• 대한기계학회논문집B
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• 제37권10호
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• pp.927-932
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• 2013

뇌동맥류모델은 CT 영상을 기반으로 추출하여, ANSYS-FLUENT를 사용해 전산 유체유동해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 뇌동맥류에서 최소 벽전단응력은 동맥류가 발생한 영역에서 일어나는 것을 알 수 있다. 또한 뇌동맥류 모델에서 우측중뇌동맥 안쪽벽면에 작용하는 벽전단응력의 크기는 동맥류 전부와 후부의 벽면에 작용하는 벽전단응력의 크기에 비해 20 배 더 크게 발생하는 것을 알 수 있다. 그러나 동맥류 영역에서의 전단응력의 크기는 매우 작게 나타났다. 혈관 수축이 일어나는 동안 동맥류의 영역에서 매우 복잡한 이차유동이 발생하는 것을 볼 수 있다. 동맥류 내부에서의 혈류유동은 나선형 유동형태를 보이며, 본 연구의 혈류역학적 특성 분석을 통해 뇌동맥류의 파열을 예견할 수 있을 것으로 판단한다.

• 한국정밀공학회지
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• 제22권9호
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• pp.179-187
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• 2005

The characteristics of blood flow and the interaction between the blood vessel and blood flow play important roles in plaque cap rupture and the growth of atherosclerosis which may lead directly to a heart attack or a stroke. In this study, carotid arteries with different stenoses have been numerically simulated to investigate the wall shear stress(WSS) and the elastic motion of the vessel. Blood flow has been treated as physiological, laminar and incompressible flow. To model the shear thining behavior of the blood, the Carreau-Yasuda model has been employed but the viscoelasticity of blood has not been considered. The results show that the WSS of $severe(75\%)$ stenosis is much higher than those of $25\%\;and\;50\%$ stenosis in the region of stenosis. With the increase in the stenosis thickness, the expansion ratio of the center of the stenosis decreases while the expansion ratio of the upstream region of the stenosis increases.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권1호
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• pp.63-70
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• 2014

본 연구에서는 상대적으로 얇은 두께의 스트럿을 가진 스텐트를 적용하여 스텐트의 공극률(80%, 74% 및 64%)에 따른 뇌동맥류 내부 유동 특성 변화를 이해하고자 CFD 해석을 수행하고, 기존의 발표된 실험 결과와 비교하였다. 수치해석 방법으로는 이차의 사면체 요소(quadratic tetrahedral element) 기반의 유한요소해석(FEM) 코드를 이용하였다. 뇌동맥류 내부 평균유속 감소비의 정량적인 면에서는 실험결과와 약간의 차이를 보였으나, 스텐트 공극률에 따른 뇌동맥류 내부 유동장 패턴 및 평균유속 감소의 상대적 특성 등은 비교적 잘 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 본 연구에서 고려한 가장 높은 80% 공극률을 가지는 스텐트의 경우에도 비교적 우수한 뇌동맥류 유입 유속 감소 효과를 가짐을 확인할 수 있었으며, 이보다 더 낮은 공극률을 가진 스텐트의 경우에는 약간의 추가적인 뇌동맥류 유입 유속 감소 효과를 가지나, 유속 및 벽전단응력 등의 혈류역학적 특성은 큰 변화가 없음을 알 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.221-226
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• 2016

하지혈관에 비해 상지혈관질환은 드물기 때문에 상지혈관계에 대한 실험적, 수치해석적 연구는 매우 드물다. 본 논문에서는 최초로 MRA 영상데이터로부터 한국 성인 왼팔의 혈관계, 상완동맥에서 1 mm 이상의 손가락동맥들에 이르는, 3차원 컴퓨터 모델을 제작하였다. 이 모델에 대해 수치해석을 수행하여 정상, 주기유동에 대한 속도장, 압력장을 계산하였고 주요 분지관에서의 유량분배와 벽전단응력 분포에 대해 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권1호
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• pp.21-28
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• 2007

The use of drug-eluting stents has dramatically reduced the incidence of restenosis however, much remains to be teamed about the performance of these stouts. In the present study, we tested the hypothesis that the design of drug-eluting stents influences the efficacy of local drug delivery to the arterial wall and that this effect depends on both arterial geometry and the prevailing flow conditions. We performed computational simulations in which the coupled Navier-Stokes and advection-diffusion equations were solved to determine the flow field and drug concentration in the vicinity of model drug-eluting stouts It is found that the characteristics of flow phenomena can be influenced greatly by the ratio of stent diameter to vessel diameter. The presence of drug-eluting stent may have profound effect on wall shear stresses, recirculation sizes and drug distributions. The results show that recirculation zone is influenced by the imposed flow conditions and stent diameter. In pulsatile flow, the low wall shear stress and high drug concentration occur along the arterial wall during the decelerating flow conditions. These results could provide the guideline for future drug-eluting stent designs toward reducing restenosis by affecting local wall shear stress distributions associated with neointimal hyperplasia.

