precesie așa cum se arată în figura 2.6.15.

Figura 1.6.14. Excesul de magnetizare în prealabil în jurul câmpului magnetic static astfel inducând o tensiune, s (t), într-o bobină din apropiere

Astfel că, în interiorul corpului pacientului magnetizareala nivelul țesuturilor estecaracterizată de o aliniere paralelă cu câmpul magnetic aplicat prin undele radio primite de la scaner. Când protonii se realiniază în poziția corectă, trimit semnale radio computer-ului care le analizează și le convertește în imagini 2D sau 3D care apar pe monitor.

Protocol de investigare

Pacientul este injectat cu substanță de contrast introdusă prin venele de la nivelul antebrațului. Administrarea acestea durează de la 1 minut pânăla 2 minute. Poate apărea o senzație de răceală sau căldură în timpul administrării substanței de contrast.

Pacientul se va intinde pe masa mobilă a schener-ului care este glisată în interiorul magnetului. Dispozitivul în formă de colac va fi plasat în jurul abdomenului, unde se găsesc arterele renale. Este foarte important ca pacientul să stea nemișcat în timpul scanării pentru a obține imagini cât mai clare. În unele cazuri, pacientul este rugat să își țină respirația pentru câteva secunde pe perioade mici de timp. În timpul scanării, pacientul se va afla în camera de scanat, iar medicul specialist va supraveghea procedura prin intermediul unei ferestre. Un angio – RMN a arterelor renale are o durată de aproximativ 10 minute.

Angiografia prin rezonanță magnetică a devenit o metodă dinamică de diagnostic, cu capacitate de diagnosticare diferită comparativ cu alte metode. Permite identificarea unei serii de afecțiuni ale vaselor renale cum ar fi stenoza arterială, anevrisme.

Prin intermediul aceste metode se analizează parametri vasculari legați de diametrul vaselor renale (normal, neregularități parietale, stenoze, anevrisme), traiect (normal sau sinuos) și fluxul sangvin (normal, redus sau absent). [26]

Figura 1.6.15. Poziția pacientului în timpul scanării

Avantajele Angiografiei prin rezonanță magnetică

Absența radiațiilor X

Posibilitatea de a obține imagini de-a lungul unor secțiuni orientate în orice plan

Rezoluție spațială excelentă a imaginilor

O diferențiere excelentă între diferitele tipuri de țesuturi

Dezavantajele Angiografiei prin rezonanță magnetică

Costul ridicat al echipamentelor și cel aferent întreținerii acestora

Viteza mică de desfășurare a procedurilor de scanare

Nu se efectuează scanări pe perioada sarcinii

Anumiți pacienți, de exemplu cei care poartă un pacemaker, nu sunt eligibili pentru acest tip de investigație

Figura 1.6.16. Artere renale aceesorii spre polii superior respectiv inferior ai rinichiului drept. Stenoza (sageată) >50% cu dilatație post-stenotică în treimea proximală a arterei renale stângi.

Figura 1.6.17. Bifurcație a arterei renale drepte în treimea ei mijlocie

Hipertensiunea arterială

În prezent se consideră ca presiunea arterială optimă este sub 120/80 mmHg. Se acceptă ca valori normale și cele situate între 120/80 mmHg și 139/89 mmHg. Dacă presiunea arterială este 140/90 mmHg sau mai mult, se consideră hipertensiune arterială. Presiunea arterială este de două tipuri:

Presiunea arterială sistolică, reprezentată de primul număr, indică presiunea din artere când cordul se contractă și pompează sânge în artere;

Presiunea arterială diastolică, reprezentată de al doilea număr, indică presiunea din artere în momentul în care cordul se relaxează, după contracție [27]

Hipertensiune arterială este o boală cronică caracterizată prin creșterea valorilor presiunii arteriale. Creșterea presiunii sângelui poate conduce la complicații severe și mărește riscul bolilor de inimă, accidentelor vasculare cerebrale și a morții. Presiunea sângelui este forța exercitată de sânge asupra pereților vaselor de sânge. Presiunea depinde de activitatea mecanică a inimii și de rezistența vaselor de sânge.

Aproximativ 85 de milioane de oameni din Statele Unite ale Americii suferă de hipertensiune arterială. Hipertensiunea și bolile de inimă sunt probleme de sănătate globale. Organizația Mondială a Sănătății (OMS) sugerează că prin dezvoltarea industriei alimentelor procesate a crescut și cantitatea de sare din diete care conduce la apariția hipertensiunii arteriale.

Hipertensiunea arterială se poate clasifica în două tipuri:

Hipertensiune primară (esențială) – pentru majoritatea adulților, nu există nici o cauză identificabilă a creșterii tensiunii arteriale. Acest tip de hipertensiune arterială tinde să se dezvolte treptat în decursul multor ani.

Hipertensiune arterială secundară – unii oameni au tensiune arterială ridicată cauzată de o afecțiune care stă la baza. Acest tip de hipertensiune arterială tinde să apară brusc și să provoace o tensiune arterială mai mare decât hipertensiunea primară. Diferitele condiții și medicamente pot duce la hipertensiune secundară, incluzând: probleme de rinichi, tumorile glandelor suprarenale, anumite medicamente (pilule contraceptive), droguri, abuzul de alcool. [28]

Etiologie

Existența factorilor de risc cresc șansele de a avea hipertensiune arterială:

Vârsta: Hipertensiunea este mai frecventă la persoanele cu vârsta de peste 60 de ani. Odată cu vârsta, tensiunea arterială poate crește constant deoarece arterele devin mai rigide și mai înguste datorită creșterii plăcii.

Etnie: unele grupuri etnice sunt mai predispuse la hipertensiune.

Dimensiunea și greutatea: supraponderabilitatea sau obezitatea este un factor de risc cheie.

Utilizarea alcoolului și a tutunului: Consumarea în cantități mari de alcool în mod regulat poate crește tensiunea arterială a unei persoane, la fel ca și tutunul.

Sex: Riscul pe viață este același pentru bărbați și femei, dar bărbații sunt mai predispuși la hipertensiune arterială la o vârstă mai tânără. Prevalența tinde să fie mai mare la femeile în vârstă.

Condiții de sănătate existente: bolile cardiovasculare, diabetul zaharat, afecțiunile renale cronice și nivelurile ridicate ale colesterolului pot duce la hipertensiune arterială, mai ales pe măsură ce oamenii îmbătrânesc.

Alți factori care contribuie la apariția hipertensiunii arteriale:

inactivitatea fizică

o dietă bogată în sare asociată cu alimentele procesate și grase

potasiu scăzut în dietă

anumite boli și medicamente

Un istoric familial de hipertensiune arterială și un stres slab gestionat poate, de asemenea, să contribuie la apariția hipertensiunii arteriale. [29]

Tratament

În timp ce tensiunea arterială este cel mai bine reglementată prin dietă înainte de a ajunge la stadiul de hipertensiune arterială, există o serie de opțiuni de tratament. Modificările stilului de viață reprezintă tratamentul standard de primă linie pentru hipertensiune.

Medicii recomandă ca pacienții cu hipertensiune arterială să execute minim 30 de minute de exerciții aerobice moderate, dinamice și aerobe pe zi. Acestea pot include mersul pe jos, jogging-ul, ciclismul sau înotul în 5-7 zile ale săptămânii.

Evitarea stresului sau dezvoltarea strategiilor de gestionare a stresului inevitabil poate ajuta la controlul tensiunii arteriale.

Persoanele cu tensiune arterială mai mare de 130 peste 80 de ani pot folosi medicamente pentru a trata hipertensiunea arterială. Medicamentele sunt administrate unul câte unul la o doză mică. Efectele secundare asociate cu medicamentele antihipertensive sunt de obicei minore. În cele din urmă, este de obicei necesară o combinație de cel puțin două medicamente antihipertensive.

