Author name: WebMaster2

Study of Non-Newtonian blood flow – heat transfer characteristics in the human coronary system with an external magnetic field

Nattawan Chuchalerm, Wannika Sawangtong, Benchawan Wiwatanapataphee and Thanongchai Siriapisith

Coronary artery disease (CAD) is a leading cause of death globally, prompting innovative treatment approaches combining biotechnology and tissue engineering. Magnetic therapy is increasingly used to prevent CAD and myocardial infarction, necessitating a deeper understanding of its impact on blood flow. A recent study proposes a novel three-dimensional model integrating magnetic therapy effects on pulsatile magnetohydrodynamic (MHD) blood flow in coronary arteries with stenosis. The study employs the Carreau model to account for blood viscosity variations with temperature and Arrhenius activation energy. Results suggest that magnetic fields can modulate blood flow and temperature distribution, enhancing blood temperature and reducing viscosity, thus increasing blood speed. However, the model has limitations such as excluding artery components and neglecting the magnetic field’s impact on the inner arterial layer. Despite these flaws, the model provides valuable insights into blood flow dynamics and temperature distribution in coronary arteries with stenosis. Future research should address these limitations by incorporating arterial wall components, exploring blood flow through the inner arterial layer, and analyzing the effects of magnetic field intensity on blood flow comprehensively.

โรคหลอดเลือดหัวใจ (CAD) ซึ่งเป็นโรคหัวใจที่พบบ่อยที่สุด เป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตทั่วโลก ความก้าวหน้าล่าสุดในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดหัวใจ แสดงผลลัพธ์ที่น่าสนใจในการจัดการกับโรค โดยการรักษานี้ผสมผสานศาสตร์ต่างๆ จากเทคโนโลยีชีวภาพและวิศวกรรมเนื้อเยื่อ นำไปสู่การพัฒนากลยุทธ์การรักษาแบบใหม่

การบำบัดด้วยแม่เหล็กเป็นหนึ่งในวิธีการปฏิบัติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันทางการแพทย์ เพื่อป้องกันโรคหลอดเลือดหัวใจ โดยเฉพาะภาวะกล้ามเนื้อหัวใจตาย ดังนั้น การเข้าใจผลกระทบต่อการไหลของเลือดระหว่างการสัมผัสสนามแม่เหล็กแบบเฉียบพลันจึงมีความสำคัญ

ความแปลกใหม่ของงานวิจัยนี้ คือการเสนอแนวคิดใหม่เกี่ยวกับผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อการไหลของเลือดแบบแม่เหล็กไฮโดรไดนามิก (MHD) แบบเต้นเป็นจังหวะสามมิติ ในระบบหลอดเลือดหัวใจจำลองสามมิติที่มีภาวะตีบ

เลือดถือว่าเป็นของไหลหนืดไม่แน่นอนที่ไม่สามารถบีบอัดได้ ไหลผ่านระบบหลอดเลือดหัวใจ รวมถึงโคนของเส้นเลือดใหญ่ ปีกขวา และแขนงสองข้างของปีกซ้าย โดยอาศัยแบบจำลอง Carreau ความหนืดของเลือดจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเลือดและพลังงานกระตุ้นแบบอาร์เรเนียส

การศึกษานี้ตรวจสอบผลกระทบของการสัมผัสสนามแม่เหล็กต่อการไหลของเลือดและการกระจายอุณหภูมิในระบบหลอดเลือดหัวใจ โดยมีภาวะตีบที่หลอดเลือดแดงลงหน้าซ้ายส่วนต้น

ผลการศึกษายืนยันว่าสนามแม่เหล็กสามารถควบคุมความร้อนและลักษณะการไหลของเลือดผ่านระบบหลอดเลือดหัวใจที่มีภาวะตีบ ความร้อนที่เกิดจากสนามแม่เหล็กช่วยเพิ่มอุณหภูมิเลือด ส่งผลให้ความหนืดเปลี่ยนแปลง สนามแม่เหล็กที่แรงกว่าจะลดความหนืดของเลือดและเพิ่มความเร็วของเลือด อย่างไรก็ตาม สมมติฐานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องในแบบจำลองการไหล MHD แบบเต้นเป็นจังหวะสามมิติที่เสนอนี้ ยังไม่สมจริงในบางประเด็น ตัวอย่างเช่น ส่วนประกอบของหลอดเลือดแดง ปีกขวา ปีกซ้าย และแขนงของปีกซ้าย ไม่รวมอยู่ในโดเมนการคำนวณของเรา

แม้ว่าเลือดจะสามารถไหลผ่านชั้นผนังด้านในของหลอดเลือด แต่การศึกษานี้ไม่ได้พิจารณาผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อเลือดในชั้นนี้

เลือดเป็นของไหลแม่เหล็กชีวภาพ จำเป็นต้องเลือกสนามแม่เหล็กที่มีช่วงความเข้มข้นที่เหมาะสมต่อการไหลของเลือด อย่างไรก็ตาม การศึกษานี้เลือกใช้สนามแม่เหล็กที่อยู่ในช่วงแคบ ๆ ระหว่าง 1 ถึง 3 เทสลา

ข้อบกพร่องเหล่านี้จำกัดการนำไปใช้ของแบบจำลองที่เสนอ แต่แบบจำลองที่เสนอนี้ยังคงเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการประมาณความเร็วของเลือดและการกระจายอุณหภูมิในระบบหลอดเลือดหัวใจที่มีภาวะตีบ

การวิจัยในอนาคต จำเป็นต้องรวมผนังหลอดเลือดและแขนงของปีกขวา ปีกซ้าย และแขนงของปีกซ้าย เข้าไปในโดเมนการคำนวณ ควรศึกษาการไหลของเลือดผ่านทั้งช่องทางไหลและชั้นผนังด้านในของหลอดเลือด นอกจากนี้ ต้องวิเคราะห์ผลกระทบของความเข้มข้นสนามแม่เหล็กในช่วงต่ำ กลาง และสูง ต่อการไหลของเลือด