به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

ناصر فتورائی

  • نیما صراف زاده قدیمی، فرزان قالیچی، هانیه نیرومند اسکویی، ناصر فتورائی*

    هندسه لت ها در طراحی دریچه های مصنوعی نقش مهمی ایفا می کند. یک دریچه مناسب از لحاظ عملکردی بایستی سطح روزنه هندسی بالایی داشته باشد و حداقل برگشت جریان خون در آن اتفاق افتد. در این مقاله با در نظر گرفتن منحنی شعاعی و منحنی لبه آزاد لت ها به عنوان پارامترهای هندسی، تعدادی دریچه طراحی شده و هندسه لت ها برای یکی از مدل ها براساس یک منحنی شعاعی پیشنهادی پیاده سازی شده است که این منحنی شامل دو خط راست و قوسی واقع شده در بین آن ها می باشد. خواص مکانیکی پلیمر پلی استایرن به لت ها اختصاص داده شده و مدل هایپرالاستیک مونی-ریولین برای توصیف رفتار مکانیکی پلیمر به کار برده شده است. با استفاده از روش المان محدود پارامترهایی مانند بیشینه سطح روزنه هندسی، سطح روزنه هندسی باقی مانده در حالت بسته، تنش فون-میزس و بهم رسی لت ها در حالت کاملا باز و بسته دریچه ها ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده برای دریچه ها با هم مقایسه شده و دریچه با منحنی شعاعی پیشنهادی عملکرد بهتری را ارایه کرده است. برای بیشینه سطح روزنه هندسی 1/69 درصد، عرض بهم رسی 6/2 میلی متر و تنش بیشینه فون-میزس 921/0 مگاپاسکال در حالت بسته و 731/0 مگاپاسکال در حالت باز ثبت شده است. اهمیت منحنی شعاعی در طراحی هندسه لت ها و بویژه در بهم رسی کاملا مشهود بوده و هرچه این منحنی به سمت خط راست تمایل پیدا می کند سطح روزنه هندسی افزایش و در مقابل بهم رسی لت ها ضعیف می شود. طرح پیشنهادی منحنی شعاعی، تعادلی بین این دو پارامتر برقرار کرده است.

    کلید واژگان: دریچه پلیمری, طراحی هندسی, منحنی شعاعی, بهم رسی, سطح روزنه هندسی
    Nima Sarrafzadeh Ghadimi, Farzan Ghalichi, Hanieh Niroomand-Oscuii, Nasser Fatouraee *

    Geometries of leaflets play an important role in designing prosthetic valves (PVs). A valve must have a high geometric orifice area (GOA) and low regurgitation to function properly. In this paper, some polymeric tri-leaflet valves were designed based on radial and free edge curves of previous designs and together with them a new radial curve, which consists of two lines and an arc between them was proposed. Mechanical properties of polystyrene polymer are assigned to leaflets using the Mooney-Rivlin hyperelastic model. The finite element method (FEM) has been utilized to evaluate GOA, regurgitation, von Mises stress, and leaflets' coaptation in a fully closed and opened state. Results were compared, and the valve with the proposed leaflet geometry exhibited better performance among all valves. 69.1% GOA, 2.6 mm coaptation width, 0.921 MPa von Mises stress for closed-form, and 0.731 MPa von Mises stress for opened form were recorded. The significance of the radial curve in designing the geometry of leaflets has been revealed especially on the case of leaflets' coaptation. The more this curve tends to a straight line the higher the geometric orifice area and the weaker the coaptation. The proposed curve establishes an equilibrium between these two parameters.

    Keywords: Polymeric valve, Geometric design, Radial curve, Coaptation, Geometric orifice area
  • سارا براتی، ناصر فتورائی*، ملیکه نبئی
    دریچه های کاتتری آیورت به عنوان درمان استاندارد برای بیماران دچار تنگی شدید دریچه آیورت که ریسک بالای جراحی دارند تبدیل شده است. با توجه به اینکه در مقایسه با جراحی قلب باز، این روش پیوند دریچه نیمه تهاجمی بوده، عوارض جراحی کمتری به همراه دارد، می تواند به عنوان روش جایگزین مناسبی برای پیوند دریچه تبدیل شود. با این وجود، عوارض پس از پیوند و اشکالات ساختاری این نوع از دریچه ها مانع رسیدن به چنین هدفی شده است. بهینه سازی طراحی استنت این پروتزها گام مهمی در راستای بهبود عملکرد و گسترش کاربرد آن‎ ها است. به دلیل اینکه همه‎ پروتزها قبل از پیوند فشرده شده در کاتتر قرار می‎گیرند، استحکام استنت در این بارگزاری و عدم بروز خستگی ماده اهمیت ویژه ای در عملکرد آن دارد. در این مطالعه، چارچوبی ساده و کم هزینه برای بهینه سازی ساختاری استنت دریچه کاتتری، با پارامترهای طراحی هندسی شامل فرم کلی استنت، اندازه سلول‎ها، تعداد سلول‎ها و الگوهای تکرار شونده و همچنین سطح مقطع استرات مورد استفاده قرار گرفه است. تابع هدف در این بهینه سازی بیشینه کرنشی است که حین فشرده ساختن استنت برای قرارگیری در کاتتر، در آن ایجاد می‎شود. نتایج بهینه سازی با مدل‎های سه بعدی مقایسه شده، دقت مناسب نتایج مدل ساده شده تایید شد. نتایج نشان می‎دهند که ارتفاع سلول های میانی، عرض استرات و تعداد سلول های استنت مهم ترین عوامل بر میزان بیشینه کرنش فشردگی هستند. با استفاده از این چارچوب بهینه سازی می‎توان پارامترهای طراحی انواع مختلف استنت را بهینه کرده هزینه طراحی استنت ها را تا حد بسیاری کاهش داد.
    کلید واژگان: دریچه کاتتری آئورت, استنت, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک, تحلیل المان محدود, آلیاژ نیکل-تیتانیوم
    Sara Barati, Nasser Fatouraee *, Malikeh Nabaei
    Transcatheter aortic valves have become the standard procedure for high-risk patients with severe aortic valve stenosis. This minimally invasive procedure can expand to a wider range of patients with a lower risk of surgery. The complications after the implantation and the structural malfunction of these prostheses are the obstacles of this transition. Design optimization of the stents of these prostheses can improve their performance and reduce the post-operative complications associated with them. Since all prostheses are crimped before implantation, the designs should guarantee an acceptable structural performance after expansion, especially self-expandable stents for which the fatigue behavior strongly depends on the strain. This study applies a simple, cost-effective optimization framework to optimize the geometric parameters of these stents regarding the maximum strain during the crimping process. The design parameters include diameter profile, cell size, number of repeating components, and strut cross-section. The simplified models are evaluated and verified by the 3D simulations. The results show that the middle cells' height, number of cells, and strut width have the most prominent effect on the maximum crimping strain of the stent. This framework can be applied to a wide range of stent designs and tremendously reduce the cost of stent design and optimization.
    Keywords: Transcatheter Aortic Valve, stent, Optimization, genetic algorithm, finite element analysis, Ni-Ti Alloys
  • عباس عباسی*، حسین تمیم، ناصر فتورائی
    لیپوپروتیین های کم چگال (ال دی ال)، که به عنوان کلسترول بد شناخته می شوند، عامل اصلی شکل گیری عارضه تصلب شرایین به حساب می آیند. تجمع غیرطبیعی ال دی ال در دیواره شریان و در نتیجه تشکیل اکسید ال دی ال می تواند منجر به تصلب شریان گردد. از این رو در تحقیق حاضر، لایه مرزی غلظت ال دی ال در مجرای شریانی مستقیم به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. معادلات حاکم شامل معادلات پیوستگی، بقای مومنتوم و انتقال جرم ذرات ال دی ال در خون با استفاده از یکی از قدرتمندترین تکنیک های دینامیک سیالات محاسباتی موسوم به روش تصویر تحت شرایط مرزی مناسب حل گردیده است. نتایج در قالب پروفیل ها و کانتورهای غلظت ال دی ال، سرعت خون و تنش برشی دیواره شریان با جزییات به دست آمده و همخوانی خوبی با نتایج عددی و تحلیلی مطالعات پیشین دارد. تاثیر عواملی نظیر سرعت فیلتراسیون و تنش برشی دیواره بر غلظت سطحی ال دی ال و همچنین ضخامت لایه مرزی غلظت ال دی ال مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد افزایش سرعت مکش دیواره شریان (فشار خون بالا) و کاهش تنش برشی دیواره موجب افرایش غلظت سطحی ال دی ال می گردد. افزایش عدد رینولدز و عدد اشمیت جریان خون موجب کاهش ضخامت لایه مرزی شده و افزایش متوسط 7 درصدی در غلظت سطحی ال دی ال نسبت مقدار آن در جریان آزاد مشاهده می شود.
    کلید واژگان: روش تصویر, دینامیک سیالات محاسباتی, انتقال لیپوپروتئین های کم چگال, دیواره شریان, تنش برشی دیواره
    Abbas Abbassi *, Hossein Tamim, Nasser Fatouraee
    Low-density lipoprotein (LDL), which is recognized as bad cholesterol, typically has been regarded as a main cause of atherosclerosis. An abnormal accumulation of LDL in the artery wall and, as a result, in the formation of LDL oxide, can lead to atherogenesis. Therefore in present study, the concentration boundary layer of LDL in a straight artery is investigated numerically. The governing equations consist of continuity, momentum conservation and the LDL transport in the blood based on appropriate boundary conditions have been solved using one of the most powerful computational fluid dynamics techniques known as Projection method. Results are obtained and presented as profiles and contours of concentration, blood velocity and wall shear stress, which are in good agreement with numerical and analytical results of previous studies. Effects of factors such as: filtration velocity and wall shear stress on the LDL surface concentration and concentration boundary layer thickness are investigated. The results show that increasing the wall suction (high blood pressure) and reducing the Wall Shear Stress (WSS) results in an increase in the surface concentration of LDL. Increasing the Reynolds number and the Schmidt number decreases the concentration boundary layer thickness, and LDL surface concentration increase about 7% higher than that of the bulk flow.
