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Flow Visualization of Arteriovenous Grafting Using PIV Technique

PIV 기법을 이용한 동정맥루 문합에 대한 유동가시화

  • Jeon, Min-Gyu (Graduate School, Refrigeration and Air-conditioning Engineering, Korea Maritime Univ.) ;
  • Kim, Hyoung-Ho (Dept. of Mechanical Engineering, Soongsil Univ.) ;
  • Suh, Sang-Ho (Dept. of Mechanical Engineering, Soongsil Univ.) ;
  • Choi, Young Ho (Department of Radiology, Seoul Nat'l University, Boramae Hospital) ;
  • Lee, Hyun-Jin (Graduate School, Refrigeration and Air-conditioning Engineering, Korea Maritime Univ.) ;
  • Doh, Deog-Hee (Division of Mechanical and Energy Systems Engineering, Korea Maritime Univ.)
  • 전민규 (한국해양대학교 냉동공조공학과대학원) ;
  • 김형호 (숭실대학교 기계공학과) ;
  • 서상호 (숭실대학교 기계공학과) ;
  • 최영호 (서울대학교 보라매병원 진단방사선과) ;
  • 이현진 (한국해양대학교 냉동공조공학과대학원) ;
  • 도덕희 (한국해양대학교 기계에너지시스템공학부)
  • Received : 2013.05.01
  • Accepted : 2013.07.23
  • Published : 2013.11.01

Abstract

An arteriovenous fistula is artificially produced using a graft for hemodialysis in patients. In an arteriovenous graft (AVG), the angle of its arterial or venous anastomosis play an important role in producing flows inside blood vessels, through which a stenosis may occur. Most studies thus far have focused on CFD results. In this study, a PIV technique is used to analyze the hemodynamic characteristics at the arterial or venous anastomosis of an AVG having an angle of $30^{\circ}C$. For flow dynamic similarity, the Reynolds number is set to be the same for real and simulated flows. A PIV experiment is performed with a control valve in the arterial part. In conclusion, the recirculation flow appeared in the bifurcation area and the total blood velocity changed according to the extent of valve opening.

신부전 환자의 신장기능을 유지하는 방법의 일환으로서 사용되는 혈액 투석 시 동정맥루 문합각도에 따라서 혈액 유동상태의 양호가 결정된다. 지금까지의 연구는 CFD에 의한 것이 대부분이었으나 실험적 보고는 없다. 본 연구에서는 동정맥루의 혈류역학적 특성을 분석하기 위하여 PIV기법을 이용하였다. PIV실험을 위한 혈관모델의 문합부 각도는 $30^{\circ}C$로 정하였다. 유체역학적 상사를 만족시키기 위하여 Re수는 같게 하였고, 동맥부분에 밸브를 달아 개폐 정도를 조절하면서 PIV실험을 수행하였다. PIV 실험결과 분지부 부분에서 재순환유동이 발생되는 것을 볼 수 있었고, 동맥의 개폐 정도에 따라 전체적인 혈류속도의 변화가 나타났다.

Keywords

References

  1. Kim, H. H., Choi, Y. H., Suh, S. H., Lee, J. S., Jung, Y. H. and So, Y. H., 2012, "Arteriovenous Graft Modeling and Hemodynamic Interpretation," Open Journal of Fluid Dynamics, Vol. 2, No. 4A, pp. 324-330. https://doi.org/10.4236/ojfd.2012.24A040
  2. Choi, Y. H., Kim, H. H. andSuh, S. H., 2012, "Progress of Stenosis in the Arteriovenous Graft for Kidney Dialysis," The 12th Annual Conference of the Biomedical Engineering Society for Circulation,pp. 17-18.
  3. Choi, Y. H., Kim, H. H., Suh, S. H. and Lee, J. S., 2012, "Modeling and Hemodynamic Interpretation of Arteriovenous Fistula Graft," Proceedings of the 7th National Congress on Fluids Engineering, pp. 205-206.
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  5. Torii, R., Oshima, M., Kobayashi, T. and Takagi, K.,2001, "The Hemodynamic Study of the Cerebral Artery Using Numerical Simulations Based on Medical Imaging Data," The Visualization Society of Japan and Ohmsha, Journal of Visualization, Vol. 4, No. 3, pp. 277-284.

Cited by

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