Pulsatile Extracorporeal Membrane Oxygenation(ECMO) can mitigate the heart load and raise the patient's blood perfusion. But If the ECMO pulsate the blood flow during the systolic period, It can burden to the patient's heart. To avoid the heart injury, we have to consider the relation between output of ECMO, hemodynamic states and heart movement. To raise the efficacy of the pulsatile ECMO, we investigated the coronary perfusion, cardiac muscle tension and hemodynamic states during the ECMO perfusion by using the mathematical model of human blood circulatory system and ECMO. The outflow data of the pulsatile ECMO(T-PLS, Bioheartkorea, Korea) was obtained in vitro experiments. According to the phase and pumping rate of the ECMO, the heart's load and coronary perfusion could be adjusted to the proper levels. The results of the human- ECMO lumped parameter model showed that the synchronizing operation of the pulsatile ECLS can be helpful at stabilizing the patient's hemodynamic states.
We have investigated the blood sucking phenomena of a female mosquito. The main objective of this study is to understand the mosquito's blood sucking mechanism and eventually to develop a bio-mimic technology that can be used to resolve the problem encountered in the transport of infinitesimal biological fluids in various bio-chips and microchips. At first, the consecutive velocity fields of blood-sucking flow in a proboscis were measured using a micro-particle image velocimetry (PIV) system employed with a high-speed camera. The velocity signals of the blood-sucking flow in the proboscis represent a periodic pulsatile flow pattern and spectral analysis on the velocity waveform shows a clear peak at 6.1 Hz.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제38권2호
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pp.140-146
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2014
Stenosis is the drastic reduction in the cross-sectional area of blood vessel caused by accumulations of cholesterol. It affects the blood flow property and structure from the fluid dynamic point of view. To understand the flow phenomenon more clearly, a particle image velocimetry method is used and the fluid dynamic characteristics in a circular channel containing stenosis structure is investigated experimentally in this study. Different stenotic-structured models made of acrylic material are subjected to a pulsatile flow generated by an in-house designed pulsatile pump. The inner diameter of the tube inlet is 20 mm and the length of reduced area for stenosis ranges between 35mm and 40mm. It is circulated continuously through a circular channel by the pump system. Pressure is measured at four different sections during systolic and diastolic phase changes. The phase-averaged velocity field distribution shows a recirculation regime after the stenotic structure. The effects of the stenotic obstructions are found to be more severe when the aspect ratio is varied.
[here are so many reports that pulsatile blood flow provides physiologic organ perfusions during cardiopulmonary bypass. So, we compared the recent 30 cases undergoing cardiac surgery by Cobe-Stckert pulsatile roller pump with another 30 cases by Polystan nonpulsatile roller pump. Pulsatile flow was applied during aortic-cross clamping period when synchronized to internal EKG simulator, and perfusion mode was changed to continuous nonpulsatile flow after declamping of aorta. Age, sex, weight, and disease entities were comparable and operative techniques were similar between two groups. 1. There were no differences in average ACC time, ECC time, and Operation time. 2. Postoperative artificial respiration time was 6hrs 30mins in nonpulsatile group and 4hrs 48mins in pulsatile group, and detubation time after ventilator weaning was 2hrs 44mins in nonpulsatile group and 1hrs 43mins in pulsatile group. 3. Average pulse pressure was 8mmHg in nonpulsatile group and 55mmHg in pulsatile group, and a mean arterial pressure was 66.0mmHg in nonpulsatile group and 60.7mmHg in pulsatile group. 4. Mean urine-output during ACC;ECC period was 9.717.3;9.913.2ml/kg/hr in nonpulsatile group and 14.215.0;15.817.5 in pulsatile group [p<0, 05], and thereafter progressive decrease of differences in urine output between two groups until POD 2, and lesser amounts of diuretics was needed in pulsatile group during same postoperative period. Serum BUN/Cr level showed no specific difference and urine concentration power was well preserved in both groups. 5. Plasma proteins and other Enzymes showed no differences between two groups, but serum GOT/GPT level was higher in nonpulsatile group till POD 2. 6. Serum Electrolytes showed no differences between two groups. 7. WBC, RBC, Platelet counts, Hgb and Hct were not different and Coagulogram was well preserved in both groups. 8. Plasma free Hgb level was 7.09mg% in pulsatile group compared with 3.48mg% in pulsatile group on POD 1 but was normalized on POD 2. Gross hemoglobinuria after ECC was noted in 6 cases [20%] of pulsatile group and 4 cases [13%] of nonpulsatile group. 9. In both groups, most patients were included in NYHA class III to IV [28 cases;93% in nonpulsatile group, 22 cases;73% in pulsatile group] preoperatively, and well improved to class I to 11[22 cases; 73% in nonpulsatile group, 30 cases; 100% in pulsatile group] postoperatively. There were 7 operative mortalities in nonpulsatile group only, which were 5 cases of TOF with hepatic failure, 1 case of multiple VSDs with low out-put syndrome, and 1 case of mitral valvular heart disease with cardiomyopathy. We concluded that the new, commercially available Cobe-Stckert pulsatile roller pump device was safe, simple, and reliable.
