Stents are widely used in clinical practice today, but high restenosis rates remain a concern. Wall shear stress has been identified as the principal mechanical factor involved in the process of in-stent restenosis. This work focuses on furthering the understanding of the relationship between wall shear stress and hemodynamic compatibility of stents. A novel set of metrics, based on statistical moments, are proposed as a way of quantitatively comparing wall shear stress distributions. It is shown that the proposed metrics have the ability to evaluate hemodynamic compatibility and compare it to a common standard.They constitute an improved way of quantifying hemodynamic performance in comparison to traditional techniques. Additionally, the effects of blood's non-Newtonian nature are explored in the context of calculating wall shear stress within a stented arterial segment under pulsatile flow. It is shown numerically that non-linearity can have a dramatic effect on the overall character of the flow as well as on the morphology of the wall shear stress distribution. Neglecting the non-Newtonian properties of blood can result in an under prediction of wall shear stresses. Furthermore, it is shown that neglecting the pulsatile nature of the flow compounds the effects of non-linearity and can thus induce significant errors. In general the wall shear stress distribution predicted using a non-Newtonian model is significantly higher when compared with the results of a Newtonian model. Finally, a robust experimental system capable of resolving the primary and secondary flow velocities in the near-wall flow region of a stented artery is developed. This experimental system constitutes the first such system toivuse a pulsatile inlet condition and a realistic stent geometry, while still yielding results accurate enough to calculate wall shear stress distributions. Experimental data provided validation for results obtained numerically for the linear case. / Les stents sont souvent utilisés en pratique clinique aujourd'hui, mais les taux de resténoses élevés demeurent une preoccupation. La contrainte de cisaillement pariétale a été identifiée comme le facteur mécanique principal intervenant dans le processus de resténose intra-stent. Ce travail se concentre sur la compréhension de la relation entre la contrainte de cisaillement pariétale et la compatibilité hémodynamique des stents. Un nouvel ensemble de mesures, basées sur les moments statistiques, sont proposés comme moyen pour comparer quantitativement les distributions de contrainte de cisaillement. Il est démontré avec un modèle numérique que les paramètres proposés ont la capacité d'évaluer la compatibilité hémodynamique en les comparant à une norme commune. Cela constitut un moyen de quantifier l'amélioration des performances hémodynamiques par rapport aux techniques traditionnelles. Aussi, les effets non-Newtoniens du sang sont explorés dans le cadre du calcul de la contrainte de cisaillement dans un segment artériel stenté sous flux pulsatile. Il est démontré que la non-linéarité peut avoir un effet dramatique sur le caractère global de la circulation ainsi que sur la morphologie de la contrainte de cisaillement à la paroi. En négligeant les propriétés non-Newtoniennes du sang cela peut entraîner une sous prédiction de cisaillement à la paroi. De plus, il est montré que de négliger la nature pulsatile de la circulation aggrave les effets de la non-linéarité et peuvent donc induire des erreurs importantes sur la contrainte de cisaillement. En général, la répartition des contraintes de cisaillement pariétales prédites par un modèle non-Newtonien est significativement plus élevée en comparaison avec les résultats d'un modèle Newtonien. Enfin, un système expérimental robuste, capable de déterminer les écoulements primaires et secondaires dans une artère stentée est développé. Ce système expérimental constitue le premier du genre à ıncorporer une condition pulsatile et un stent avec une géométrie réaliste. Les résultats expérimentaux sont ensuite utilisés pour valider les modèles présentés pour le cas linéaire.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116985 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Mejia Nino, Juan |
| Contributors | Richard L Leask (Supervisor2), Rosaire Mongrain (Supervisor1) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Mechanical Engineering) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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