    Keywords: Projection Method, computational fluid dynamics, Low-Density Lipoprotein Transport, Arterial Wall, wall shear stress
  • فاطمه صادقپور، ناصر فتورائی*، مهدی نوید بخش

    گرفتگی دریچه آئورت به دلیل باریک شدن سطح اریفیس دریچه ایجاد می شود، که با ته نشین شدن کلسیم بر روی لت ها توصیف می شود. با پیشرفت گرفتگی دریچه ی آئورت، پارامترهای همودینامیکی، عملکرد مکانیکی و جریان خون عبوری از دریچه تغییر می کند. این مطالعه، مقایسه ی دو مدل جدید تقابل سیال- جامد دریچه ی آئورت سالم و دریچه باگرفتگی در طی چرخه ی کامل قلبی با نرم افزار تجاری اجزای محدود  ADINA ارائه می دهد. به دلیل سخت شدن دریچه ی آئورت کلسیمی شده، نتایج این مدلسازی نشان داد که سطح اریفیس دریچه ی سالم از cm2 2.4 به مقدار cm2  1.4 در دریچه با گرفتگی، کاهش پیدا می کند. سرعت محوری جریان خون و گرادیان فشار در میانه فاز سیستول در عرض دریچه افزایش پیدا کرد. علاوه بر این، تمرکزکرنش و مقدار تنش بر روی لت های دریچه با گرفتگی نسبت به دریچه ی سالم، افزایش پیدا کرد. نتایج سرعت و توزیع فشار به خوبی با نتایج مقالات چاپ شده اکوکاردیوگرافی ، تطابق داشت. با وجود نیاز به مطالعات بیشتر در این زمینه، این مدل سازی رفتار دریچه ی آئورت سالم و کلسیمی شده را به خوبی نشان داد.

    کلید واژگان: دریچه آئورت, گرفتگی دریچه, روش اجزاء محدود, ماده هایپر الاستیک, گرادیان فشار
    Fatemeh Sadeghpour, Naser Fatouraee *, Mahdi Navid Bakhsh

    Aortic stenosis is caused by narrowing of the orifice of the aortic valve. Stenosis is described by calcium deposition on the leaflets. With the growth of stenosis, hemodynamics, mechanical performances and blood flow through the valve are changed. This study proposes the comparison of two new fluid-structure interaction of healthy and stenotic aortic valve finite element code ADINA during a complete cardiac cycle. Due to the hardening of calcified aortic valve, the orifice area decreased from 2.4 cm2 for the healthy AV to 1.4 cm2 for the stenosis case. The axial velocity and mean pressure gradient increased in mid systole. In addition, strain concentration and higher stress values were observed on the leaflets in stenotic valve than healthy case. Pressure distribution and velocity results were in good agreement with echocardiography data in published literatures. Although improvements are still needed, our computed data were well simulated closing and opening of the healthy and the calcified aortic valves.

    Keywords: Aortic valve, Finite Element Method, Hyperelastic Tissue, Pressure Gradient
  • فاطمه نیک نژاد، ناصر فتورایی*، ملیکه نبئی
    شریان های کرونری به دلیل تغذیه قلب، نقش حیاتی دارد و در صورت ایجاد گرفتگی در آنها فرد با خطر ابتلا به سکته قلبی مواجه می شود. بیماری شریان کرونری، بیماری پیش رونده ای است که با تجمع ذرات چربی روی دیواره شریان ، ایجاد و در ادامه منجر به ضخیم شدن دیواره و تشکیل لایه هایی از پلاک روی دیواره شریان و در نهایت ایجاد گرفتگی می شود. در پژوهش حاضر، به منظور دریافت اثر درصد و موقعیت گرفتگی بر الگوی توزیع جریان و تنش برشی و در پی آن پیشرفت پلاک های آتروسکلروتیک، شریان کرونری چپ و انشعابات اصلی آن یعنی شریان نزولی قدامی و شریان محیطی در شرایط مختلف گرفتگی براساس دسته بندی مدینا، درصد گرفتگی های 50 و 75% و سه موقعیت مختلف قرارگیری پلاک گرفتگی نسبت به مرکز انشعاب، مدل سازی شد. طبق نتایج به دست آمده، مقادیر تنش برشی و درصد جریان ورودی به شاخه جانبی با افزایش درصد گرفتگی کاهش یافتند. به عنوان نمونه در مدینای (1, 1, 1) ، دبی ورودی به شاخه جانبی در گرفتگی 50%، به میزان 41% دبی شاخه اصلی و در گرفتگی 75%، به میزان 37% دبی شاخه اصلی به دست آمد. مقادیر تنش برشی در گرفتگی 75% کمتر از یک و حتی 5/0پاسکال و در محدوده بحرانی قرار دارند. با افزایش فاصله پلاک از مرکز انشعاب، تنش برشی و نسبت دبی شاخه جانبی افزایش می یابد و احتمال توسعه پلاک کاهش می یابد. بر مبنای روند توسعه پلاک گرفتگی، مدینای نوع (1, 0, 1) دارای بالاترین احتمال برای رشد پلاک های آتروسکلروتیک و انسداد کامل رگ نسبت به انواع دیگر مدینا است.
    کلید واژگان: دوشاخگی شریان کرونری, شاخه جانبی, گرفتگی رگ, نسبت جریان, تنش برشی دیواره
    F. Niknejad, N. Fatouraee*, M. Nabaei
    Coronary arteries play a vital role in heart nutrition, and if they get stenosis, they will be at risk of developing a heart attack. Coronary artery disease is a progressive disease that is caused by the accumulation of fat particles on the wall of the arteries, leading to thickening of the wall and the formation of layers of plaque on the wall of the arteries and ultimately causing stenosis. In the present study, in order to obtain the effect of percentage and position of stenosis on the pattern of flow and WALL SHEAR STRESS distribution, followed by the progression of atherosclerotic plaques, left coronary artery and its main branches, the anterior and anterior artery, in different conditions according to Medina classification, 50 and 75%, and three different positions of lesion locations based on their distance from carina relative to the center of the branching were modeled. According to the results, WALL SHEAR STRESS and flow ratio and the percentage of inflow into the lateral branch decreased with increasing percentage of stenosis. For example, in Medina type (1.1.1), in 50% diameter stenosis, the flow ratio was 41% of the main branch and it was 37% in 75% diameter stenosis. WALL SHEAR STRESS values are less than 1, even 0.5 Pascal and in critical range in 75% diameter stenosis. Increasing the spacing of the plaque from the center of the branch, the WALL SHEAR STRESS and lateral branch flow ratio increase, and the likelihood of the expansion of the plaque decreases. Based on the development of stenosis severity, modal type (1.0.1) has the highest probability of developing atherosclerotic plaques and total vein occlusion compared to other types of medina.
    Keywords: Coronary Artery Bifurcation, Side Branch, Stenosis, Flow Ratio, Wall Shear Stress
  • عفت سلیمانی، منیژه مختاری دیزجی*، ناصر فتورایی، هژیر صابری
    هدف این مطالعه، ارزیابی تغییر توزیع تنش موثر وارد بر پلاک با پیشروی به سمت تنگنای گلو و بررسی اثر فشار تپ (پالس) ضربانی بر تنش موثر یک الگوی عنصر متناهی لزج کشسان (ویسکوالاستیک) از شریان های کاروتید دارای تنگی کم تر و بیش تر از 50 درصد است. هندسه واقعی شریان ها با استفاده از تصاویر مقطعی متوالی فراصدائی بازسازی شد. موج دیس (شکل موج) فشار تپ وارد بر دیواره شریان ها و شبه سنج های (پارامترهای) الگوی لزج کشسان کلوین نیز هر دو از پردازش تصاویر متوالی فراصدائی با نمای طولی حاصل شدند. طبق نتایج مطالعه ی حاضر، با پیشروی به سمت تنگنای گلوی خفیف تنش موثر وارد بر پلاک کاهش یافته و پس از آن مجددا افزایش می یابد. هر چند، در تنگی بیش تر از 50 درصد، ضخامت لایه ی میان اجزای پلاک و حفره داخلی شریان تعیین کننده روند تغییر تنش موثر وارد بر نواحی مختلف پلاک هستند. هم چنین، نتایج این مطالعه نشان دادند که صرف نظر از محل های وقوع بیشینه تنش موثر در مقاطع عرضی مختلف، بیش ترین اختلاف میان تنش های بیشینه وارد بر مقاطع عرضی مختلف در محدوده فاز سیستول قلبی رخ می دهند در حالی که در ابتدا و انتهای بخش چرخه قلبی تفاوت چندانی مشاهده نمی شود. به نظر می رسد این الگوی لزج کشسان بتواند برای ارزیابی دقیق تغییر توزیع تنش با پیشرفت تنگی های شریان سخت (آترواسکلروز) به کار رود.
    کلید واژگان: تصویربرداری فراصدائی, الگو سازی عنصر متناهی, شریان کاروتید, لزج کشسان (ویسکوالاستیک), شریان سخت (آترواسکلروز)
    E. Soleimani, M. Mokhtari Dizaji*, N. Fatouraee, H. Saberi
    The aim of this study is to evaluate the changes of effective stress distribution in plaque by progressing to the stenosis throat and to assess the pulsatile pulse pressure effect on effective stress of a viscoelastic finite-element model of carotid arteries having less and more than 50% stenosis. In-vivo geometries of the arteries were reconstructed using consecutive transverse ultrasound images. Pulse pressure waveform exerted on the artery walls and Kelvin viscoelastic model parameters were extracted from consecutive longitudinal ultrasound image processing. According to the results of this study, the effective stress applied to the mild stenotic plaque decreases with progression to the throat and there after increases again. However, in more than 50% stenosis, thickness of the layer between the plaque component and artery lumen determines the trend of effective stress exerted on different sites of the plaque. Moreover, results showed that regardless of extremum effective stress locations in different cross-sections, maximum differences between the extremum effective stresses of different cross-sections accure in systole whilst in the beginning and end parts of the cardiac cycle differences are not considerable. It seems that this viscoelastic model can be used for accurate evaluation of stress distribution during the atherosclerotic stenosis progress.
    Keywords: Ultrasounic horn, Microstreaming, Acoustic pressure, Measurment.