O gamă de tipuri de medicamente sunt disponibile pentru a ajuta la scăderea tensiunii arteriale, incluzând:

diuretice, inclusiv tiazide, chlorthalidonă și indapamidă

agoniști centrali

inhibitor adrenergic periferic

vasodilatatoare

inhibitori ai enzimei de conversie a angiotensinei (ACE) [30]

Analiza numerică a curgerii sângelui printr-un vas cu zonă de destindere

Vasele de sânge formează unul dintre cele mai complicate și importante sisteme din corpul uman. O mare varietate de boli sunt cauzate de tulburări ale sistemului circulator sanguin. [31]

În prezent, datorită unei game largi de tehnici computerizate de dinamică a fluidelor (CFD), există posibilitatea de a efectua simulări numerice ale fenomenelor fizice complexe care apar în interiorul organismului uman, cum este de exemplu fluxul sangvin în sistemul cadiovascular. Debitul general al sângelui și hidrodinamica sa (reologie, vâscozitate, ecuații de guvernare) și fluxul în interiorul majorității arterelor au fost prezentate și discutate pe larg. [32-34]

În plus, oamenii de știință investighează, de asemenea, fenomene legate de anevrisme, prezența și impactul acestora asupra hemodinamicii fluxului. [35-36]

În cadrul acestui capitol a fost realizată analiza numerică a curgerii printr-un vas care prezintă o zonă de destindere. Scopul analizei este acela de a pune în evidență efectele hemodinamice care apar în zona de destindere a arterei prin analiza parametrilor hemodinamici, căderea de presiune și tensiunea de frecare la perete.

Geometria arterei cu zonă de destindere

Geometria segmentului arterial investigat este prezentată în Figura 2.1.1 în care se specifică parametrii geometrici care descriu secțiunea de artera investigată.

Figura 2.1.1 prezintă domeniul asociat arterei cu zona de destindere. Artera are diametrul D₁= 4 mm, iar diametrul D₂= 8mm. Se urmăresc modificările care apar în zona de destindere a arterei pe măsură ce numărul de celule, din etapa de discretizare, crește.

Pentru analiza numerică s-au simulat 3 variante de discretizări și anume: 50.000 de celule, 100.000 de celule și 200.000 de celule. Scopul acestor 3 variante de discretizări a fost acela de a găsi varianta optimă cât mai apropiată de cea a unui caz real de arteră cu anevrism.

Figura 2.1.1 Vederea generală a geometriei vasului de sânge

Condițiile la limită impuse pentru soluționarea numerică a

curgerii

Condițiile la limită, utilizate în analiza numerică a curgerii printr-un vas cu zonă de destindere, sunt:

Condiții la intrare: profil uniform de viteză pentru componenta de viteză axială și valoare 0 a componentei transversale a vitezei, în regim staționar cu viteza corespunzătoare debitului de 200 ml/min specific sistemului coronar;

Condiții la ieșire: presiune p=0 Pa;

Condiții la perete: pereții sunt considerați rigizi

Fluidul ce străbate artera este sângele care prezintă proprietăți de densitate ρ=1050 kg/m³ și vâscozitate µ=0,00368 kg/m

Analiza numerică a fost realizată utilizând programul Fluent 6.0, în regim staționar, laminar, iar criteriul de convergență impus a fost de .

Scopul analizei numerice îl constituie punerea în evidență a parametrilor hemodinamici asociați curgerii printr-o destindere bruscă, geometrie echivalată/simplificată asociată curgerii printr-un anevrism.

Câmpul de presiune

Figura 2.3.1. prezintă câmpul de presiune în secțiune longitudinală asociat curgerii printr-un vas cu zonă de destindere bruscă. Presiunea este minimă în zona de destindere datorită creșterii diametrului secțiunii.

Figura 2.3.1. Câmpul de presiune în secțiune longitudinală asociat curgerii printr-un vas cu zonă de destindere bruscă

Căderea de presiune

În figura 2.4.1. este prezentată căderea de presiune asociată celor 3 variante de descretizare. Creșterea numărului de celule indică o creștere a căderii de presiune asociată alterării curgerii datorită prezenței zonei de destindere. Se observă o diferență semnificativă între prima variantă de discretizare și ultima ceea ce înseamnă că varianta optimă aleasă este cea cu 200.000 de celule pentru obținerea rezultatelor cu cea mai mare acuratețe.

Tabelul 2.4.1. Valorile căderii de presiune în funcție de numărul de celule

Figura 2.4.1. Căderea de presiune asociată celor 3 variante de discretizare

Câmpul de viteză

Figura 2.5.1. prezintă câmpul de viteză în secțiune longitudinală asociat curgerii printr-un vas cu zonă de destindere bruscă.

Creșterea diametrului induce instabilitate manifestată prin apariția zonelor de recirculare, modificări ale tensiunii de frecare la perete, respectiv căderi de presiune.

Figura 2.5.1. Câmpul de viteză în secțiune longitudinală asociat curgerii printr-un vas cu zonă de destindere bruscă pentru cele 3 variante de discretizare

Zona de tip „destindere” se caracterizează hidrodinamic prin scăderea vitezei de curgere a fluidului, scăderea tensiunii de frecare la perete, respectiv scăderea căderii de presiune. În zona de destindere, datorită efectelor induse de caracteristicile geometrice, se formează zone de recirculare, prezentate în capitolul 2.6. Extinderea acestora este strâns legată de geometria vasului, precum și de prezența celor două diametre pe lungimea vasului. Prezența zonelor de recirculare favorizează dezvoltarea plăciilor de aterom și este asociată valorilor scăzute a tensiunii de frecare la perete.

Linii de curent

Figura 2.6.1 redă liniile de curent asociate curgerii printr-un vas cu zonă de destindere. Pentru a stabili ce fel de curgere există în vas, se calculează numărul lui Reynolds cu formula:

S-a constat experimental că, în general, în cazul lichidelor dacă Re <2000 curgerea este laminara, iar daca Re >3000 ea este turbulenta. In domeniul 2000< Re <3000, curgerea este instabila, putand trece de la un regim la altul.

Figura 2.6.1. Linii de curent asociate curgerii printr-un vas cu zonă de destindere pentru cele 3 variante de discretizare

În toate cele 3 cazuri apar recirculări, forma lor fiind circulară ca și în figura 2.6.2

Figura 2.6.2.

A. Zona de recirculare asociată arterei cu destindere bruscă corepunzătoare variantei de discretizare cu 50.000 de celule

B. Zona de recirculare asociată arterei cu destindere bruscă corepunzătoare variantei de discretizare cu 100.000 de celule

C. Zona de recirculare asociată arterei cu destindere bruscă corepunzătoare variantei de discretizare cu 200.000 de celule

Zona de recirculare își modifică distanță pe care se întinde în funcție de numărul de celule. În cazul variantei de discretizare cu 100.000 de celule, liniile de curent pun în evidență o curgere asimetrică și prezintă superior o zonă de recirculare mai extinsă comparativ cu cea inferioară.

Figura 3.6.2 A și C scoate în evdență o curgere axial simetrică demonstrată de imaginea în oglinda a unuia dintre pereții arterei, cu zone de recirculare egale ca și lungime atât în partea superioară cât și în cea inferioară.

Tensiunea de frecare la perete

Tensiunea de frecare provoacă modificări degenerative excesive în peretele vasului, slăbind integritatea structurală și contribuind la formarea anevrismelor . Acest proces este accelerat de factorii de risc, incluzând hipertensiunea, fumatul și numeroase boli de țesut conjunctiv. [37-38]

TFP este un parametru hemodinamic promițător pentru riscul de stratificare a bolilor cardiovasculare. Această tensiune de frecare produsă de curgerea sângelui care acționează tangențial pe peretele vasului este rezultatul vâscozității sângelui care formează un strat de graniță în imediata vecinătate a suprafeței lumenului. Stratul de graniță reprezintă un strat subțire de fluid care definește o zonă în care profilul vitezelor variază de la valoarea zero la perete și tinde spre viteza maximă a fluxului din centrul lumenului. [39]

Figura 2.7.1. redă tensiunea de frecare la perete suprapusă pentru cele 3 variante de discretizare, asociată peretelui inferior arterei studiate.

Figura 2.7.1. Cele 3 tensiuni de frecare la perete asociate peretelui inferior arterei studiate

Figura 2.7.2. Tensiunile de frecare la perete – Detaliul din zona de interes aferent zonei cu destindere brusca

Valorile scăzute ale tensiunii de frecare la perete (TFP) sunt asociate zonelor de recirculare. TFP a fost măsurat de-a lungul peretelui inferior al vasului investigat, definit începând de la secținea de intrare a vasului până la cea de ieșire.

Variația vitezei în 4 secțiuni

Figura 2.8.1. reprezintă poziția secțiunile în care se va urmări variația vitezei în funcție de diametrul arterei.

Figura 2.8.1. Secțiunile arterei studiate în care se urmărește variația vitezei.

