• Proceedings of the KSME Conference
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• 2008.11a
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• pp.1674-1678
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• 2008

본 연구에서는 심장의 세포 변화에서부터 혈류 순환의 시스템 변화까지 일련의 과정을 시뮬레이션 할 수 있는 통합모델을 개발하였다. 본 통합 모델을 이용하여 대동맥의 탄성도 변화 따른 Pulse Wave Velocity를 추정하였으며 심근의 수축 Mechanics의 변화를 시뮬레이션 하였다. 심장은 단순한 구 형상으로 모델링 되었다. 특히 동맥순환의 특성인 Wave propagation 과 Wave deflection의 현상을 모델링하기 위해 기존 모델에서 사용된 동맥계 순환 모델을 수정하였다. 즉 기존의 동맥 모델을 1차원의 운동방정식과 연속방정식을 기반으로 하는 Distributed arterial model로 대체하였다. Distributed arterial model은 혈액의 점성에 의한 에너지 손실, 혈관의 점탄성 효과 그리고 분지 되는 혈관에서의 에너지 손실을 포함하는 정교한 동맥 순환 모델이다. 정교한 동맥계 순환 모델의 동맥 탄성도 값을 조절함으로써 탄성도 변화에 대한 PWV를 계산 할 수 있었다. 이러한 수치적 방법을 사용하여 노화에 따른 동맥벽 탄성도의 저하가 심근세포의 Cross-bridge 동역학에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.21 no.6
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• pp.567-573
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• 2000

뇌동맥류는 뇌혈관의 일부가 풍선처럼 부풀어나는 혈관계 질환이며 뇌동맥류의 파열은 사망이나 심각한 후유 장애를 야기한다. 뇌동맥류의 다양한 발생 원인 중 혈관 내부의 혈류의 유동이 중요한 인자로 의심된다. 뇌동맥류의 형성에 미치는 혈류역학적 인자를 규명하기 위해 내경동맥에서 발생한 환자의 내경 동맥류 CT 사진을 이용하여 내경동맥류 모델을 제작하고, 모델 내부의 혈류유동장을 입자영상속도계를 이용하여 측정하였다. 동맥류가 발생한 내경동맥류 모델에서는 동맥류 원위부 목(distal neck)쪽과 반대쪽 내경동맥 벽에서 전단응력이 높게 나타났다. 동맥류 발생에 미치는 혈류역학적 인자를 규명하기 위해 동맥류를 제거한 내경모델을 제작하여 맥동유동에서 내부 유동장을 측정하였다. 심실수축기 동안 휘어진 내경동맥의 바깥쪽 벽에서 혈류의 혈관벽 부딪힘이 관찰되었으며 심실이완기 초반에도 이는 계속 유지되었다. 내경 동맥 내부의 부차적 유동특성을 연구하기 위해 동맥류 발생 위치에서 혈관 축과 수직인 평면의 유동장이 측정되었다. 혈관 단면에서는 휘어진 혈관의 바깥쪽에서 안쪽으로 시계방향의 와류가 형성되었으며, 이로 인해 혈관벽 바깥쪽과 시계방향으로 90도 정도 지역에서 전단응력이 높게 나타났다. 혈류 유동 특성과 동맥류 발생위치를 비교해 보면, 혈류의 혈관벽 부딪힘이 관찰되는 위치와 부차적 유동에 의해 전단응력이 크게 나타난 지역은 동맥류의 발생위치와 일치하였다. 따라서 혈류의 혈관벽 부딪힘과 부차적 유동에 의한 전단력이 동맥류 발생의 혈류역학적 요인으로 의심된다.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.24 no.4
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• pp.329-337
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• 2003

Blood in congenital or acquired AY fistula(arteriovenous fistula) flows from arteries directly to veins. detouring peripheral micro-circulation. This makes a great effect on the hemodynamics of human cardiovascular system. In this study, a computational method using lumped parameter mode) was proposed to simulate the cardiovascular hemodynamics of patients with acute AV fistula The cardiovascular system model with a fistula compartment in left lower limb was built using 17 standard lumped compartments. Using fourth order Runge-Kutta method. we solved numerically the unsteady linear set of the ordinary differential equations resulting from application of Kirchhoff's law to the lumped parameter hemodynamic model. The baroreceptor reflex system was implemented to explain the auto-regulation effect of the cardiovascular system with acute AV fistula.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.23 no.5
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• pp.375-383
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• 2002

Aneurysm embolisation method using coils have been widely used. Micro coils are introduced via a small catheter, and are packed inside of aneurysm sac, which induces intraaneurysmal flow stagnation and thrombus formation. When partial blocking of an aneurysm is inevitable, the location of coils is important since it changes the flow patterns inside the aneurysm, which affect the embolisation process. We measured the flow field inside the partially blocked lateral aneurysm models in vitro, and tried to suggest the effective locations of coils for aneurysm embolisation. Velocity fields are measured using a particle image velocitimeter for different coil locations- proximal neck, distal neck, proximal dome and distal dome. Flow into the aneurysm sac was significantly reduced in the distally blocked models, and coils at distal neck blocked inflow more effectively comparing to those at distal dome. This study suggests that distal neck should be the most effective location for aneurysm embolisation.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.20 no.5
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• pp.601-608
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• 1999