  • یوسف محمدی، رسول عابدی، نوید ارجمند، غلامرضا عطایی، ناصر فتورائی*
    شیوع کمردرد و ناهنجاری های کمری در جوامع مختلف رو به افزایش است، به علاوه اندازه گیری مستقیم نیروی مربوط به عضلات و مهره های ستون فقرات بسیار دشوار است. از این رو، استفاده از مدل های بیومکانیکی اسکلتی-عضلانی به عنوان یک ابزار جهت محاسبه و تخمین نیروهای وارده بر ستون فقرات در فعالیت های مختلف کاربرد فراوانی پیدا کرده است. لذا هدف این پژوهش تخمین نیروهای مذکور به روش های مختلف به خصوص در فعالیت باربرداری می باشد. بدین منظور از یک مدل اسکلتی-عضلانی آناتومیکی توسعه یافته شامل 6 مفصل سه درجه ی آزادی و 76 فسیکل عضلانی استفاده شده است. به علت بیش تر بودن تعداد مجهولات (نیروی عضلات) از تعداد معادلات تعادل، سیستم دچار افزونگی بوده و مساله جهت حل، نامعین می باشند. بنابراین، از روش های ترکیبی بهینه سازی و الکترومایوگرافی برای تخمین نیروی عضلات استفاده شده است. از آن جا که نیروهای عضلات حاصل از روش الکترومایوگرافی، معادلات تعادل را ارضا نمی کند، از یک سری ضرایب تصحیح جهت ارضای معادلات تعادل در تمام سطوح مفصلی کمری استفاده شده است. طبق نتایج به دست آمده برای یک فعالیت فیزیکی خاص، به علت استفاده از الگوریتم های مختلف جهت یافتن نیروها، ضرایب تصحیح متفاوتی برای هر عضله در روش های ترکیبی مختلف به دست می آید. مقادیر متفاوتی برای نیروی عضلات و میزان پایداری تخمینی توسط روش های ترکیبی مختلف به دست آمد، اما نیروهای فشاری و برشی مفصلی در مدل های ترکیبی به یک دیگر نزدیک می باشد. جهت صحت سنجی نتایج مدل، از داده های مربوط به فشار دیسک چهارم و پنجم کمری در یک مطالعه ی آزمایشگاهی استفاده شد، که هر دو مورد فشار را در محدوده ی 3/0 - 8/1 مگاپاسکال گزارش کرده اند.
    کلید واژگان: الکترومایوگرافی, بهینه سازی, روش های ترکیبی, فشار درون دیسکی, نیروی عضلات کمری
    Yousef Mohammadi, Rasoul Abedi, Navid Arjmand, Gholamreza Ataei, Nasser Fatouraee *
    The growth of low back pain and disoreders are increasing in different societies. Furthermore,the direct in vivo measurement of spinal and muscle forces is so difficult. Hence, the use of musculoskeletal biomechanical models has been emerged applicably as a tool for calculating and estimating spinal forces under various activities. Thus, the purpose of this study is to estimate the mentioned forces with different methods especially in lifting tasks. To this end, a six-joint model with eighteen degrees of freedom and 76 trunk muscle fascicles has been developed. Due to more number of unknowns (muscle forces) than equilibrium equations, the system is redundant and the problem is indeterminate to be solved. So the electromyography assisted optimization (EMGAO) approach is used for estimating muscle forces. Since foregoing EMG muscle forces do not satisfy equilibrium equations, correction coefficients have been used for satisfying equilibrium at all lumbar joint levels. According to results in an identical task, all of the approaches indicated substantial differences in correction coefficients for each muscle. Although the stability and muscle forces are different in various EMGAO methods, spinal compression and shear forces are closer to each other in these methods. For validation of results, the intradiscal pressure (IDP) at L4-L5 in various methods are in agreement with in vivo IDP value of an experimental test measurement so that both of them reported this quantity in the range of 0.3-1.8 (MPa).
    Keywords: Electromyography, Hybrid Methods, Intradiscal Pressure, Low Back Muscle Force, Optimization
  • علی وظیفه دوست صالح، ناصر فتورایی *، مهدی نویدبخش، فرزاد ایزدی
    صحبت کردن انسان، فرآیند بسیار پیچیده ای می باشد که حاصل برهم کنش جریان هوا در طول حنجره و ساختار ارتعاشی تارهای صوتی است. سولکوس، یکی از بیماری های مرتبط با تارهای صوتی است که در این بیماری، لایه هایی از تارهای صوتی وجود نداشته و تارهای صوتی دارای شکاف هستند و درنتیجه اختلالاتی در تولید صوت ایجاد می شود. در این مقاله برای اولین بار، بیماری سولکوس به صورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیرات بیماری بر ارتعاشات تارهای صوتی ارزیابی شده است. مدل ایده آلی از تارهای صوتی سالم و مبتلا به سولکوس به صورت دو بعدی تعریف شده است و مدل المان محدود از تارهای صوتی و راه های هوایی به طور کامل جفت شده با نرم افزار ال اس داینا حل شده است. مدل محاسباتی ارائه شده در دامنه ی سیال از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی، فرمول بندی لاگرانژی-اویلری دلخواه و معادلات تراکم ناپذیر پیوستگی و ناویر-استوکس و در دامنه ی جامد از مدل سه لایه ی الاستیک خطی استفاده شده است. نوسانات خود تحریک برای تارهای صوتی بیمار درجه ی دو، ارائه شده و با مدل سالم مقایسه شده است. پاسخ ها به صورت کمی وکیفی مطالعه شده و مدل سالم با نتایچ عددی و تجربی گذشته مقایسه شده است. تاثیرات بیماری بر پارامترهای جریان و فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی، مطالعه شده است. تجزیه وتحلیل های انجام شده نشان داد که وجود شکاف در تارهای صوتی بیمار، باعث می شود فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی کاهش یافته و عرض شکاف حنجره و دبی عبوری بیشینه و میانگین از دهانه ی حنجره، افزایش می یابد.
    کلید واژگان: تارهای صوتی, نوسانات خود تحریک, بیماری سولکوس
    Ali Vazifedoost Saleh, Nasser Fatouraee *, Mahdi Navidbakhsh, Farzad Izadi
    In terms of mechanical behavior, human’s speaking and generating voice is a sophisticated process which is resulted in interaction between flowing air through the larynx and oscillating functionality of vocal folds. The sulcus vocalis is one of the individual cases of scarring in which the superficial lamina propria is absent over the length of the vocal fold and can procreate several disorders in voice generation. In this study, for the first time, the effects of sulcus vocalis on vibrating functionality of vocal folds have been assessed by employing finite element numerical modeling. Two-dimensional models of either healthy or sulcus vocal folds were implemented which each one is coupled and solved via LS-dyne software. Also, the three e-layer linear elastic model was utilized for the structure phase and the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE), incompressible continuity, and Navier- Stokes relations were used for the fluid domain. Type II patients’ self-excited oscillations have been exhibited and compared with the healthy model. The results of the healthy model were assessed and compared with numerical and experimental results of previous studies. Moreover, the influences of the sulcus not only on the flow components but also on the oscillating functionality of the vocal folds have been evaluated. The results indicated that the frequency of vocal folds’ vibrations and the value of volume flux tends to be remarkably declined and boosted up respectively.
    Keywords: Vocal Folds, Sulcus, Self, Excited Oscillations
  • عفت سلیمانی، منیژه مختاری دیزجی*، ناصر فتورایی، هژیر صابری
    در مطالعه حاضر، با استفاده از هندسه واقعی شریان کاروتید یک مرد سالم که از تصاویر مقطعی متوالی فراصوتی استخراج شده است و نیز شکل موج فشار پالس وارد بر دیواره شریان و پارامترهای مدل ویسکوالاستیک کلوین که هر دو از پردازش تصاویر متوالی فراصوتی با نمای طولی حاصل شده اند، یک مدل اجزای محدود برای شریان کاروتید ارائه شده است. با استخرج شکل موج قطر داخلی از پردازش تصاویر فراصوتی متوالی در امتداد طولی از شریان کاروتید مشترک و کالیبره کردن آن با استفاده از معادله نمایی، شکل موج فشارخون وارد بر شریان کاروتید استخراج شد. با مشتق گیری از معادله گوسی برازش شده بر شکل موج فشارخون، شکل موج مشتق فشارخون وارد بر شریان کاروتید در طول سیکل قلبی به دست آمد. سپس با بهینه سازی مدل ویسکوالاستیک کلوین، پارامترهای مدل تخمین زده شد. مدل اجزای محدود از شریان کاروتید در نرم افزار ادینا ساخته و با بارگذاری در سه سیکل قلبی اجرا شد. برای اعتبارسنجی مدل، شکل موج های جابجایی شعاعی حاصل از مدل اجزای محدود و جابجایی شعاعی حاصل از پردازش تصاویر متوالی فراصوتی در موقعیت فضایی تقریبا یکسانی از شریان مقایسه شد. درصد میانگین اختلاف نسبی جابجایی های شعاعی حاصل از مدل و حاصل از پردازش تصاویر فراصوتی برابر 9.3 درصد بود. از آنجاکه مدل های مکانیکی مناسب می توانند توزیع صحیح تنش/کرنش دیواره و پلاک شریان کاروتید را محاسبه و موقعیت نواحی مستعد آسیب را در پلاک مشخص کنند و با توجه به قابلیت مدل فراصوتی پیشنهادی در این مطالعه در توصیف صحیح رفتار ضربانی دیواره شریان انتظار می رود که مدل دینامیکی پیشنهادی بتواند برای ارزیابی دقیق وضعیت بیماری شریانی به کار رود.
    کلید واژگان: شریان کاروتید, تصویربرداری فراصوتی, مدل سازی, پردازش تصویر
    Effat Soleimani, Manijhe Mokhtari Dizaji *, Nasser Fatouraee, Hazhir Saberi
    In the present study, a finite element model has been presented using both the in-vivo geometry of a healthy man carotid artery, which was extracted from consecutive transverse ultrasound images and the pulse pressure waveform and Kelvin viscoelastic model parameters that were obtained from processing the consecutive longitudinal ultrasound images. Extracting the internal diameter waveform from longitudinal ultrasonic image processing and calibrating it via an exponential equation, blood pressure waveform of the carotid artery was extracted. A Gaussian function was fitted to the blood pressure waveform. Differentiating the fitted Gaussian equation resulted in the pressure differentiation of the carotid artery over the cardiac cycle. Kelvin viscoelastic parameters were estimated using an optimization method. Finite element model of the carotid artery was reconstructed in ADINA software and implemented by loading over three cardiac cycles. To validate the model, radial displacement waveform resulted from finite element model and that resulted from image processing were compares in nearly the same spatial position. Percentage of the mean proportional differences between the radial displacement resulted from finite element model and that from consecutive ultrasound images was 9.3. Since the appropriate mechanical models can calculate true stress/strain distribution of the carotid artry wall and plaque and distinguish the location of the plaque areas prone to vulnireability; and because of the capability of the ultrasonic model proposed in this study for describing the pulsatile behavior of artery wall accurately, it is expected that the introduced dynamic model to be applied for accurate evaluation of the arterial disease.
