Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Project detail
Duration: 01.01.2021 — 31.12.2024
Funding resources
Czech Science Foundation - Standardní projekty
- whole funder (2021-04-16 - 2023-12-31)
On the project
Projekt se zabývá vývojem pokročilé metodiky pro výpočtové modelování pulzačního proudění kapaliny vysoce poddajnými trubicemi složitého tvaru, vyrobenými z hyperelastických izotropních nebo anizotropních materiálů. Odpovídající počítačové simulace byly dosud prováděny většinou za předpokladu tuhé stěny a ty, které respektovaly poddajnost stěny, byly silně zjednodušovány pro přílišnou výpočtovou náročnost modelu a trpěly numerickými artefakty (pulzacemi), vyvolanými nepřesností vstupních údajů a nedostatkem experimentálních dat pro validaci. Metodologie bude použita pro predikci proudění v peristaltických čerpadlech a tepnách se stenózami; za tímto účelem budou detailně zkoumány mechanické vlastnosti krční tepny s ateromem a budou identifikovány anizotropní konstitutivní modely příslušných tkání, vycházející ze struktury kolagenních vláken. Analýzy budou využity pro hodnocení rizika ruptury ateromu, vlivu odstranění jedné z tandemových stenóz v krční tepně na zásobování mozku krví a vlivu smykových napětí od proudění krve v okolí stenóz na buňky endotelu cévní stěny.
Description in EnglishThe project deals with development of advanced methodology for computational modelling of pulsatile liquid flow in compliant tubes with complex shape, made of hyperelastic isotropic and anisotropic materials. Corresponding computational simulations have been mostly done under assumption of rigid wall and few coupled fluid-solid interaction analyses done till now suffered from extensive simplifications of the models, from numerical artefacts caused by sensitivity of results to uncertainties in input data and from lack of experimental data for validation. The methodology will be applied in predictions of flow in peristaltic pumps and arteries with stenoses; for this purpose, mechanical properties of carotid artery wall with atheroma will be investigated in detail and anisotropic constitutive models of the tissues will be identified with respect to arrangement of collagen fibres. The analyses will be exploited in evaluation of risk of plaque rupture, of impact of wall shear stress on endothelium cells and of partial removal of tandem stenoses in carotid artery on blood supply to brain.
KeywordsVýpočtové modelování;pulzační proudění;poddajná trubice;aterom;tandemová stenóza; strukturní model materiálu;kolagenní vlákna;
Key words in EnglishComputational modelling;pulsatile flow;compliant tube;atheroma;tandem stenosis;structure-based material model;collagen fibres
Mark
21-21935S
Default language
Czech
People responsible
Burša Jiří, prof. Ing., Ph.D. - principal person responsible
Units
Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics- beneficiary (2020-04-22 - not assigned)
Results
TURČANOVÁ, M.; HRTOŇ, M.; DVOŘÁK, P.; NOVÁK, K.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; POLZER, S.; BURŠA, J. Full-Range Optical Imaging of Planar Collagen Fiber Orientation Using Polarized Light Microscopy. BioMed Research International, 2021, vol. 2021, no. 1, p. 1-13. ISSN: 2314-6141.Detail
FISCHER, J.; HEIDROVÁ, A.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; JOUKAL, M.; BURŠA, J. Structural parameters defining distribution of collagen fiber directions in human carotid arteries. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2024, vol. 153, no. 5, p. 106494-1 (106494-9 p.)ISSN: 1751-6161.Detail
SKÁCEL, P.; BURŠA, J. Poisson's ratio and compressibility of arterial wall-Improved experimental data reject auxetic behaviour. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2022, vol. 131, no. 131, p. 105229-1 (105229-11 p.)ISSN: 1751-6161.Detail
LISICKÝ, O.; AVRIL, S.; EYDAN, B.; PIERRAT, B.; BURŠA, J. Evaluation of image registration for measuring deformation fields in soft tissue mechanics. Strain, 2022, vol. 58, no. 3, p. 1-12. ISSN: 1475-1305.Detail
