본 연구에서는 밸브판의 거동을 2차의 회전계로 간주하고, 양력 및 항력(drag force)을 구하는데 있어 Reif등이 구한것과 동일한 방법을 이용하되 정지핀에 의해 그 최대 열림각이 제한을 받는 물리적 사실을 고려하고, 밸브를 통과하는 유량도 단위 입 력이 아닌 정현파(sine wave)로 간주하여 밸브판의 동적거동을 해석하였다. 해석대 상의 밸브 모델로는 Bjork-Shiley 27mm 1엽 밸브를 선정하였다.
Bileaflet mechanical valves have the complications such as hemolytic and thromboembolic events, leaflet damage, and leaflet break. These complications are related with the fluid velocity and shear stress characteristics of mechanical heart valves. This fact makes clear the importance of determining the fluid velocity and shear stress characteristics of mechanical heart valves, and requires a detailed understanding of these system properties and further substantial research. The first aim of current study is to introduce fluid-structure interaction method for calculation of unsteady and three-dimensional blood flow through bileaflet valve and leaflet behavior interacted with its flow, and to overcome the shortness of previous studies, where the leaflet motion has been ignored or simplified, by using FSI method. To accomplish this goal, a finite volume computational fluid dynamics code and a finite element structure dynamics code have been used concurrently to solve the flow and structure equations, respectively, to investigate the interaction between the blood flow and leaflet. Physiologic ventricular and aortic pressure waveforms were prescribed as flow boundary conditions. The interaction of aortic flow and valve motion were computed.
In blood flow passing through the mechanical heart valve (MHV) and elastic blood vessel, hemolysis and platelet activation causing thrombus formation can be seen owing to the shear stress in the blood. Also, fracture and deformation of leaflets can be observed depending on the shape and material properties of the leaflets which is opened and closed in a cycle. Hence, comprehensive study is needed on the hemodynamics which is associated with the motion of leaflet and elastic blood vessel in terms of fluid-structure interaction. In this paper, a numerical analysis has been performed for a three-dimensional pulsatile blood flow associated with the elastic blood vessel and curved bileaflet for multiple cycles in light of fluid-structure interaction. From this analysis fluttering phenomenon and rebound of the leaflet have been observed and recirculation and regurgitation have been found in the flow fields of the blood. Also, the pressure distribution and the radial displacement of the elastic blood vessel have been obtained. The motion of the leaflet and flow fields of the blood have shown similar tendency compared with the previous experiments carried out in other studies. The present study can contribute to the design methodology for the curved bileaflet mechanical heart valve. Furthermore, the proposed fluid-structure interaction method will be effectively used in various fields where the interaction between fluid flow and structure are involved.
설계방법론을 적용하여 새로운 기계식 인공심장판막을 설계 하였다. 심장판막의 기능을 정의하고 기능구조 결과에 따라 체계적인 설계변이 탐색을 수행하였으며, 이에 의하여 다양한 가능성을 검토하였다. 심장판막에 요구되는 제반 요구조건들을 기준으로 하여 최적 모델을 결정하였다. 설계된 심장판막의 시제품을 제작하여 모의순환계를 이용한 거동특성측정 실험을 수행하였다. 설계된 신규모델은 유량과 파형특성 및 거동특성면에서 대체로 양호한 결과를 보였다.
This paper considers the acoustical characteristics of the mechanical valve employed in the Korean type Artificial Heart. $Bj\"{o}rk-Shiley$ tilting disc valve was chosen for the study and acoustic measurements were performed for the artificial heart operated in a mock circulation system as well as implanted to an animal as a Bi Ventricular Assist Device (BVAD). In the mock system, three different conditions of the valve were examined which were normal, damaged (torn off), pseudothrombus attached. Microphone measurements for the BVAD were carried out at a regular time interval for 5 days after the implantation operation. Of the recorded acoustic emissions from the artificial heart, click sounds mainly originated from the valves were further analyzed using Multiple Signal Classification (MUSIC) for estimating their spectral properties. It was shown that the spectral peaks below 4 kHz and the optimal order number for MUSIC, equivalent to the number of the spectral component, might be the key parameters which were highly correlated to the physiological states of the valve like the mechanical damage of the valve or the formation of thrombus on the valves.
A heart supplies bloods of about 15, 000 liters to each human organ in a day. A normal function of heart valves is necessary to this act of heart. The disease of heart valve develops to a narrowness of a closure, resulting in an abnormal circulation of bloods. In an attempt to eliminate the affliction of heart valves, the operation method to repair with artificial heart valves has been developed and saved numerous patients over past 30 years. This replacement operation has been performed since early 1960`s in Korea, but all the artificial heart valves used are imported from abroad with very high costs until recent years. The artificial heart valve using pyrolytic carbon has been developed at KAIST, which was proved to be stable in the mechanical performance and durability. Therefore, the in viva performance of this valve was examined through animal tests. The artificial heart valves used in this study are tilting disc type valves, in which the disc were made of graphite coated with pyrolytic carbon and the cages were made of titanium. In viva testings of these valves were performed in 12 dogs, in which right ventriculo-pulmonary arterial [Croup I] or inter-aortic [Croup IV] valved conduit was implanted using polytetrafluoroethylene conduits containing KAIST valve and aortic valve [Group II] or pulmonary valve [Croup III] was replaced by a KAIST valve with a 21mm or 19mm tissue annulus diameter. In group I and II, pre-and post-operative transvalvular pressure gradient was measured and compared with other prosthetic valves. During post operative period laboratory examination was performed including hemoglobin, hematocrit, red cell count, white cell, lactic acid dehydrogenase and platelet. The eight surviving dogs were sacrificed and autopsy was performed at 2, 6, and 8 weeks. KAIST valve has low transvalvular gradient and relatively high orifice area. Average ventriculo-aortic peak systolic transvalvular gradient was 14 mmHg in 21 mm valve and 19 mmHg in 19 mm valve. The valve has slight intravascular hemolysis effect. Thrombogenic effect of low polishing quality and eddy currents around small orifice is high. The valve has vulnerability of disc movement. These animal tests suggest that the improvement of the heart valve design, surface polishing state and prescription methods.
