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CFD Untersuchung der Venaflo-Anastomose

Darstellung der Geschwindigkeitsverläufe in der Symmetrieebene der Anastomosen Darstellung der Geschwindigkeitsverläufe in der Symmetrieebene der Anastomosen

Die Venaflo-Anastomose wurde mehrfach mittels numerischer Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) untersucht und mit einer herkömmlichen Anastomose verglichen. Zwei ausgewählte Resultate sind hier dargestellt.

In beiden Anastomosenmodellen wird der Hauptstrom entsprechend der Flussaufteilung zur proximalen Vene ausgelenkt. Das obere Bild (konventionelle Anastomose) gibt wegen einer Beschränkung der Darstellung auf die Symmetrieebene nur einen kleinen Eindruck von der Komplexität der Strömung wieder. Hier ist direkt am Boden der Vene ein Stagnationspunkt erkennbar, an dem sich die Strömung in den proximalen und distalen Abstrom teilt. Die höchsten Geschwindigkeiten treten am Boden der Vene auf. Demgegenüber ist die Geschwindigkeitsverteilung in der Venaflo-Anastomose (unteres Bild) am Boden der Empfängervene harmonischer. Zwischen dem Boden der Venenwand und dem gelb markierten Geschwindigkeitsstreifen existiert ein schmaler Streifen mit niedrigen Geschwindigkeiten. Dieser weist auf eine wesentlich geringere Scherung an der Venenwand hin. Eine Strömungsstagnation (dunkelblaue Farbmarkierung) tritt am Boden der Vene nicht auf. Nach dem Eintritt in die Anastomose kommt es zur Ablösung der Strömung von der Venenwand mit Wirbelbildung. Dieser Wirbel existiert während des gesamten simulierten Herzzyklus ohne weitere Strömungsoszillationen und führt zur Strömungsberuhigung im proximalen Austrombett.

 

Geschwindigkeitsvektoren in einer ausgewählten Querschnittsfläche der Anastomosen Geschwindigkeitsvektoren in einer ausgewählten Querschnittsfläche der Anastomosen

Auf der in nebenstehendem Bild dargestellten, im Zentrum der Anastomose gelegenen Querschnittsfläche ist das Auftreten von Sekundärströmungen in der konventionellen Anastomose zu sehen (oben). Diese Strömungsanteile fließen nicht in Richtung der Hauptströmung, sondern bewegen sich von dieser weg. Deren unterschiedliche Winkel verändern sich mit fortschreitendem Zyklus, so dass diese Stromanteile einen zusätzlichen Reiz auf das Endothel der Vene ausüben (Wechsel der Strömungsrichtung).

In der Venaflo-Anastomose wird der beschriebene Wirbel in seiner dreidimensionalen Ausdehnung gezeigt (unteres Bild).

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