Pentru reprezentarea variației vitezei în cele 4 secțiuni s-a ales varianta de discretizare cu 200.000 de celule datorită obținerii rezultatelor cu cea mai mare acuratețe.

Figura 2.8.2. Variația vitezei în cele 4 secțiuni asociată arterei investigate cu o discretizare de 200.000 de celule

Profilul vitezei, în cele patru secțiuni, scoate în evidență o curgere axial – simetrică demonstrată de imaginea în oglindă a unui perete a arterei față de celălalt.

Profilul de viteză în secțiune transversală redă faptul că viteza fluidului crește cu cât acesta se îndepărtează de peretele vasului până în zona centrală. Pentru fiecare curbă, maximul vitezei se află la mijlocul vasului, iar minimul la pereți.

Secțiunea cu viteză maximă apare în zona cu îngustare minimă. În secțiunile 2,3 și 4, valoarea maximă a vitezei corespunde secțiunii 2 deoarece fluidul vine dintr-o zonă cu destindere minimă și expulzează în zona cu destindere maximă conform geometriei vasului investigat.

Concluzii:

Căderea de presiune crește odată cu variația numărului de celule impuse la discretizare, valoarea maximă a căderii de presiune înregistrându-se pentru varianta de discretizare cu 200.000 de celule. Se optează pentru această variantă pentru obținerea unor rezultate cu cea mai mare acuratețe.

Câmpul de viteză și liniile de curent pun în evidență o curgere laminară, axial simetrică. Prezența zonelor de recirculare favorizează apariția plăcii de aterom și este asociată cu valori scăzute ale tensiunii de frecare la perete.

Profilul de viteză pentru varianta de discretizare cu 200.000 de celule scoate în evidență faptul că viteza crește pe măsură ce fluidul se îndepărtează de peretele vasului până în zona centrală. Valoarea maximă a vitezei se înregistrează în zona cu îngustare minimă.

3. Analiza numerică a curgerii în segmentul vascular aorta abdominală – artere renale

3.1. Introducere

Multe modele arteriale se investighează pentru caracteristicele hemodinamice pe care le prezintă variind de la o singură ramură a bifurcației la o rețea cu mai multe bifurcații. Simulările numerice se limitează la modele arteriale mai simple cum sunt cele cu o singură ramură sau bifurcație. [41]

Un parametru hemodinamic investigat în cadrul analizelor numerice de curgere este fluxul sangvin specific unui segment vascular. Natura dezvoltării fluxului sangvin în aorta umană este afectată de geometria vasului și de contracția inimii în timpul fazei de evacuare a sângelui aferentă ciclului cardiac. [41]

Sângele este fluidul cu cel mai important rol în funcționarea sistemului cardiovascular. Sângele curge prin formațiuni complexe precum bifurcații și ramificații în rețeaua vaselor de sânge, în special vascularizația coronariană, abdominală, carotidă și femurală. În aceste formațiuni debitul este neaxial, iar tensiunea de frecare la perete este scăzută, ceea ce duce, în timp, la formarea plăcilor aterosclerotice datorate depunerilor de materii grase. [42]

Lucrarea de față urmărește studiul segmentului vascular aortă abdominală – artere renale în analiza modificărilor care apar datorită îngustării arterelor renale, cunoscută sub denumirea de stenoza arterelor renale până la ocluzia lor.

Acest studiu este important deoarece arterele renale pot fi afectate de boala aterosclerotică care duce la instalarea hipertensiunii renovasculare. Acest lucru se întâmplă datorită depunerilor de grasimi pe lumenul vasului reducând astfel diametrul arterei renale și provocând creșterea tensiunii arteriale renale.

S-a constatat că factorii hemodinamici pot să influențeze dezvoltarea și progresia bolii ateroslerotice. Factori legați de dinamica fluxului sangvin, incluzând creșterea sau scăderea tensiunii de frecare la perete, regiunea de separare a fluxului și turbulența, influențează puternic localizarea leziunilor aterosclerotice. [43]

Lucrarea de față urmărește modul în care se modifică debitul fluxului sangvin în zona de bifurcație,viteza, presiune, tensiunea de frecare la perete în funcție de modificarea unghiului de ramificare a arterelor renale și de ocluzia totală a uneia dintre arterele renale.

Geometria segmentului vascular aortă abdominală – artere renale

Modelul adaptat acestei lucrări s-a bazat pe datele obținute din imaginile CT a segmenutului vascular aortă abdominală –artere renale pentru care am optat la varianta cu o bifurcație a arterelor renale la un unghi de 90 de grade

.

Figura 3.2.1. Segmentul vascular aortă abdominală – artere renale:

Imaginea CT reală corespunzătoare pacientului investigat

b). Geometria simplificată utilizată în cadrul lucrării, respectiv condițiile la limită impuse

Dimensiunile geometrice și unghiul de ramificație folosite în construcția modelului s-au bazat pe valorile medii obținute din datele anatomice, măsurătorile efectuate pe imaginile CT și sursele din literatură. În acest studiu s-a propus ca cele 2 ramificații renale să fie simetrice, prezentând aceleași dimensiuni în lungime și diametru.

Geometria simplificată a segmentului vascular a fost realizată în programul Gambit 2.4.6.

Pentru a fi realizată discretizarea, suprafața a fost împărțită în suprafețe de forme dreptunghiulare, iar în zona de interes, cea a ramificației, s-a optat pentru o discretizare foarte fină.

Figura 3.2.2.: A. Vederea generală a segmentului investigat

B. Detaliul din zona de bifurcare

3.3. Analiza numerică a curgerii

Analiza numerică a curgerii prin segmentul vascular aortă abdominală – artere renale a fost realizată în programul FLUENT 6.3.26. Solver-ul este bazat pe presiune, geometria este reprezentată în plan 2D. Curgerea prin segmentul vascular este laminară.

Pentru analiza numerică a curgerii au fost impuse următoarele condiții la limită:

Condiții la intrare: profil uniform de viteză pentru componenta de viteză axială și valoare 0 a componentei transversale a vitezei, în regim staționar cu viteze corespunzătoare debitelor în funcție de timp (Figura 3.3.1.). [44-45]

Condiții la ieșire: outflow

Condiții la perete: pereții sunt considerați rigizi

Fluidul ce străbate segmentul vascular este sângele care prezintă proprietăți de densitate ρ=1050 kg / m³ și vâscozitate µ=0,00368 kg/m*

Figura 3.3.1. Reprezentarea ciclului cardiac asociat segmentului vascular investigat

T = 0,2 secunde – momentul de timp corespunzător unui debit sangvin maxim de Q= 10,8 L/min, din ciclul sistolic. Viteza asociată acestui debit este v=0,648 m/s.

T₂ = 0,6 secunde – momentul de timp corespunzător ciclului diastolic la care debitul sangvin este maxim, având valoarea Q= 2,6 L/min, viteza sângelui asociată acestui debit fiind v= 0, 155 m/s.

T₃ = 0,4 secunde – la acest moment de timp este înregistrată cea mai mică valoare a debitului sangvin. Valoarea tinde la 0, iar viteza corespunzătoare aceste valori este v= 0, 0143 m/s.

Tᴀ – Tᴃ – repezintă valoarea medie a debitului sangvin corespunzător ciclului cardiac, Q= 3 L/min, cu o viteză de v= 0,180 m/s. Tᴀ corespunde valorii de timp de 0,075 secunde, iar Tᴃ = 0,34 secunde.

Pe baza acestor date s-a realizat analiza numerică a curgerii prin segmentul vascular aorta abdominală – artere renale.

3.4. Rezultate obținute în urma analizei numerice a curgerii prin segmentul vascular aorta abdominală – artere renale cu orientarea arterelor renale la un unghi de 90°

3.4.1. Câmpul de presiune

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 3.4.1 Câmpul de presiune asociat segmentului vascular investigat

Figura 3.4.1 redă câmpul de presiune în secțiune transversală asociat segmentului vascular investigat. Analiza numerică a curgerii s-a realizat pentru 4 debite sangvine diferite, ca și condiție limită la intrare s-au impus 4 viteze corespunzătoare celor 4 debite sangvine.

Din rezultatele obținute se poate observa că presiunea se modifică odată cu creșterea vitezei și modificarea diametrului vasului.

