جلسه دفاعیه دکتری خانم فاطمه احدی دانشجوی دکتری رشته مهندسی مکانیک گرایش تبدیل انرژی تحت عنوان "بهینه‌سازی توپولوژی استنت بر اساس پارامترهای همودینامیک و مشخصات ساختاری" در روز دوشنبه مورخ 1403/07/23 ساعت 17 در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه سمنان برگزار گردید.

این رساله تحت راهنمایی آقایان دکتر مجتبی بیگلری و دکتر محمد آزادی و همچنین مشاوره آقای دکتر مهدی بوداغی انجام شده است و توسط داوران محترم خانم دکتر هانیه نیرومند اسکویی (داور خارجی) و آقایان دکتر محمد صادق ولی‌پور و دکتر عبدالواحد کمی (داوران داخلی) مورد ارزیابی قرار گرفته است. 

چکیده :

بیماری‌های عروق کرونر از مهم‌ترین عوامل مرگ و میر در جهان هستند. راه‌های مختلفی برای درمان این بیماری‌ها وجود دارد، که در حال حاضر استنت‌گذاری در بسیاری از موارد مناسب‌ترین راه می‌باشد. به‌منظور کاهش خطر و مشکلات کلینیکی، استفاده از مناسب‌ترین ساختار استنت برای بیمار، مورد اهمیت است. بنابراین، به‌منظور طراحی استنت بهینه، گردآوری اطلاعات در مورد خصوصیات هندسی استنت‌ها مانند طول، ضخامت، طرح سلول، لینک و غیره ضروری است. هدف از این رساله، بهینه‌سازی توپولوژی استنت بر مبنای پارامترهای همودینامیکی و مشخصات ساختاری بوده است. علاوه بر این، در این رساله رفتارهای متفاوت بافت‌ شریان‌ها، شامل بافت الاستیک، ویسکوالاستیک و هایپرالاستیک، مورد بررسی قرار گرفته است. در بهینه‌سازی استنت، نتیجه مطلوب از لحاظ پایداری توپولوژی و تاثیر روی بافت رگ، با کسر حجمی 10 درصد به‌عنوان حالت بهینه، و به‌منظور کاهش تنش برشی دیواره انتخاب گردید. در نتایج مشخص شد که بیشترین مقادیر تنش برشی دیواره در قسمت استنت‌گذاری شده در رگ، مربوط به مساحت استرات‌های استنت می‌باشد. با استفاده از تحلیل و مقایسه استنت تجاری با استنت بهینه به‌دست آمده، مشخص شد که تنش برشی متوسط در استفاده از استنت بهینه 9/15 درصد کاهش یافته است. همچنین در بررسی بافت‌های مختلف شریان‌ها، این نتیجه حاصل شد که میانگین تنش ایجاد شده در رگ، در مدل هایپرالاستیک اوگدن حدود 50 درصد بیشتر از مدل ویسکوالاستیک می‌باشد. در انتها به‌منظور صحه‌گذاری نتایج عددی با آزمایشگاهی، بعد از طراحی و ساخت دستگاه آزمونگر حلقه گردش خون ماک، از دو روش همبستگی تصویر دیجیتال و سرعت‌سنجی تصویری ذرات، استفاده شده است. درصد خطا بین دو روش عددی و همبستگی تصویر دیجیتال برای بافت رگ 6/4 درصد و درصد خطا بین دو روش عددی و روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات برای جریان خون 3/1 درصد به‌دست آمد، که نشان دهنده دقت و صحت روش عددی بود.

Abstract:

Coronary artery diseases are one of the most important causes of death in the world. There are different ways to treat these diseases, and currently stenting is the most appropriate way in many cases. To reduce the risk and clinical problems, it is important to use the most suitable stent structure for the patient. Therefore, to design an optimal stent, it is necessary to collect information about the geometric characteristics of stents such as length, thickness, cell design, link, etc. This thesis aimed to optimize the stent topology based on hemodynamic parameters and structural characteristics. In addition, in this thesis, the different behaviors of arterial tissue, including elastic, viscoelastic, and hyper-elastic tissue, have been investigated. In the optimization of the stent, the optimal result in terms of topology stability and effect on the vessel tissue, with a volume fraction of 10% was chosen as the optimal mode, to reduce the wall shear stress. In the results, it was found that the highest values of wall shear stress in the stented part of the vessel are related to the area of the stent struts. By analyzing and comparing the commercial stent with the optimal stent obtained, it was found that the average wall shear stress was reduced by 15.9% when using the optimal stent. Also, in the examination of different tissues of the arteries, it was concluded that the average tension created in the vessel in Ogden's hyper-elastic model is about 50% higher than the viscoelastic model. In the end, to validate the numerical results with the laboratory, after designing and building the mock blood circulation ring tester, two methods of digital image correlation and particle image velocimetry have been used. The percentage of error between the two numerical methods and digital image correlation for the vein tissue was 4.6%, and the percentage of error between the two numerical methods and the particle image velocity measurement method for blood flow was 1.3%, which indicated the accuracy and correctness of the numerical method.

این رساله با درجه بسیار خوب مورد پذیرش هیات داوران قرار گرفت و تاکنون 4 مقاله ISI از نتایج این تحقیق استخراج و منتشر شده است.