Είναι πλέον αποδεκτό ότι οι αγγειακές βιολογικές διαδικασίες επηρεάζονται από την τοπική αιμοδυναμική. Πειράματα in vivo, in vitro και αριθμητικές μελέτες επιβεβαίωσαν ότι τα μοντέλα της ροής στην αρτηριοφλεβική αναστόμωση (ΑΦΑ) είναι αυστηρά εξαρτημένα από τη γεωμετρία της περιοχής. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε το πεδίο ροής του αίματος σε "εικονικές γεωμετρίες" των ΑΦΑ μέσω μεθόδων υπολογιστικής ρευστομηχανικής. Με τον όρο "εικονική γεωμετρία" καλούμε μια γεωμετρία που δεν προσδιορίζεται από μετρήσεις σε πραγματικές αναστομώσεις αλλά προσομοιάζει προσεγγιστικά σ'αυτή. Ως οριακές συνθήκες του προβλήματος ετέθησαν κατανομές ταχύτητας που είχαν μετρηθεί σε συγκεκριμένες θέσεις εισόδου στο επίπεδο αρτηρίας και φλέβας της ΑΦΑ. Η μελέτη του πεδίου ροής περιλαμβάνει την κατανομή ταχυτήτων σε όλη την περιοχή της ΑΦΑ, τον προσδιορισμό και μελέτη των περιοχών ανακυκλοφορίας, κατανομή των πιέσεων και των διατμητικών τάσεων στο τοίχωμα της ΑΦΑ. Η μελέτη του πεδίου ροής περιλαμβάνει τη σύγκριση των υπολογιστικά λαμβανομένων μεγεθών με τα αντίστοιχα αποτελέσματα εκ της βιβλιογραφίας. Σε ένα ξεχωριστό μέρος της εργασίας αναλύονται οι ΑΦΑ και οι τεχνικές τους, οι επιπλοκές τους καθώς και τα εμβιομηχανικά χαρακτηριστικά τους. Επίσης αναλύεται η συσχέτιση των αιμοδυναμικών διαταραχών με την ανάπτυξη ινομυϊκής υπερπλασίας. / It is widely accepted that the vascular biological procedure is influenced by the local hemodynamics. Experiments in vivo, in vitro and numerical studies have confirmed that the flow models in Arteriovenous Anastomosis (AVA) depend strongly on the area geometry. This project goes through the flow distribution in “virtual geometries”of AVA using computational fluid dynamics (CFD). The term “virtual geometry” refers to a type of geometry which is not determined by calculations of real anastomosis but roughly simulates it. The boundary conditions of the problem were the velocity distributions that were calculated in specific entrance points in artery and vein of the AVA. The study of the flow distribution encompasses the velocity distribution in the whole area of the AVA, the specification and investigation of back flow areas, the distribution of pressure and shear stress in the AVA walls. It also encompasses the comparison of computated results to the equivalent measurements accumulated from the international bibliography. A separate chapter of this study refers to different kinds of AVA and their techniques, complications and biomechanical characteristics. Furthermore, it elaborates the correlations of the hemodynamical disorders and intimal hyperplasia.