3.4.2. Căderea de presiune

Tabelul 3.4.2.1 evidențiază valorile căderii de presiune globale calculate ca diferență între presiunea la intrare și cea la ieșirea din segmentul vascular investigat.

Tabelul 3.4.2.1 Valorile căderii de presiune globală asociată segmentului vascular investigat

B. Diagrama căderii de presiune globală

Segmentul vascular investigat

Figura 3.4.2.1. Căderea de presiune globală asociată segmentului vascular investigat

Căderea de presiune a fost calculată în funcție de viteza sângelui impusă la intrare corespunzătoare unui moment de timp de pe ciclul cardiac (Fig. 3.3.1.). Pentru valori mari ale vitezei se înregistrează căderi de presiune scăzute, cum este în cazul vitezei de v=0,648 m/s asociată momentului de timp T₁ (Fig. 3.4.2.1.).

Căderea de presiune dintre presiunea la intrare și cea de la ieșirea pe artera renală dreaptă este redată în figura 3.4.2.2.

Tabelul 3.4.2.2. Valorile căderii de presiune Intrare – Ieșire ARD

Diagrama căderii de presiune ΔP = P₁ – Pᴀᴅ

Segmentul vascular investigat

Figura 3.4.2.2. Căderea de presiune ΔP = P₁ – Pᴀᴅ asociată segmentului vascular investigat

Valorile căderii de presiune sunt foarte scăzute, excepție făcând valoarea corespunzătoare vitezei maxime impusă la intrare care este mare comparativ cu celelalte valori.

În figura 3.4.2.3. este reprezentată căderea de presiune, ΔP = P₁ – PᴀS, dintre presiunea la intrare și cea de la ieșirea arterei renale stângi.

Tabelul 3.4.2.3. Valorile căderii de presiune dintre Intrare – Ieșire AS

Diagrama căderii de presiune ΔP = P₁ – PᴀS

Segmentul vascular investigat

Figura 3.4.2.3. Căderea de presiune ΔP = P₁ – PᴀS asociată segmentului vascular investigat

Și aici valorile căderii de presiune sunt scăzute. Căderea de presiune variază în funcție de viteza impusă la intrare. Pentru viteze mari, valoarea căderii de presiune, în acest caz, crește considerabil.

3.4.3. Câmpul de viteză

Figura 3.4.3.1 Câmpul de viteză asociat segmentului vascular investigat

Figura 3.4.3.1 prezintă câmpul de viteză în secțiune transversală asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale analizat prin impunerea a 4 viteze diferite la intrare funcție de momentul de timp și debitul sangvin corespunzătoare ciclului cardiac (prezentate în capitolul 3.3.). Valoarea maximă a vitezei se înregistrează pe ramurile arterelor renale datorită îngustării zonei în care sângele pătrunde.

În funcție de viteza impusă la intrare apar zone de recirculare, modificări ale căderii de presiune, respectiv tensiuni de frecare la perete.

3.4.4. Liniile de curent

Figura 3.4.4.1. Liniile de curent asociate celor 2 viteze corespunzătoare momentelor de timp T₁ și T₂

Figura 3.4.4.2. Liniile de curent asociate modelului investigat cu cele 2 viteze corespunzătoare momentelor de timp T₃ și Tᴀ-Tᴃ

Pentru a stabili tipul de curgere asociat modelului investigat se calculează numărul lui Reynolds în funcție de viteza impusă la intrare pentru fiecare moment de timp, cu formula:

S-a constat experimental că, în general, în cazul lichidelor dacă Re <2000 curgerea este laminara, iar daca Re >3000 ea este turbulenta. In domeniul 2000< Re <3000, curgerea este instabila, putand trece de la un regim la altul.

Pentru T₁ = 0,2 s v = 0, 648 m/s => Re = = 3475,95 > 3000 => curgere turbulentă

Pentru T₂ = 0,6 s v = 0,155 m/s => Re = = 831,44 < 2000 => curgere laminară

Pentru T₃ = 0,4 s v = 0,0143 m/s => Re = = 76,70 < 2000 => curgere laminară

Pentru Tᴀ-Tᴃ = 0,075-0,34 s v = 0,180 m/s => Re = = 965,54 < 2000 => curgere laminară

Deoarece sângele intră la nivelul aortei suprarenale cu o viteză mare la momentul de timp T₁, apar recirculări.

Figura 3.4.4.3 Zona de recirculare asociată arterei renale dreapte

Figura 3.4.4.3 redă zona de recirculare asociată arterei renale dreapte. Aceasta se intinde pe o distanță de 0,0048 m și prezintă o formă circulară, iar apariția ei se datorează unei curgeri turbulente cu o viteză impusă la intrare de 0,648 m/s.

Figura 3.4.4.4 Zona de recircularea asociată arterei renale stângi

Figura 3.4.4.4 redă zona de recirculare asociată arterei renale stângi. Aceasta se întinde pe o distanță de 0,0054 m având o formă circulară.

Variația zonelor de recirculare asociată celor două artere renale se datorează vitezei impuse la intrare și orientării arterelor renale la un unghi de 90 °. Zona de recirculare asociată arterei renale stângi se întinde pe o distanță mai mare decât cea în cazul arterei renale drepte ceea ce înseamnă că pe artera renală stângă curgerea este mai instabilă.

La celelalte momente de timp corespunzând o viteză mai mică, jetul de fluid curge fiziologic, neapărând recirculări.

3.4.5 Tensiunea de frecare la perete

Tensiunea de frecare la perete este un parametru hemodinamic produs de curgerea sângelui care acționează tangențial pe peretele vasului, fiind rezultatul vâscozității sângelui care formează un strat de graniță în imediata vecinătate a suprafeței lumenului.

Tensiunea de frecare la perete s-a studiat pe artera renală dreaptă, respectiv pe artera renală stângă.

T₁ T₂

T₃ Tᴀ-Tᴃ

Figura 3.4.5.1. Tensiunea de frecare la perete asociată arterei renale drepte pentru fiecare moment de timp.

Tensiunea de frecare la perete se modifică în funcție de viteza impusă la intrare. Astfel că pentru o viteză maximă, tensiunea de frecare la perete nu va mai fi paralelă cu peretele arterei renale, ci vor apărea zone de recirculare.

La valori mici ale vitezei sângelui, tensiunea de frecare la perete este foarte mică.

T₁

T₃ Tᴀ-Tᴃ

Figura 3.4.5.2. Tensiunea de frecare la perete asociată arterei renale stângi pentru fiecare moment de timp.

Aceeași observație este valabilă și pentru artera renală stângă, tensiunea de frecare la perete produce zone de recirculare atunci când fluidul curge cu o viteză maximă.

3.4.6. Profilul de viteză

Figura 3.4.5.1. reprezintă poziția secțiunii în care se va urmări variația vitezei. Secțiunea a fost construită la 2D₁ față de arterele renale, la nivelul aortei infrarenale.

Figura 3.4.6.1. Secțiunea 1 asociată segmentului vascular investigat

Se urmărește variația vitezei în secțiunea 1, în funcție de viteza impusă la intrare corespunzătoare momentului de timp de pe ciclul cardiac (Figura 3.3.1.). Astfel se obțin 4 profile de viteză redate în figura 3.4.6.2.

Figura 3.4.6.2 Profilul de viteză asociat secțiunii investigate

Profilul de viteză în secțiune transversală redă faptul că viteza fluidului crește cu cât acesta se îndepărtează de peretele vasului ajungând la valoarea maximă în zona centrală. Pentru fiecare curbă, maximul vitezei se află la mijlocul vasului, iar minimul la pereți.

Profilul de viteză pune în evidență o curgere axial simetrică demonstrată prin reflexia în oglindă a jumătății curbelor.

3.5. Concluzii

Analiza numerică a curgerii s-a realizat pe baza valorilor ciclului cardiac asociat aortei supraceliace, urmărind vitezele corespunzătoare debitelor sangvine în unitatea de timp.

S-a constatat că valoarea presiunii crește în funcție de viteza sângelui impusă la intrare. Căderea de presiune globală crește, în timp ce căderea de presiune de pe arterele renale scade.

Din reprezentarea câmpului de viteză se observă că valoarea maximă a vitezei se află pe ramurile arterelor renale datorită îngustării zonei. Liniile de curent pun în evidență apariția zonelor de recirculare corespunzătoare vitezei maxime.

