본 연구에서는 혈관 내 인공 폐(intravenous lung assist device)를 개발하기 위하여 CFD를 사용하여 새로운 형태의 인공 폐 모형에 대한 유체의 흐름 특성을 모델링하였다. 모델링을 위하여 중공사(hollow fiber)는 무시하였으며 vertical type과 tangential type이 모델로 사용되었다. 유체의 흐름 특성을 예측하기 유체의 입출구로 1개로 하였을 때와 2개로 하였을 때 그리고 입출구를 관의 중심부(vertical)와 관 벽의 접선방향(tangential)에 위치하였을 때의 흐름 특성을 파악 하였다. 실험 결과, tangential type과 같이 원통의 접선 방향으로 유체의 입구와 출구를 설정할 경우 vertical type에서 나타나는 흐름이 없는 영역(정체층)을 제거할 수 있었다. 또한 tangential type은 와류형태의 흐름이 지배적이며 한쪽으로 편중된 흐름이 아닌 복잡한 형태의 흐름이 발생하는 것으로 나타났다. 또한 유체의 입출구가 2개일 때 유체가 편중된 흐름이 발생하지 않고 관 전체에 복잡한 형태로 흐름이 발생하는 것으로 나타났다. 실험 결과를 통하여 우리는 유체가 유입되는 입구와 출구가 tangential type이며 각각 2개일 때 유체의 흐름이 복잡하며 정체층이 발생하지 않는 흐름이 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구는 진동형 장치의 활용을 통해 혈관 내 폐 보조장치의 기체전달 효율을 향상시키고자 시도하였으며, 진동에 따른 혈액의 용혈 문제에 있어서 한계 용혈이 발생하는 영역을 선정하고자 하였다. 가진 주파수가 0 Hz일 때를 기준으로 하여 중공사 수의 변화에 따라 산소전달속도를 측정하였다. 최대의 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈에서 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도를 측정하고 혈액의 용혈도를 측정하였다. 측정결과 액체 유속의 변화에 따라 최대 산소전달속도를 나타내는 중공사 모듈은 type 6으로 이때의 중공사 개수는 675개이다. 또한, 중공사를 가진하지 않았을 때 최대의 산소전달속도를 보여주는 모듈은 type 6이었다. 모듈 type 6의 가진 주파수의 변화에 따른 산소전달속도는 7 Hz에서 최대산소전달속도를 나타내었으며 최대산소전달속도를 나타내는 7 Hz의 가진 주파수에서의 혈액 용혈도를 측정한 결과 혈액의 용혈도는 낮았다. 그러므로 최대 흔들림이 일어나는 7 Hz를 한계 용혈 주파수로 결정할 수 있었다.
We experienced a series of animal experimental studies of the total artificial heart in 1988. So called, "Korean Heart* was used in this study, which is developed and fabricated in the Department of Biomedical Engineering, College of Med., S.N.U.. "Korean Heart" is a Rolling-Cylinder Motor-Driven type which is a newly developed electromechanical heart over the shortcomes of the previous artificial hearts, especially pneumatic type. The advantages of the "Korean Heart" are total implantability, quiet and smooth movement, small size fittable in oriental people, etc. The animal experiments were performed two times, as an assist device in sheep and total artificial heart implant experiment in calf weighing 100 kg. After total implantation, the artificial heart was well functioned in movement and hemodynamic control. So that, the calf was recovered excellently, which was able to stand up by herself and take an oral intake. Total survival time was 100 hours and the cause of death was a sudden pumping failure [electrical connection problem]. Several postoperative laboratory results almost within normal limits and no hemolysis, but in autopsy, the multiple thromboembolic findings were seen at the lung and kidney.n at the lung and kidney.
Shi A Kim;Jae Kwang Yun;Geun Dong Lee;Dong Kwan Kim;Sehoon Choi
Journal of Chest Surgery
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제56권1호
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pp.6-13
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2023
Background: Coronavirus disease 2019 (COVID-19) has been found to cause life-threatening respiratory failure, which can progress to irreversible lung damage. Lung transplantation can be a life-saving treatment in patients with terminal lung disease (e.g., acute respiratory distress syndrome caused by infection). This study aimed to present the clinical course and results after initial lung transplantation in patients with severe COVID-19 who did not recover even with optimal medical care. Methods: From August 2019 to February 2022, this study enrolled 10 patients with COVID-19 (5 men; median age, 55.7 years) who underwent lung transplantation at a single center in Korea. All patients' characteristics, clinical pathway, overall survival, complications, and operative data were collected and analyzed. Results: Veno-venous extracorporeal membrane oxygenation or an oxygenator in a right ventricular assist device circuit was applied to 90% of the patients, and the median length of extracorporeal life support before operation was 48.5 days. There were no cases of mortality after a median follow-up of 372.8 days (interquartile range, 262.25-489 days). The major complications included the requirement for postoperative extracorporeal membrane oxygenation support in 2 cases (20%), re-transplantation in 1 case (10%), and re-exploration due to bleeding in 2 cases (20%). During the follow-up period, 3 out of 10 patients died. Conclusion: Excellent early outcomes were observed for patients who underwent lung transplantation. Thus, lung transplantation can be an effective and feasible treatment for patients with end-stage lung disease caused by COVID-19.