High-flux dialysis treatment removes various toxins via diffusion as well as convection, which is induced by ultrafiltration and backfiltration. In this study, in vitro (Using the distilled water and the bovine's blood) comparison test was performed to determine whether utilization of a high flux dialyzer paired with different pumps would increase the efficiency of convection. At the same blood flow rates, a pulsatile pump and a roller pump were employed to propel the distilled water and bovine whole blood to a high flux dialyzer. Pressures at the dialyzer inlet and outlet in the blood circuit and in the dialysate circuit were measured, respectively. From these data, we calculated the transmembrane pressure and predicted the ultrafiltration and backfiltration rates developed by both pumps. Using the bovine's blood experiment, ultrafiltration and backfiltration rates were 1.6 times higher with the pulsatile pump than with the roller pump. We conclude that utilization of a pulsatile pump in high flux hemodialysis treatments increases ultrafiltration volume, compared with a roller pump under conditions of the same blood flow rate.
배경: 심정지와 같은 위급상황에서 관상동맥의 혈류를 유지하는 것은 심장근육의 보존과 회복 및 환자의 생명을 보존하는 데 중요하다. 최근 들어 Extra-Corporeal Life Support System (ECLS)의 기계식 순환장치의 사용으로 심정지 환자의 생명을 보존하고자 하는 노력이 시도되고 있다 본 연구는 체외순환 모델에서 박동성 혈류와 비박동성 혈류가 관상동맥의 혈류량 및 심근에 미치는 영향에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 실험은 $25\~35Kg$의 돼지 14마리를 각각 7마리씩 두 군으로 나누어 진행하였다. 제 1군은 비박동성 혈류 펌프인 원심펌프를 사용하였고 제2군은 이중 박동형 펌프를 사용하였다. 체외순환은 우심방에서 상행대동맥으로 심폐바이패스를 하고, 9V의 전기 충격으로 심실세동을 만들었다. 체외순환은 2시간 동안 유지하였으며, 펌프량은 두 군 모두 2 L/min로 유지하였다. 초음파를 이용한 관상동맥 혈류 측정장치를 이용하여 좌전하행지의 관상동맥 관류량을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 20분마다 측정하였다. 또한 관상 정맥동의 혈액을 펌프 시작 전(기초치)과 시작 후 1시간, 2시간에 채취하여 두 군간의 심근효소의 차이와 대사물질의 차이를 비교하였다. 각 관찰지표의 군간 비교는 STATISTICA 통계프로그램(Version 6.0)의 Mann-Whitney U test를 이용하였고 통계적 유의수준은 p값이 0.05 이하인 경우로 하였다. 결과: 관상동맥의 저항지수는 제 2군에서 낮게 나타났으며, 펌프 구동 후 40분, 80분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있게 나타났다 (p<0.05). 관상동맥의 평균 혈류 속도는 제 2군에서 펌프 구동 후 20분부터 의미 있게 높게 유지되었다(p<0.05). 관상동맥의 혈류량도 제2군에서 높게 유지되었으며, 펌프 구동 후 40분, 60분, 100분, 120분에서 통계적으로 의미 있는 차이를 보였다(p<0.05). 그러나, 관상정맥동의 혈액학적 검사에서는 두 군간에 차이가 없었다. 결론: 박동성 혈류는 비박동성 혈류보다 좌전하행지 관상동맥의 저항지수를 낮추고, 관상동맥의 관류속도를 빠르게 하여, 관상동맥으로의 혈류량을 높게 유지하였다.