Tensiunea de frecare la perete confirmă apariția zonelor de recirculare la viteze maxime, ceea ce înseamnă că în timp se pot acumula placi de aterom care pot duce la stenozarea arterei.

Profilul de viteză în secțiunea investigată scoate în evidență o curgere axial simetrică, pentru care viteza minimă se găsește la pereții vasului, iar cea maximă la mijlocul vasului.

4. Analiza numeică a curgerii în segmentul vascular aortă abdominală – artere renale cu unghiul de bifurcație a arterei renale drepte la 60°, respectiv a arterei renale stângi la 64°

4.1. Introducere

Din punct de vedere anatomic, arterele renale umane sunt orientate în funcție de pacient sub diverse unghiuri cu diferențe mici între pacienți. Pe baza imaginilor CT s-au măsurat unghiurile asociate arterelor renale și anume artera renală dreaptă este orientată sub un unghi de 60°, iar cea stângă sub un unghi de 64°.

În acest capitol se urmărește înfluența geometriei, din punct de vedere anatomic, asupra parametrilor hemodinamici ai curgerii sângelui prin segmentul vascular aorta abdominală – artere renale comparativ cu orientarea arterelor renale la un unghi de 90°.

4.2. Geometria segmentului vascular investigat

a).

Figura 4.2.1. Segmentul vascular aortă abdominală – artere renale:

Imaginea CT reală corespunzătoare pacientului investigat

Geometria simplificată utilizată în cadrul lucrării, respectiv condițiile la limită impuse

Această geometrie a fost realizată după imaginiile CT ale pacientului, arterele renale sunt egale ca lungime și diametru și orientate la unghiuri de 64°, respectiv 60°.

S-a optat pentru o discretizare fină în zona de interes a segmentului vascular, redată în figura 4.2.2.

Figura 4.2.2. Discretizarea segmentului vascular în zona de interes

4.3. Analiza numerică a curgerii

Analiza numerică a curgerii a fost realizată în Fluent 6.3.26, iar condițiile la limită impuse au fost descrise pe larg în capitolul 3.3.

4.4. Rezultate obținute în urma analizei numerice a curgerii prin segmentul vascular aorta abdominală – artere renale cu orientarea arterelor renale la un unghi de 60°, respectiv 64°

4.4.1 Câmpul de presiune

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 4.4.1. Câmpul de presiune asociat segmentului vascular investigat

Figura 4.4.1. prezintă câmpul de presiune în secțiune transversală asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale. Analiza numerică s-a bazat pe condițiile la limită impuse și pe pașii de timp corespunzători ciclului cardiac (Capitolul 3.3.).

Presiunea maximă se înregistrează la viteze mari ale curgerii sângelui, acolo unde fluidul intră într-o zonă de tip contracție. Pe ramurile arterelor renale, presiunea are o valoare scăzută.

4.4.2. Căderea de presiune

Tabelul 4.4.2.1. Valorile căderii de presiune globale asociate segmentului vascular

Segmentul vasuclar investigat B. Diagrama căderii de presiune globală

Figura 4.4.2.1. Căderea de presiune globală asociată segmentului investigat

Căderea de presiunea prezintă valori scăzute, valoarea cea mai mică fiind corespunzătoare vitezei maxime.

Tabelul 4.4.2.2. Valorile căderii de presiune dintre Intrare – Ieșire ARD

Diagrama căderii de presiune ΔP = P₁ – Pᴀᴅ

Segmentul vascular investigat

Figura 4.4.2.2 Căderea de presiune ΔP = P₁ – Pᴀᴅ asociată segmentului vascular investigat

În acest caz, se obervă o scădere în valoare a căderii de presiune pentru vitezele mici de curgere ale sâgelui și o creștere semnificativă a căderii de presiune pentru viteza maximă corespunzătoare pasului de timp T₁.

Tabelul 4.4.2.3. Valorile căderii de presiune dintre Intrare – Ieșire ARS

B.Diagrama căderii de presiune ΔP = P₁ – PᴀS

Segmentul vascular investigat

Figura 4.4.2.3. Căderea de presiune ΔP = P₁ – PᴀS asociată segmentului vascular investigat

Căderea de presiune pe artera renală stângă prezintă valori scăzute pentru viteze mici

de curgere, dar crește considerabit pentru pasul de timp T₁, unde viteza este maximă.

4.4.3. Câmpul de viteză

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 4.4.3.1 Câmpul de viteză asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale

Figura 4.4.3.1. prezintă câmpul de viteză în secțiune transversală asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale. În funcție de viteza impusă la intrare apar modificări ale parametrilor hemodinamici.

4.4.4. Liniile de curent

Figura 4.4.3.2. Liniile de curent asociate pasului de timp T₁

Datorită orientării arterelor renale la unghirile specificate, zonele de recirculare nu se mai produc, iar jetul de fluid curge fiziologic prin segmentul vascular investigat. Acest lucru este valabil pentru toți pașii de timp de pe ciclul cardiac.

4.4.5. Tensiunea de frecare la perete

Tensiunea de frecare la perete a fost măsurată atât pe ramura renală dreaptă, cât și pe ramura renală stângă.

Graficul tensiunii de frecare la perete a arterei renale drepte este prezentat în figura 4.4.5.1.

Figura 4.4.5.1. Tensiunea de frecare la perete asociată arterei renale drepte ăn cei 4 pași de timp de pe ciclul cardiac

Cele 4 tensiuni de frecare la perete corespunzătoare pașilor de timp de pe ciclul cardiac se suprapun. Valorile tensiunii de frecare la perete sunt scăzute, aflânduse sub pragul de 0,4 Pa corespunzător domeniului de ateroscleroză.

Figura 4.4.5.2. Tensiunea de frecare la perete asociată arterei renale stângi în cei 4 pași de timp de pe ciclul cardiac

4.4.6. Profilul de viteză

Figura 4.4.6.1. reprezintă poziția secțiunii în care se va urmări variația vitezei. Secțiunea a fost construită la 2D₁ față de arterele renale, la nivelul aortei infrarenale.

Figura 4.4.5.1. Secțiunea 1 asociată segmentului vascular investigat

Se urmărește variația vitezei în secțiunea 1, în funcție de viteza impusă la intrare corespunzătoare momentului de timp de pe ciclul cardiac (Figura 3.3.1.). Astfel se obțin 4 profile de viteză redate în figura 4.4.6.2.

Figura 4.4.6.2. Profilul de viteză asociat secțiunii investigate

Profilul de viteză în secțiune transversală redă faptul că viteza fluidului crește cu cât acesta se îndepărtează de peretele vasului ajungând la valoarea maximă în zona centrală. Pentru fiecare curbă, maximul vitezei se află la mijlocul vasului, iar minimul la pereți.

Profilul de viteză pune în evidență o curgere axial simetrică demonstrată prin reflexia în oglindă a jumătății curbelor.

4.4. Concluzii

În urma analizei numerice asociată curgerii sângelui prin segmentul vascular aortă abdominală – artere renale se constată că parametrii hemodinamici sunt influențați de geometria segmentului vascular investigat.

Datorită orientării arterelor renale sub unghiurile specificate au apărut modificări ale căderii de presiune și zonele de recirculări au dispărut. Jetul de fluid curge fiziologic prin segmentul vascular aortă abdominală – artere renale.

Căderea de presiune globală a scăzut comparativ cu varianta anterioară, iar cădere de presiune de pe ramurile arterelor renale a crescut. Conform ecuației lui Bernoulli, odată cu creșterea vitezei asociate curgerii, presiunea scade.

