Vnitřní tření kapalin je charakterizováno viskozitou, která závisí na přitažlivých silách mezi částicemi. Rychlost pohybu molekul je závislá na teplotě. Krev jako nenewtonská kapalina mění svou viskozitu se změnou teploty. Zvýšení viskozity krve může zhoršit její oběh a zvýšit tak riziko trombózy. Krev vykazuje zvýšení viskozity v místech s nízkým smykovým napětím, které je též spojováno se vznikem kognitivních poruch u starší populace. Cílem práce je zjistit, jak velký vliv má změna teploty na viskozitu, charakter proudění, smykové napětí, tlak a vizualizovat rychlostní pole v blízkosti stěn. K měření je využita metoda Particle Image Velocimetry. Vyhodnocením naměřených dat a jejich následnou analýzou je potvrzen dopad teploty na hemodynamiku fantomové krve.
Annotation in English
Viscosity is the internal friction of a fluid, which depends on the attractive forces between the particles. The speed of movement of molecules depends on temperature. Blood as a non-Newtonian fluid changes its viscosity as the temperature
changes. Increasing the viscosity of the blood may impair its circulation and thus increase the risk of thrombosis. Blood shows an increase in viscosity in places with low shear stress, which is also associated with the development of cognitive impairment in the elderly population. The aim of this work is to find out how much temperature changes the viscosity, flow character, shear stress, pressure and visualize the velocity field near the walls. The Particle Image Velocimetry method is used for measurement. The evaluation of the measured dataset and their subsequent analysis confirms the impact of temperature on the hemodynamics of phantom blood.
Keywords
viskozita, teplota, hemodynamika, Global Imaging metoda, Particle Image Velocimetry, karotická bifurkace, smykové napětí, fantom krve, pulzatilní tok
Vnitřní tření kapalin je charakterizováno viskozitou, která závisí na přitažlivých silách mezi částicemi. Rychlost pohybu molekul je závislá na teplotě. Krev jako nenewtonská kapalina mění svou viskozitu se změnou teploty. Zvýšení viskozity krve může zhoršit její oběh a zvýšit tak riziko trombózy. Krev vykazuje zvýšení viskozity v místech s nízkým smykovým napětím, které je též spojováno se vznikem kognitivních poruch u starší populace. Cílem práce je zjistit, jak velký vliv má změna teploty na viskozitu, charakter proudění, smykové napětí, tlak a vizualizovat rychlostní pole v blízkosti stěn. K měření je využita metoda Particle Image Velocimetry. Vyhodnocením naměřených dat a jejich následnou analýzou je potvrzen dopad teploty na hemodynamiku fantomové krve.
Annotation in English
Viscosity is the internal friction of a fluid, which depends on the attractive forces between the particles. The speed of movement of molecules depends on temperature. Blood as a non-Newtonian fluid changes its viscosity as the temperature
changes. Increasing the viscosity of the blood may impair its circulation and thus increase the risk of thrombosis. Blood shows an increase in viscosity in places with low shear stress, which is also associated with the development of cognitive impairment in the elderly population. The aim of this work is to find out how much temperature changes the viscosity, flow character, shear stress, pressure and visualize the velocity field near the walls. The Particle Image Velocimetry method is used for measurement. The evaluation of the measured dataset and their subsequent analysis confirms the impact of temperature on the hemodynamics of phantom blood.
Keywords
viskozita, teplota, hemodynamika, Global Imaging metoda, Particle Image Velocimetry, karotická bifurkace, smykové napětí, fantom krve, pulzatilní tok
2. Měření viskozity pracovní kapaliny při různých teplotách
3. Sestavení experimentální trati s měřicími a synchronizačními prvky s využitím pulzatilního zdroje proudění.
4. Vyhodnocení výsledků statistickou analýzou a jednou z dekompozičních metod, interpretace výsledků.
Teoretická východiska:
Vnitřní tření kapalin je charakterizováno viskozitou, která závisí na přitažlivých silách mezi částicemi. Rychlost pohybu molekul je závislá na teplotě. Krev jako nenewtonská kapalina mění svou viskozitu se změnou teploty. Zvýšení viskozity krve může zhoršit její oběh a zvýšit tak riziko trombózy. Krev vykazuje zvýšení viskozity v místech s nízkým smykovým napětím, které je též spojováno se vznikem kognitivních poruch u starší populace.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
Předpokládáme změnu proudění krve v karotické bifurkaci při změně teploty.
Na základě naměřených rychlostních profilů výpočet lokálního smykového napětí a vyvození interakce pružné stěny cévy na pulzatilní proudění.
Jakým způsobem se změní charakter proudění ?
Jaký je vliv změny proudění na smykové napětí v blízkosti stěny?
Metoda:
Experiment.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Experimentální měření. Data budou zpracována v sw DantecStudio a dále pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Office Excel 2007.
2. Měření viskozity pracovní kapaliny při různých teplotách
3. Sestavení experimentální trati s měřicími a synchronizačními prvky s využitím pulzatilního zdroje proudění.
4. Vyhodnocení výsledků statistickou analýzou a jednou z dekompozičních metod, interpretace výsledků.
Teoretická východiska:
Vnitřní tření kapalin je charakterizováno viskozitou, která závisí na přitažlivých silách mezi částicemi. Rychlost pohybu molekul je závislá na teplotě. Krev jako nenewtonská kapalina mění svou viskozitu se změnou teploty. Zvýšení viskozity krve může zhoršit její oběh a zvýšit tak riziko trombózy. Krev vykazuje zvýšení viskozity v místech s nízkým smykovým napětím, které je též spojováno se vznikem kognitivních poruch u starší populace.