JAGOŠ, J.; KOHÚT, J.; KOHÚT, J.; FORMÁNEK, M.; BURŠA, J. ROLLER PUMP CONTROLLED BY NEURAL NETWORK: EXPERIMENTAL STUDY UNDER PHYSIOLOGICAL CONDITIONS. CMBE22 7th International Conference on Computational & Mathematical Biomedical Engineering. 7th International Conference on Computational and Mathematical Biomedical Engineering – CMBE2021. Cardiff, United Kingdom: Computational and scientific consultancy services Ltd, 2022. p. 389-392. ISBN: 978-0-9562914-6-2. ISSN: 2227-9385.Detail
FISCHER, J.; TURČANOVÁ, M.; MAN, V.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; BURŠA, J. Importance of experimental evaluation of structural parameters for constitutive modelling of aorta. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2023, vol. 138, no. 2, p. 105615-1 (105615-8 p.)ISSN: 1751-6161.Detail
FORMÁNEK, M.; APPEL, M.; JAGOŠ, J.; KOHÚT, J.; RAJCHL, M. Dynamic model of peristaltic pump with arterial tree for real-time pressure waveform control. In Proceedings of the 2022 20th International Conference on Mechatronics - Mechatronika, ME 2022. Plzeň: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2022. ISBN: 978-1-6654-1040-3.Detail
BURŠA, J.; HRUBANOVÁ, A.; SKÁCEL, P.; FISCHER, J.; TURČANOVÁ, M.; LISICKÝ, O. ANISOTROPY OF SOFT BIOLOGICAL TISSUES AND ITS CONSIDERATION IN CONSTITUTIVE MODELS OF ARTERIES. ENGINEERING MECHANICS 2023 29th INTERNATIONAL CONFERENCE. Engineering Mechanics .... Milovy: Institute of Thermomechanics AS CR, v.v.i., 2023. p. 17-26. ISBN: 978-80-87012-84-0. ISSN: 1805-8248.Detail
FISCHER, J.; TURČANOVÁ, M.; MAN, V.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; BURŠA, J. IMPORTANCE OF STRUCTURAL PARAMETERS IN CONSTITUTIVE MODELS OF AORTA. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: ESB, 2023.Detail
VAVERKA, J.; HRUBANOVÁ, A.; BURŠA, J. A NEW HYPERELASTIC MODEL FOR HUMAN MYOCARDIUM. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: ESB, 2023.Detail
JADRNÁ, L.; ZUMBERG, I.; LISICKÝ, O.; JAGOŠ, J.; ČMIEL, V.; BURŠA, J. MECHANICAL RESPONSE OF ENDOTHELIAL CELLS TO SHEAR FLOW AS POSSIBLE MARKER IN DEVELOPMENT OF ATHEROSCLEROSIS. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: ESB, 2023.Detail
TURČANOVÁ, M.; FISCHER, J.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; BURŠA, J. BIAXIAL STRETCH CAN HELP IN CORRECT INTERPRETATION OF COLLAGEN FIBRE ORIENTATION HISTOGRAMS. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: ESB, 2023.Detail
HRUBANOVÁ, A.; BEDNAŘÍK, Z.; KUBÍČEK, L.; BURŠA, J. MECHANICAL PROPERTIES OF DIFFERENT TISSUES OF CAROTID ATHEROMA: EXPERIMENTAL APPROACH. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: 2023.Detail
JAGOŠ, J.; KOHÚT, J.; NOVOTNÝ, T.; KŘIVKA, T.; HÁJEK, P.; FORMÁNEK, M.; BURŠA, J. IN SILICO HEMODYNAMICAL SIMULATIONS SHOW SECONDARY BENEFITS OF ANTIHYPERTENSIVE DRUGS. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: 2023.Detail
KOHÚT, J.; JAGOŠ, J.; FORMÁNEK, M.; BURŠA, J. VARIABLE ROTATIONAL SPEED SUBSTANTIALLY REDUCE THE RATE OF HEMOLYSIS WITHIN IN-HOUSE ROLLER PUMP. ESB 2023 BOOK OF ABSTRACTS. Maastricht: 2023.Detail
TURČANOVÁ, M.; FISCHER, J.; HERMANOVÁ, M.; BEDNAŘÍK, Z.; SKÁCEL, P.; BURŠA, J. Biaxial stretch can overcome discrepancy between global and local orientations of wavy collagen fibres. JOURNAL OF BIOMECHANICS, 2023, vol. 161, no. 12, p. 1-8. ISSN: 0021-9290.Detail
SKÁCEL, P.; BURŠA, J. Need for transverse strain data for fitting constitutive models of arterial tissue to uniaxial tests. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, 2024, vol. 150, no. 150, p. 106194-1 (106194-14 p.)ISSN: 1751-6161.Detail
JAGOŠ, J.; KOHÚT, J.; NOVOTNÝ, T.; KŘIVKA, T.; HÁJEK, P.; FORMÁNEK, M.; LISICKÝ, O.; BURŠA, J. In silico hemodynamical simulations show additional benefits of artery wall softening induced by antihypertensive drugs. COMPUTER METHODS AND PROGRAMS IN BIOMEDICINE, 2024, vol. 245, no. 2024, p. 108016-1 (108016-10 p.)ISSN: 1872-7565.Detail
JAKKA, V.; BURŠA, J. Impact of physiological loads of arterial wall on nucleus deformation in endothelial cells: A computational study. COMPUTERS IN BIOLOGY AND MEDICINE, 2022, vol. 143, no. 143, p. 105266-1 (105266-11 p.)ISSN: 0010-4825.Detail