5. Analiza numeică a curgerii în segmentul vascular aortă abdominală – artere renale cu unghiul de bifurcație a arterei renale drepte la 60°, respectiv a arterei renale stângi la 64° cu ocluzia arterei renale drepte/stângi

5.1. Introducere

Boala renovasculară aterosclerotică ocluzivă (ARVD) este o cauză principală a hipertensiunii secundare și a bolii ischemice renale. [46] Una dintre cauzele principale ale ocluziei arteriale renale este ateroscleroza. Prevalența ARVD se estimează a fi de 6,8% din studiile la nivel comunitar ale persoanelor mai în vârstă de 65 de ani, utilizând un prag de ultrasunete al vitezelor arteriale crescute ale vârfurilor sistolice, sugerând o ocluzie de 60%. [47] Unii pacienți cu ocluzie progresivă vasculară dezvoltă insuficiență renală avansată pe această bază și recent s-a exprimat îngrijorarea privind o posibilă creștere a insuficienței renale asociate ARVD. [48] Având în vedere că mulți pacienți au boală renovasculară nediagnosticată, este dificil să se estimeze incidența reală a bolii renale în stadiul terminal din ARVD. Știm din circulația coronariană faptul că se poate produce o ocluzie arterială complet graduală cu conservarea viabilității organelor datorită aportului arterial colateral. [49] Studiile care utilizează rezonanța magnetică dependentă de nivelul de oxigen din sânge (BOLD-MR) demonstrează că ocluzia renovasculară de 70% până la 80% produce în cele din urmă ischemie corticală demonstrabilă. [50] Această hipoxie poate duce la modificări inflamatorii la nivelul rinichilor, ducând la fibroză și scăderea ulterioară a funcției renale. [51-52]

S-a demonstrat că unii dintre pacienții care au dezvoltat o ocluzie totală a uneia dintre arterele renale au suferit o procedură de renovasculare by-pass a vasului ocluzat, având ca rezultat îmbunătățirea tensiunii arteriale și recuperarea funcției renale suficientă pentru a nu fi supuși unui transplant.

Capitolul 5 evidențiază ocluzia totală a arterei renale drepte, respectiv a arterei renale stângi și modul în care sunt influențați parametrii hemodinamici de această cauză.

5.2. Geometria segmentului vascular investigat

Modelul adaptat acestui caz corespunde modelului prezentat în capitolul 4 cu specificația că artera renală dreaptă/stângă a fost ocluzată total prin impunerea condiției la limită ca ieșirea din artera renală să fie de tip perete.

Figura 5.2.1.

A.Geometria segmentului vascular investigat cu ocluzia arterei renale drepte

B. Geometria segmentului vascular investigat cu ocluzia arterei renale stângi

Figura 5.2.2.

(A) Afișarea angiografică cu tomografie computerizată cu ocluzie totală a fluxului în artera renală stângă proximală (LRA).

(B) Ultrasunetele LRA cu analiză Doppler spectral prezintă o formă de undă cu o mișcare întârziată

5.3. Analiza numerică a curgerii sângelui asociată segmentului vascular investigat

Analiza numerică s-a realizat in programul comercial Fluent 6.3.26 și au fost respectate aceleași condiții la limita ca și cele descrise în Capitolul 3.3 cu deosebirea că pe arterele renale s-a impus condiția la ieșire de tip perete rigid.

5.4. Rezultatele obținute în urma analizei numerice a curgerii asociate segmentului vascular investigat

5.4.1. Câmpul de presiune

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 5.4.1.1. Câmpul de presiune asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia totală a arterei renale stângi

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 5.4.1.2. Câmpul de presiune asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia totală a arterei renale drepte

Se observă că în ambele cazuri de ocluzie, jetul de fluid are o presiune scăzută pe fiecare din ramurile ocluzate. În fucție de viteza cu care sângele întră la momentul T de pe ciclul cardiac, apare și zona cu presiune maximă asociată segmentului vascular aortă abdominală – artere renale.

5.4.2. Căderea de presiune

Figura 5.4.2.1. Căderea de presiune globală, ΔP = P₁ – P₂, în două cazuri: cu ocluzia arterei renale drepte, respectiv a arterei renale stângi

Diagramele indică căderi de presiune mici, variind în funcție de pasul de timp la care s-a facut analiza numerică a curgerii.

Figura 5.4.2.2. Căderea de presiune pe artera renală dreaptă, ΔP = P₁ – Pᴀᴅ, în două cazuri: cu ocluzia arterei renale drepte, respectiv a arterei renale stângi

Figura 5.4.2.2. Căderea de presiune pe artera renală stângă, ΔP = P₁ – Pᴀѕ, în două cazuri: cu ocluzia arterei renale drepte, respectiv a arterei renale stângi

5.4.3. Câmpul de viteză

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 5.4.3.1. Câmpul de viteză asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia totală a arterei renale stângi

Figura 5.4.3.1. prezintă câmpul de viteză în secțiune transversală asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale cu ocluzia totatlă a arterei renale stângi. Viteza maximă se află pe artera renală sănătoasă, în timp ce viteza minimă apare în zona de ocluzie.

T₁ T₂ T₃ Tᴀ – Tᴃ

Figura 5.4.3.2. Câmpul de viteză asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia totală a arterei renale drepte

Figura 5.4.3.2. evidențiază câmpul de viteză în secțiune transversală asociat segmentului vascular aortă abdominală – artere renale cu ocluzia totatlă a arterei renale drepte. Jetul de fluid curge fiziologic prin segmentul vascular ocolind artera renală dreaptă, prezentând o viteză maximă pe artera renală dreaptă în funcție de pasul de timp corespunzător ciclului cardiac.

5.4.4. Liniil de curent

Figura 5.4.4.1. Zonele de recirculare asociate ocluzării arterei renale stângi pentru pasul de timp T₁

Figura 5.4.4.2. Zonele de recirculare asociate ocluzării arterei renale drepte pentru pasul de timp T₁

Datorită ocluziei totale a unei dintre arterele renale, jetul de fluid nu mai curge fiziologic prin segmentul vascular, ci apar zone de recirculare care sunt mai dese în funcție de viteza sângelui.

Figura 5.4.4.3. Zonele de recirculare asociate ocluzării arterei renale stângi pentru pasul de timp T₃

Figura 5.4.4.4. Zonele de recirculare asociate ocluzării arterei renale stângi pentru pasul de timp T₃

Pentru pasul de timp T₃ corespunzător celei mai mici viteze de pe ciclul cardiac, zonele de recirculare sunt în număr mai mic comparativ cu pasul de timp T₁. Deci, la viteze mari ale fluidului, segmentul vascular investigat ar putea prezenta mai multe zone de recirculare favorabile formării stenozelor.

5.4.5. Tensiunea de frecare la perete

Figura 5.4.5.1. prezintă tensiunea de frecare la perete pe artera renală stângă care este ocluzată total ceea ce înseamnă că valoarea ei este 0.

Figura 5.4.5.2. pune în evidență valori scăzute ale TFP sub pragul de 0,4 Pa care corespunde domeniului de ateroscleroză.

TFP asociat arterei renale drepte îndică valoarea 0 datorită ocluziei arterei, iar pentru artera renală stângă, valorile TFP sunt scăzute.

5.4.6. Profilul de viteză

Figura 5.4.6.1. reprezintă poziția secțiunii în care se va urmări variația vitezei. Secțiunea a fost construită la 2D₁ față de arterele renale, la nivelul aortei infrarenale.

Figura 5.4.6.1. Secțiunea 1 asociată segmentului vascular investigat

Se urmărește variația vitezei în secțiunea 1, în funcție de viteza impusă la intrare corespunzătoare momentului de timp de pe ciclul cardiac (Figura 4.3.1.). Astfel se obțin 4 profile de viteză redate în figura 5.4.6.2.

Figura 5.4.6.2. Profilul de viteză în secțiunea 1 asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia arterei renale stângi

Profilul de viteză în secținea învestigată redă faptul că jetul de fluid este balansat spre dreapta datorită ocluziei totale a arterei renale stângi.

Viteza este influențată de pasul de timp la care s-a realizat analiza numerică a curgerii punând în evidență un profil parabolic. Datorită ocluzării arterei renale stângi, viteza maximă nu se mai gasește în centrul vasului, ci este balansată spre dreapta.

Figura 5.4.6.3. Profilul de viteză în secțiunea 1 asociat segmentului vascular investigat cu ocluzia arterei renale drepte

Figura 5.4.6.3 prezintă profilul parabolic asociat segmentului vascular în secțiunea investigată. Ocluzia totală a arterei renale drepre face ca jetul de fluid să balanseze spre stânga.

Valoarea maximă a vitezei este și ea balansată spre stânga vasului. Se observă că viteza maximă corespunde pasului de timp T₁ ceea ce înseamnă că viteza variază în funcție de pasul de timp la care a fost facută analiza numerică.

5.5. Concluzii

În urma acestei analize numerice a curgerii am observat că jetul de fluid este balansat spre dreapta sau sper stânga în funcție de prezența ocluziei. Acest lucru îl confirmă profilul de viteză în secțiunea 1 asociat segmentului vascular investigat.

Prezența zonelor de recirculare pune în evidență formarea stenozei la nivelul arterelor renale.

