Исследование влияния угла наклона проксимального отдела шейки аневризмы брюшной аорты на гемодинамические характеристики: численное исследование
Автор: Шеной Г., Барбоза А., Хадер Ш.М.А.
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 4 т.29, 2025 года.
Бесплатный доступ
Аневризма брюшной аорты (АБА) представляет собой прогрессирующее локальное выпячивание брюшной аорты, имеющее высокий риск разрыва и летального исхода. В условиях нормальной физиологии пульсирующий кровоток в брюшной аорте имеет в основном характер ламинарный, несмотря на наличие локальных нарушений, вызванных ответвлениями сосудов и геометрическими вариациями. Наличие аневризмы искажает сосудистую структуру, что приводит к сложной динамике потока, способной стимулировать прогрессирование заболевания. В настоящем исследовании гемодинамика в трехмерных моделях АБА исследовалась с помощью методов вычислительной гидродинамики (CFD). Были рас-смотрены идеализированные геометрии аневризмы с четырьмя вариантами экстремального угла наклона проксимальной шейки аорты в предположении ламинарного течения и жесткости артериальной стенки. Моделирование проводилось в течение полного кардиологического цикла для сохранения нестационарности пульсирующего потока. Был произведен анализ распределения скоростей, полей давления, линий тока и пристеночных касательных напряжений (WSS). Результаты показали, что выраженный угол наклона проксимальной шейки аорты вызывает асимметричные паттерны течения, турбулентность и рециркуляцию крови в полости аневризмы, особенно в фазе диастолы. Были идентифицированы зоны с низким и осциллирующим WSS, что связано с эндотелиальной дисфункцией и дегенерацией стенки сосуда, в то время как участки с высоким WSS указывали на возможную локальную деградацию сосуда. Полученные данные демонстрируют, что угол наклона аорты существенно усиливает изменения гемодинамики при АБА, тем самым повышая риск ослабления стенки и ее разрыва. Данное исследование подчеркивает перспективность CFD-моделирования для получения механистического понимания поведения и прогрессирования аневризм, а также для разработки неинвазивных методов оценки риска разрыва и поддержки клинического принятия решений.
Аневризма брюшной аорты, компьютерная гидродинамика, гемодинамика, пристеночные касательные напряжения, проксимальный угол наклона шейки, пульсирующий кровоток, рециркуляция крови
Короткий адрес: https://sciup.org/146283244
IDR: 146283244 | УДК: 531/534: [57+61] | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2025.4.13
Haemodynamic effects of proximal neck angulation in abdominal aortic aneurysms: a numerical study
An abdominal aortic aneurysm (AAA) is an enlarging dilation of the abdominal aorta at signifi-cant risk of rupture and death. During normal physiological conditions, pulsatile blood flow in the abdominal aorta displays largely laminar patterns, albeit localized disturbances due to branching vessels and geometric variations. The existence of an aneurysm also distorts vascular structure, leading to sophisticated flow dynamics that could foster disease progression. In the present study, haemodynamics in three-dimensional AAA models were studied with the help of computational fluid dynamics (CFD). Idealized aneurysm geometries with four extreme proximal neck angulations were taken into consideration with laminar flow and rigid arterial wall assump-tion. Simulations were carried out over the entire cardiac cycle to preserve the pulsatile flow's unsteadiness. Post-processing methods were used to analyse velocity distribution, pressure fields, streamlines, and wall shear stress (WSS). The findings showed that marked angulation of the proximal aortic neck caused asymmetric flow patterns, turbulence, and blood recirculation in the aneurysm sac, espe-cially during diastole. Low and oscillatory WSS regions were mapped, which are implicated to cause endothelial dysfunction and wall degeneration, whereas zones of high WSS indicated pos-sible localized vascular weakening. These results illustrate that vessel angulation greatly enhances disturbed hemodynamics in AAA, thus augmenting the risk of wall weakening and rupture. This study outlines the promise of CFD-based simulations to deliver mechanistic insights into aneurysm behavior and progression and to provide a non-invasive means of assessing rupture risk and to guide clinical decision-making.
