dtЦифровая трансформацияDigital Transformation2522-96132524-2822Educational Establishment “Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics”dt-636Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESМоделирование гемодинамических характеристик кровотока сонной артерии на основе компьютерной томографииModeling the Hemodynamic Characteristics of the Carrotic Care Blood Based on Computer Tomographyhttps://orcid.org/0000-0001-7766-9915БалюкД. А.BaliukD. A.

аспирант кафедры электронной техники и технологии

ул. П. Бровки, д. 6, 220013, г. Минск

Graduate Student of the Department of Electronic Engineering and Technology

6 P. Brovka Ave, 220013, Minsk

dan.baliuk@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5045-5383ДавыдоваН. С.DavydovaN. S.

к. т. н., доцент, доцент кафедры инфокоммуникационных технологий

ул. П. Бровки, д. 6, 220013, г. Минск

Candidate of Sciences (Technical), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Infocommunication Technologies

6 P. Brovka Ave, 220013, Minsk

davydova-ns@bsuir.byhttps://orcid.org/0000-0001-6770-6591МеженнаяМ. М.MezhennayaM. M.

к. т. н., доцент, доцент кафедры инженерной психологии и эргономики

ул. П. Бровки, д. 6, 220013, г. Минск

Candidate of Sciences (Technical), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Engineering Psychology and Ergonomics

6 P. Brovka Ave, 220013, Minsk

mmmarina@tut.byhttps://orcid.org/0000-0003-4218-9465ДавыдовМ. В.DavydovM. V.

к. т. н., доцент, первый проректор

ул. П. Бровки, д. 6, 220013, г. Минск

Candidate of Sciences (Technical), Associate Professor, First Vice-Rector

6 P. Brovka Ave, 220013, Minsk

davydov-mv@bsuir.byУО «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»Belarusian State University of Informatics and Radio Electronics202108102021035868Copyright © Балюк Д.А., Давыдова Н.С., Меженная М.М., Давыдов М.В., 20212021Балюк Д.А., Давыдова Н.С., Меженная М.М., Давыдов М.В.Baliuk D.A., Davydova N.S., Mezhennaya M.M., Davydov M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://dt.bsuir.by/jour/article/view/636

Цель работы заключалась в проведение моделирования гемодинамики кровотока и исследовании гемодинамических характеристик кровеносных сосудов. Проведено построение 3D-моделей сонной артерии на основе снимков компьютерного томографа в программном комплексе 3D SLICER. Полученные фантомы моделей промоделированы в программном комплексе FlowVision, методом конечных элементов. Выявлены наиболее опасные патологии геометрии сосудистого русла влияющие на изменение гемодинамических характеристик кровотока. Наибольшую опасность в западании скорости потока в просвете сосуда представляла патология извитости (до 30 %). Патология при образовании аневризмы в незначительной степени влияла на падение скорости (до 8 %). Опасность данной патологии заключалась в повышении давления, оказываемого током крови на стенку аневризмы. Образование атеросклеротических бляшек в просвете сосуда привело к западанию скорости (до 25 %) и повышению давлению в области формирования бляшек.

The purpose of the work was to conduct modeling of hemodynamics of blood flow and study the hemodynamic characteristics of blood vessels. 3D models of the carotid artery were constructed based on images of a computer tomography in the 3D SLICER software package. The resulting model phantoms are modeled in the FlowVision software package using the finite element method. The most dangerous pathologies of the geometry of the vascular bed affecting the change in the hemodynamic characteristics of the blood flow were identified. The greatest danger in lowering the flow velocity in the lumen of the vessel was the tortuosity pathology (up to 30%). Pathology during the formation of aneurysms to a small extent influenced the decrease in speed (up to 8%). The danger of this pathology was to increase the pressure exerted by the blood stream on the wall of the aneurysm. The formation of atherosclerotic plaques in the lumen of the vessel led to a slowdown (up to 25%) and an increase in pressure in the area of plaque formation.