    Keywords: carotid artery, ultrasound imaging, Modeling, Image processing
  • بهزاد سیفی، ناصر فتورایی *، عباس سامانی
    بافت چربی، نوعی از بافت همبند خیلی نرم است که در قسمت های مختلف بدن توزیع شده است. از آنجایی که در بسیاری از شرایط پاتولوژیکی خواص ریزساختار بافت چربی دستخوش تغییر می شود، ارائه روشی جهت مشخصه یابی خواص مکانیکی ریزساختار بافت چربی بسیار ارزشمند است. در این مقاله با استفاده از اطلاعات هیستولوژی و مورفولوژی بافت چربی، یک مدل ساختاری بر مبنای روش حل برهم کنش سیال و جامد ارائه شده است. در این مدل سلول های چربی به صورت کره هایی از جنس سیال و ماتریس بین سلولی به صورت جامد مدل شده است. برای توصیف رفتار ماتریس بین سلولی از مدل های بنیادی هایپرالاستیک استفاده شده است. پارامترهای مربوط به هر یک از این مدل ها با حل مساله معکوس با استفاده از داده های تجربی مربوط به آزمایش فشار تک محوری بر روی نمونه های بافت چربی به دست آمدند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل ارائه شده با توجه به تطابق مناسب با داده های آزمایشگاهی، پتانسیل بالایی در مدل سازی بافت چربی با توجه به ریزساختار آن در شرایط نرمال و بیماری را دارا می باشد. مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی با سه مدل هایپرالاستیک آگدن، یئو و چندجمله ای مرتبه دو بیانگر این است که مدل هایپرالاستیک یئو نسبت به دو مدل دیگر با توجه به دقت به دست آمده و هزینه محاسباتی نسبی کمتر دارای عملکرد بهتری است. هم چنین در هر سه مدل ارائه شده، مشخص شد که ماتریس بین سلولی در مقایسه با کل بافت چربی دارای سفتی نسبی بیشتر حدودا 2~3 برابر می باشد.
    کلید واژگان: بافت چربی, ریزساختار, برهم کنش سیال و جامد, مساله معکوس
    Behzad Seyfi, Nasser Fatouraee*, Abbas Samani
    Adipose tissue is a loose connective tissue distributed in two main anatomic depots including subcutaneous and visceral. Since in many pathological condition and diseases associated with adipose tissue alteration, the micro-components of adipose tissue undergoes considerable changes from mechanical characteristics point of view, it is quite vital to present an accurate structural technique for modelling tissue microstructure. Accordingly, this paper presents a structural model based on adipose tissue main components and interaction between them. Adipocytes was considered as a fluidic spheres and extracellular matrix modeled as solid media. The interaction between these two different phases simulated by solving well-known fluid-structure interaction (FSI) problem. In order to obtain the constitutive parameters for ECM, finite element simulation results fitted to experimental uniaxial compression test data. To make a comparison between the performances of different constitutive models, three conventional hyperelastic models were used for describing the mechanical behavior of ECM. The agreement between experimental data and simulation results confirm that the presented technique has a high potential for modeling adipose tissue microstructure both in normal and pathological condition. Considering the accuracy and mathematical complexity, results show that Yeoh hyperelastic model has a better performance than two others. In all three model, results reveals that the stiffness of adipose tissue ECM is ~ (2-3) times higher than that of the adipose tissue.
    Keywords: Adipose Tissue, Micro-structure, Fluid-solid interaction, Invers Problem
  • آیسا رسولی، ملیکه نبئی*، ناصر فتورایی، قائمه نبئی
    زمینه و هدف
    هیپوترمی مغزی با کاهش دمای مایع مغزی-نخاعی با استفاده از پد خنک کننده در ناحیه سینه ای انجام می پذیرد که به طور بالقوه می تواند از عملکرد مغز در مقابل آسیب های ایسکمی محافظت کند. در این مطالعه هیپوترمی مغزی با استفاده از مدل سازی عددی مورد بررسی قرار گرفت.
    روش بررسی
    برای بررسی این پدیده، در این مطالعه مدلی عددی از سر، با در نظر گرفتن ساختار بافت مغز و سهم آن در انتقال حرارت در آزمایشگاه مکانیک سیالات زیستی دانشگاه صنعتی امیرکبیر در بهمن 1394 ارایه گردید. در این مدل، معادله پنس (Pennes''s bioheat equation) و تحلیل المان محدود برای پیش بینی توزیع دما در بافت مغز به کار گرفته شده است. هندسه مدل در دو حالت بدون و با در نظرگرفتن بطن های مغزی که در تولید مایع مغزی-نخاعی دخیل می باشند، طراحی شده است. بنابراین در حالت دوم، جریان مغزی-نخاعی به عنوان عامل انتقال حرارت جابه جایی در نظر گرفته شده است.
    یافته ها
    با سرد کردن حدود پنج درجه مایع نخاعی به این نتیجه رسیدیم که در حالت اول یعنی بدون در نظر گرفتن حرکت مایع نخاعی، دمای بافت مغز در نزدیکی مغزی-نخاعی در قسمت ماده خاکستری حدود چهار درجه کاهش یافت و در مرکز بافت در قسمت ماده سفید هیچ تغییری در دما صورت نگرفت. با در نظر گرفتن حرکت مایع مغزی-نخاعی توزیع دما نامتقارن تر بود. در گوشه ها میزان افت دما بیشتر شد و حدود °C 3 بود.
    نتیجه گیری
    در حالت ایسکمی میزان افت دما بیشتر از حالت عادی بود. بنابراین در هنگام آسیب های مغزی برای جلوگیری از آسیب های جدی می توان با سرد کردن مایع نخاعی میزان متابولیسم مغز را کاهش داد.
    کلید واژگان: آسیب های ضربه ای مغز, هیپوترمی, مایع مغزی - نخاعی, دما, ایسکمی
    Aisa Rassoli, Malikeh Nabaei *, Nasser Fatouraee, Ghaemeh Nabaei
    Background
    Brain hypothermia by reducing the temperature of the cerebrospinal fluid is done by a cooling pad in the thoracic region and protect brain from the ischemic injuries. Along with the spinal cord, the brain is an essential partner in the central nervous system, and similarly, it is surrounded and protected from the bony skull and from shock by cerebrospinal fluid. The brain analyzes information that is both internal and external to the body, transforms the information into sensations, and stores them as memories. So in this study we investigated the brain hypothermia by finite element modeling.
    Methods
    To investigate this phenomenon, in this study a numerical model of the head with respect to the structure of brain tissue and its contribution to heat transfer is presented in the fluid lab of the Amirkabir University of Tehran in January of 2016. In this model, Pennes's bioheat equation and finite element analysis has been used to predict temperature distribution in the brain tissue. The model geometry is designed in two state without considering the ventricles of the brain that are involved in the production of cerebrospinal fluid and with considering cerebrospinal fluid. So, in the second case, the cerebrospinal flow is considered as a heat transfer factor.
    Results
    We concluded that with cooling about 5 °C, in the first model without considering the ventricles, the gray matter temperature is reduced by about 4 °C and there is no change in white matter temperature. In the second model temperature distribution became more asymmetric. The temperature reduced about 3 °C in the corners. However, the temperature reduction at the edge of brain tissue and near cerebrospinal fluid were about 0.5 °C.
    Conclusion
    It was observed that in the case of ischemia, the temperature drop was higher than normal. So, during brain injuries to prevent serious damage, the brain metabolism can be reduced by cooling the spinal fluid.
    Keywords: cerebrospinal fluid, hypothermia, ischemia, temperature, traumatic brain injury
  • آیسا رسولی، ناصر فتورایی*
    زمینه مطالعه
    اطلاعات جامعی در مورد خواص مکانیکی روده گوسفند وجود ندارد.
    هدف
    برای این منظور تعدادی آزمون های کشش دومحوری انجام شد و مدل بنیادی برای توصیف خواص مکانیکی بافت روده گوسفند استخراج شد.
    روش کار
    یازده نمونه تازه گوسفندی تهیه شد و آزمون های مسطح دومحوری بر نمونه ها با اعمال همزمان نیرو در دو جهت طولی و پیرامونی انجام شد. سپس داده های اندازه گیری شده با مدل ناهمسانگرد چهار پارامتر فانگ و مدل مونی-ریولین بهینه شده برازش شدند.
    نتایج
    داده ها درجه ای از ناهمسانگردی را نشان دادند. جهت سختی بافت قابل پیش بینی نبود. تعدادی از نمونه ها در جهت پیرامونی سخت تر بودند و بعضی ها در جهت طولی. میانگین نتایج نشان داد که جهت پیرامونی سخت تر می باشد.
    نتیجه گیری نهایی: می توان نتیجه گرفت که روده گوسفند به عنوان بافت ناهمسانگرد غیر خطی رفتار می کند که با مدل مونی-ریولین بهتر برازش می شود.
    کلید واژگان: مدل بنیادی ناهمسانگرد, مدل فانگ, بافت غیر خطی, مدل مونی, ریولین بهینه شده, تابع انرژی کرنشی
    Aisa Rassoli, Nasser Fatouraee*
    Background
    There is no consistent data on the mechanical properties of sheep intestine.
    Objectives
    We performed a series of biaxial strain measurement experiments and extracted the constitutive model to describe the mechanical characteristics of the sheep intestinal tissue.
    Methods
    Eleven specimens were obtained freshly from sacrificed sheep and the planar biaxial tests were performed on the tissue specimens by applying simultaneous loads along the circumfer-ential and longitudinal directions. Then the measured data were fitted into the anisotropic four-parameter Fung-type model and also to the modified Mooney-Rivlin model.
    Results
    The specimens showed some degree of anisotropy; the stiffer direction is not gener-ally predictable. Some of the specimens were stiffer in the circumferential direction, and the others in the longitudinal direction. However, the average results state the circumferential di-rection as the stiffer orientation.
    Conclusions
    It can be concluded that sheep intestine be-haves normally as a nonlinear anisotropic tissue which is well-characterized by the modified Mooney-Rivlin model.