In-vitro flow characteristics downstream of a polyurethane artificial heart valve and a Bjork-Shiley Monostrut mechanical valve have been comparatively investigated in pulsatile flow using particle image velocimetry (PIV). With a triggering system and a time-delayed circuit the velocity distributions on the two perpendicular measurement planes downstream of the valves are evaluated at any given instant in conjunction with the opening behaviors of valve leaflets during a cardiac cycle. The regions of stasis and high shear stress can be found simultaneously by examining the entire view of the instantaneous velocity and Reynolds shear stress fields. It is known that high shear stress regions exist at the interface between strong axial jet flows along the wall and vortical flows in the central area distal to the valves. In addition. there are large stagnation or recirculation regions in the vicinity of the valve leaflet, where thrombus formation can be induced by accumulation of blood elements damaged in the high shear stress zones. A correlation between the unsteady flow patterns downstream of the valve and the corresponding opening postures of the polyurethane valve membrane gives useful data necessary for improved design of the frame structure and leaflet geometry of the polyurethane valve.
Seventy cases of open heart surgery were performed in the department of Thoracic and Cardiovascular Surgery, Pusan Paik Hospital, Inje College, from Oct. 1985 to Oct. 1986. And the results were summarized as follows. 1. Among the 70 cases, there were 48 cases of congenital heart anomalies and 22 cases of acquired rheumatic valvular heart diseases. Age range of the congenital patients was 7 months to 31 years with the mean age of 10 years, and the acquired patients was 18 to 62 years with the mean age of 40 years. 2. The heart-lung machine used for cardiopulmonary bypass was Sarns 7000, 5-head roller pump, and the number and type of oxygenators were 5 of membrane type and 65 of bubble type. For all cases GIK [glucose-insulin-potassium] solution was used as cardioplegic solution for myocardial protection during operation. 3. Among the 48 congenital anomalies, there were 12 cases of ASD group, 29 of VSD group, 3 of ECD, 3 of TOF and one of PDA + MR, and to all of which the appropriate radical operations were applied. 4. Among the 22 acquired valvular diseases, there were 11 cases of mitral valve diseases [MS; 4, MSr; 3, MRs; 4], 3 cases of aortic valve diseases [AR:1, ARs;1, ASr;1], 4 cases of double valve diseases [MRs+TR; 3, MRs+ARs; 1] and 4 cases of triple valve diseases [MSr+ASr+TR; 3, MSr+Ar+TR; 1]. To all the diseased mitral and aortic valves, artificial valve replacement was applied except one [As], in which valve plication was applied. And to all the diseased tricuspid valve, DeVega annuloplasty was applied. 5. The number of replaced artificial valves were 29 in 25 patients [congenital; 3, acquire; 22]. In MVR, 6 of mechanical valves [St. Jude Medical valve; 6] and 15 of tissue valves [Carpentier-Edward valve; 11, lonescu-Shiley valve; 4] were used. In AVR, 6 of mechanical valves [St. Jude Medical valve; 6] and 2 of tissue valves [Carpentier-Edward valve; 2] were used. 6. Postoperative complications were occurred in 12 cases. Among them 11 cases were recovered with intensive cares, but one patient [VSD + Fistula of Valsalva sinus] was expired with low cardiac out put syndrome.
1980년대에 동물과 인체에 이식한 기계식 인공 판막으로부터 핏트(pit)가 발견된 이래 그 원인으로 캐비테이션 현상이 주목받고 있다. 심실 압력 구배(dp/dt), 최대 폐쇄속도, 스퀴즈 유동 등과 같은 다양한 요소가 캐비테이션 발생의 임계값으로 연구되고 있다. 현재에는 기계식 판막의 표면 괴식의 원인으로서는 폐쇄직전에 발생하는 스퀴즈 유동과 수격현상 등이 주목받고 있다. 본 연구에서는 자연 심장에 비교적 가까운 압력 조건하에서 강체 홀더와 유연성을 부가한 홀더를 이용하여 모델 밸브의 디스크의 폐쇄 운동 및 밸브 표면 부위의 압력 변화를 측정하였다 실험 결과 모든 홀더에서 디스크 표면 근처에서 수증기 압력 이하의 압력 저하가 예상되었다. 또한 폐쇄 직전의 속도가 증가할수록 밸브의 표면 괴식도 증가하였다. 이들의 결과로부터 폐쇄 직전의 판막의 속도가 표면 괴식에 큰 영향을 미친다고 생각됐다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.