Výzkumné předpoklady / výzkumné otázky:
Předpokládáme změnu proudění krve v karotické bifurkaci při změně teploty.
Na základě naměřených rychlostních profilů výpočet lokálního smykového napětí a vyvození interakce pružné stěny cévy na pulzatilní proudění.
Jakým způsobem se změní charakter proudění ?
Jaký je vliv změny proudění na smykové napětí v blízkosti stěny?
Metoda:
Experiment.
Technika práce, vyhodnocení dat:
Experimentální měření. Data budou zpracována v sw DantecStudio a dále pomocí grafů a tabulek v programu Microsoft Office Excel 2007.
ABUGATTAS, Carolina et al. 2020. Numerical study of bifurcation blood flows using three different non-Newtonian constitutive models. Applied Mathematical Modelling. 88, 529-549. DOI 10.1016/j.apm.2020.06.066
KITTNAR, Otomar, et al. 2020. Lékařská fyziologie. 2., přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing. ISBN 978-80-247-1963-4.
LI, Hui et al. 2018. An experimental study and finite element modeling of head and neck cooling for brain hypothermia. Journal of Thermal Biology. 2018, 71, 99-111. DOI 10.1016/j.jtherbio.2017.10.022
LIU, Zhendong et al. 2016. Low carotid artery wall shear stress is independently associated with brain white-matter hyperintensities and cognitive impairment in older patients. Atherosclerosis. 247, 78-86. DOI 10.1016/j.atherosclerosis.2016.02.003
NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. 2019. Medicínská biofyzika. 2., zcela přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing. ISBN 978-80-271-0209-9.
OGLAT, Ammar A. et al. 2018. Acoustical and Physical Characteristic of a New Blood Mimicking Fluid Phantom. Journal of Physics: Conference Series. 1083. DOI 10.1088/1742-6596/1083/1/012010.
RAFFEL, Markus et al. 2018. Particle Image Velocimetry. Cham: Springer International Publishing. DOI 10.1007/978-3-319-68852-7.
SAKELLARIOU, Sophia et al. 2016. Rôle of contrast media viscosity in altering vessel wall shear stress and relation to the risk of contrast extravasations. Medical Engineering & Physics. 38(12), 1426-1433. DOI 10.1016/j.medengphy.2016.09.016
WESTERHOF, Nicolaas et al. 2019. Snapshots of hemodynamics. Cham: Springer International Publishing. DOI 10.1007/978-3-319-91932-4.
YAMAMOTO, Hideki et al. 2020. Measurement of human blood viscosity a using Falling Needle Rheometer and the correlation to the Modified Herschel-Bulkley model equation. Heliyon. 6(9). DOI 10.1016/j.heliyon.2020.e04792
ZHANG, Xuelan et al. 2020. Numerical investigations of temperature and hemodynamics in carotid arteries with and without atherosclerotic plaque during open surgery. Journal of Thermal Biology. 91. DOI 10.1016/j.jtherbio.2020.102622
Recommended resources
ABUGATTAS, Carolina et al. 2020. Numerical study of bifurcation blood flows using three different non-Newtonian constitutive models. Applied Mathematical Modelling. 88, 529-549. DOI 10.1016/j.apm.2020.06.066
KITTNAR, Otomar, et al. 2020. Lékařská fyziologie. 2., přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing. ISBN 978-80-247-1963-4.
LI, Hui et al. 2018. An experimental study and finite element modeling of head and neck cooling for brain hypothermia. Journal of Thermal Biology. 2018, 71, 99-111. DOI 10.1016/j.jtherbio.2017.10.022
LIU, Zhendong et al. 2016. Low carotid artery wall shear stress is independently associated with brain white-matter hyperintensities and cognitive impairment in older patients. Atherosclerosis. 247, 78-86. DOI 10.1016/j.atherosclerosis.2016.02.003
NAVRÁTIL, Leoš a Jozef ROSINA. 2019. Medicínská biofyzika. 2., zcela přepracované a doplněné vydání. Praha: Grada Publishing. ISBN 978-80-271-0209-9.
OGLAT, Ammar A. et al. 2018. Acoustical and Physical Characteristic of a New Blood Mimicking Fluid Phantom. Journal of Physics: Conference Series. 1083. DOI 10.1088/1742-6596/1083/1/012010.
RAFFEL, Markus et al. 2018. Particle Image Velocimetry. Cham: Springer International Publishing. DOI 10.1007/978-3-319-68852-7.
SAKELLARIOU, Sophia et al. 2016. Rôle of contrast media viscosity in altering vessel wall shear stress and relation to the risk of contrast extravasations. Medical Engineering & Physics. 38(12), 1426-1433. DOI 10.1016/j.medengphy.2016.09.016
WESTERHOF, Nicolaas et al. 2019. Snapshots of hemodynamics. Cham: Springer International Publishing. DOI 10.1007/978-3-319-91932-4.
YAMAMOTO, Hideki et al. 2020. Measurement of human blood viscosity a using Falling Needle Rheometer and the correlation to the Modified Herschel-Bulkley model equation. Heliyon. 6(9). DOI 10.1016/j.heliyon.2020.e04792
ZHANG, Xuelan et al. 2020. Numerical investigations of temperature and hemodynamics in carotid arteries with and without atherosclerotic plaque during open surgery. Journal of Thermal Biology. 91. DOI 10.1016/j.jtherbio.2020.102622
Enclosed appendices
1 CD
Appendices bound in thesis
graphs, schemes, tables
Taken from the library
Yes
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
Defence procedure records are not shown to unauthorized users.