Izvestiya of Saratov University.

Mathematics. Mechanics. Informatics

ISSN 1816-9791 (Print)
ISSN 2541-9005 (Online)

For citation:

Ivanov D. V. Analysis of Healthy and Pathological Human Willis Circle Arteries. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics, 2010, vol. 10, iss. 1, pp. 35-44. DOI: 10.18500/1816-9791-2010-10-1-35-44

This is an open access article distributed under the terms of Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0).
Published online: 
18.01.2010
Full text:
download
(downloads: 184)
Language: 
Russian
Heading: 
Mechanics
UDC: 
539.3
DOI: 
10.18500/1816-9791-2010-10-1-35-44

Analysis of Healthy and Pathological Human Willis Circle Arteries

Autors: 
Ivanov Dmitry V., Saratov State University
Abstract: 

The aim of this research is to explain initiation, growth and rupture processes of intracranial aneurysms from the mechanical point of view. Results of mechanical testing experiments of intracranial arteries segments are presented, method of obtaining hyperelastic material constants is described. Several boundary problems which simulate blood flow through the arteries were solved with the help of finite element method.  

Key words: 
biomechanics
mechanical properties
circle of Willis
aneurysm
numerical experiment
finite element method
References: 
  1. Статистика.RU — данные Росстат, Госкомстат государственная статистика России. М., 2009 // http://statistika.ru. – 20.02.2009.
  2. Покровский А. В. и др. Отдаленные результаты каротидной эндартеректомии // Бюл. НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН. 2004. Т. 5, № 11. С. 113.
  3. Покровский А.В. Что могут сегодня сосудистые хирурги // 50 лекций по хирургии / Под ред. В.С. Савельева. М., 2003. С. 37–46.
  4. Шмидт Е.В., Лунев Д.К., Верещагин Н.В. Сосудистые заболевания головного и спинного мозга. М.: Медицина, 1976.
  5. Лужа Д. Рентгеновская анатомия сосудистой системы. Будапешт: Изд-во Акад. наук Венгрии, 1973. 380 с.
  6. Беленькая Р.М. Инсульт и варианты артерий мозга. М.: Медицина, 1979. 176 с.
  7. Гиндце Б.К. Артериальная система головного мозга человека и животных. М.: Медгиз, 1947. 95 с.
  8. Крылов В.В., Ткачев В.В., Добровольский Г.Ф. Микрохирургия аневризм виллизиевого многоугольника. М.: Антидор, 2004. 160 с.
  9. Alnаs M.S. Finite element simulations of blood flow in the circle of Willis: master thesis / University of Oslo. Oslo, 2006. 86 p.
  10. Thubrikar M.J. Vascular mechanics and pathology. N.Y.: Springer Science+Business media, 2007. 494 p.
  11. R. A nonlinear and inelastic constitutive equation for human cerebral arterial and aneurysm walls: master thesis / University of Pittsburgh. Pittsburgh, 2003. 196 p.
  12. Сайт Федерального центра нейрохирургии. М., 2009 // http://www.brainport.ru. – 15.01.2009.
  13. Пуриня Б.А., Касьянов В.А.Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека. Рига: Зинате, 1980. 260 с.
  14. Николенко В.Н., Фомкина О.А., Кириллова И.В., Иванов Д.В. Изменчивость морфобиологических параметров базилярной артерии с возрастом // Саратовский научно-медицинский журн. 2009. Т. 5, № 4. С. 482– 485.
  15. Николенко В.Н. и др. Прочностные свойства артерий основания головного мозга взрослых людей 1-го периода зрелого возраста // Ангиология и сосудистая хирургия. 2008. Т. 14, № 3. С. 123–124.
  16. Фомкина О.А., Иванов Д.В. Изменчивость морфобиологических параметров базилярной артерии с возрастом // Аспирантские чтения / СГМУ. Саратов, 2008. Вып. II. С. 92–94.
  17. Грин А., Адкинс Дж. Большие упругие деформации и нелинейная механика сплошной среды. М.: Мир, 1965. 456 с.
  18. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз, 1958. 336 с.
  19. Kondo S. et al. Cerebral aneurysms arising at nonbranching sites. An experimental study // Stroke. 1997. V. 28. P. 398–403.
  20. Lee Y. Hemodynamics of a cerebral aneurysm model // California engineer student journal of the UC engineering colleges. 2006. P. 20–23.
  21. Oshima M. A new approach to cerebral hemodynamics // Bulletin for The International Association for Computational Mechanics. 2004. V. 16, iss. 4. P. 4–9.
  22. Rayz V.L. et al. Numerical modeling of the flow in intracranial aneurysms: prediction of regions prone to thrombus formation // Annals of biomedical engineering. 2008. V. 36. P. 1793–1804.
  23. Valencia A. Simulation of unsteady laminar flow in models of terminal aneurysm of the basilar artery // Intern. J. of CFD. 2005. V. 19, iss. 4. P. 337–345.
  24. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. 904 с.
  25. Funamoto K. et al. Numerical validation of mr-measurement-integrated simulation of blood flow in a cerebral aneurysm // Annals of biomedical engineering. 2009. V. 37, № 6. P. 1105–1116.
  26. Malek A.M., Alper S.L., Izumo S. Hemodynamic shear stress and its role in atherosclerosis // J. of the American Medical Association. 1999. V. 282. P. 2035– 2042.
  27. Carmihael R. Gross defects in the mascular and elastic coats of the lager cerebral arteries // J. of Pathology and Bacteriology. 1945. V. 57. P. 345–351.
  28. Crowford T. Some observations on the pathogenesis and natural history of intracranial aneurysms // J. of Neurology, Neurosurgery Psychiatry. 1959. V. 22. P. 259–266.
  29. Coupe N., Athwal R., Marshman L., Brydon H. Subarachnoid hemorrhage emanating from a ruptured infundibulum case report and literature review // Surg. Neurol. 2007. V. 67. P. 204–206.
  30. Cowan J.A., Barkhoudarian G., Yang L.J., Thompson G.B. Progression of a posterior communicating artery infundibulum into an aneurysm in a patient with alagille syndrome // J. Neurosurg. 2004. V. 101. P. 694–696.
  31. Ujiie H. et al. Effects of size and shape (aspect ratio) on the hemodynamics of saccular aneurysms: a possibleindex for surgical treatment of intracranial aneurysms // J. of Neurosurgery. 1989. V. 45. P. 119–129.
  32. Sforza D., Putman C., Cebral J. Hemodynamics of cerebral aneurysms // Annu. Rev. Fluid Mech. 2009. V. 41. P. 91–107.
  33. Tateshima S. et al. Three-dimensional blood flow analysis in a wide-necked internal carotid artery ophthalmic artery aneurysm // J. Of Neurosurgery. 2003. V. 99. P. 526–533.
  34. Torii R. et al. Fluid-structure interaction modeling of aneurismal conditions with high and normal blood pressures // Computational Mechanics. 2006. V. 38. P. 482–490.
  • 899 reads