For the last decade, many medical researchers are interested in the region in cerebral artery where process of atherosclerosis initiates. There are many methods to study the progression of atherosclerosis. We depends on hemodynamic method to find progression region in cerebral artery. We proposed vessel model which can describe vibrating motion of a vessel which can make relationships between blood pressure and cross-section area of a vessel. The model can consider not only vessel but also the overall system. Determining exact outlet pressure boundary condition is very important because wall shear stress which take an important role in progression of atherosclerosis changes sensitively with the condition. So we consider slight change of flow rate because of vessel wall vibration induced by pulsatile pressure. MOSFET transistor model can change the flow rate with change of the cross section area like small AC signal changes the trans-conductance of MOSFET to change current.
With checking flow rate ratio of inlet to outlet, we can determine the outlet pressure using trial and error so that outlet flow rate can match the inlet flow rate. Determining more exact boundary conditions, we can locate significant regions which can initiate the process of atherosclerosis. By simulation it can be shown that curvature of a vessel take an important role in decreasing the shear stress inducing vortex.
뇌혈관에서 뇌졸중을 일으키는 아테크롬성 동맥경화증이 자주 발생하는 위치는 통계학적인 database 를 구축하여 직관적으로 알 수 있다. 의학분야에서는 혈관내에서 기하학적인 영향에 의하여 동맥경화증이 발생하는 위험의 정도를 통계학과 혈류역학적으로 분석하고 있으며, 본 논문에서는 뇌졸중을 일으킬 수 있는 혈류역학적인 영향을 혈관의 운동과 연관지어 분석하였다.
Kelvin 모델을 이용한 Danielle C. Tarraf and H, Hany Asada 은 뇌혈관을 포함하는 주위의 전체적인 시스템 관점에서 분석하지 못하고 오직 뇌혈관의 박동에 의한 혈류역학적인 분석을 하였다. 이 모델은 혈관의 기하학적인 변화에 의한 탄성도 변화를 고려하기 어려우며 유체모델을 coupling 하여 분석하므로 혈류역학적인 정보를 얻는데 복잡한 과정을 거친다. 따라서 새로운 모델을 제시하였으며 이 모델은 singular perturbation method 를 이용하여 연막과 혈관벽의 고유주파수 비를 이용하여 dimension 이 보다 작은 시스템으로 변환할 수 있다. 이 모델에서는 물리적인 관점에서 고유주파수의 비가 변함에 따라 혈관 운동의 변화를 고려하여 보상할 수 있다.
혈관단면적의 변화를 정확히 알 수 있을 경우, 기존의 유량과 혈압간의 관계식을 통하여 보다 정확한 혈관 출구의 혈압을 알아낼 수 있다. 뇌졸중을 일으키는 주요 역할을 하는 벽면 전단응력은 혈압경계 조건에 민감한 변화를 보이므로 정확한 출구 혈압경계조건을 구하는 것은 매우 중요하다.
혈관의 주기적인 박동성 운동에 의한 단멱적 변화는 MOSFET의 주기적인 AC 신호에 의한 trans- conductance의 변화로 나타낼 수 있다. 혈관 입구와 출구의 혈류량이 같으므로 입구와 출구에 같은 조건의 혈압을 가한 후 trial and method 를 이용하여 출구 혈류량을 입구 혈류량과 같도록 출구 혈압을 보정하여 출구 경계조건을 얻을 수 있다.
MOSFET 모델은 곡률에 의한 혈류량 변화의 영향을 쉽게 보정할 수 있으며 혈관 직경이나 탄성도의 변화를 쉽게 전기적인 변수로 바꾸어 줄 수 있다. 보다 정확한 경계 조건에 의한 ADINA FEM PACKAGE simulation을 통하여 곡률과 혈관 입출구의 직경 변화에 따라 동맥경화증을 일으킬 수 있는 저전단응력지점이 어떻게 변하는 지 관찰 하였다. 곡률의 변화는 와류나 혈류의 재순환영역을 발생시켜 최소전단응력지점의 위치와 전단응력의 크기에 매우 중요한 영향을 미침을 확인할 수 있다.