сонная артериягемодинамические характеристикиметод конечных элементовгемодинамикакровеносные сосудыаневризмапатология извитостиатеросклероз сосудовcarotid arteryhemodynamic characteristicsfinite element methodhemodynamicsblood vesselsaneurysmcrimp pathologyvascular atherosclerosisReferencesИзвитости сосудов позвоночника, шеи и мозга: причина, симптомы, лечение [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://sosudinfo.ru/golova-imozg/izvitost-sosudov/.Curvature of the vessels of the spine, neck and brain: cause, symptoms, treatment [Electronic resource]. – Access mode: http://sosudinfo.ru/golova-imozg/izvitost-sosudov/.Quattelbaum, J.K., Upson E.T., Neville R.L.//Ann Sure. 1959. Vol. 150, № 10. P. 824-832.Quattelbaum, J.K., Upson E.T., Neville R.L.//Ann Sure. 1959. Volume 150, No. 10. S. 824-832.Лужа, Д. Рентгеновская анатомия сосудистой системы/Д. Лужа. – Будапешт: Издательство акад. наук Венгрии, 1973, – 380 с.Puddle, D. X-ray anatomy of the vascular system/D.A. Puddle. – Budapest: Acad. Sciences of Hungary, 1973, – 380 p.Щучкина, О. А. 3D моделирование и численный анализ гемодинамики коронарных артерий сердца человека/О. А. Щучкина, И. В. Кирилова//Современные проблемы математики и её приложения в естественных науках и информационных технологиях/отв. ред. Г.Н. Жолткевича. – Х.:Апостроф, 2011. – 120 с.Schuchkina O. A. 3D modeling and numerical analysis of hemodynamics of the coronary arteries of the human heart/O.V. A. Schuchkina, I.V. Kirilova//Modern problems of mathematics and applications in the natural sciences and information technology/ed. ed. G.N. Zholtkevich. – H.: Apostrophe, 2011 . – 120 p.Гуляев, Ю. П. Моделирование гемодинамики крупных кровеносных сосудов с учетом взаимодействия потока крови со стенкой/Ю. П. Гуляев, А. В. Доль//III сессия Научного совета РАН по механике деформируемого твердого тела/отв. ред. Л. Ю. Коссовича. – Саратов:Изд-во Саратовского университета, 2009. – 13 с.Gulyaev, Yu. P. Modeling of hemodynamics of large blood vessels taking into account the interaction of blood flow with the wall / Yu.A. P. Gulyaev, A.V. Dol//III session of the Scientific Council of the Russian Academy of Sciences on the mechanics of a deformable solid/ed. ed. L. Yu. Kossovich. – Saratov: Publishing house of the Saratov University, 2009. – 13 p.Иванов, Д. В. Теоретико-экспериментальное исследование влияния механических факторов на возникновение и патогенез аневризм артерий виллизиевого круга: дис. канд. физ.-мат. наук/Д. В. Иванов. – Саратов : Изд-во Саратовского университета, 2010. – 147 с.pathogenesis of aneurysm of the artery of the willis circle: dis. Cand. Phys.-Math. Sciences/D.V. Ivanov. – Saratov: Publishing house of the Saratov University, 2010. – 147 p.Иванов, Д. В. Численный расчет плоских моделей артерий с аневризмами/Д. В. Иванов. – Саратов:Изд-во Саратовского университета, 2011. – 147 с.Ivanov D. V. Numerical calculation of flat models of arteries with aneurysms. V. Ivanov. – Saratov: Publishing house of the Saratov University, 2011. – 147 p.Способ моделирования патологической извитости внутренней сонной артерии на подопытных животных [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/239/2394506.html.A method for modeling pathological extraction of the internal carotid arteries of experimental animals [Electronic resource]. – Access mode: http://www.findpatent.ru/patent/239/2394506.html.Heilbran, M. P. Overal management of vascular lesions considerent treatable with EIC bypass/М. Р. Heilbran. Neuroswg., 1982.Heilbran, M.P. General treatment of vascular lesions that can be treated with EIC bypass surgery/M. P. Heilbran. Neuroswg., 1982.