Tensiunea de frecare la perete indică și ea prezența stenozelor datorită valorilor scăzute în pascali sub pragul de 0,4 Pa corespunzător domeniului aterosclerotic.

Contribuții personale

Am căutat în literatura de specialitate date concludente referitoare la dimensiune reale a segmentului vascular investigat aortă abdominală – artere renale

Valorile ciclului cardiac au fost culese din articole de specialitate în vederea realizării analizei numerice a curgerii sângelui

Geometria modelului 2D s-a bazat pe imaginile CT primite de la un pacient

Geometria a fost realizată în programul comercial Gambit 2.4.6., iar analiza numerică a curgerii în programul Fluent 6.3.26

Pentru prelucrarea imaginilor exportate din programul Flent am folosit Tecplot 10

Toate imaginile existente au fost traduse din limba engleză și prelucrarate în programul Paint

Bibliografie

[1] – National Heart, Lung, and Blood Institute

[2] – Palade George Ioan, Semiologia medicală – Ediția a doua revizuită și adăugată, Editura Ars Longa, 2007, pag. 409-433

[3] – Amălinei Cornelia, Histologie generală, Editura Corson

[4] – Guyton & Hall, Medical Physiology, eleventh edition, Editura medicală Calisto, 2007, pag. 170-214

[5] – Haulică Ion, Fiziologie umană, Ediția a III-a, Editura Medicală, 2007, pag. 311-383

[6] – F J B Sampaio, M A R F Passos – Surgical and Radiologic Anatomy, June 1992, Volume 14, Issue 2, pp 113–117

[7] – Harding MB, Smith LR, Himmelstein SI, et al. Renal artery stenosis: prevalence and associated risk factors in patients undergoing routine cardiac catheterization. J Am Soc Nephrol 1992;2:1608–16.

[8] – Martin LG, Rundback JH, Sacks D, et al. Quality improvement guidelines for angiography, angioplasty, and stent placement in the diagnosis and treatment of renal artery stenosis in adults. J Vasc Interv Radiol 2003;14:S297–310.

[9] – Rundback JH, Sacks D, Kent KC, et al. Guidelines for the reporting of renal artery revascularization in clinical trials. American Heart Association. Circulation 2002;106:1572–85.

[10] – Zeller T. Renal artery stenosis: epidemiology, clinical manifestation, and percutaneous endovascular therapy. J Interv Cardiol 2005;18:497–506.

[11] – Wentzel JJ, Janssen E, Vos J, et al. Extension of increased atherosclerotic wall thickness into high shear stress regions is associated with loss of compensatory remodeling. Circulation 2003;108:17–23.

[12] – Stary HC, Chandler AB, Glagov S, et al. A definition of initial, fatty streak, and intermediate lesions of atherosclerosis. A report from the Committee on Vascular Lesions of the Council on Arteriosclerosis, American Heart Association. Circulation 1994;89:2462–78.

[13] – Tanganelli P, Bianciardi G, Simoes C, Attino V, Tarabochia B, Weber G. Distribution of lipid and raised lesions in aortas of young people of different geographic origins (WHO-ISFC PBDAY Study). World Health Organization-International Society and Federation of Cardiology. Pathobiological determinants of atherosclerosis in youth. Arterioscler Thromb 1993;13:1700–110.

[14] – O’neill DA. Ultrasonography in renal transplantation. Am J Kidney Dis. 2002; 39:663–678.

[15] – Ardalan MR, Tarzamani MK, Shoja MM. A correlation between direct and indirect Doppler ultrasonographic measures in transplant renal artery stenosis. Transplant Proc. 2007;39:1436–1438.

[16] – Baxter GM, Ireland H, Moss JG, et al. Colour Doppler ultrasound in renal transplant artery stenosis: which Doppler index? Clin Radiol. 1995;50:618–622.

[17] – Shao P, Tang L, Li P, et al. Precise segmental renal artery clamping under the guidance of dual-source computed tomography angiography during laparoscopic partial nephrectomy. Eur Urol. 2012;62: 1001-1008.

[18] – Urban BA, Ratner LE, Fishman EK. Three-dimensional volumerendered CT angiography of the renal arteries and veins: normal anatomy, variants, and clinical applications. RadioGraphics. 2001;21: 373-386.

[19] – Porpiglia F, Fiori C, Bertolo R, et al. Long-term functional evaluation of the treated kidney in a prospective series of patients who underwent laparoscopic partial nephrectomy for small renal tumors. Eur Urol. 2012;62:130-135.

[20] – Shao P, Qin C, Yin C, et al. Laparoscopic partial nephrectomy with segmental renal artery clamping: technique and clinical outcomes. Eur Urol. 2011;59:849-855

[21] – Smith PA, Ratner LE, Lynch FC, Corl FM, Fishman EK. Role of CT angiography in the preoperative evaluation for laparoscopic nephrectomy. Radiographics. 1998;18(3):589–601.

[22] – . Turkvatan A, Ozmedirm, Cumhur T, Olcer T, Multidetector CT. angiography of renal vasculature: normal anatomy and variants. Eur Radiol. 2009;19:236–244

[23] – Kornafel O, Baran B, Powlikowska I, Laszcynski P, Guzinski M, Sasiadek M. Analysis of anatomical variations of the main arteries branching from the abdominal aorta, with 64-detector computed tomography. Pol J Radiol. 2010;75(2):38–45.

[24] – Kawamoto S, Montgoery RA, Lawler LP, Horton KM, Fishman EK. Role of CT angiography in the preoperative evaluation for laparoscopic nephrectomy. Am J Roentgenol. 2003;180(6):589–601.

[25] – Michel PL, Vahanian A, Besnainou F, Acar J. Value of qualitative angiographic grading in aortic regurgitation. Eur Heart J 1987;8 Suppl C:11–4

[26] – Ribeiro HB, Orwat S, Hayek SS, et al. Cardiovascular magnetic resonance to evaluate aortic regurgitation after transcatheter aortic valve replacement. J Am Coll Cardiol 2016;68:577–85.

[27] – Barker, D.J.P., Bull, A.R., Osmond, C., and Simmonds, S.J. (1990). Fetal and placental size and risk of hypertension in adult life. Br. Med. J. 301,259-262. Bigazzi, R., Bianchi, S., Baldari, D., Sgherri, G., Baldari,

[28] – Cusi, D., Tripodi, G., Casari, G., Robba, C., Bollini, P., Merati, G., and Bianchi, G. (1993). Genetics of renal damage in primary hypertension. Am. J. Kidney Dis. Suppl. 2, 2-9.

[29] – Talseth, T., Fauchald, E, Skrede, S., Djoseland, O., Berg, K.J., Stenstrom, J., Heilo, A., Brodwall, E., and Flatmark, A. (1986). Long term blood pressure and renal function in kidney donors. Kidney Int. 29, 1072-1076.

[30] – Costache Irina-Iuliana, Curs de cardiologie – diagnostic și tratament, Editura PIM Iași, 2010, pag. 209-249

[31] – Casulli V., Dumbser M., and Toro E. F. Semi-implicit numerical modeling of axially symmetric flows in compliant arterial systems. Int. J. Numer. Meth. Biomed. Engng. 2012; 28:257–272.

[32] – Hoogstraten HW, Kootstra JG, Hillen B, Krijgert JKB, Wensing PJW. Numerical simulation of blood with two successive flow in an artery bends. J Biomech 1996;29(8):1075–83.

[33] – Razavi A, Shirani E, Sadeghi MR. Numerical simulation of blood pulsatile flow in a stenosed carotid artery using different rheological models. J Biomech 2011;44(11):2021–30.

[34] – Yilmaz F, Gundogdu MY. A critical review on blood flow in large arteries; relevance to blood rheology, viscosity models, and physiologic conditions rheology, viscosity models, and physiologic conditions. Korea-Aust Rheol J 2008;20(4):197–211.

[35] – Dempere-Marco L, Oubel E, Castro M, Putman C, Frangi A, Cebral J. CFD Analysis Incorporating the Influence of Wall Motion: Application to Intracranial Aneurysms. Med Image Comput Computer-Assist Interv 2006;9(Pt 2):438–45.

[36] – Takizawa K, Schjodt K, Puntel A, Kostov N, Tezduyar TE. Patient-specific computational analysis of the influence of a stent on the unsteady flow in cerebral aneurysms. Comput Mech 2013;51:1061–73.