    Keywords: anisotropic constitutive model, fung, type model, nonlinear tissue, modify Mooney, Rivlin model, strain, energy function
  • هدی ماستری فراهانی، ناصر فتورائی*
    بزرگ شدن سیرینکس در بیماری سیرنگومیلی، باعث بروز آسیب نورولوژیکی پیشرونده میشود؛ بنابراین، بررسی عوامل دخیل در توسعه سیرینکس، در یافتن روش هایی برای کنترل این بیماری بسیار اهمیت دارد. یکی از فرضیات بالینی مهم در رابطه با علت توسعه سیرینکس، انتشار موج شوک فشار در سیال فضای ساب آراکنویید را عامل اصلی حرکت سیال داخل سیرینکس و در طولانی مدت، توسعه سیرینکس و آسیب فزاینده به نخاع، می داند. مدل سازی و تحلیل حاضر در راستای آزمودن این فرضیه و به کمک روش المان محدود انجام شده است؛ به این ترتیب که یک مدل سه بعدی، شامل سیرینکس، طناب نخاعی، سیال مغزی-نخاعی در فضای ساب آراکنویید، لایه سخت شامه و گرفتگی، ایجاد شد. تحریک پالس فشار به سطح بالایی مدل سیال فضای ساب آراکنویید، که تاثیر پالس شریانی جمجمه ای را شبیه سازی میکرد، اعمال شد. سیال مغزی-نخاعی، به صورت نیوتنی و جریان آن، به صورت لایه ای فرض شد. رفتار جامد نیز، الاستیک خطی در نظر گرفته شد. تحلیل برهم کنش سیال و جامد توسط نرم افزار ADINA اجرا شده و مشخصات جریان سیال، شامل میدان سرعت و فشار و همچنین تنش های ایجاد شده در بافت ها، استخراج شد. نتایج نشان می دهد که انتشار موج فشار در سیال فضای ساب آراکنویید، به القای حرکت در سیال سیرینکس منجر می شود و با توقف سیال در انتهای سیرینکس، افزایش فشار موضعی به ایجاد تمرکز تنش در بافت نخاعی می انجامد؛ اما مقادیر این تنش ها، کمتر از حد تحمل بافت نخاعی است و انتشار موج فشار در این شرایط، نمی تواند عامل اصلی توسعه سیرینکس باشد.
    کلید واژگان: هیدرودینامیک سیال مغزی-نخاعی, روش المان محدود, انتشار موج فشار, سیرینکس
    Hoda Mastari Farahani, Nasser Fatouraee *
    Syrinx growth in Syringomyelia desease causes progressive neurological disorders. Thus, the examination of effective factors in syrinx development is so important for controlling this desease. One of clinical assumptions related to the reason of syrinx development, considers the propagation of pressure wave shock in subarachnoid-space fluid as the main reason for fluid motion in syrinx and syrinx development and increasing damage to spinal cord. Modeling and analysis have been performed to test the theory in this research using finite element method. So a 3d model was created including syrinx, spinal cord, cerebrospinal-fluid in subarachnoid-space, dura mater and stenosis. Pressure puls stimulation was applied to the superior surface of the subarachnoid-space fluid model simulating arterial puls of skull. Cerebrospinal-fluid has been assumed as a Newtonian fluid with laminar flow. The solid phase has been considered to be linear elastic. The fluid-solid interface was analized using ADINA software and fluid flow characteristics were extracted including velocity and pressure field as well as tissue stresses. Results show that pressure wave propagation in subarachnoid-space fluid causes the induction of motion in syrinx fluid, and stress concentration is created in spinal tissue due to the fluid cessation in syrinx and increasing local pressure, however these stress values are lower than spinal tissue strength and pressure wave propagation in this situation cannot be the main reason of syrinx development.
    Keywords: cerebrospinal-fluid hydrodynamics, finite element method, pressure wave propagation, syrinx
  • مصطفی ذکریاپور*، محمدحسین حامدی، ناصر فتورایی
    در این تحقیق، تحلیل عددی در ارتباط با اثر گرمادرمانی (افزایش دمای بدن) با استفاده از نانوذرات مغناطیسی فریت پلاتینیوم و در شرایط متغیر میدان مغناطیسی برای درمان سرطان پوست انجام شده است. حل عددی برای تحلیل مسئله انتقال گرمای زیستی و همچنین القای مغناطیسی در تومور استوانه ای پوست، درون بافت سالم با در نظر گرفتن تبخیر سطحی پوست و انتقال حرارت جابجایی سطح پوست ارائه گردیده است. نتایج کار با مطالعات پیشین مقایسه شده و صحت نتایج عددی تائید می شود. معادله انتقال حرارت زیستی برای پیش بینی افزایش دما با توجه به مشخصه های نانوذرات مغناطیسی، میدان مغناطیسی و خصوصیات بافت و شرایط محیطی به کار می رود. نتایج نشان می دهد که بین پارامترهای موثر بر تغییر دما، تغییرات قطر اهمیت بیشتری داشته و تاثیر فراوانی در گرمادرمانی دارد. همچنین از نتایج کار مشخص شده که، با افزایش ضریب انتقال گرمای جابجایی، میدان دمایی در راستای محوری (ارتفاع از سطح پوست) بافت کاهش یافته و از اثرات گرمادرمانی کاسته می شود. بنابراین گرمادرمانی در شرایط جابجایی آزاد محیطی موثرتر است. همچنین با تغییرات مقدار ضریب انتقال حرارت جابجایی، محل بیشینه دما درون تومور تغییر می کند. همچنین مشخص شده میزان تبخیر سطحی پوست، تاثیر کمی در فرایند گرمادرمانی دارد.
    کلید واژگان: گرمادرمانی, القای مغناطیسی, ضریب انتقال حرارت جابجایی, نانوذرات مغناطیسی
    M. Zakariapour*, M. H. Hamedi, N. Fatouraee
    In this study, numerical simulation of the effect of hyperthermia using FePt magnetic nanoparticles with alternating magnetic field for skin cancer treatment is carried out. The numerical solution is presented to analyze bioheat transfer and magnetic induction equations, in cylindrical skin tumor situated in healthy tissue with considering evaporation and convection heat transfer. In order to show the validity of the study, the obtained results are compared with those of the studies already exist in the literature. Bioheat equation is used to predict the temperature rise in terms of characteristics of the magnetic nanoparticles, applied magnetic field and the tissue. The results reveal that nanoparticles diameter has a major effect on the temperature rise. The results also show that the temperature field in axial direction (from surface to depth) of tissue and the effects of hyperthermia decreases by increasing the convection heat transfer coefficient. In other words hyperthermia is more effective in the presence of the environmental natural convection. Moreover, the position of maximum temperature inside the tumor, varies by changing the heat transfer coefficient. Also, the amount of evaporation has a negligible effect on hyperthermia treatment.
    Keywords: Hyperthermia, Magnetic induction, Convection heat transfer, Magnetic nanoparticles
  • مینا علاف زاده، ابراهیم شیرانی *، عفت یاحقی، ناصر فتورایی
    تغییرات تنش برشی در میکرورگ ها، با توجه به آسیب رساندن به لایه اندوتلیال، تغییر در نفوذ و رسوب جرم در داخل میکرو رگ ها می تواند به عنوان عامل تشکیل پلاک های چربی و فاکتور مهم در ایجاد بیماری های قلبی محسوب شود. با توجه به اهمیت موضوع، هدف از این مقاله، بررسی پارامترهای موثر بر تنش برشی وارد بر دیواره میکرورگ می باشد. در مقاله حاضر، از روش ترکیبی روش شبکه بولتزمن-مرز غوطه ور، جهت شبیه سازی حرکت گلبول قرمز در داخل جریان پلاسما استفاده شده است. لازم به ذکر است که گلبول قرمز تاثیر بسزایی بر تغییرات تنش برشی دارد و در این راستا نتایج حاصل، حاکی از تاثیر شگرف رفتار رئولوژیک خون بر تغییرات تنش برشی است. همچنین نتایج به دست آمده نشان دهنده تاثیر درصد گرفتگی و محل قرار گیری گلبول قرمز در نواحی مختلف گرفتگی بر تنش برشی و در نتیجه احتمال بروز بیماری های قلبی، عروقی می باشد. لازم به ذکر است که نتایج حاصل با نتایج عددی موجود برای میکرو رگ ها، ارزیابی شده و نتایج، حاکی از توانایی روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی مسائل پیچیده به خصوص مدلسازی جسم جامد انعطاف پذیرمعلق در سیال است.
    کلید واژگان: تنش برشی, روش شبکه بولتزمن, مرز غوطه ور, مدول الاستیسیته, مقاومت خمشی
    Mina Alafzadeh, Ebrahim Shirani*, Effat Yahaghi, Nasser Fatouraee
    The variation of wall shear stress (WSS) in the microvessels may damage the endothelial layers. It also changes the mass diffusion and sediment and may be considered as an important factor in the formation of the fatty plaques and causing heart disease. According to the importance of the issue, the aim of this paper is to study the effective parameters on the wall shear stress in microvessels. In this paper, the hybrid method, combined lattice Boltzmann and immersed boundary methods is used to simulate the red blood cell (RBC) motion in the plasma flow. It should be mentioned that red blood cell has significant effect on WSS, in this regard; the present results show that the blood rheological behavior has the important effect on WSS. The results also demonstrate the effect of stenosis severity and RBC location in different regions on wall shear stress and consequently causing heart, coronary disease. It should be noted that the presented results have been evaluated by previous numerical results for microvessels and the results show the ability of lattice Boltzmann method to simulate complex problems especially for modeling the deformable solid objects suspended in the fluid.
    Keywords: Shear stress, lattice Boltzmann method, immersed boundary, elastic module, bending resistance
  • فرحان خدایی، ناصر فتورایی، بهمن وحیدی
    در این مقاله حرکت تعدادی لخته خونی با خواص مکانیکی مختلف در داخل شبکه عروق مغزی مورد بررسی قرار گرفته است. لخته های خونی عمدتا از منابع قلبی یا عروقی رها شده و با وارد شدن به عروق مغزی موجب ایجاد مانع بر سر خونرسانی به بافت مغز می گردند. جهت بررسی این پدیده در این پژوهش از آناتومی عروق مغزی بدست آمده از تصویربرداری پزشکی شریان های یک شخص بیمار استفاده شده و معادلات حاکم بر حرکت لخته و همودینامیک جریان خون در عروق مغزی توسط الگوریتم محاسباتی تعامل سیال-جامد مورد بررسی قرار گرفته است. اگر چه تاثیر خواص مکانیکی لخته در مکانیزم حرکتی آن در چرخه عروق مغزی در مطالعات پیشین مورد بررسی قرار نگرفته است، اما نتایج بدست آمده در این پژوهش حاکی از تغییر پارامترهای دینامیکی حرکت لخته ها با تغییر خواص مکانیکی آنها می باشد؛ به گونه ای که لخته های صلب تر تمایل بیشتری برای ورود به شاخه های بزرگتر مغزی دارند. همچنین دیگر پارامترهای دینامیکی حرکت مانند سرعت متوسط حرکت لخته نیز با تغییر خواص مکانیکی تغییر می کنند. دستاوردهای این تحقیق نشان می دهند که پارامترهای مکانیکی نقش اصلی در نحوه حرکت لخته های خونی را بر عهده دارند و تحلیل آنها می تواند شناخت ما از مکانیزم بیماری های ناشی از این پدیده را افزایش داده و برنامه ریزی برای روش های درمانی آنها را تسهیل نماید.
