• 한국가시화정보학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.80-93
• /
• 2023

We performed numerical simulations of blood flow in an arterial cerebral artery aneurysm to investigate the hemodynamic behavior after coil embolization. A patient-specific model was created based on CTA data. We also conducted the coil embolization simulation to obtain the coil placement within the aneurysm. Blood was assumed to be an incompressible Newtonian fluid, and both the vessel and coil were considered rigid walls. The pulsatile boundary condition was applied at the inlet, and the outflow boundary conditions were used at the outlets. Our findings demonstrated that the coil embolization significantly reduces the blood volume flowrate entering the aneurysm by effectively blocking the inflow jet, leading to a decrease in both TAWSS and WSS, especially at the systolic peak in the impingement zone. While several high OSI regions disappeared over the aneurysm surface, we observed high OSI regions with a relatively small area where the coil did not completely occlude the aneurysm. Overall, these results quantitatively analyzed the effectiveness of coil embolization by focusing on hemodynamic indicators, potentially preventing aneurysm rupture. The present work could contribute to the development of patient-specific coil embolization.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제13권5호
• /
• pp.2285-2290
• /
• 2012

동맥경화는 혈관 안에서 콜레스테롤의 침착 때문에 혈관이 좁아지거나, 딱딱해 지거나, 두꺼워 지게 되는데, 이런 현상이 심해지게 되면 동맥은 단단해져서 혈액이 원활히 통과하지 못하게 되고 심하면 사망 까지 이르게 되는 것이다. 본 연구에서는 복대동맥에서의 동맥경화가 진행되는 것을 탄성 혈관 일 때와 강성 혈관 일 때 각각 협착률이 혈관 직경의 20과 45%로 설정하고 속도와 압력 변화를 살펴보기 위하여 유한 요소 해석을 이용하여 모델링을 하였다. 혈관이 탄성 혈관일 때 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때 보다 45%일 때 더 높게 나타났으며, 강성 혈관에서 속도와 압력 값은 협착률이 혈관 직경의 20%일 때보다 45%에서 더 높았다. 협착률이 혈관 직경의 20과 45%인 탄성 혈관에서 재순환영역이 나타났다. 본 연구결과 혈관 협착에 따른 혈류역학적 특징을 이해하는데 도움이 될 것으로 판단된다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제21권4호
• /
• pp.391-401
• /
• 2000

본 연구에서는 정맥 등과 같은 혈관의 상황을 모사하기 위하여 선형적으로 벽 두께가 변하는 축 대칭 관의 벽면과 유동의 상호작용을 유한요소 방법으로 해석하였다. 사용한 유한요소 상용 소프트웨어(ADINA)의 타당성을 검증하기 위해서 막힘이 있는 혈관에서의 벽과 혈류의 상호작용을 해석하고 이를 기존의 실험결과와 비교하였다. 또한 2차원 신축 벽을 가지는 평판 사이의 유체 유동에 대한 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 축대칭 문제의 경우, 입구의 압력은 일정하게 유지하면서 출구 압력을 감소시켜 나간다. 출구 압력의 감소에 따라, 유량은 증가하며, 관내 유로의 단면적은 감소한다. speed index(평균속도를 파의 속도로 나눈 값)가 1 근방에서 유량은 최대가 되며, 유로 단면적이 최소가 된다. 그리고 출구압력이 좀 더 감소하면 유량은 오히려 줄어든다. 이와 같은 현상을 유동제한(flow limitation) 혹은 초킹(choking)이라 하는데, 폐의 기도(airway) 및 모세혈관, 그리고 이외의 여러 정맥들에서 자주 발생하는 폭포효과의 원인이 된다. 상류벽 두께와 하류 벽두께의 비가 2 일 경우에는 하류쪽에서 목(area throat)이 형성되며 이 비가 3일 경우에는 상류 쪽으로 이동하는데 하류 벽면의 강성(stiffness)이 상류 쪽에 비해 강하게 되어서 상류 쪽에서 먼저 붕괴가 일어나기 때문이다.

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

• 대한기계학회논문집A
• /
• 제23권6호
• /
• pp.912-921
• /
• 1999

Shear stress acting on the arterial wall by blood flow is an important hemodynamic factor influencing blocking of blood vessel by thickening of an arterial wall. In order to study the effects of wall elasticity on the wall shear rate distribution in an artery-divergent graft anastomosis, a rigid and a elastic model are manufactured. These models are placed in a pulsatile flow loop, which can generate the desired flow waveform. Flow visualization method using a photochromic dye is used to measure the wall shear rate distribution. The accuracy of measuring technique is verified by comparing the measured wall shear rate in the straight portion of a model with the theoretical solution. Measured wall shear rates depend on the wall elasticity and flow waveform. The mean and maximum shear rate in the elastic model are lower than those in rigid model, and the decreases are more significant near the end of a divergent tube. The reduction of mean and maximum of wall shear rate in an elastic model are up to 17 percent.