동맥의 일부분의 팽창하는 동맥류는 높은 사망률을 야기하는 혈관계 질환이다. 동맥류의 발생 및 파열에는 동맥류 내부의 혈류의 유동에 의한 혈관벽 전단 응력 및 압력이 주용한 원인 중 하나로 의심되고 있다. 복부대동맥류 내부의 혈류 유동 특성을 밝히기 위해서 동맥류의 최대 확장부가 복부동맥의 1.5배, 2배인 유리 모델을 제작하였다. 정상류 상태에서 다양한 레이놀즈수에 대해서 속도 및 난동도를 입자영상속도계를 이용하여 측정하였다. 경계층 박리로 인한 재순환 부분이 끝나는 재부착점은 동맥류 최대 확장부 후부에서 발생하였으며, 이 위치는 레이놀즈수의 변화에 따라 바뀌었다. 축방향 속도의 난동은 최대 확장부 후부에서 크게 나타났으며, 이 위치에서 난동에 의한 부가적 응력이 크며 혈관벽 구조변화가 발생하리라 예측된다. 동맥류 내부의 압력분포는 수치해석에 의해 계산되었다. 동맥류 내부 압력은 크기가 증가함에 따라 커졌으며 압력은 동맥류 최대 확장부 후부에서 발생하는 재부착점에서 최대값을 나타내었다. 동맥류 최대확장부 후부는 압력이 최대값을 가지며, 전단력의 변화 및 난동이 큰 지역이므로 동맥류의 파열이 발생하기 쉬운 지역으로 예측된다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.4
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• pp.221-226
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• 2016

Since arterial disease in the upper extremity is less common than that in the lower extremity, experimental and numerical investigations related to upper extremity have been rarely performed. We created a three-dimensional model of the arteries, larger than approximately 1 mm, in a Korean adult's left hand (from brachial to digital arteries), from 3T magnetic resonance imaging (MRI) data. For the first time, a three-dimensional computational fluid dynamic method was employed to investigate blood flow velocity, blood pressure variation, and wall shear stress (WSS) on this complicated artery system. Investigations were done on physiological blood flows near the branches of radial and deep palmar arch arteries, and ulnar and superficial palmar arch arteries. The flow is assumed to be laminar and the fluid is assumed to be Newtonian, with density and viscosity properties of plasma.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 2008.03b
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• pp.542-546
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• 2008

In this study, we developed a whole cardiovascular system model combined with a Laplace heart based on the numerical cardiac cell model and a detailed arterial network structure. The present model incorporates the Laplace heart model and pulmonary model using the lumped parameter model with the distributed arterial system model. The Laplace heart plays a role of the pump consisted of the atrium and ventricle. We applied a cellular contraction model modulated by calcium concentration and action potential in the single cell. The numerical arterial model is based upon a numerical solution of the one-dimensional momentum equations and continuity equation of flow and vessel wall motion in a geometrically accurate branching network of the arterial system including energy losses at bifurcations. For validation of the present method, the computed pressure waves are compared with the existing experimental observations. Using the cell-system-arterial network combined model, the pathophysiological events from cells to arterial network are delineated.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.62 no.2
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• pp.133-141
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• 2024

Atherosclerosis, a disease with high morbidity and mortality worldwide, is a chronic inflammatory disease that is a major cause of cardiovascular diseases such as stroke and myocardial infarction. Atherosclerosis is characterized by the accumulation of lipid deposits in the arteries, forming atheromas. This leads to the narrowing of the arteries and thrombosis. Recently, the need to develop bio-derived anti-atherosclerotic materials has been highlighted with concerns about the side effects of synthetic therapeutics. Accordingly, related research (such as the discovery of biomaterials for the improvement and treatment of atherosclerosis and the identification of mechanisms) has been actively conducted. Biomaterials including polysaccharides, polyphenols, and coenzyme Q10 have been reported to inhibit or delay symptoms by modulating factors involved in the development of atherosclerosis. For biomaterials with superior activity, in vivo anti-atherosclerotic activity has been confirmed. In this review, the pathogenesis of atherosclerosis was investigated, and the current status and application prospects of biomaterials with anti-atherosclerotic activity were proposed.

• Proceedings of the KSME Conference
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• 2000.11b
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• pp.385-390
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• 2000

In this study we propose the computational model for the coronary circulation. The bypass from left ventricle is also considered. Lumped parameter model with three compartments in the coronary circulation is implemented in this study. We connected the coronary artery compartment with left ventricle to explain the bypass procedure from left ventricle. The asymmetric resistance is assumed in the bypass line from left ventricle. The present numerical method is tested for normal coronary circulation and the results are compared with the existing computational work. The bypass simulation is conducted and the flow pattern is delineated. The effect of shunt resistance and coronary compliance to circulation is investigated for the better design of the bypass shunt.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 1999.11a
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• pp.152-157
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• 1999

For the simulation of the blood flow in coronary artery, the system modeling of coronary hemodynamics is combined with CFD technique. The blood flow in coronary artery interacts with the global coronary circulation. Especially in case of the coronary artery with stenosis, the interaction plays an important role in the hemodynamics of the circulation. In this study we present a combined numerical approach using both the CFD technique for flow simulation and the global system model of coronary circulation. We use a lumped parameter model for the global simulation of coronary circulation whereas the finite element method is employed to compute the viscous flow field in stenosed coronary artery, The time variation of the pressure drop due to stenosis is obtained from the proposed numerical method. Numerical results shows that the flow resistance and pressure drop due to stenosis has a relatively large value in systole.