[37] – Chen H, Selimovic A, Thompson H, et al. Investigation the influence of haemodynamics stimuli on intracranial aneurysm inception. Ann Biomed Eng 2013; 41(7): 1492-504.

[38] – Wiebers DO, Piepgras DG, Meyer FB, et al. Pathogenesis, natural history, and treatment of unruptured intracranial aneurysms. Mayo Clin Proc 2004; 79(12): 1572-83.

[39] – Tan KK. Theory of boundary layer instability: particle or wave? In: Meier GEA, Sreenivasan KR, Heinemann HJ. (eds) IUTAM Symposium on One Hundred Years of Boundary Layer Research. Solid mechanics and its applications, 2006; vol 129. Springer, Dordrecht

[41] – Rindt, C.C.M., Steenhoven V., A.A., Unsteady fow in a rigid 3-D model of the carotid artery bifurcation. Journal of Biomechanical Engineering 1996; 118, 90-96.

[42] – Wootton D.M. , Ku D.N.  Fluid mechanics of vascular systems, diseases, and thrombosis, Annu Rev Biomed Eng, 1 (1) (1999), pp. 299-329.

[43] – Glagov S., Zarins C., Giddens D.P., Ku D.N., Hemodynamics and atherosclerosis: insights and perspectives gained from studies of human arteries, Arch Pathol Lab Med., 1988; 112:1018– 1031.

[44] – Friedman M.H., Hutchins G.M., Bargeron C.B., Correlation between intimal thickness and fluid shear in human arteries, Atherosclerosis, 1981;39:425.

[45] – Zarins C.K., Hemodynamic factors in atherosclerosis. In: Moore WS, editor. Vascular surgery: a comprehensive review, Philadelphia: W.B. Saunders; 1996. p. 97-110.

[46] – Herrmann SM, Saad A, Textor SC. Management of atherosclerotic renovascular disease after Cardiovascular Outcomes in Renal Atherosclerotic Lesions (CORAL). Nephrol Dial Transplant. 2015;30(3):366-375.

[47] – Hansen KJ, Edwards MS, Craven TE, et al. Prevalence of renovascular disease in the elderly: a population-based study. J Vasc Surg. 2002;36(3):443-451.

[48] – Fatica RA, Port FK, Young EW. Incidence trends and mortality in end-stage renal disease attributed to renovascular disease in the United States. Am J Kidney Dis. 2001;37(6):1184-1190.

[49] – Werner GS. The role of coronary collaterals in chronic total occlusions. Curr Cardiol Rev. 2014;10(1):57-64.

[50] – Gloviczki ML, Glockner JF, Crane JA, et al. Blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging identifies cortical hypoxia in severe renovascular disease. Hypertension. 2011;58(6):1066-1072.

[51] – Herrmann SM, Saad A, Eirin A, et al. Differences in GFR and tissue oxygenation, and interactions between stenotic and contralateral kidneys in unilateral atherosclerotic renovascular disease. Clin J Am Soc Nephrol. 2016;11(3):458-469

[52] – Keddis MT, Garovic VD, Bailey KR, Wood CM, Raissian Y, Grande JP. Ischaemic nephropathy secondary to atherosclerotic renal artery stenosis: clinical and histopathological correlates. Nephrol Dial Transplant. 2010;25(11):3615-3622

Figuri

Figura 1.1.1. – https://www.telegrafonline.ro/gaura-in-inima-o-malformatie-frecventa-cu-care-putem-trai accesată la data de 5.01.2018

Figura 1.1.2. – http://www.utendocrinology.com/wp-content/uploads/2012/09/heart1.jpg accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.1.3. – https://stirileprotv.ro/stiri/sanatate/premiera-mondiala-in-medicina-o-inima-artificiala-a-fost-implantata-in-franta.html accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.1.4 – https://www.thinglink.com/scene/511231079638630400 accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.1.5. –

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illu_capillary_version_francaise_PG.jpg accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.1.6. – http://www.teachpe.com/anatomy/arteries.php accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.2.1. – https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Pulmonary_Circuit.gif accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.2.2. – http://gempsa.co/diagram-of-arteries-throughout-body.html accesat la data de 5.01.2018

Tabelul 1 .2.1. – http://www.esanatos.com/anatomie/aparatul-cardiovascular/Fiziologia-circulatiei-sangelu13297.php accesat la data de 5.01.2018

Figura 1.3.1. – https://www.nephrologie-lyon.com/anatomie-et-role-des-reins.html accesată la data de 9.02.2018

Figura 1.3.2. – https://medicina-interventionala.ro/procedura/angioplastie-artere-renale/ accesată la data de 10.02.2018

Tabelul 1.3.1. – https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-95022015000400017 accesată la data de 10.02.2018

Tabelul 1.4.1. – https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0717-95022015000400017 accesată la data de 10.02.2018

Figura 1.5.1. – http://proceduri.romedic.ro/angioplastia-si-stentul-vascular accesată la data de 12.02.2018

Figura 1.5.2. – https://www.mayoclinic.org/-/media/kcms/gbs/patient-consumer/images/2013/08/26/09/59/ds01101_im03535_ans7_fibromuscular_dysplthu_jpg.ashx accesată la data de 15.02.2018

Figura 1.5.3. – https://img.medscapestatic.com/pi/meds/ckb/01/18801.jpg accesată la data de 20.02.2018

Figura 1.5.4. – https://img.medscapestatic.com/pi/meds/ckb/96/18796.jpg accesată la data de 20.02.2018

Figura 1.6.1. – https://i2.wp.com/enterpriseultrasound.com/wp-content/uploads/2015/11/Samsung-ACCUVIX-A30.jpg?fit=580%2C580&ssl=1 accesată la data de 6.03.2018

Figura 1.6.2. – http://ultrasonografia.ro/wp-content/uploads/2014/11/fig4cap3.jpg accesată la data de 8.03.2018

Figura 1.6.3. – http://ultrasonografia.ro/wp-content/uploads/2014/11/fig8cap3.jpg accesată la data de 9.03.2018

Figura 1.6.4. – http://www.creeaza.com/files/medicina/1338_poze/image002.jpg accesată la data de 9.03.2018

Figura 1.6.5. – http://www.creeaza.com/files/medicina/1338_poze/image004.jpg accesată la data de 15.03.2018

Figura 1.6.6. – https://radiologie4vet.ro/wp-content/uploads/rad4vet.jpg accesată la data de 6.03.2018

Figura 1.6.7. – http://www.creeaza.com/familie/medicina/EXPLORAREA-IMAGISTICA-A-VASELO483.php accesată la data de 27.03.2018

Figura 1.6.8. – https://pozemedicale.org/Boli-respiratorii/Trombembolismul_pulmonar-embolie-pulmonara-imagini.html accesată la data de 27.03.2018

Figura 1.6.9. – https://www.reginamaria.ro/imagistica/centrul-de-imagistica-euroclinic accesată la data de 27.03.2018

Figura 1.6.10. – http://www.creeaza.com/familie/medicina/EXPLORAREA-IMAGISTICA-A-VASELO483.php accesată la data de 1.04.2018

Figura 1.6.11. – https://medinst.ro/wp-content/uploads/2016/12/ANGIO_1.crop_.MR_.5002.0010.2016.12.22.17.38.03.203125.25641804.jpg accesată la data de 5.04.2018

Figura 1.6.12. – http://www.scientia.ro/images/stories/articles/cum_functioneaza_lucrurile/imagistica_medicala/scaner-rmn.jpg accesată la data de 5.04.2018

Figura 1.6.13. – http://www.sfatulmedicului.ro/Imagistica-si-endoscopia/imagistica-prin-rezonanta-magnetica-irm-sau-rmn_1310 accesată la data de 10.04.2018

Figura 1.6.14. – http://www.scientia.ro/tehnologie/cum-functioneaza-lucrurile/932-imagistica-prin-rezonanta-magnetica-rmn-cum-functioneaza.html accesată la data de 13.04.2018

Figura 1.6.15. – https://www.radiotargujiu.ro/wp-content/uploads/2017/12/RMN.jpg accesată la data de 13.04.2018

Figura 1.6.16. – http://www.creeaza.com/files/medicina/1338_poze/image024.jpg accesată la data de 13.04.2018

Figura 1.6.17. – http://www.creeaza.com/files/medicina/1338_poze/image025.jpg accesată la data de 13.04.2018