• 한국가시화정보학회지
• /
• 제14권1호
• /
• pp.33-39
• /
• 2016

Radio-cephalic arteriovenous fistula(RC-AVF) is the most recommended operation of achieving access for hemodialysis. However, it has high rates of early failure depending on the many haemodynamic conditions. To increase RC-AVF patency rate, many researches were performed by in-vitro experiment via artificial vessel and blood analogue fluid, and there were conflicting opinions about whether the non-Newtonian properties of blood have an influence on the flow in large arteries. To investigate the influence of viscoelasticity of blood within the RC-AVF, we fabricated three dimensional artificial RC-AVF and two kinds of blood analogue fluid. The velocity field of two fluids within the vessel were measured by micro-particle velocimetry(m-PIV) and compared with each other. The velocity profiles of both fluids for systolic phase were matched well while those for diastolic phase did not correspond. Therefore, it is desired to use non-newtonian fluid for in-vitro experiment of RC-AVF.

• 대한의용생체공학회:학술대회논문집
• /
• 대한의용생체공학회 1997년도 춘계학술대회
• /
• pp.111-115
• /
• 1997

The objective of present study is to obtain information about stenosis effects on the blood flow in the coronary artery bifurcation. The three dimensional steady of blood in the coronary artery bifurcation with stenosis and without stenosis are simulated using the finite volume method. Apparent viscosity of blood is represented as a function of shear rate by the Carreau models. Velocities vectors and wall shear stresses along the branch tubes with stenosis are compared with those of without stenosis for steady flows. Flow phenomena in the stenosed branch tubes are discussed extensively.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
• /
• pp.747-752
• /
• 2003

Many clinical studies have suggested that the blood flow in ideal geometry is involved in the development of atherosclerosis. This study simulated blood flow in the abdominal artery with real geometry to investigate MWSS(mean wall shear stress), AWSS(amplitude of wall shear stress) and OSI(oscillator shear index). The calculation grid for the real geometry was constructed by extracting the surface of arterial wall from CT(Computed Tomography) or MRI(Magnetic Resonance Imaging) sheets called as DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicines). The calculated MWSS, AWSS and OSI are much different from those of ideal geometry calculation. The MWSS increased while the AWSS decreased. Many shear forces are related to shapes of gradient. This paper will give clinical datum where the MWSS, AWSS and OSI are strong or weak. The hemodynamic analysis based on real geometry can provide surgeons with more reliable information about the effect of blood flow.

• 대한기계학회:학술대회논문집
• /
• 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
• /
• pp.753-758
• /
• 2003

The purpose of the present study was to establish the mechanism of the generation of atherosclerosis by analyzing the hemodynamic variables in the coronary artery where atherosclerosis occurs frequently. From the previous results, the stenosis phenomena due to atherosclerosis were related to not only biochemical reaction between blood and blood vessel but also the hemodynamic factors like flow separation and oscillatory wall shear stress. The present study aimed to investigate the causes of the generation and progression of atherosclerosis in the coronary artery. This study also aimed to develop the softwares which generate automatically three dimensional vascular models obtained by the angiogram images and the computer vision techniques. In the present study, the flow patterns for full three-dimensional hemodynamic characteristics were analyzed. To understand the three-dimensional hemodynamic characteristics, the wall shear stress distributions and secondary flows were investigated quantitatively.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
• /
• 제7권1호
• /
• pp.22-30
• /
• 2003

목적 : 본 연구에서는 호흡멈춤 K-space 분할 2D-FASTCARD 자기공명영상 기법에 의한 관상동맥우회로내의 혈류개방성 검사의 임상 적 유용성을 조사하였다. 대상 및 방법: 관상동맥우회로 시술을 한 38명의 환자에서 내유동맥의 수는 36개이었고 대복제정맥편은 56개였다. 2차원 FASTCARD 기법을 이용하여 sagittal과 transverse평면에서 13-18초 동안 호흡을 멈추고 영상을 심장박동주기에 맞추어 획득하였다. 신호크기-영상의 hard copy를 이용하여 관상동맥우회로가 예상되는 지점에서 혈류에 의한 작은 원형부분이 밝게 보이면 해당 graft가 개방되었다고 판독하였다. 결과: 시술 환자의 다양한 관상동맥우회술의 양상에 따라 분류하여 Sagittal평면과 transverse 평면에서 내유동맥편과 대복제정맥편의 개방성을 검사하였다 좌회선지관상동맥의 분지로 연결되는 대복제정맥편은 Sagittal평면에서, 좌전하행지 관상동맥 혹은 그의 분지나 우관상동맥으로 연결되는 내유동맥편 혹은 대복제정맥편은 transverse평면에서 최대 감도의 개방성 영상을 보였다. 전체 38명의 환자 중에 23명의 영상획득 가능환자에서 45개의 관상동맥우회로가 보였으며 9개가 보이지 않았다. 증상이 있던 두 명의 환자중 2개의 관상 동맥우회로가 보이지 않았다. 결론: 호흡멈춤 K-space 분할 2D-FASTCARD 자기공명영상 기법으로 관상동맥우회로의 혈류 개방성의 비침습적 평가가 가능하다. 그러나 이 방법으로 보이지 않는 관상동맥 우회로는 조영제를 사용한 자기공명 혈관조영술이나 일반 혈관조영술등의 방법으로 그 진위를 재검사하여 확진하는 것이 필요하다.