ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΡΟΗΣ ΣΕ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΚΟΙΛΙΑΚΗΣ ΑΟΡΤΗΣ ΥΓΕΙΟΥΣ ΚΑΙ ΠΑΘΟΛΟΓΙΚΗΣ (ΜΕ ΑΝΕΥΡΥΣΜΑ) ΜΕ ΕΛΑΣΤΙΚΑ ΤΟΙΧΩΜΑΤΑ

Abstract

Η αορτή αποτελεί τη μεγαλύτερη αρτηρία του σώματος και η λειτουργία της έγκειται στο να μεταφέρει το οξυγονωμένο αίμα από τη καρδιά στις υπόλοιπες περιοχές του σώματος. Το τμήμα αορτής που περνάει από το στήθος και το θώρακα ονομάζεται θωρακική αορτή, ενώ το τμήμα που βρίσκεται στην κοιλιά, ονομάζεται κοιλιακή αορτή. Στην κοιλιά, ακριβώς κάτω από το ύψος του ομφαλού, η αορτή διακλαδίζεται στις ονομαζόμενες λαγόνιες αρτηρίες οι οποίες μεταφέρουν το αίμα στα κάτω άκρα. Ανεύρυσμα Κοιλιακής Αορτής (ΑΚΑ) ονομάζεται η παθολογική διαστολή μιας αδύναμης περιοχής της κοιλιακής αορτής. Η πίεση του αίματος που ρέει μέσα σε αυτή μπορεί να κάνει ένα αποδυναμωμένο τμήμα της αορτής να μεγαλώσει και να προεξέχει. Η κανονική διάμετρος μιας υγειούς κοιλιακής αορτής είναι περίπου 2 εκατοστά, ενώ όταν πάσχει από ανευρυσματική νόσο τότε αυτή διατείνεται σε σημείο που να φτάνει και εδνεχομένως και να ξεπερνά τα 4 εκατοστά. Τα ανευρύσματα της κοιλιακής αορτής αποτελούν σημαντικό κίνδυνο για την υγεία, διότι μπορεί να διαρραγούν, προκαλώντας πολύ σοβαρή εσωτερική αιμορραγία, που αν δεν αντιμετωπιστεί συχνά οδηγεί σε θάνατο. Λιγότερο συχνά, το ανεύρυσμα της κοιλιακής αορτής μπορεί να προκαλέσει άλλα σοβαρά προβλήματα υγείας όπως η περιφερική εμβολή και ισχαιμία των κάτω άκρων. Θρόμβος ή αθηρωματικό υλικό από το ανεύρυσμα μπορεί να αποσπαστεί και να μεταφερθεί μέσω του αίματος σε μικρότερα αγγεία των κάτω άκρων αποφράζοντάς τα και εμποδίζοντας το αίμα να μεταφερθεί περιφερικότερα, οδηγώντας σε ισχαιμία των κάτω άκρων, η οποία δύναται να οδηγήσει σε σοβαρά προβλήματα ακόμα και σε απώλεια των κάτω άκρων. Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, στην παρούσα παρούσα Διπλωματική Εργασία γίνεται μια προσπάθεια μελέτης αλλά και σύγκρισης του ρευστοδυναμικού πεδίου ροής εντός μιας υγειούς και μιας παθολογικής κοιλιακής αορτής με τη βοήθεια των κατάλληλων χρονοσειρών. Στο πρώτο κεφάλαιο της εργασίας γίνεται μια συνοπτική εισαγωγή σε κάποιες θεμελειώδεις γνώσεις της Μηχανικής των Ρευστών, όπως ρεολογικά χαρακτηριστικά, ταξινόμηση ροών και κατηγοριοποίηση των ρευστών. Ακολούθως, στο δεύτερο κεφάλαιο μελετάται το πραγματικό ρευστό αναφοράς, δηλαδή το αίμα, του οποίου αναλύονται τόσο οι ιδιότητες όσο και η σύστασή του. Η ανάλυση αυτή ολοκληρώνεται με μια αναφορά στο καρδιαγγειακό σύστημα θέτοντας τη βάση για την ανάπτυξη του τρίτου κεφαλαίου. Το τρίτο κεφάλαιο αφορά το ανεύρυσμα κοιλιακής αορτής, όπου ξεκινώντας από τα συμπτώματα περνά στα αίτια εμφάνισής και κλείνει με πληροφορίες σχετικά με τη διάγνωση και την αντιμετώπισή του. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται εκτενής ανασκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας περί των αναλύσεων υπολογιστικής ρευστοδυναμικής, ενώ παρατίθενται πορίσματα σχετικών ερευνών επάνω στο αντικείμενο του ανευρύσματος κοιλιακής αορτής. Στο σημείο αυτό ολοκληρώνεται το θεωρητικό υπόβαθρο της εργασίας και ακολουθεί το πειραματικό της σκέλος. Στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται η πειραματική εγκατάσταση, η διαδικασία μετρήσεων καθώς και τα πειραματικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα συνίστανται σε καταγραφές παροχής σε μορφή χρονοσειρών από τα οποία στη συνέχεια εξάγονται τα χαρακτηριστικά της ροής (μέσες ταχύτητες ροής και αριθμοί Reynolds). Τα εν λόγω αποτελέσματα αναφέρονται σε υγιές και παθολογικό δοκίμιο στο οποίο έχει μορφοποιηθεί σημαντικού μεγέθους ανεύρυσμα. Στο έκτο και τελευταίο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια συνοπτική ανασκόπηση των αποτελεσμάτων, όπου και δίνονται προτάσεις για μελλοντικές έρευνες επί του θέματος.