İntrakranial anevrizmalarda damar duvarının farklı hematokrit düzeylerindeki hemodinamik değişimlere yanıtının hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Investigation of the response of the vascular wall to hemodynamic changes in different hematocrit levels in intracranial aneurysms with CFD
Yazar: BÜŞRA ZENCİRCİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER FARUK CİHAN ; DOÇ. DR. İBRAHİM ERKUTLU
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Anatomi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Anatomi = Anatomy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Akışkanlar dinamiği = Fluid dynamics ; Anevrizma = Aneurysm ; Hematokrit = Hematocrit ; Hemodinamikler = Hemodynamics ; Kan damarları = Blood vessels ; Pulzasyonlu akış = Pulsating flow ; Subaraknoid kanama = Subarachnoid hemorrhage ; Sürtünme katsayısı = Friction coefficient ; İntrakraniyal anevrizma = Intracranial aneurysm

Özet:
İntrakraniyal anevrizma, arteriyel damar duvarında anormal dilatasyon olarak gözlemlenen serebrovasküler bir hastalıktır. İntrakranial anevrizmaların rüptüre olmasından kaynaklı subaraknoid kanama (SAK) insidansı dünya genelinde yıllık 6.67/100.000'dir. Buna göre her yıl neredeyse 500.000 kişi anevrizmaya bağlı SAK sebebiyle hayatını kaybetmektedir. İntrakranial anevrizmaların oluşum mekanizmasında etkili olan hemodinamik faktörlerin anevrizma rüptürüyle ilişkisinin değerlendirilmesi ve anevrizma tedavisi sırasında kullanılacak etkili ve doğru yöntemlerin belirlenmesi ise büyük önem arz etmektedir. Bu amaçla son yıllarda hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak damar içi hemodinamik değişimler incelenmeye başlanmıştır. Bu çalışmada %20, %40, %60 değerlerindeki farklı hematokrit (Hct) seviyelerinin hemodinamik kuvvetler üzerinde yarattığı değişimlerin ana arter ve anevrizma içindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada Gaziantep Üniversitesi Tıp Fakültesi Beyin ve Sinir Cerrahisi bölümüne başvuran intrakranial anevrizmalı hastalara ait bilgisayarlı tomografi anjiografi (BTA) görüntüleri kullanılmıştır. HOROS v 3.0.1 (https://horosproject.org/) yazılımı kullanılarak 3 boyutlu (3B) hâle getirilen damar modelleri, daha sonra ANSYS® FLUENT programı içerisine aktarılarak HAD çalışılmıştır. Kan, Newtonyen olmayan bir akışkan ve damar dış duvarı rijit olarak kabul edilmiştir. Damarlarda pulsatil akış öngörülmüştür. Giriş ve çıkış noktalarına ise bu pulsatil akıştan elde edilen basınç uygulanmıştır. Bu çalışma sonucunda; anevrizma içerisinde türbülans akım oluştuğu ve Hct değeri yükseldikçe türbülansın arttığı gözlemlenmiştir. Bununla birlikte anevrizma kubbesinde düşük duvar kayma gerilimi (DKG) alanları izlenirken, arter içerisindeki ortalama DKG ise Hct 3 katına çıktığında yaklaşık 3 kat artmaktadır. HAD yöntemi sayesinde hemodinamik faktörlerle, rüptüre sebep olan etkilerin ilişkisi non-invaziv bir şekilde kolayca incelenebilmekte ve bu sayede gelecekte doktorların hastalar için en etkili tedavi yöntemini belirlemesi açısından faydalı olacağı umut edilmektedir.

Anahtar Sözcükler: İntrakranial anevrizma, Hesaplamalı akışkanlar dinamiği, Pulsatil
akış, Hemodinami, Subaraknoid kanama

Abstract:
The intracranial aneurysm is a cerebrovascular disease observed as an abnormal dilatation in the arterial vessel wall. The incidence of subarachnoid hemorrhage (SAH) due to rupture of intracranial aneurysms is 6.67 / 100.000 annually. Accordingly, almost 500,000 people die each year due to aneurysm-related SAH. Evaluation of the relationship between hemodynamic factors and rupture of aneurysms which are effective in the mechanism of intracranial aneurysms and determining the effective and correct methods to be used during aneurysm treatment are of great importance. For this purpose, intravascular hemodynamic changes have been investigated by using computational fluid dynamics (CFD). The aim of this study is to investigate the effects of different hematocrit (Hct) levels of 20%, 40%, 60% on hemodynamic forces in the parent artery and aneurysm. In this study, computed tomography angiography (CTA) images of patients with intracranial aneurysm applied to the Department of Neurosurgery in Gaziantep University Faculty of Medicine were used.3-dimensional (3D) vessel models created by using HOROS v 3.0.1 (https://horosproject.org/) software, then transferred into the ANSYS® FLUENT program for CFD analyzes. Blood, accepted as a non-Newtonian fluid and the vessel outer wall considered as rigid. Pulsatile flow is provided in the vessels. The pressure obtained from this pulsatile flow was applied to the inlet and outlets. As a result of this study; turbulence flow observed in the aneurysm sac and increased when the Hct value increased. However, low wall shear stress (WSS) areas are observed in the aneurysm dome, while the mean WSS in the artery increases approximately 3 times when the Hct was 3 times higher. Thanks to the CFD method, the relationship between hemodynamic factors and rupture-induced effects can be readily examined in a non-invasive manner and it's hoped that in the future it will help doctors to determine the most effective treatment method for the patients.


 Key words: Intracranial aneurysm, Computational fluid dynamics, Pulsatile flow,
Hemodynamics, Subarachnoid Hemorrhage