• 한국전산유체공학회지
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• 제13권3호
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• pp.44-50
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• 2008

The present study is carried out in order to investigate the effect of the periodic acceleration in the stenosed and bifurcated blood vessels. The blood flow and wall shear stress are changed under body movement or acceleration variation. Numerical studies are performed for various periodic acceleration phase angles, bifurcation angles and section area ratios of inlet and outlet. It is found that blood flow and wall shear stress are changed about ${\pm}20%$ and ${\pm}24%$ as acceleration phase angle variation with the same periodic frequency. also wall shear stress and blood flow rate are decreased as bifurcation angle increased.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제23권4호
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• pp.281-286
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• 2002

심혈관계에서 자주 발생하는 죽상경화증과 혈전의 발생 및 성장에 관한 복잡한 기전을 이해하기 위하여 뇌의 혈액공급을 담당하는 경동맥을 2차원 축대칭으로 모사하여 수치해석하였다. 박동유동 상태에서 경동맥 내에 25%. 50%, 75%의 협착이 형성된 경우에 대하여 혈관내의 속도분포 및 혈류역학적 벽 파라미터들이 고찰되었다. 혈액은 뉴턴유체 및 전단변형률에 따라 점성이 변화하는 비뉴턴유체로 간주되었으며 비뉴턴모델로는 혈액과 유사한 점성치를 나타내는 Carraeu-Yasuda 모델이 적용되었다. 해석 결과 혈관내벽에 작용하는 벽전단응력은 협착이 커질수록 크게 증가하였으며 비뉴턴유체보다 뉴턴유체의 경우에서 벽전단응력이 크게 평가되었다. 벽전단응력 진동지표(OSI)에 의해 시간평균 재부착점이 예측되었는데 비뉴턴유체보다 뉴턴유체의 경우에서 협착 영역으로부터 멀리 떨어진 곳에서 관찰되었다. 시간평균 벽전단응력구배(WSSG)도 협착이 큰 경우에 상당히 크게 나타났는데 비뉴턴유체보다 뉴턴 유체의 경우에 더 큰 값이 나타났다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제16권2호
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• pp.81-87
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• 2011

The importance of shear thinning non-Newtonian blood rheology on the hemodynamic characteristics of idealized cerebral saccular aneurysms were investigated by carrying out CFD simulations assuming two different non-Newtonian rheology models (Carreau and Ballyk models). To explore effects of vessel curvature, a straight and a curved vessel geometry were considered. The wall shear stress(WSS), relative residence time(RRT) and velocity distribution were compared at the different phases of cardiac cycle. As expected, blood entered the aneurysm at the distal neck and created large vortex in both aneurysms, but with higher momentum on the curved vessel. Hemodynamic characteristics such as WSS, and RRT exhibited only minor effects by choice of different rheological models although Ballyk model produced relatively higher effects. We conclude that the assumption of Newtonian fluid is reasonable for studies aimed at quantifying the hemodynamic characteristics, in particular, WSS-based parameters, considering the current accuracy level of medical image of cerebral aneurysm.

• 대한기계학회논문집B
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• 제32권11호
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• pp.891-896
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• 2008

In the present computational study, simple stenotic artery models using pulsatile flow condition were investigated. A 1 Hz non-reversing sinusoidal velocity for pulsatile flow was imposed at the flow inlet and the corresponding Womersley number based on the vessel radius is 2.75. The simple stenotic geometries have been used that consist of 25%, 50% and 75% semicircular constriction in a cylindrical tube. In this paper, numerical solutions are presented for a first harmonic oscillatory flow using commercial software ADINA 8.4. As stenosis and Reynolds number increase, the maximum wall shear stress(WSS) increases while the minimum WSS decreases. As the stenotic rate increases, the pressure drop at the throat severely decreases to collapse the artery and plaque. It is found that the fluid mechanical disturbances due to the constriction were highly sensitive with rate of stenosis and Reynolds number. When Reynolds number and stenosis increase, the larger recirculation region exists. In this recirculation region the possibility of plaque attachment is increasingly higher. The present results enhance our understanding of the hemodynamics of a stenotic artery.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권10호
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• pp.893-899
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• 2010

박동유동조건에서 관상동맥 내의 유동특성과 혈류역학적 인자 분포를 선행연구에서 수행하여 혈류역학이 관상동맥 내의 협착현상과 연관관계가 있음을 밝혔다. 동맥경화증의 호발부위인 관상동맥 분지부에서 혈류역학적 변수를 분석하여 동맥경화증의 발생기전을 규명하는 것이 본 연구의 목적이다. 동맥경화증에 의한 협착현상은 혈액과 혈관벽 사이의 생화학 반응뿐 아니라 유동박리나 벽전단응력과 같은 혈류역학적 인자와도 관계 있음을 확인하였다. 관상동맥 분지부의 분지각이 증가할수록 분지부 단면에서의 재순환영역의 크기가 증가하고 교란유동이 발생하게 된다. 이 재순환영역이 관상동맥에서 동맥경화의 시작점으로 의심되는 영역이라 할 수 있다.