Паулюкявичус, А. Р. Прицельная церебральная микроангиография в нейрохирургической клиникеА. Р. Паулюкявичус. – М., 1988 г.Paulukyavichus, A. R. Aiming cerebral microangiography in a neurosurgical clinic/A.A. R. Paulukyavichus. – M., 1988Иванов, Д. В. Определение механических свойств артерий виллизиевого многоугольника/Д. В. Иванов,, O. A. Фомкина//Российский журнал биомеханики. 2008. – Т. 12, № 4 (42). – С. 75 – 84.Ivanov D. V. Determination of the mechanical properties of the artery of the Willis polygon V. Ivanov, O. A. Fomkina// Russian Journal of Biomechanics. 2008. – T. 12, No. 4 (42). - S. 75-84.Иванов, Д. В. Численное исследование аневризм базилярной артерии: трехмерная постановка/Д. В. Иванов, Е. А. Чесаков, A. A. Макеев//Методы компьютерной диагностики в биологии и медицине 2009.Ivanov D.V. Numerical study of basilar artery aneurysm: three-dimensional formulation/D.A. V. Ivanov, E. A. Chesakov, A. A. Makeev//Methods of computer diagnostics in biology and medicine 2009.Статистика.Ru – данные Росстат, Госкомстат государственная статистика России [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://statistika.ru/.Statistics. Ru - data from Rosstat, Goskomstat state statistics of Russia [Electronic resource]. - Access mode: http://statistika.ru/.Yazici, B. Cerebral blood flow measurements of the extracranial carotid and vertebral arteries with Doppler ultrasonography in healthy adults/B. Yazici, B. Erdogmus, A. Tugay// Diagnostic and Interventional Radiology. – 2005. Vol. 11. – P. 195 – 198.Yazychi, B. Measurement of cerebral blood flow of extracranial carotid and vertebral arteries using ultrasound dopplerography in healthy adults/B. Yazychi, B. Erdogm, A. Tugay//Diagnostic and interventional radiology. – 2005. – Issue. 11. – S. 195-198.P. Scheel et al.//Stroke. 2000. – Vol. 31. – P. 147 – 150.P. Scheel et al.//Stroke. 2000. – Issue. 31. – S. 147-150.Ivanov, D. Mechanical properties of Willis circle arteries/D. Ivanov//CMM 2009. Short papers/ed. by M. Kuczma, K. Wilmanski, W. Szajna. – Zielona Gora, 2009. P. 213 – 214.Ivanov, D. Mechanical properties of Willis annular arteries/D. Ivanov//CMM 2009. Brief articles/ed. M. Kuchma, K. Wilmansky, V. Shayna. – Zelena Gora, 2009.S. 213-214.Николаенко, В. Н. Прочностные свойства артерий основания головного мозга взрослых людей 1-го периода зрелого возраста/В. Н. Николенко и др.,//Ангиология и сосудистая хирургия 2008. – Т. 14, № 3. – С. 123–124.Nikolaenko V. N. Strength properties of the artery of the base of the brain of adults of the 1st period of adulthood/V.V. N. Nikolenko et al.,//Angiology and Vascular Surgery 2008. – T.A. 14, No. 3. – S. 123-124.Балюк, Д. А. Моделирование и оценка гемодинамических характеристик кровотока сонной артерии при образовании аневризмы/Д. А. Балюк//Доклады БГУИР. 2018 №7 (117). – Минск:БГУИР, 2018. – С. 85 – 89.Balyuk D. A. Modeling and assessment of hemodynamic characteristics of the blood flow of the carotid artery during the formation of aneurysm/D.A. A. Balyuk//Reports of BSUIR. 2018 No. 7 (117). - Minsk: BSUIR, 2018 . – S. 85-89Балюк, Д. А. Моделирование параметров кровотока (скорости и давления) в зависимости от геометрических параметров сосуда/Д. А. Балюк, И. Ю. Базик, Е. Д. Витковский//Доклады БГУИР. 2016 №7 (101). – Минск : БГУИР, 2016. – С. 110–115.Balyuk D. A. Modeling of blood flow parameters (speed and pressure) depending on the geometric parameters of the vessel/D. A. Balyuk, I. Yu. Bazik, E. D. Vitkovsky//Reports of BSUIR. 2016 №7 (101). – Minsk: BSUIR, 2016 . – S. 110-115Балюк, Д.А. Моделирование и оценка гемодинамических характеристик кровотока сонной артерии при образовании аневризмы/Д.А. Балюк//Доклады БГУИР. – 2018. – № 7 (117). – С. 58–89.Balyuk D.A. Modeling and assessment of hemodynamic characteristics of the blood flow of the carotid artery during the formation of aneurysm/D.A. Balyuk//Reports of BSUIR. – 2018 . – No. 7 (117). – S. 58-89.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.