بهبود عملكرد لولا در دريچه‌هاي دو برگه‌اي مكانيكي قلب با استفاده از مواد هوشمند

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

سالانه حدود 300000 جايگزيني دريچه‌ي قلب در جهان انجام مي‌شود كه بيش از 50٪ آن‌ها دريچه‌هاي مكانيكي هستند. در ميان دريچه‌هاي مكانيكي، دريچه‌ي دو برگچه‌اي با سازگاري فيزيولوژيكي بالاتر و ماندگاري بيشتر، حدود 60٪ از دريچه‌هاي جايگزين را در برمي‌گيرد، اما به دليل پيدايش جريان‌هاي غير فيزيولوژيك‌ گذرنده از دريچه، جايگزيني اين دريچه‌ها بايد با مصرف داروهاي پيشگيري از انعقاد خون همراه باشد. بر پايه‌ي پژوهش‌هاي انجام‌شده، با رخداد جريان‌هاي پيچيده و راكد گرداگرد دريچه، ناحيه‌ي لولا در اين دريچه‌ها از جاهاي مستعد براي شروع آمبولي و لختگي خون به شمار مي‌رود. در اين مطالعه، تلاش مي‌گردد كه به كمك مواد هوشمند سازگار با بدن انسان براي جايگزيني لولا، به بهبود كاركرد اين دريچه‌ها كمك شود. براي چرخش دريچه به دور لولا، از ويژگي سوپر الاستيك ماده‌ي هوشمند ماده حافظه شكلي SMA)) بهره گرفته مي‌شود. برگچه‌ها از هندسه‌ي نيم‌دايره‌ي كامل موجود در دريچه‌هاي دو برگچه‌اي متداول بيرون مي‌آيد و محور دوران برگچه‌ها از وسط رينگ دربرگيرنده‌ي دريچه به كناره‌هاي رينگ منتقل مي‌شود. ماده‌ي يادآور شكل، جايگزين لولا مي‌شود و دوران برگچه‌ها را فراهم مي‌كند. هندسه‌ي اين دريچه‌ي پيشنهادي، با عنوانSMA bileaflet در نرم‌افزار SolidWorks طراحي‌ شده است. به‌منظور بررسي عملكرد هموديناميكي دريچه جديد و همچنين برآوردي از نيروي وارد به برگچه، يك حل دوبعدي به‌صورت برهم‌كنش سازه و سيال روي دريچه در محيط ساده‌شده‌ي آئورت انجام‌شده است. بيشينه فشار وارد بر برگچه مبناي طراحي ميزان باز شدن دريچه تا زاويه‌ي 90 درجه قرار مي‌گيرد. با اعمال نيرو به مركز فشار برگ چه و فرض صلب بودن آن در قياس با ويژگي سوپر الاستيك لولاي يادآور شكل، اين لولا با شرايط مرزي تير يكسر گيردار، با يكسر گير‌دار به بدنه‌ي محفظه و چرخش 90 درجه‌اي برگچه‌ها براي گذر خون از بطن به آئورت و بدون حركت عرضي در سمت برگچه در نظر گرفته مي‌شود. با يك برآورد دستي مشخص شد كه در اين محدوده از تنش، المان يادآور شكل، ازنظر رفتار مادي در محدوده‌ي الاستيك باقي مي‌ماند، ولي فرض تغيير شكل‌هاي كوچك نقض مي‌گردد و چرخش‌ها و كرنش‌هاي بزرگ، باعث رفتار غير‌خطي هندسي تير لولا مي‌شود. اين تير به كمك المان‌هاي محدود دوبعدي چهار گرهي و بر پايه‌ي فرمول‌بندي لاگرانژين كامل تحليل گرديده و از اين راه طراحي المان يادآور بر پايه‌ي مطالعه‌ي پارامتري پي گيري شده است.

217872

طراحي كاربردي - جامدات

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمود كدخدايي

احمدرضا پيشه ور، رضا تيكني