본 연구는 호흡부전환자를 위한 진동형 혈관 내 폐 보조장치를 사용하여 산소전달효율을 향상시키기 위한 연구이다. 유량은 점프와 유량을 사용하여 조정하였다. 가진 장치는 압전 진동자, 함수 발생기와 전력 증폭기로 구성하였다. 기체의 유량은 120 cm 길이의 중공사를 통하여 6 L/min까지 하였으며 압전 진동자로 가진 하였다. PVDF 센서와 FRF를 사용하여 VIVLAD에서 발생하는 주파수를 검출하였다. 실험결과, 최대 진폭이 발생하고 중공사들에 진동이 전달되어 최대 산소전달속도가 발생함을 확인할 수 있었다. 이 최대 진폭은 다양한 유속과 각각의 모듈에서 35 Hz 영역에서 발생함을 확인할 수 있었다.
Not a few patients in children and adolescents are suffering from right ventricular (RV) dysfunction resulting from various conditions such as chronic lung disease, left ventricular dysfunction, pulmonary hypertension, or congenital heart defect. The RV is different from the left ventricle in terms of ventricular morphology, myocardial contractile pattern and special vulnerability to the pressure overload. Right ventricular failure (RVF) can be evaluated in terms of decreased RV contractility, RV volume overload, and/or RV pressure overload. The management for RVF starts from clear understanding of the pathophysiology of RVF. In addition to correction of the underlying disease, management of RVF per se is very important. Meticulous control of volume status, inotropic agents, vasopressors, and pulmonary selective vasodilators are the main tools in the management of RVF. The relative importance of each tool depends on the individual clinical status. Medical assist device and surgery can be considered selectively in case of refractory RVF to optimal medical treatment.
Surface modification of polypropylene hollow fiber membranes was peformed in order to develop blood-compatible biomaterials for use in the blood contacting and oxygenation membranes of a lung-assist device(LAD). Blood compatibility was determined by using anticoagulation blood and evaluating formation of blood clots on their surfaces as well as activation of plasma coagulation cascade, platelet adhesion, and aggregation. It was verified that the number of platelets on the silicone coated fibers was significantly lower than those on polypropylene. It was also found that the polypropylene hollow fiber membranes using plasma treatment exhibited suppression of complement activation in blood compatibility test.
유용하고 중요한 의료기기인 폐 보조 장치(LAD)의 혈액 접촉 표면과 인공 폐 막에 사용하기 위한 혈액 적합성 생체 재료를 개발하기 위해 폴리프로필렌 중공사 막의 표면 개질을 수행하였다. 재료의 혈액적합성은 항응고 처리된 혈액을 사용하였고 플라스마 응고 형성, 혈소판 접착 및 플라스마 응고 활성화, 그들의 표면 혈전 형성을 평가하여 결정하였다. 실험 결과는 실리콘 코팅 중공사들에 부착한 혈소판 수가 우수한 혈액 적합성을 나타내는 폴리프로필렌에 부착한 혈소판 수보다도 상당히 더 낮았음이 확인되었다. 또한, 상대적으로 플라스마 표면 처리한 폴리프로필렌 중공사 막이 혈액 적합성 평가에서 보체 활성화 억제를 보였음이 확인되었다.
혈관내 산화는 급성 호흡 곤란 증후군 (ARDS)의 치료를 위해 관심을 갖고 있는 호흡보조방법이다. 그러나 ARDS 치료에 효과적인 임상적용을 위해서는 더 많은 기체교환을 통한 혈관내 산화가 필요했다. 본 연구에서는 헤모글로빈의 미세캡슐화가 혈액의 손상을 줄여줌으로 미세캡슐화를 통하여 진동형 혈관내 폐보조장치 (VIVLAD)의 기체교환을 향상시키고자 시도하였으며 또한 perfluorocarbone 유화액(PFC 유화액)을 사용하여 기체교환을 향상시키고자 하였다. 혈액 기체 측정은 순환장치의 정맥혈과 동맥혈 시료 채취구에서 채취하여 혈액./기체 분석기를 이용하여 수행하였다. Hemosome. 혈액/hemosome 혼합액과 혈액/PFC 유화액 혼합액의 기능은 혈액/기체 분석기를 사용한 산소 해리 곡선에 의하여 평가되었다. 그 결과. hemosome과 혈액/hemosome 혼합액의 산소 전달은 전혈의 산소전달보다 각각 더 효과적이었으며 또한 PFC 유화액의 이산화탄소 전달속도는 다른 용액들보다 우수하였다. 그러므로 hemosome 용액과 PFC 유화액은 산소전달속도와 이산화탄소 전달속도를 각각 향상시킬 수 있으리라 판단하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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