3차원의 협착 혈관모델을 3D 프린터를 이용하여 제작하였다. 협착부는 관의 중심축에 대하여 대칭인 형태이며, 협착부가 0도인 직관과 10도로 굽어진 관인 두 가지 모델에 대하여 실험을 수행하였다. 협착모델 내부 속도장을 매질에 대한 왜곡 없이 측정하기 위하여 굴절률일치법을 이용하였다. 정량펌프를 사용하여 발생된 맥동유동은 펌프의 회전속도로 세 가지의 속도조건을 조절하였다. 비정상상태의 속도장은 time-resolved PIV 기법을 이용하여 측정되었다. 주기적인 와류의 생성과 이동은 관 내 최대속도 영역과 관련 있으며, 와류의 크기와 위치 및 대칭성은 레이놀즈수와 관의 기하학적 구조에 영향을 받음을 알 수 있었다. 곡선관에서는 협착부 하류에 재순환 영역이 관찰되며, 이는 혈류역학적 관점에서 혈전의 형성과 침착 가능성을 설명해준다.
심실보조장치는 말기 심부전환자에게 심장이식수술 없이 1 년 생존율을 25%에서 52%까지 증가 시킬 수 있는 유일한 장치이다. 하지만 심실보조장치 이식 후 1 년이 이내에 사망하는 원인 중 기기의 고장으로 인한 사망률이 6%를 차지하기 때문에 심실보조장치의 고장이 환자의 심장 움직임과 혈류 역학적인 상태에 영향을 주지 않는 새로운 방법이 필요하다. 기존의 심실보조장치는 원심형, 축심형으로 혈액을 박출해 주는 방식이어서 동맥압 보다 박출하는 압력이 낮을 때 혈액의 역류가 일어나는 문제점이 있다. 본 논문에서는 박출 압력이 약할 때, 2 개의 밸브에 의하여 혈액의 역류를 방지하고 관형태의 구조에 의해 혈액의 정체량을 줄일 수 있는 새로운 박동형 관형 심실보조장치를 개발하였으며, 체외실험과 동물실험으로 박출량과 펌프의 압력을 측정하여 그 특성을 평가하였다.
A Ventricular assist device (VAD) is one of the most efficient treatments to raise the survivability of the end stage heart failure patient. However, some of LVAD patients have died for the failures and improper control of LVAD. To detect critical dangers in LVAD, the monitoring methods of LVAD outflow have been requested, because it can be affected by patient's hemodynamic states and abnormal conditions of LVAD. In the case of an external pulsatile LVAD, the air movement through the air line can be used to estimate LVAD outflow. In this study, the air movement in the air-line of the extracorporeal pulsatile LVAD was measured with a differential pressure sensor between different points. The precise estimation of air movement could be achieved by additional measurement of air pressure. In a series of in-vitro experiments, the LVAD outflow were changed according to the afterload of LVAD and the differential pressure of LVAD didn't have close correlation with the LVAD outflow that were measured with an ultrasonic flowmeter at the same time. However, new precise estimation with the data from differential pressure and one point pressure in the air-line showed higher correlations with LVAD outflow.
A novel electro-mechanical implantable ventricular assist system is developed as a bridge to transplantation or recovery for patients with end-stage heart failure. The developed system is composed of an implanted blood pump, an external monitoring system which stores data, and a wearable system including a portable external driver and a portable power supply system. The blood pump is designed to be implanted into the left upper abdominal space and provides blood flow from the left ventricular apex to the aorta. The pulsatile blood flow is generated by a double cylindrical cam. There was mo excessive heat emission from the blood pump into the temperature-controlled chamber in the heat test and no stagnated flow within the blood sac by the observation in the flow visualization test. Animal experiments were performed using sheep and calves. The maximum assist flow rate reached 7.85L/min in the animal experiment. The evaluation results showed that the developed system was feasible for the implantable ventricular assist system. The long-term in vitro durability test and mid-term in vivo experiments are in progress and mow the modified next model is under development.
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.
To identify a solution for the restricted availability of healthy lungs and the high risk of immune rejections following organ transplantation, tissue engineering techniques for culturing lungs have been studied by many research groups. The most promising method for culturing lungs is the utilization of a bio-scaffold that was prepared using harvested organs from human donors or other animals by removing their original cells. In this study, a pulsatile perfusion pump was used to alleviate the cell removal effect with the high fluid-dynamic power of the perfusion stream during the decellularization process, while other conventional studies focused on chemical methods to identify efficient detergents. The purpose of this study was to analyze the developed device by using energy equivalent pressure (EEP), which is an indicator of pulsatility, to understand the characteristics of pulsatile energy transmitted according to the load size by using the artificial model and compare it with the measured EEP. The pulsatility of the device can be estimated with the concept of fluid-dynamic energy during a particular constant time period or fluid-dynamic power represented as EEP and EEP increment. Because the measured EEP of perfusion flow during decellularization can be changed by the amount of fluid leakage and the degree of clogging in the capillary vessels, EEP should be measured to determine whether the decellularization is progressing without problems. The decrement of EEP caused by the high perfusion resistance was observed from some experimental results that were obtained with artificial models. EEP can be used to monitor the decellularization process after analyzing the varying EEP according to the amount of load. It was confirmed that the EEP was maintained at a high level in the experiment using the harvested lungs from 12-13-week-old rats. In addition, it was confirmed that the cell removal time was faster than when continuous perfusion was performed. In this study, pulsatile power delivered to the lungs was measured to monitor the process of cell removal, and it serve as the evidence for efficient decellularization.