뇌혈관 질환의 발생 및 진행 기작을 이해하고 그 질환의 조기진단과 진행예측을 위해서는 경동맥 분지에서의 혈류역학 정보가 매우 중요하다. 본 논문에서는 정상인 경동맥 분지 탄성 모형 혈관과 생체 외 돼지혈액을 이용하여 모의박동 혈액 순환 시스템을 구축하여 혈류를 조절하면서 혈관과 혈액의 초음파 영상을 내부 압력과 시간 동기화하여 측정하였다. 박동 펌프의 박동률이 분당 20회, 40회, 60회(r/min)일 때의 초음파 영상의 에코 값, 혈류속도, 혈관 벽의 움직임, 혈압을 펌프의 5주기 동안 평균하여 한 주기의 데이터를 추출하였다. 결과로 박동률이 20 r/min, 40 r/min, 60 r/min일때 수축기 최고 혈류 속도는 각각 20 cm/s, 25 cm/s, 40 cm/s, 혈압 차는 각각 30 mmHg, 70 mmHg, 85 mmHg, 동맥벽은 각각 0.05 mm, 0.15 mm, 0.25 mm로 확장 하였다. 에코의 주기적 변화는 혈류속도와 압력과는 시간 지연이 있었으며 20 r/min에서는 변화량이 최소였다. 이러한 시간 동기화된 인자들의 주기적 변화는 전산혈류역학 실험의 정확한 입력정보와 검증을 위한 중요한 정보이며 경동맥 협착 질환의 발생 및 진행 기작을 밝히는데도 유용한 정보를 제공할 것이다.
Ahn, Chi Bum;Kang, Yang Jun;Kim, Myoung Gon;Yang, Sung;Lim, Choon Hak;Son, Ho Sung;Kim, Ji Sung;Lee, So Young;Son, Kuk Hui;Sun, Kyung
Journal of Chest Surgery
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제49권3호
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pp.145-150
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2016
Background: Extracorporeal circulation (ECC) can induce alterations in blood viscoelasticity and cause red blood cell (RBC) aggregation. In this study, the authors evaluated the effects of pump flow pulsatility on blood viscoelasticity and RBC aggregation. Methods: Mongrel dogs were randomly assigned to two groups: a nonpulsatile pump group (n=6) or a pulsatile pump group (n=6). After ECC was started at a pump flow rate of 80 mL/kg/min, cardiac fibrillation was induced. Blood sampling was performed before and at 1, 2, and 3 hours after ECC commencement. To eliminate bias induced by hematocrit and plasma, all blood samples were adjusted to a hematocrit of 45% using baseline plasma. Blood viscoelasticity, plasma viscosity, hematocrit, arterial blood gas analysis, central venous $O_2$ saturation, and lactate were measured. Results: The blood viscosity and aggregation index decreased abruptly 1 hour after ECC and then remained low during ECC in both groups, but blood elasticity did not change during ECC. Blood viscosity, blood elasticity, plasma viscosity, and the aggregation index were not significantly different in the groups at any time. Hematocrit decreased abruptly 1 hour after ECC in both groups due to dilution by the priming solution used. Conclusion: After ECC, blood viscoelasticity and RBC aggregation were not different in the pulsatile and nonpulsatile groups in the adult dog model. Furthermore, pulsatile flow did not have a more harmful effect on blood viscoelasticity or RBC aggregation than nonpulsatile flow.
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.
The objective of this study is to get a fundamental data for the shape of a robot which operates in blood vessels. The overall analysis was calculated with a CFD code. The flow was idealized as a pulsatile flow, and first the robot was assumed as a simple capsule model. Then a drag of the body in the flow was calculated, and this process was repeated, varying the shape. To validate all the result, the pulastile velocity simulation was compared with the theoretical data, and the drag of a body was compared with the existing data of the other papers first. Then with the next calculation the guideline for the design of robot shape was presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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