Pıhtı birikimi ve efor koşullarının abdominal aort anevrizması üzerinde oluşturduğu hemodinamik etkilerin sayısal yöntemlerle incelenmesi
Numerical investigation of the hemodynamic effects of thrombus accumulation and effort conditions on abdominal aortic aneurysm
Yazar: AYKUT CAN ARSLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ENES SALMAN
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aort anevrizmaları = Aortic aneurysm ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD) ; Pıhtılaştırma = Clotting ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Abdominal aort anevrizması damar genişlemesine bağlı olarak oluşan önemli bir
sağlık sorunudur. Tedavi edilemediği takdirde anevrizma büyümeye devam eder ve
yırtılma riski içerir. Olası bir anevrizma yırtılması, ciddi bir kan kaybına yol açmakta
ve ölümle sonuçlanabilmektedir. Bu nedenle, abdominal anevrizmaların erken
safhada teşhis edilmesi ve olası yırtılma risklerinin tahmin edilmesi kritik öneme
sahiptir. Genel olarak, 5 cm üzerinde çapa sahip olan anevrizmalar riskli olarak
değerlendirilmektedir. Ancak, 5 cm'den daha büyük çapa sahip olup ömür boyu
yırtılmayan anevrizmalar bulunmaktadır. Öte yandan, 3 cm gibi nispeten küçük bir
çapa sahip olup yırtılan abdominal anevrizmalar bulunmaktadır. Bu durum, riskli
olan vakaları belirlemek için sadece çap değerini kullanmanın yeterli olmadığını
göstermektedir. Bu nedenle, anevrizma içindeki hemodinamik değişkenlerin ve
damar duvarındaki yapısal parametrelerin detaylı olarak hastaya özgü bir şekilde
incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, anevrizma yırtılma riskini belirleyebilmek
amacıyla, gerçek bir anevrizma geometrisi kullanılarak hemodinamik ve katı-sıvı
etkileşimli analizler gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerde, pıhtı hacminin
büyüklüğü, pıhtının sertliği ve efor koşullarının değişkenliği gibi parametreler göz
önüne alınmıştır. Pıhtı hacmi ile ilgili olarak pıhtısız, düşük seviyede pıhtılı, orta
seviyede pıhtılı ve yüksek seviyede pıhtılı durumlar düşünülmüştür. Pıhtı sertliği ile
ilgili olarak yumuşak, normal ve sert pıhtı durumları düşünülmüştür. Efor koşulları
ile ilgili olarak dinlenme halindeki düşük efor, normal efor ve egzersiz halindeki
yüksek efor koşulları düşünülmüştür. Yırtılma riskini değerlendirebilmek için katı-
sıvı etkileşimli analizler ile damar duvarında oluşan maksimum gerilme değerleri
belirlenmiştir. Damar üzerindeki gerilme değerleri arttıkça anevrizmanın yırtılma
riski artmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre, pıhtı birikiminin artmasının ve pıhtının
sertleşmesinin, damar duvarındaki gerilme seviyelerini azalttığı ve dolayısıyla
yırtılma riskini düşürdüğü gözlemlenmiştir. Efor koşullarının artması ile birlikte
damar duvarındaki gerilmeler kısmi de olsa artmaktadır. Ancak, efor koşullarının
etkisi pıhtı birikiminin etkisine kıyasla sınırlıdır. Yırtılma riskinin en yüksek olduğu
bölgeler, anevrizmada en büyük genişlemenin olduğu bölge ile aortun anevrizma ile
birleştiği bölge olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, abdominal aort
anevrizmasında oluşan hemodinamik değişimleri ortaya koymuş ve yırtılma riski
açısından kritik öneme sahip olan parametreleri göstermiştir.

Abstract:
Abdominal aortic aneurysm is a significant health problem caused by the
enlargement of the abdominal artery. If this disease is untreated, the aneurysm
continues to grow and carries the risk of rupture. A potential aneurysm rupture can
lead to severe blood loss and may result in death. Therefore, it is critically important
to diagnose abdominal aneurysms at an early stage and to predict possible rupture
risks. Generally, aneurysms with a diameter over 5 cm are considered risky.
However, there are aneurysms with a diameter larger than 5 cm that do not rupture
over a lifetime. On the other hand, there are abdominal aneurysms with a relatively
small diameter of around 3 cm that do rupture. This indicates that using only the
diameter value to identify risky cases is insufficient. Therefore, it is necessary to
examine the hemodynamic variables inside the aneurysm and the structural
parameters of the vessel wall in detail and in a patient-specific manner. In this study,
hemodynamic and fluid-structure interaction analyses are performed using a real
aneurysm geometry to determine the risk of aneurysm rupture. In the analyses,
parameters such as thrombus volume, thrombus stiffness, and variability of effort
conditions are considered. Regarding the thrombus volume, cases with no thrombus,
low thrombus, medium thrombus, and high thrombus levels are considered.
Regarding the thrombus stiffness, soft, normal, and stiff thrombus cases are
considered. Regarding the effort conditions, low effort at rest, normal effort, and
high effort during exercise are considered. To assess the risk of rupture, the
maximum stress values occurring in the vessel wall are determined through fluid
structure interaction analyses. As the stress values on the vessel increase, the risk of
aneurysm rupture also increases. According to the results obtained, it is observed that
increased thrombus accumulation and hardening of the thrombus reduced the stress
levels in the vessel wall and thus decreased the risk of rupture. With the increase in
effort conditions, the stresses on the vessel wall are partially increased. However, the
effect of effort conditions is limited compared to the effect of thrombus
accumulation. The regions where the risk of rupture is highest are identified as the
region with the greatest enlargement in the aneurysm and the region where the aorta
joins with the aneurysm. The results of the study revealed the hemodynamic changes
occurring in the abdominal aortic aneurysm and highlighted the parameters that are
critically important for the rupture risk.