As a carrier of malaria and sneak of blood, mosquitoes are an unpleasant insect. However, there are several unknown natural secretes related with mosquitoes. Among them, we focused on the blood sucking process of a female mosquito. The main objective of this study is to understand the mosquito's blood sucking mechanism that can be used to resolve the problem encountered in the injection or transport of infinitesimal biological fluids in a micro-chip. At first, the velocity fields of blood-sucking flow in a proboscis were measured using a micro-particle image velocimetry (PIV) technique. The velocity signals of flow in the proboscis show periodic variation. This seems to be resulted from the beating of the pharyngeal pump which works as driving power. To analyze the pumping mechanism, the temporal variation of the pharyngeal pump was visualized using the synchrotron X-ray micro-imaging technique. The volume variation was estimated by the help of digital image processing techniques. Once the main mechanism of blood sucking process was found, a effective micro-pumping system with high efficiency would be developed in near future.
Purpose: To determine the relationship between anatomical variation at A-com. artery area an hemodynamically induced aneurysm-mimicking findings on 3D-TOF MRA clinically a experimentally. Method: Sixty-two patients who had no aneurysm at A-com artery on DSA were evalua with MRA. MRA was performed with 1.5T MR machine(Vision, Siemens). Scan parameters o MRA included TR/TE/FA=30/6.4/25$\psi$$\circledR$˙¡, 512*192 of matrix with MIP technique. The occurrence of signal defect at shoulder area of bifurcated A-com artery on MRA was evalua for the relationship between the symmetricity of bilateral ACA and the patency of A-c artery. DSA images were acquired at both ICA and VA. To analyze hemodynamical facto of signal defect, experimental studies of MRA and DSA were peformed with elastic silic phantom using conducting pulsatile pump. We also compared the results with those o computational fluid dynamics(CFD).
Purpose: To evaluate the physiologic background of poorly visualized aneurysms during DSA a contrast-enhanced MRA(CEMRA) due to hemodynamical isolation on clinical and experiment data. Method: Two cases of intracranial aneurysm which were poorly visualized on DSA a CEMRA and one case of intracranial aneurysm which had poor turnover of contrast mediu during DSA were selected for this clinical study. We evaluated the turnover of blood in t terminal aneurysm of handmade elastic silicon phantoms for comparative experiment. Flo experiments with DSA and contrast enhanced MRA were performed in elastic phantoms aneurysm with 3 different diameters (2, 5 and 10 mm) of neck mimicking basilar ti aneurysm, attached to pulsatile pump similar to that of human physiologic parameters. W compared the results with those of computational flow dynamics(CFD).
Lim, Jaekwan;Won, Jong Yun;Ahn, Chi Bum;Kim, Jieon;Kim, Hee Jung;Jung, Jae Seung
Journal of Chest Surgery
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제54권2호
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pp.81-87
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2021
Background: Artificial grafts such as polyethylene terephthalate (Dacron) and expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) are used for various cardiovascular surgical procedures. The compliance properties of prosthetic grafts could affect hemodynamic energy, which can be measured using the energy-equivalent pressure (EEP) and surplus hemodynamic energy (SHE). We investigated changes in the hemodynamic energy of prosthetic grafts. Methods: In a simulation test, the changes in EEP for these grafts were estimated using COMSOL MULTIPHYSICS. The Young modulus, Poisson ratio, and density were used to analyze the grafts' material properties, and pre- and post-graft EEP values were obtained by computing the product of the pressure and velocity. In an in vivo study, Dacron and ePTFE grafts were anastomosed in an end-to-side fashion on the descending thoracic aorta of swine. The pulsatile pump flow was fixed at 2 L/min. Real-time flow and pressure were measured at the distal part of each graft, while clamping the other graft and the descending thoracic aorta. EEP and SHE were calculated and compared. Results: In the simulation test, the mean arterial pressure decreased by 39% for all simulations. EEP decreased by 42% for both grafts, and by around 55% for the native blood vessels after grafting. The in vivo test showed no significant difference between both grafts in terms of EEP and SHE. Conclusion: The post-graft hemodynamic energy was not different between the Dacron and ePTFE grafts. Artificial grafts are less compliant than native blood vessels; however, they can deliver pulsatile blood flow and hemodynamic energy without any significant energy loss.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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