    کلید واژگان: سکته مغزی, لخته خونی, تعامل سیال, جامد, چرخه عروق مغزی
    Farhan Khodaee, Nasser Fatouraee, Bahman Vahidi
    In this paper motion of some blood clots with different mechanical properties in the cerebrovascular arteries is investigated. Blood clots mostly are originated from heart or other cardiovascular arteries and by entering the cerebrovascular arteries trigger occlusion and deprive the brain’s tissue from proper perfusion. To study this phenomenon, we used a patient-specific geometry of cerebrovascular arteries and due to obtain the motion of clot and blood’s flow in cerebral arteries, algorithm of fluid-structure interactions was used. Although previous researches have not considered the effect of mechanical properties on the motion of clot, our results demonstrate the variation of the dynamic parameters of the clot’s motion by changing the mechanical properties. We show that by increasing the rigidity of the clot, their tendency for entering to the larger arteries is raised. Also other dynamic parameters like clot’s average velocity altered when the mechanical property of the clots changes. Mechanical parameters have the main role in the motion of clots and by investigating them, our sight to the mechanism of pathologies would expand, moreover, strategies of the cerebrovascular treatments would be fascinated in the future.
    Keywords: Fluid, Structure Interactions, Cerebrovascular arteries, blood clot, stroke
  • سعید سیری، ملیکه نبئی، ناصر فتورایی
    از آنجا که هر ارگان با توجه به احتیاجات متابولیک (سوخت و سازی) و عملکردی خود ممکن است به مقادیر متفاوتی از جریان خون نیازمند باشد، تنظیم خودکار پدیده ای مهم محسوب می شود. پدیده تنظیم خودکار تنش برشی به عنوان توانایی ذاتی یک ارگان برای ثابت نگه داشتن شرایط همودینامیک در مقابل تغییرات ضربان قلب و فشار پرفیوژن تعریف می شود؛ برای مثال با تغییر ضربان قلب در بدن، شریان ها با توجه به نرخ جریان مورد نیاز و در جهت ثابت نگاه داشتن نیروها و تنش های همودینامیک، دچار اتساع یا انقباض شریانی می شوند.
    موضوع تحقیق در مقاله حاضر اختصاص به مکانیسم های محلی برای کنترل خودکار دارد. مکانیسم های تنظیم کننده محلی، مستقل از مکانیسم های کنترلی خارجی، مانند اعصاب سمپاتیک و هورمون های سیار، عمل می کنند. از این رو می توان آن ها را ایزوله در نظر گرفت. یعنی همان طور که ذکر شد تنظیم خودکار ویژگی ذاتی ارگان های بدن است و اندام های تحت پرفیوژن، تحت تأثیر مکانیسم ها عصبی و هورمونی قرار نمی گیرند.
    از آنجا که در مدل سازی های عددی به کار بردن شرایط مرزی صحیح از اهمیت ویژه ای برخوردار است، استفاده از مدل سازی درخت شریانی برای به دست آوردن شرایط مرزی مناسب، امری ضروری به نظر می رسد، لذا در مقاله حاضر ابتدا مدلی از نوع صفر بعدی (پارامتر فشرده) و گسترده ارائه شده است. سپس از این مدل برای به دست آوردن شرایط مرزی در شریان کاروتید معمولی استفاده شده و تنظیم تنش برشی به عنوان یکی از پراهمیت ترین پارامترهای همودینامیک در مدلی سه بعدی از این شریان مدل سازی گردیده است. نتایج حاصل نشانگر نحوه تغییرات خواص مکانیکی دیواره و لذا ابعاد شریان به جهت برگرداندن مقادیر تنش برشی وارد بر دیواره به محدوده نرمال است.
    کلید واژگان: مدل پارامتر فشرده, تعامل سیال و سازه, شریان مغزی, تنش برشی, انقباض و انبساط شریانی
    S.Siri, M.Nabaei, N.Fatouraee
    Every organ has its own metabolic and functional requirements and needs a variable amount of blood; hence, autoregulation is an important phenomenon. Shear stress induced autoregulation is defined as the innate ability of an organ to keep its hemodynamic conditions stable against changes in heart rate and perfusion pressure. For example, when heart rate changes arterial vessels undergo vasodilation or vasoconstriction in order to stabilize the hemodynamic forces and stresses with respect to the flow needed. The current study examines the local mechanisms employed in automatic control. Local regulatory mechanisms function independently of external control mechanisms, such as sympathetic nerves and endocrine hormones. Therefore, they can be considered isolated mechanisms.The application of boundary conditions in numerical modeling is of utmost importance, hence, using arterial tree modeling to achieve appropriate boundary conditions seems necessary. Thus, we have presented a zero-dimensional (lumped parameter) extensive model first. Then, we used this model to achieve boundary conditions for the common carotid artery. As one of the most important hemodynamic parameters, shear stress regulation will then be modeled in an axisymmetric model of this artery.
    Keywords: Lumped parameter model, fluid, structure interaction, cerebral artery, shear stress, arterial vasodilation, vasoconstriction
  • آیسا رسولی، ناصر فتورایی، محمد شفیق، حمیدرضا دانش پرور
    زمینه و هدف
    خواص مکانیکی میزنای تحت بیماری های مختلف تغییر پیدا می کند. بنابراین داشتن خواص میزنای سالم جهت تشخیص ناهنجاری های بافتی ضروری است. تغییرات تنش دیواره میزنای می تواند منجر به برخی ناهنجاری ها از جمله ریفلاکس باشد. تحلیل عددی جریان در میزنای می تواند نقش به سزایی در شناخت این عارضه داشته باشد.
    روش بررسی
    برای این منظور داشتن یک مدل بنیادی که پاسخ مکانیکی دیواره میزنای را تحت بارگذاری مکانیکی نشان دهد ضروری می باشد. بنابراین در این مطالعه بیست و شش نمونه میزنای انسانی تهیه شد و آزمون های کشش مسطح تک و دومحوری بر نمونه ها با اعمال نیرو در دو جهت طولی و پیرامونی انجام شد.
    یافته ها
    نمودار تنش-کشش به دست آمده از آزمون های تک محوری با تابع ریاضی مدل شده و مدول الاستیک نمونه ها به دست آمد. نمودارهای تنش-کشش دومحوری با مدل هایپرالاستیک ناهمسانگرد چیو-ویتو برازش شدند و ضرایب این مدل به دست آمد.
    نتیجه گیری
    نمونه ها درجه ای از ناهمسانگردی را از خود نشان دادند. میزان سفتی راستای طولی نمونه ها نسبت به راستای پیرامونی در هر دو آزمون بیشتر بود.
    کلید واژگان: رفتار ناهمسانگردی, بافت غیر ایزوتروپ, ریفلاکس, مدل چیو, ویتو, جریان دودی شکل
    Aisa Rassoli, Dr. Naser Fatouraee *, Dr. Mohammad Shafigh, Dr. Hamidreza Daneshparvar
    Background
    The mechanical properties of the ureter altered by different diseases. So having the properties of the healthy ureter to detect tissue abnormalities is necessary.Wall tension alterations of the ureter can occur, leading to some abnormalities such as reflex mechanisms. Numerical analysis of urine flow in the ureter can help advance our understanding of the reflux phenomenon.
    Methods
    To that end, a constitutive model that can predict the mechanical response of ureteral tissue under complex mechanical loading is required.Therefore, in this study the twenty-six human ureter samples were taken and uniaxial and biaxial tension tests were performed by loading in longitudinal and circumferential directions.
    Findings
    Then the stress-strain curves achieved from the uniaxial tests were modeled with a mathematical function and the Young modulus was obtained. The biaxial stress-stretch curve was plotted and fitted to a hyperelastic four-parameter Choi-Vito type model.
    Conclusion
    The specimens showed some degree of anisotropy. The specimens were stiffer in the longitudinal than in the circumferential direction.
    Keywords: Anisotropic Behavior, Non, Isotropic Tissue, Reflux, Choi, Vito Model, Peristaltic flow Biaxial stretch
  • مجتبی شهاب، بهزاد سیفی، ناصر فتورایی*، امیرسعید صدیقی
    ناهنجاری های هندسی ستون فقرات، عموما با دردهای مزمن کمری و گردنی همراه می باشند. در این ناهنجاری ها انحنای ستون مهره در فضای سه بعدی دستخوش تغییراتی می شود که در بسیاری از موارد ضمن کاهش میزان بازشدگی قفسه سینه، باعث بروز اختلالات تنفسی و اثرات منفی بر روی سیستم قلبی می شود. برای تصحیح این ناهنجاری ها و جلوگیری از پیشرفت آن ها در حالت حاد، جراحان از جراحی فیوژن خلفی ستون مهره ها استفاده می کنند. قبل از انجام عمل جراحی به منظور تشخیص وضعیت بیمار و انتخاب نحوه مناسب عمل، استخراج برخی پارامترهای کلینیکی مهم ستون فقرات ازجمله انحناها، زوایای کوب، انحراف جانبی، زوایای مهره ها و میزان چرخش آن ها در صفحات مختلف ضروری است. در این پژوهش ابتدا با استفاده از تصاویر توموگرافیک ویرایش شده در نرم افزار میمیکس، مدل سه بعدی ستون مهره ها در قالب ابر نقاط آماده شد. سپس ضمن تفکیک و جداسازی مهره ها به کمک روش های خوشه بندی مختلف ازجمله روش شبکه عصبی خودسازمان ده، روش k-میانگین و روش سلسله مراتبی اطلاعات هندسی مهم مقاطع ستون مهره ها ازجمله انحناهای ستون مهره ها و زوایای آن با استفاده از الگوریتم های تخصیص منحنی، به صورت خودکار استخراج شد. علاوه بر این ضمن پیاده سازی الگوریتم های مشخص، سایر ویژگی های کلینیکی هریک از مهره ها ازجمله کمینه و بیشینه ارتفاع مهره در سه بعد، طول و عرض جسم مهره ای و همچنین جابجایی نسبی مهره ها به صورت خودکار محاسبه گردید. به منظور اعتبارسنجی روش های ارائه شده و اندازه های استخراج شده، مقادیر به دست آمده در هر مرحله بار دیگر به صورت دستی در نرم افزار میمیکس محاسبه شدند. با مقایسه مقادیر متناظر، اعتبار نتایج و کارایی بالای الگوریتم های پیشنهادی تایید گشت.
