محققان دانشکدگان فنی دانشگاه تهران نشان دادند که برای سنجش دقیق خطر آسیب به سلولهای رگ و بهبود ایمنی در روشهای تصویربرداری پزشکی، باید رقیقشوندگی برشی و رفتار رئولوژیکی واقعی خون بهطور کامل در مدلسازیها لحاظ شود.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، در پژوهشی توسط محققان دانشکده مکانیک دانشکدگان فنی تأثیر یک ویژگی مهم خون به نام «رقیقشوندگی برشی» (Shear-Thinning) بر ایمنی استفاده از حبابهای کنتراست در سونوگرافی بررسی شد.
دکتر کیوان صادقی، عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک، با اعلام این مطلب گفت: «بر اساس یافتههای این تحقیق، برخلاف فرضیات گذشته که خون را سیالی ساده در نظر میگرفتند، این تحقیق با مدلسازی دقیقتر نشان میدهد که ویژگی واقعی خون میتواند تنشهای برشی وارد بر دیواره رگ را تا ۳۰٪ افزایش دهد و همچنین فرکانس بحرانی را دو برابر کند».
عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک با توضیح اینکه حبابهای گازی کروی پوششدار به طور فزایندهای به عنوان عوامل کنتراست در تصویربرداری فراصوت استفاده میشوند، اظهار داشت: «محدودیت اصلی، تنش برشی است که دیواره رگ در طی نوسانات حباب تجربه میکند، زیرا ممکن است به سلولهای اندوتلیال آن آسیب برساند».
وی افزود: «تلاشهای قبلی برای تخمین تنش برشی دیواره، خون را به عنوان یک سیال نیوتنی در نظر میگرفتند. در کار حاضر، با استفاده از مدل رئولوژیکی کارو، به صورت عددی تأثیر رفتار رقیقشوندگی برشی خون بر تنش برشی دیواره بررسی شده است».
محقق دانشگاه تهران با بیان اینکه برای اطمینان از تقریباً کروی ماندن حباب در حین نوسانات، شبیهسازی به دامنههای کوچک برای پالس فراصوت محدود شده است، گفت: «برای محاسبه شعاع لحظهای حباب، از مدل دجونگ برای پوستهای ویسکوالاستیک خطی ساخته شده از ماده کلوین-وویگت استفاده شد».
وی افزود: «با فرض اینکه رگهای بسیار ریز از قانون هوک پیروی میکنند، اتصال دوسویه بین حباب و رگ با حل معادلات حرکت برای محیط مایع جداکننده آنها حاصل میشود.
پیشبینی میشود که رفتار رقیقشوندگی برشی خون، تنش برشی اوج در رگ را تقریباً ۳۰ درصد افزایش دهد. همچنین این رفتار، فرکانس متناظر با تنش برشی اوج را دو برابر میکند».
عضو هیئت علمی دانشکده مکانیک با تاکید بر اینکه برای سیالات با رفتار رقیقشوندگی برشی، پیشبینی میشود که پروفیلهای سراحت حاوی نقاط عطف باشند، گفت: «این مسأله نشان میدهد جریان القا شده در مایع در برابر ناپایداری هیدرودینامیکی آسیبپذیر است و مطالعه پارامتری نشان میدهد که ثبات زمان در مدل کارو، به شدت بر سینماتیک و دینامیک جریان در طی نوسانات حباب کنترل اعمال میکند».
نتیجهگیری این است که رفتار رقیقشوندگی برشی خون در مواردی که از حبابها به عنوان عوامل کنتراست استفاده میشود، باید در نظر گرفته شود.