Prediction of rupture of abdominal aortic aneurysm on the basis of computational modelling
Project goals
The project aims at improvement of description of mechanical properties of tissues in patient-specific computational models of abdominal aortic aneurysm (AAA) used in rupture prediction. The project deals with experimental measurements of mechanical properties of intraluminal thrombus (ILT), testing of the AAA wall under biaxial stress conditions and histological evaluation of orientation of collagen fibres in the wall. Application of the acquired data in AAA stress-strain analyses comprehends non-linear poroelastic constitutive model of ILT, incl. dependence of its parameters on the thickness and deformation of the ILT, multilayer models of the AAA wall, its unloaded geometry and residual stresses, accounting for stress concentration on the branch arteries and evaluation of the orientation of collagen fibres. For prediction of AAA rupture the rupture risk index will be used, which enables one to describe better the probable rupture location than maximum von Mises stress by including the local reduction of the ultimate stress or its direction dependency.
Keywords
aortic aneurysmhyperelastic materialintraluminal thrombusrupture risk indexcollagen fibre
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 17 (SGA0201300005)
Main participants
Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně
Vysoké učení technické v Brně / Fakulta strojního inženýrstvíContest type
VS - Public tender
Contract ID
13-16304S
Alternative language
Project name in Czech
Predikce ruptury výdutě břišní aorty na základě výpočtového modelování
Annotation in Czech
Projekt je zaměřen na zlepšení popisu mechanických vlastností tkání v individuálních výpočtových modelech aneurysmatu abdominální aorty (AAA) pacienta používaných k predikci ruptury. Experimentální část projektu se kromě měření mechanických vlastností intraluminálního trombu (ILT) bude věnovat zkouškám stěny AAA ve dvouosé napjatosti (do 3 hod. po odebrání) a histologickému vyhodnocování orientace kolagenních vláken ve stěně. Využití získaných poznatků k deformačně-napěťové analýze AAA zahrnuje použití nelineárního poroelastického konstitutivního modelu ILT, včetně závislosti jeho parametrů na tloušťce a deformaci ILT, dále vícevrstvé konstitutivní modely stěny AAA, zohlednění jeho nezatížené geometrie a zbytkové napjatosti, zahrnutí koncentrace napětí na odbočujících tepnách a zhodnocení významu orientace kolagenních vláken. Pro predikci porušení AAA budou analýzy využívat rozložení indexu rizika porušení, což oproti metodě maximálních napětí umožňuje lépe popsat místo pravděpodobného porušení se zahrnutím lokálního snižování pevnosti stěny nebo její směrové závislosti.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JJ - Other materials
CEP - secondary branch
BO - Biophysics
CEP - another secondary branch
—
10610 - Biophysics
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
Project was focused on development of computational models of aortic aneurysm considering collagen fibers direction. Mathematical models and method of estimation of collagen fibers direction could be applied not only for biological materials. Results of project have been published in impacted journals and they contributed to understanding of aortal wall function and its damage mechanisms.
Solution timeline
Realization period - beginning
Feb 1, 2013
Realization period - end
Apr 25, 2017
Project status
U - Finished project
Latest support payment
May 26, 2015
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP18-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
May 4, 2018
Finance
Total approved costs
6,158 thou. CZK
Public financial support
6,158 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
6 158 CZK thou.
Public support
6 158 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JJ - Other materials
Solution period
01. 02. 2013 - 25. 04. 2017