    کلید واژگان: ناهنجاری های هندسی ستون فقرات, زاویه کوب, روش های خوشه بندی, اسکولیوز, آنتروپومتری مهره
    M. Shahab, B. Seyfi, N. Fatouraee*, A. Seddighi
    Spinal deformities are generally associated with lumbar and cervical chronic pain and additionally they disturb the health. In these deformities, lumbar spinal curvature undergone changes in three dimensional space and in most cases, they cause reduction of lung capacities, breathing problems and negative effects on cardiovascular system. In critical deformity cases, in order to correct the deformity and prevent its progression, surgeons determine to perform posterior spinal fusion. As a result, they need to extract some important clinical parameters of spine such as Cobb angle, sagittal and coronal balance, spinal curvature, vertebraes angles and their rotations. In this study, edited tomographic images in MIMICS, were used to prepare a three dimensional model of the spine. Then by using curve fitting techniques and different clustering methods such as self-organization nueral network, k-means and hierarchical method, vertebras were separated and important geometrical data such as curvature of the spine and vertebras angle were obtained. In addition, through implementation of certain algorithms, other clinical features of each vertebra, including minimum and maximum height, length and width of the vertebral body and the relative displacement of vertebras were calculated automatically. In order to validate the proposed methods, measures and angles; derived values obtained automatically at each stage, were again calculated manually in MIMICS. Automatic values were verified by being compared with these manual results. In conclusion the reliability, accuracy and performance of the proposed automatic algorithms were demonstrated.
    Keywords: Spinal deformities, Cobb angle, Clustering methods, Scoliosis, Vertebral anthropometry
  • مینا علاف زاده، ابراهیم شیرانی*، عفت یاحقی، مهدی رحمانی، ناصر فتورایی
    بروز بیماری های مغز و اعصاب مانند سرطان، باعث آسیب به سد خونی مغز و در نتیجه نفوذپذیری بیشتر بافت می شود. به صورت کلی، در صورت وجود آسیب در بافت مغز، ماده کنتراست مورد استفاده در تصویربرداری تشدید مغناطیسی به فضای خارج مویرگی نفوذ کرده و روشنایی تصویر در تصویربرداری تشدید مغناطیسی تغییر می کند. هدف از این مقاله، بررسی پارامترهای موثر بر نفوذ ماده کنتراست در مویرگ مغز است. در مطالعه حاضر، از روش شبکه بولتزمن با زمان آسودگی چندگانه، جهت شبیه سازی جریان در داخل و محیط متخلخل اطراف مویرگ استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که میزان تخلخل محیط اطراف مویرگ (که نشان دهنده میزان آسیب پذیری بافت است)، نوع ماده کنتراست و انحنای مویرگ تاثیر زیادی بر نفوذ ماده کنتراست در بافت دارند. همچنین نتایج حاصل نشان دهنده تاثیر انحنای مویرگ بر تنش برشی و در نتیجه انتقال جرم در مویرگ است. لازم به ذکر است که نتایج حاصل با نتایج آماری و تحلیلی موجود برای جریان داخل مویرگ آسیب دیده مغز با نفوذپذیری متفاوت ارزیابی شده است. با این قیاس، کارایی روش شبکه بولتزمن در شبیه سازی مسائل پیچیده به خصوص در محیط متخلخل مشخص شده است.
    کلید واژگان: نفوذپذیری, ماده کنتراست, سد خونی مغز, تنش برشی
    Mina Alafzadeh, Ebrahim Shirani*, Effat Yahaghi, Mehdi Rahmani, Nasser Fatouraee
    Neurological diseases such as cancer damage blood brain barrier and consequently cause more permeability in tissues. Generally, if there is damage to the brain tissues the contrast agent used in MRI diffuses outside the capillaries and the MRI picture brightness changes. The purpose of this paper is to show the effects of different parameters on the contrast agent diffusion in the brain capillary. In this study, the lattice Boltzmann method with multi-relaxation time (MRT) is used to simulate the flow in the capillary and porous media around it. The results show that the porosity in extravascular tissues (it shows the tissue damage), the kind of contrast agent and capillaries curvature have an impact on the contrast agent diffusion in the tissues. The presented results show the effects of curvature on shear stress and thus on mass transfer in the capillary. It should be noted that the presented results have been evaluated by previous statistical and analytical results for flow in the damaged brain capillary with different permeability. It has been shown that the lattice Boltzmann method is able to simulate the complex problems, especially in porous media.
    Keywords: Permeability, contrast agent, blood brain barrier, shear stress
  • نوید سلطانی، عباس نصیرایی مقدم، ناصر فتورایی، سعید سیری، آیسا رسولی
    به منظور دستیابی به معادلات ساختاری بافت، برای استفاده در شبیه سازی قلب از تست های آزمایشگاهی و معادلات مکانیکی حاکم بر محیط های پیوسته استفاده می شود.با در نظر گرفتن میوکاردیم قلبی به عنوان یکی از مهمترین بافتها، در این مقاله پس از بررسی شکل و ساختار میوکارد، ویژگی های اصلی پاسخ مکانیکی این بافت به صورت غیرفعال مورد پژوهش قرار گرفته است. میوکارد بطن چپ را به عنوان یک ماده الاستیک غیرخطی، تراکم ناپذیر و ناهمگن فرض کرده، با توجه به داده های تست دو محوره در جهت فیبرهای میوکارد که بر روی قلب های سه گوسفند بالغ انجام شده است، مدلی مبتنی بر ساختار ارائه کرده ایم. با توجه به داده های بدست آمده پارامتر های مادی این معادله با استفاده از برازش داده های محاسبه شد و رابطه ی نهایی برای تابع انرژی کرنشی بر اساس نامتغیر های تانسور کوشی بیان گردید که نتایج حاصل در شبیه سازی بافت قلب سودمند واقع می گردد.
    کلید واژگان: دیواره ی بطنی, مکانیک بیوسته, تانسور انرژی کرنشی, سینماتیک محلی, تست دو محوره
    Navid Soltani, Abbas Nasiraei Moghaddam, Nasser Faturaee, Saeed Seyri, Aisa Rassoli
    Constitutive model of passive myocardium of lamb: Experimental tests and equations on the continuum mechanics are used in order to obtaining the constitutive models of soft tissue using in predictive heart simulation. Considering the myocardium as one of the important tissues, in this paper first the morphology and structure of myocardium has been reviewed and the mechanical response of passive form of this tissue has been investigated. The myocardium of left ventricle was considered as non linear elastic, in-compressible and non homogeneous material and using of bi-axial test in 3 lambs myocardium on fiber direction; a constitutive model of this tissue has been proposed. The model so constructed is then evaluated against the biaxial data, and values of the material constants have been obtained by curve fitting so the final model states the strain-energy function as cauchy's invariants which can be helpful in heart simulation. Key words: ventricular wall, continuum mechanics, strain energy tensor, local kinematics, bi-axial test.
    Keywords: ventricular wall, continuum mechanics, strain energy tensor, local kinematics, bi, axial test
  • فرزاد فروزنده، مهندس مهدیه حاجی بزرگی، مهندس بهروز مشکات، دکتر ناصر فتورایی

    بیماری های شریان کرونری یکی از عوامل اصلی مرگ ومیر است. وقتی که این شریان دچار انسداد شود، عمل بایپس شریان کرونری صورت می گیرد. استفاده از ورید سافینوس انسان درین جراحی، مورد توجه پژوهشگران است. درین مطالعه، نمونه های انسانی ورید سافینوس به وسیله ی یک دستگاه تست تورم، تحت آزمایش تورم قرار گرفت. انبساط نمونه ها به عنوان ورودی یک روش محاسباتی مورد بررسی قرار گرفت. در مدل سازی عددی بافت به صورت یک ماده ی جامد همگن، همسانگرد و الاستیک در نظر گرفته شد. خروجی مدل، مدول یانگ بافت است. نتایج نشان داد که مدول ورید سافینوس به صورت خطی با فشار انبساطی افزایش می یابد. هرچند که فرضیه های ساده ی سازانه ای درین مطالعه استفاده شد، ولی به دلیل ارائه ی یک دید کلی در رابطه با خواص مکانیکی بافت، ورید سافینوس انسان می تواند مفید بوده و زمینه ای برای مطالعه های بیش تر و دقیق تر باشد.

    کلید واژگان: ورید سافینوس, روش تورم, مدول یانگ, روش عددی
    Farzad Forouzandeh, Mahdie Haji, Bozorgi, Behrooz Meshkat, Nasser Fatouraee

    Coronary Artery Diseases are one of the main reasonsof mortality. When these arteries occlude, usually a CoronaryArtery Bypass Graft (CABG) surgery is performed. Sine humanSaphenous Veins (SV) are used for CABG, they are of interest forresearchers. In this study human SV samples undergo inflationtest, using an inflation test device. Displacements of the samplesfor different pressures are analyzed, and average values are usedas input of a computational method. In the numerical simulationthe tissue is assumed as an elastic, isotropic, and homogenoussolid material, and its output is Young’s Modulus (E) ofthetissue. Results show that E of the SV increases linearly with thedistension pressure. Although simplifications were applied in thisstudy, it can be helpful for giving a basic insight aboutmechanical properties of human Saphenous Vein, which can befollowed by more realistic studies in the future.

