FREIWALD, M. Výpočtové modelování interakce proudící krve s trubicí tepny s ateromem [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Diplomová práce se zabývá výpočtovým modelováním interakce mezi proudící krví a idealizovanou krční tepnou s aterosklerotickým plátem. Krev je modelována jako nenewtonská tekutina a proudění krve je uvažováno jako pulsující. Stěna tepny je modelována jako vrstevnatá s izotropním hyperplastickým materiálem jednotlivých vrstev. Pro několik variant velikostí stenóz byly mezi sebou porovnávaný případy zatížení stěny tepny konstantním tlakem, jednosměrná fluidně-strukturní interakce (FSI), kde je stěna zatěžována tlakem získaným z fluidního řešiče a oboustranná FSI, kde je navíc zpětně proudění ovlivněno deformacemi tepny. Student prokázal velmi dobrou schopnost orientovat se v řešené problematice a zvládnout komplikovanou úlohu oboustranné FSI pro biologické tkáně. Diplomant splnil všechny cíle zadání, k řešení přistupoval svědomitě a iniciativně. Práce je na dobré úrovni a získané výsledky bude možno využít při dalším výzkumu v dané oblasti.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | A | ||
| Vlastní přínos a originalita | A | ||
| Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry | B | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | B | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | A | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | A | ||
| Práce s literaturou včetně citací | A | ||
| Samostatnost studenta při zpracování tématu | A |
Diplomová práce je psána v anglickém jazyce a pojednává o přístupech ve výpočtovém modelování aterosklerotické tepny a jejich vlivu na hemodynamické parametry, napjatost a deformaci. Srovnává zde strukturální výpočet vůči transientnímu výpočtu, který bere v potaz interakci tepny s tekutinou (krví) a to jak jednocestnou (tlaky z proudění ovlivňují strukturu, ale změna struktury už neovlivní proudění), tak dvoucestnou (bere v potaz oboustrannou interakci). Vzhledem k provedeným zjednodušením (idealizovaný model tepny, okrajové podmínky a materiálový model tepny na základě literatury atd), je přínos této práce právě v ohodnocení vlivů jednotlivých přístupů na sledované veličiny. Stručná, ale poměrně výstižná rešeršní část uvádí přehled aktuálního stavu modelování této problematiky. Zde mohlo být více pojednáno o aktuálních možnostech modelování periferie, tj. okrajové podmínky na výstupu. Práce obsahuje několik systematických formálních nedostatků: 1. Velmi špatná kvalita obrázků, často nečitelná legenda a rozlišení na příliš mnoho desetinných míst. Na obrázek 13 se autor neodkazuje v textu a je tedy přebytečný. Dále v obr. 24 nejsou popsány použité symboly. Obr. 46 nemá žádnou přidanou hodnotu. Obr. 56 je před obr. 55.; 2. Citace jsou užity většinou nevhodně a až na konci odstavce, navíc často po dvou až třech, což komplikuje dohledání podstatných informací. Dále několik nepravdivých tvrzení: 1. (viz str. 16) „… meaning that the Aorta first has to transform it into a continuous flow.“ Pouze aorta nedokáže transformovat průtok pulsující na kontinuální – toto se děje postupně přes celý aortální strom a za kontinuální se dá považovat průtok na úrovni arteriol; 2. (viz str. 56) „Since we are calculating two cardiac cycles, we must also distinguish between the two periods and the critical value of these two.“ Je potřeba brát hodnoty až z ustálené periody. Není možné vybírat tu, která má vyšší nebo nižší sledované hodnoty; 3. (viz str 60) „… this phenomenon is further discussed when comparing time averaged wall shear stress (TAWSS) values, since we are more interested in the long term values, rather than the WSS values from a certain time point.“ TAWSS je průměrovaná hodnota přes kardiační cyklus, ale nelze ji označovat za „long term value“. A na závěr pár připomínek k metodice: a) Studie nezávislosti použité fluidní sítě je provedena pouze v jednom časovém okamžiku, pravděpodobně v systole (není uvedeno), a pouze v jednom řezu. V oblasti diastoly, kdy je přítomen i sekundární gradient v rychlostním profilu však může být rozdíl daleko větší. b) Pro případy se stenózou ~ 50 % a větší už je prokázáno, že je proudění přechodové, a tedy předpoklad laminárního proudění nemusí být vhodný. c) Časový krok 0,01 s je hodně hrubý. V literatuře se pro tento typ úloh užívá nejčastěji 0,003s. d) Pro dvoucestnou analýzu není uvedeno, kolik je použito iterací mezi strukturou a tekutou fází. Nejsou zde uvedeny ani žádné konvergenční kritéria. I přes výše uvedené nedostatky je nutno konstatovat, že student zvládl nastudovat mnoho odborných publikací, převážně cizojazyčných, ze kterých vyvodil správné závěry. Vzhledem ke komplexitě dané problematiky a s přihlédnutím k tomu, že jednoznačný konsenzus jak tento problém správně modelovat není ani ve vědecké komunitě, nelze brát výše uvedené nedostatky jako kritické pro úspěšné obhájení diplomové práce. Jejich hlavní účel je posunout studenta na vyšší úroveň, protože potenciál zde je. Práci doporučuji k obhajobě, s celkovým hodnocením „dobře“, kvůli výše uvedeným nedostatkům.
| Kritérium | Známka | Body | Slovní hodnocení |
|---|---|---|---|
| Splnění požadavků a cílů zadání | A | ||
| Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod | B | ||
| Vlastní přínos a originalita | C | ||
| Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry | B | ||
| Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii | C | ||
| Logické uspořádání práce a formální náležitosti | A | ||
| Grafická, stylistická úprava a pravopis | C | ||
| Práce s literaturou včetně citací | C |
eVSKP id 132762