Οι καρδιαγγειακές παθήσεις αποτελούν την κύρια αιτία θανάτου στις αναπτυγμένες χώρες. Η στένωση σε μία αρτηρία, είτε αυτή προκαλείται από μία πάθηση όπως το ανεύρυσμα, είτε προκαλείται από μία περίδεση, όπως στις περιπτώσεις των συγγενών καρδιοπαθειών, μπορεί να μεταβάλλει σε σημαντικό βαθμό τα χαρακτηριστικά της ροής του αίματος. Η μελέτη της φυσιολογικής παλλόμενης ροής μέσα από στένωση είναι ιδιαίτερα σημαντική για τη διάγνωση και αντιμετώπιση των αγγειακών νόσων. Το ιατρικό πρόβλημα το οποίο εξετάζουμε στην παρούσα εργασία, είναι η στένωση της πνευμονικής αρτηρίας από περίδεση. Η περίδεση γίνεται προφανώς για να μειωθεί η υψηλή αρτηριακή πίεση και τελικά η ροή του αίματος προς τους πνεύμονες. Πρόκειται για μία χειρουργική μέθοδο αντιμετώπισης συγγενών καρδιοπαθειών. Η περίδεση της πνευμονικής αρτηρίας (pulmonary artery banding - PAB) είτε με συμβατικό τρόπο, ή με την πλέον σύγχρονη μέθοδο μέσω της συσκευής FloWatchTM προκαλεί τη στένωσή της. Με τον συμβατικό τρόπο η στένωση μπορεί να θεωρηθεί αξονικά συμμετρική, ωστόσο με τη χρήση του FloWatchTM είναι μη αξονικά συμμετρική. Έχει αποδειχθεί ότι τόσο η αξονικά συμμετρική, όσο και η μη συμμετρική περίδεση δημιουργεί διαφόρου βαθμού ίνωση του τοιχώματος της πνευμονικής αρτηρίας. Η αναδόμηση της πνευμονικής αρτηρίας είναι πολύ ηπιότερη στην περίπτωση της περίδεσης με το FloWatchTM. Η διαφοροποίηση αυτή έγκειται κυρίως στο ότι η συμβατική περίδεση προκαλεί για συγκεκριμένη μείωση της διατομής ισχυρότερη μείωση της περιμέτρου της διατομής από εκείνης της περίδεσης με το FloWatchTM. Στην παρούσα εργασία γίνεται αναφορά και ανάλυση των διαφόρων περιπτώσεων ροής σε στενώσεις αρτηριών, των συγγενών καρδιοπαθειών και των τεχνικών περίδεσης της πνευμονικής αρτηρίας. Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν και υπολογίστηκαν η μόνιμη και η παλλόμενη ροή σε αξονικά συμμετρική 25% στένωση προκαλούμενη από συμβατική περίδεση, καθώς και η μόνιμη και παλλόμενη ροή σε μη συμμετρική 25% στένωση της πνευμονικής αρτηρίας όπως προκαλείται από το FloWatchTM, μέσω των πακέτων Fluent και Gambit. Η υπολογιστική μελέτη του πεδίου ροής περιλαμβάνει την κατανομή ταχυτήτων, τον προσδιορισμό των περιοχών ανακυκλοφορίας, την κατανομή των πιέσεων και την σύγκριση των παραπάνω μεγεθών με τα αντίστοιχα αποτελέσματα της βιβλιογραφίας. Τέλος, με βάση τα αποτελέσματα γίνεται η σύγκριση των δύο μελετούμενων μεθόδων περίδεσης. Αριθμητικά ρεαλιστικά δεδομένα ελήφθησαν από την καρδιοχειρουργική κλινική του νοσοκομείου Παίδων «Αγία Σοφία». / Cardiovascular diseases are the leading cause of death in developed countries. A stenosis in an artery , caused either by a disease such as an aneurism or by a banding (such as in congenital diseases) can change the characteristics of the blood flow very seriously. The study of the physiological pulsatile flow through a stenosis is very important for the diagnosis and treatment of the arterial diseases. The medical problem which is examined in this study is pulmonary artery stenosis caused by a banding. The banding takes place to reduce the high arterial pressure and finally the blood flow from the heart to the lungs. It is a surgical method used for treatment of congenital heart diseases. The pulmonary artery banding either with the use of the conventional method or the most modern with the use of the FloWatchTM technology causes stenosis of the artery. With the conventional method, stenosis can be considered axially symmetrical while with the use of FloWatchTM it is asymmetrical. It has been proven that both the axially symmetrical and asymmetrical banding cause fibrosis of the pulmonary artery walls of different degrees. The reconstruction of the pulmonary artery is milder where there is banding with FloWatchTM. This differentiation is based mainly on the fact that the conventional banding causes, for a specific decrease of the cross-section, a decrease in the perimeter of the cross-section higher than that of banding with FloWatchTM. In this assignment there is a report of different cases of flow in arterial stenosis, in congenital heart diseases and pulmonary banding techniques. In addition what was studied and appreciated was the steady and pulsatile flow in axially symmetrical 25% stenosis caused by the conventional banding, as well as the steady and pulsatile flow in asymmetrical 25% stenosis of pulmonary artery caused by FloWatchTM with the use of Fluent and Gambit. The numerical study of flow distribution includes velocity distribution, designation of back flow area, distribution of pressure and comparison of these quantities with the results in bibliography. Finally, based on the results, there is a comparison of the two banding methods under study. The numerical realistic data were received from the cardio-surgical clinic of children’s hospital “Aghia Sophia”.