    Keywords: Saphenous Vein, Inflation method, Young's Modulus, Computational method
  • ناصر فتورایی، سیف الله غلامپور، امیرسعید صدیقی
    گرفتگی مسیر مایع مغزی نخاعی باعث افزایش فشار اعمالی از سوی این مایع بر دیواره های بطن ها و در نهایت بروز بیماری هیدروسفالی می گردد. این پژوهش به بررسی شاخصی عددی جهت تشخیص بیماری هیدروسفالی غیر ارتباطی پرداخته است. در ابتدا نمودار سرعت در مجرای سیلویوس نمونه سالم به صورت سه بعدی و با استفاده از روش برهمکنش سیال و جامد به دست آمد. این نتیجه با نمودار سرعت مشابه ی که از تصویربرداری CINE-PC-MRI همان نمونه استخراج شده بود مقایسه شد. پس از تایید انطباق دو نمودار، از صحت روش حل و فرضیات به کار گرفته شده اطمینان حاصل شد. عدد رینولدز در مجرای سیلویوس نمونه سالم کمتر از 275/7 و حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی نیز 616/3 پاسکال بود. در ادامه شرایط سیستم بطنی برای بیمار هیدروسفالی غیرارتباطی مدلسازی گردید. حداکثر فشار به 2958/5 پاسکال افزایش یافت. با توجه به عامل بیماری، حداکثر فشار مایع مغزی نخاعی بر بافت مغز در مجرای سیلویوس به عنوان شاخصی جهت ارزیابی بیماری هیدروسفالی غیرارتباطی معرفی گردید. در پایان مقادیر فشار محاسبه شده برای مایع مغزی نخاعی و مقادیر فشار اندازه گیرری شده از تست سوزن کمری برای مایع نخاعی مورد مقایسه قرار گرفت. مشخص شد این اعداد با هم متناسب هستند. بر این اساس فشار مایع نخاعی حاصل از تست سوزن کمری به عنوان شاخصی عددی و کاربردی برای تشخیص بیماری معرفی گردید.
    کلید واژگان: مایع مغزی نخاعی, فشار نخاعی, برهمکنش سیال و جامد, دینامیک سیالات محاسباتی
    Nasser Fatouraee, Seifollah Gholampour, Amirsaeed Seddighi
    Occlusion of cerebrospinal fluid path increases the pressure exerted by the liquid on the walls of the ventricles and ultimately leads to hydrocephalus. This research investigated a numerical index to diagnosis the non-communicating hydrocephalus disease. At first, the diagram of velocity in Sylvius aqueduct of a healthy subject, which was obtained through a 3D FSI analysis, was compared to the similar velocity diagram extracted from CINE-PC-MRI of the same subject. Then after ensuring that the two diagrams coincide with each other, was to make sure that the problem assumptions and solution are correct. The Reynolds number in Sylvius aqueduct of a healthy subject was less than 275.7 and the maximum pressure of CSF was 616.3 Pa. Further, the conditions of ventricular system in a patient suffering from non-communicating hydrocephalus were modeled. The maximum pressure has increased to 2958.5 Pa. Regarding the cause of hydrocephalus, the maximum pressure of CSF on the brain tissue in Sylvius aqueduct was introduced as an index to assess non-communicating hydrocephalus. Finally calculated CSF pressure data of this study were compared to the data obtained through the lumber puncture (LP) test and it was found that these values are proportional to each other. Based on this finding, the CSF pressure obtained by LP test was introduced as a practical numerical index for diagnosis of non-communicating hydrocephalus.
    Keywords: Cerebrospinal fluid, lumber puncture, Fluid Structure Interaction, Computational Fluid Dynamics
  • ناصر فتورایی، آیسا رسولی، محمد شفیق
    بیماری های سیستم قلب و عروق، یکی از دلایل مهم مرگ و میر در جهان هستند و ارتباط نزدیکی با دینامیک خون و مکانیک دیواره شریان دارند. نه تنها در سیستم قلبی-عروقی، بلکه در تمام سیستم بدن، قلب مهم ترین عضو است که اگر رگ های خون رسان آن دچار گرفتگی یا تنگی شوند، عملکرد قلب مختل می شود. از راه کارهای مفید در برطرف کردن تنگی عروق قلب انجام عمل بای پس است که در آن از یک رگ جایگزین برای خون رسانی به قلب استفاده می کنند. بنابراین مطالعه رفتار عروق متداولی که جهت انجام پیوند بای پس قلبی مورد استفاده قرار می گیرند مهم می نماید. رگ صافن انسان یکی از این عروق می باشد. هدف این مطالعه بررسی رفتار مکانیکی ورید صافن با استفاده از آزمون های کشش دومحوری می باشد. بنابراین هشت نمونه صافن انسانی تهیه شد و آزمون های مسطح دومحوری بر نمونه ها با اعمال همزمان نیرو در دوجهت طولی و پیرامونی انجام شد. سپس نمودار تنش-کرنش بدست آمده از آزمون ها با دو مدل هایپرالاستیک ناهمسانگرد چهار پارامتری فانگ و پنج پارامتری مونی-ریولین که می توان از آنها برای تحلیل های عددی در بسته های اجزای محدود استفاده نمود، برازش و مدل سازی شدند. میزان سفتی راستای طولی نمونه ها نسبت به راستای پیرامونی بیشتر بود. نمونه ها درجه ای از ناهمسانگردی را از خود نشان دادند.
    کلید واژگان: رفتار غیرخطی, بافت غیرایزوتروپ, تنش صفحه ای, مدل فانگ, مدل مونی, ریولین
    Nasser Fatouraee, Aisa Rasuli, Mohammad Shafigh
    Cardiovascular diseases are a major cause of death in the world and are closely related to the dynamics of the blood and arterial wall mechanics. Not only in the cardiovascular system, but also in the whole body system, the heart is the most important organ that if the blood vessels of it blockage, heart function will impaired. Effective solutions to resolve blockage of coronary is the bypass surgery in which a replacement vessel for the blood supplying to the heart is using. So study the behavior of the vessels that use for the bypass is important. The goal of this study is the investigation of the mechanical behavior of saphenous vein by using the tensile biaxial tests. So eight human saphenous samples obtained and the planar biaxial tests were performed on the tissue specimens by applying simultaneous loads along the circumferential and longitudinal directions. Then the measured data were fitted into the four-parameter Fung-type model and also to the five-parameter Mooney–Rivlin model this could be used in finite element packages for numerical analysis. The specimens were stiffer in the longitudinal than in the circumferential direction. The specimens showed some degree of anisotropy.
    Keywords: Nonlinear characteristics, anisotropic tissue, plain stress, Fung model, Mooney, Rivlin model
  • مهدی قلعه بیگی پور، غلامرضا عطایی، فرید بحرپیما، ناصر فتورایی
    زمینه و هدف
    امروزه وسایل کمکی شخصی حمل و نقل اجسام جهت کاهش فشار وارده ی ناشی از برداشتن بار، به اندام ها و عضلات افراد و به خصوص عضلات ناحیه ی کمر، بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. هدف از این پژوهش تحلیل یک مدل آزمایشگاهی جدید با عنوان لباس کمکی برای برداشتن وزنه (Weight Lift Aid Vest) که به اختصار WLAV نامیده می شود، در زمان خم شدن رو به جلوی بدن و بررسی تاثیرات آن در کاهش مطالبه ی عضلانی عضلات درگیر و به خصوص عضلات کمری است. در آزمایشات انجام شده میزان پاسخ سیگنال های گرفته شده از عضلات در گیر در حین برداشتن جسم در دو حالت با و بدون لباس کمکی (WLAV) با استفاده از دستگاه تقویت کننده الکترومایوگرافی تحلیل گردید.
    روش بررسی
    در این تحقیق از 20 نفر داوطلب برای انجام آزمایش استفاده شد که عمل بلند کردن بار را در حالت نیمه چمباتمه با وزنه ی 10 کیلوگرمی انجام دادند. با استفاده از یک فنر کششی میزان کشیدگی فنر تعبیه شده در پشت لباس کمکی (WLAV) و انحرافات مختلف لگن و زانو محاسبه گردید. در این تحقیق میزان تاثیرات لباس کمکی و میزان رضایت افراد استفاده کننده از آن در هنگام بلند کردن بار بررسی شد.
    یافته ها
    داده های الکترومیوگرافی از 8 عضله دخیل در این کار بر روی کمر، شکم و پاها جمع آوری گردیدند. نتایج آزمایش نشان داد که یک کاهش12/25% در فعالیت کل عضلات درگیر و کاهش 57%، 28% و 5/26% به ترتیب برای فعالیت عضلات مایل خارجی، همسترینگ خارجی، ارکتور اسپاین و افزایش 11% برای فعالیت عضلات گلوتئوس ماگزیموس در حالت استفاده از لباس کمکی (WLAV) نسبت به حالت بدون لباس کمکی (WLAV) در افراد وجود دارد.
    نتیجه گیری
    لباس کمکی (WLAV) می تواند فعالیت عضلات کمری و نرخ فشار دریافتی عضلات کمر را به طور کاملا معنی داری (005/0P<) کاهش دهد. فعالیت عضلات شکمی نیز در این پژوهش به طور معنی داری (005/0P<)کاهش یافت. تمایل به استفاده در مورد لباس کمکی (WLAV) مثبت ارزیابی شد.
    کلید واژگان: الکترومایوگرافی, بار سنجی, ریشه ی میانگین مجذور, لباس کمکی برای بلند کردن جسم (WLAV), مطالبه ی عضلانی
    Mehdi Ghalebeigipoor, Gholam Reza Ataee, Farid Bahrpeyma, Naser Fatouraee
    Background And Aim
    Nowadays personal lifting assistive devices، in order to reduce the load applied from the lifted weight to muscles - in particular lower back muscles، become more widely used. The objective of our study is to analyze an empirical model of a Weight Lifting Aid Vest (WLAV) during anterior flexion (anteflexion) and studying its effects on reduction of loads on the muscles in particular back muscles. To analyze this، the intensity of signals captured from involved muscles، during the lifting in two case of with and without WLAV، was studied by the use of electromyography amplifier.
    Materials And Methods
    In this process، 20 subjects who lifted 10-kilogram loads in semi-squatting position were participated. With the use of a tensile-compressive spring، embedded at the back of WLAV، the amount of body stretch and deflection of their hip and knees were measured. The influence of the WLAV on satisfaction during the lifting was studied.
    Results
    Data were collected from electromyography findings from eight involved muscles in back، stomach and feet. The results depicted that there are a overall reduction of 25. 12-percent in activation of all the muscles and particularly a reduction of 57%، 28% and 26. 5% in activation of external oblique، lateral hamstring، and erector spine، respectively. In contrast، there is 11% increase in activation of Gluteus Maximus in the case of usage of WLAV.
    Conclusion
    WLAV can significantly mitigate the activation of back muscles and rate of load insertion on muscles) P<0. 005). It also clarified the tendency of the subjects towards users WLAV) P<0. 005).
    Keywords: Electromyography, Load measurement, Root mean square, Weight lifting aid vest (WLAV), Muscular demand
نمایش عناوین بیشتر...
سامانه نویسندگان
  • دکتر ناصر فتورایی
    دکتر ناصر فتورایی
    دانشیار مهندسی پزشکی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال