Muhammad Javaid Afzal

1 Departamentul de Fizică, Universitatea din Lahore, Lahore 54000, Pakistan; moc.liamg@yhpdiavaj

Muhammad Waseem Ashraf

2 Departamentul de Fizică (Electronică), Universitatea GC, Lahore 54000, Pakistan

Shahzadi Tayyaba

3 Departamentul de Inginerie Calculatoare, Universitatea din Lahore, Lahore 54000, Pakistan; [email protected]

M. Khalid Hossain

4 Institutul de Electronică, Unitatea de Cercetare a Energiei Atomice, Comisia pentru Energie Atomică din Bangladesh, Dhaka 1349, Bangladesh; [email protected]

Nitin Afzulpurkar

5 Departamentul de Tehnologie Inginerie Mecanică (MCET), Colegii Superioare de Tehnologie (HCT), Ras al-Khaimah P.O. Caseta 4793, EAU; [email protected]

Abstract

1. Introducere

O varică este o venă mărită și perturbată, care este vizibilă sub piele. De multe ori par umflate și de culoare albastră, care sunt condiții anormale. Complicațiile majore se găsesc la nivelul picioarelor inferioare la om. Aceste varice se înrăutățesc cu timpul. Această boală crucială este de fapt o formă vasculară mărită și întinsă în picioarele inferioare și a fost raportată ca o afecțiune cronică obișnuită în știința medicală. Cele mai recente cercetări au recunoscut o grupare conjugală a acestei boli. Componenta genomică este de obicei recunoscută, precum și influențele vârstei, profesiei, sarcinii și obezității. Trăsăturile morfologice ale acestei boli au fost foarte bine documentate [1]. Venele tortuoase pot deveni varice și se văd cu mai multe forme, lungimi și diametre [2]. Aceste vene pot avea orice formă. Venele sinusoidale ascendente și descendente sunt prezentate în Figura 1 de mai jos.

microcanal

Venele normale care pot deveni varice.

Lungimile și diametrele lor pot fi în domeniul micrometrilor și chiar în domeniul nanometrilor. Există două aspecte legate de tipurile de varice. Una este localizarea apariției varicelor în corpul uman, iar a doua este varietatea și intensitatea apariției varicelor. În corpul uman, primul tip de varică este marea venă safenă, care este legată de vena femurală din partea interioară a gleznei. Al doilea tip este vena safenă mai mică, care este legată de venele profunde din partea din spate a genunchilor. Al treilea este vena de tip ramură, care este legată de venele laterale care sunt ramificate cu marea venă safenă. Al patrulea este vena zonei genitale, care este legată de la nivelul inghinei la partea din spate a femurului și lângă uter și ovar. Al cincilea sunt venele reticulare și de tip web, care se găsesc oriunde pe corpul uman. În ceea ce privește varietatea în intensitatea aspectului acestor vene, acestea au patru tipuri. Două dintre ele au intensitate severă și moderată. Al treilea este legat de sarcină, iar al patrulea tip este cunoscut sub numele de venă păianjen și poate fi găsit oriunde [3,4,5,6,7,8,9].

Metodele convenționale de tratament - auto-îngrijire (exerciții fizice, scădere în greutate) și ciorapi de compresie - pot ușura durerea și pot preveni agravarea bolii. Metodele de tratament suplimentare pentru bolile varicoase sunt descrise mai jos.

1.1. Scleroterapia și scleroterapia cu spume a venelor mari

În această metodă de tratament invaziv, o soluție sau o soluție de spumă este injectată în vene varicoase. După câteva zile, varicele ar trebui să dispară. Cu toate acestea, există un risc implicat în acest tip de metodă de tratament, cum ar fi tromboza venoasă profundă (TVP) care transmite riscul de embolie pulmonară. Prin urmare, nu este o metodă de tratament sigură [2,10,11].

1.2. Chirurgii cu laser și radiofrecvență

Utilizarea tratamentului cu laser pentru tratarea varicelor minore este o tehnologie nouă. Acest tip de intervenție chirurgicală funcționează prin transportarea stropilor de lumină laser în vene sau un cateter subțire poate fi introdus într-o varică mărită, iar temperatura ridicată a tipului de cateter tratează aceste vene cu radiofrecvență sau cu laser. Este o metodă neinvazivă, dar există riscul de hiperpigmentare [2,7,12].

1.3. Ligarea și decuparea venelor

Litigiile și dezlipirea venelor sunt o metodă invazivă, iar îndepărtarea unei vene principale poate provoca leziuni ale țesuturilor atunci când sângele se deplasează din venele mici pe măsură ce vena principală este îndepărtată [2,13,14].

1.4. Flebectomie ambulatorie

În această metodă de tratament, există o îndepărtare a varicelor mai mici, cu o succesiune lungă de mici puncții în piele. Este o metodă foarte dureroasă, cu complicații de învinețire prin eliminare imperfectă, injecție intra-arterială, hiperpigmentare, necroză a pielii și umflarea varicelor care pot duce la alte boli [2,15,16].

1.5. Chirurgie endoscopică a venelor

Chirurgia endoscopică a venelor este o operație majoră în cazurile severe și implică îndepărtarea ulcerelor la nivelul piciorului. În această metodă, o mică cameră video este injectată în picioare și observată din interior. Aceste vene sunt apoi îndepărtate prin intervenție chirurgicală. Acest tratament vine cu o apariție rapidă a efectelor secundare după intervenția chirurgicală, care includ durere, leziuni tisulare, vânătăi, decolorare a pielii și umflături. Efectele secundare sunt foarte severe la ligare și stripare [2,12,17,18].

tabelul 1

Dispozitive medicale implantate în corpul uman. ASMC: microcanal sinusoidal ascendent.

ReferințeMedical DeviceOrganMaterial/TypeSoftware
Afzal și colab. [2]ASMCVariceArgintANSYS, MATLAB
Sundell și colab. [26]Implant dentarMaxilarul umanTitanSoftware IVAS 3.6.6
Küçük și colab. [27]Implantul cardiovascularInimaElectronicăAnalizor de coroziune
Dai și colab. [28]Lentile intraoculareOchiPlasticANSYS
Todd și Naghdy [29]Implant cohlearUrechiElectronicăANSYS
Zhang și colab. [30]Electrozi electroencefalogrami intracranieniCreierElectronicăSimulare cu elemente finite
Georgia și colab. [31]Stent cardiacInimaMetal sau plasticANSYS
Shah și colab. [32]Implant de genunchiGenunchiTitan și oțel inoxidabilANSYS
Kim și colab. [33]Rinichi artificial portabil (WAK)RinichiCărbune, cărbune activ și zeolitANSYS Fluent
Zak și colab. [34]Dermă artificialăPieleȚesuturile pielii și polimerii donațiANSYS

Un ASMC a fost simulat, fabricat și testat în lucrarea anterioară, cu ideea implantării în corpul uman. Toate problemele chirurgicale pentru implantare au fost discutate în prima parte a studiului. ASMC nu poate fi utilizat în orice loc din cauza diferenței de viteză și debit [2]. Prin urmare, un nou microdispozitiv, DSMC, a fost simulat folosind ANSYS (ANSYS 18.2, licență perpetuă achiziționată de Ibadat Education Trust, Universitatea din Lahore, Pakistan) și MATLAB (The MathWorks, Natick, MA, SUA), fabricat și testat pentru varicoză venele din apropierea osului coapsei și în alte locuri în care DSMC este necesar să se implanteze pentru o rată și o viteză crescute ale fluxului sanguin.

2. Reologia sângelui

Corpul uman este compus din 7% sânge în greutate. O persoană matură are 10 litri de sânge în corp. Investigația caracteristicilor fluxului de sânge (plasmă și celule) se numește reologie a sângelui. Perfuzia tisulară adecvată apare atunci când caracteristicile reologice ale sângelui sunt în anumite limite. Modificările caracteristicilor pot juca un rol important în rata de creștere a bolilor. Vâscozitatea sângelui este obținută prin plasmă și valorile hematologice ale globulelor roșii (globule roșii din sânge) [35]. Ca fluid, sângele are un comportament non-newtonian, iar visciditatea sângelui se modifică intrinsec cu viteza de forfecare și temperatura. Vâscozitatea sângelui are o relație inversă cu temperatura. Când sângele devine mai puțin vâscos, acesta dezvoltă rate de forfecare ridicate pentru tensiunea arterială sistolică. În cursul presiunii diastolice, sângele circulă foarte lent. Prin urmare, dezvoltă grosime. Astfel, sângele este luat ca lichid subțire [36]. Sângele umanoid are o proprietate denumită viscoelasticitate. Distorsiunea globulelor roșii (celulele roșii din sânge) este principalul motiv pentru stocarea energiei potențiale elastice datorită pompării inimii. Componentele sanguine sunt prezentate mai jos în Figura 2 .

Sângele și componentele sale.

3. Simulare Fuzzy Logic MATLAB pentru microcanal sinusoidal descendent (DSMC)

Fuzzy logic controller (FLC) a fost gestionat pentru a evalua diverși parametri ai DSMC. Acest sistem avea aceiași parametri de intrare și ieșire cu aceleași funcții de apartenență. Intervalele lor au fost stabilite în funcție de natura descendentă a DSMC. În tehnica Fuzzy logic MATLAB, există trei funcții de membru luate pentru fiecare variabilă de intrare și ieșire. Intervalele pentru numărul Reynolds sunt: ​​0–175 pentru cele mai mici, 0–350 pentru cele mai mici și 175–350 pentru cele mai mici. Intervalele pentru presiune sunt: ​​1–1,25 pentru scăzut, 1–1,5 pentru mediu și 1,25–1,5 pentru înalt. Intervalele pentru înălțimea curbei sunt: ​​5-6 pentru mici, 5-7 pentru medii și 6-7 pentru înalte. Intervalele pentru pierderea% sunt: ​​0,1–0,55 pentru mici, 0,1–1 pentru medii și 0,55–1 pentru mari. Intervalele pentru debit sunt: ​​0-525 pentru mici, 0-1050 pentru medii și 525-1050 pentru mari. Intervalele pentru viteză sunt: ​​0-7,5 pentru mic, 0-15 pentru mediu și 7,5-15 pentru mare. Simularea MATLAB a fost realizată pe baza următoarelor ecuații:

Aici numărul Reynolds = Re, viteza = Uin, vâscozitatea = μ, înălțimea curbei = Dh, densitatea fluidului = ρ, diametrul = d, viteza = V și debitul = Q. Vizualizatorul de reguli al MATLAB este prezentat în Figura 3 .