รูปแบบการกระจายคลื่นและความเร็วของคลื่นชีพจรในผนังหลอดเลือดแดงเอออร์ตารูปทรงโค้ง

Abstract

การวัดค่าความเร็วของคลื่นชีพจรเป็นวิธีการประมาณค่าความแข็งของหลอดเลือดแดง ซึ่งเป็นที่นิยมใช้ในการวินิจฉัยโรคทางหลอดเลือดในปัจจุบัน รูปแบบการกระจายคลื่นและความเร็วของคลื่นชีพจรนั้นมีความสัมพันธ์กับสมบัติเชิงกลของหลอดเลือดและการเกิดโรคทางหลอดเลือดต่างๆ เช่น โรคหลอดเลือดแดง โป่งพอง หรือโรคหลอดเลือดแดงแข็ง จากวิธีการวัดค่าความเร็วของคลื่นชีพจร โดยทั่วไปค่าความแข็งของหลอดเลือดแดงที่ได้ เป็นเพียงค่าความแข็งโดยรวมของหลอดเลือด ซึ่งไม่สามารถระบุตำแหน่งของการเกิดโรคได้ ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงนำวิธีการวิเคราะห์อันตรกิริยาระหว่างโครงสร้างและของไหล
มาประยุกต์ใช้กับหลอดเลือดแดงใหญ่ที่มีรูปทรงโค้ง เพื่อศึกษาผลของการเปลี่ยนแปลงค่าความแข็งของหลอดเลือดเฉพาะตำแหน่งใดๆ ต่อรูปแบบการกระจายคลื่นและความเร็วของคลื่นชีพจร ทำการจำลองสภาพหลอดเลือดแบบสามมิติที่มีระดับความรุนแรงของโรคแตกต่างกัน โดยการเพิ่มค่าความแข็งของหลอดเลือดตามลำดับ กำหนดค่าความดันภายในหลอดเลือดเพื่อใช้หาค่าความเร็วของคลื่นชีพจร จากการวิเคราะห์การเสียรูปแบบอีลาสติก พบว่าในแบบจำลองที่มีค่าความแข็งเท่ากันตลอดทั้งหลอดเลือดความเร็วของคลื่นชีพจรแปรผันตรงกับค่าความแข็งของหลอดเลือด และในกรณีของแบบจำลองที่มีค่าความแข็งเฉพาะตำแหน่งใดๆ ที่แตกต่างกันพบว่า เกิดรูปแบบการกระจายคลื่นชีพจรแบบสะท้อนกลับและอยู่นิ่งกับที่ ดังนั้น ตำแหน่งการเกิดโรคของหลอดเลือดแดงจึงสามารถตรวจวิเคราะห์ได้จากรูปแบบการกระจายคลื่นชีพจรแบบสะท้อนกลับและอยู่นิ่งกับที่ และค่าความเร็วของคลื่นชีพจรโดยใช้แบบจำลองหลอดเลือดแดงแบบสามมิต

Pulse wave velocity (PWV) is the most widespread noninvasive method for aortic stiffness measurement. The pulse wave propagation and velocity are related to the properties of blood vessel and a cardiovascular risk factor such as aneurysm or
atherosclerosis. Regarding a global measurement of the PWV used in conventional clinical diagnosis, the regional aortic wall abnormalities may not be detected. In this study, a fluid structure interaction (FSI) analysis was applied on arch-shaped aortas aimed at determining the effects of regional stiffness changes on pulse wave propagation and velocity. The characterization for each stage of aneurysmal aortic
arch was simulated by progressively increasing aortic stiffness. Inhomogeneous arch-shaped aortas with different hard inclusion levels and locations were performed. While the aortic walls were subjected to luminal pressure, the PWVs were estimated from the spatial wall displacements based on elastic deformation. In conclusion, PWV increases with increasing the aortic stiffness in homogeneous aorta. On the aneurysmal
aortic arch, the aortic wall is, however, inhomogeneous and the reflected and standing waves occurred. Therefore, the regional aneurysmal aortic arch can be detected via the formation of the reflected and standing waves as well as the speed of the forward wave using the 3D aortic arch model.