title: Προσομοίωση και ανάλυση αορτών με ανεύρυσμα με χρήση μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων
title: Simulation and analysis of aortas with aneurysm using finite element method
Creators: name: Κυπαρισσης Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2024

description: Η ανάπτυξη της τεχνολογίας έχει ανοίξει νέους ορίζοντες στον τομέα της υγείας μετασχηματίζοντας τον τρόπο που διαχειριζόμαστε τις ιατρικές πληροφορίες και ένα από τα κλειδιά αυτής της εξέλιξης είναι η παγκόσμια τάση στη δημιουργία ψηφιακών διδύμων ασθενών, ενός ολοκληρωμένου δηλαδή ψηφιακού ιατρικού αντιγράφου των ασθενών. Το θέμα της εργασίας στόχο έχει την δημιουργία ενός τέτοιου ψηφιακού αντιγράφου και εστιάζει στην ανάλυση των μεθόδων διάγνωσης των ανευρυσματικών αορτών σε μια συνεργασία της υπολογιστικής μηχανικής και της ιατρικής. Οι απαιτήσεις και οι ανάγκες των ανθρώπων που πάσχουν από αυτή την πολύ σοβαρή παθολογική κατάσταση είναι μεγάλες και μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες εάν δεν αντιμετωπιστεί εγκαίρως και αποτελεσματικά. Γι’ αυτό τον λόγο η χρήση των προσομοιώσεων μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα πως συμπεριφέρεται μια ανευρυσματική αορτή, να αναπτύξουμε καινούργιες μεθόδους πρόληψης και αντιμετώπισης, να κατανοήσουμε καλύτερα τους παράγοντες που επηρεάζουν την δυναμική τους και να αξιολογήσουμε με μεγαλύτερη σαφήνεια την κατάσταση του κάθε ασθενούς.
Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την ανάλυση δεδομένων, με χρήση της υπολογιστικής μηχανικής, που συλλέχθηκαν από μαγνητικές τομογραφίες ασθενών που έχουν διαγνωστεί με ανεύρυσμα. Οι τρισδιάστατες γεωμετρίες εισάγονται σε περιβάλλον προσομοίωσης για την μοντελοποίηση τους και γίνεται χρήση της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων και στοιχείων κελύφους με γραμμική στατική ανάλυση. Η έρευνα αυτή αποσκοπεί στην κατανόηση της δομής και της συμπεριφοράς των αορτών με ανεύρυσμα υπό συνθήκες πίεσης, με στόχο την αναγνώριση των περιοχών που αναπτύσσονται οι μέγιστες τάσεις και παραμορφώσεις στις επιφάνειες τους. Η χρήση μεθόδων προσομοίωσης και ανάλυσης αποτελεί κρίσιμο εργαλείο για την επιτυχή εφαρμογή της μεθόδου πεπερασμένων στοιχείων σε αυτό το πεδίο ερευνητικής προσπάθειας. Στόχος είναι η δημιουργία αξιόπιστων ψηφιακών μοντέλων, τα οποία αργότερα μπορούν να επεκταθούν ως ψηφιακά δίδυμα και η υπολογιστική μηχανική είναι ένα από τα εργαλεία που θα μας βοηθήσει σε αυτήν την προσπάθεια ώστε να εξερευνήσουμε πως μπορεί να συμβάλλει στην πρόληψη και αντιμετώπιση αυτού του επικίνδυνου φαινομένου. 
description: The development of technology has opened up new horizons in healthcare by transforming the way we manage medical information and one of the keys to this development is the global trend towards the creation of digital patient twins, a complete digital medical record of patients. The topic of this thesis aims to create such a digital replica and focuses on the analysis of methods for the diagnosis of aneurysmal aortas in a collaboration between computational engineering and medicine. The demands and needs of people suffering from this very serious pathological condition are great and can have devastating consequences if not treated in time and effectively. For this reason, the use of simulations can help us to better understand how an aneurysmal aorta behaves, to develop new methods of prevention and treatment, to better understand the factors that influence its dynamics and to assess more clearly the situation of each patient.
This thesis deals with the analysis of data, using computational mechanics, collected from MRI scans of patients diagnosed with aneurysm. The 3D geometries are imported into a simulation environment for modelling and the finite element and shell element method with linear static analysis is used. This research aims to understand the structure and behavior of aneurysmal aortas under pressure conditions, with the aim of identifying the regions where the maximum stresses and deformations develop on their surfaces. The use of simulation and analysis methods is a critical tool for the successful application of the finite element method in this area of research effort. The goal is to create reliable digital models, which can eventually lead to digital twins, and computational mechanics is one of the tools that will assist us in this effort to explore how it can help prevent and address this dangerous phenomenon.