Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1996.04a
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pp.346-350
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1996
This paper presents a Neural Network Identification (NNI) method for modeling of highly complicated nonlinear and time varing human system with a pneumatically driven mock circulation system of Left Ventricular Assist Device(LVD). This system consists of electronic circuits and pneumatic driving circuits. The initation of systole and the pumping duration can be determined by the computer program. The line pressure from a pressure transducer inserted in the pneumatic line was recorded. System modeling is completed using the adaptively trained backpropagation learning algorithms with input variables, Heart Rate(HR), Systole-Diastole Rate(SDR), which can vary state of system, and preload, afterload, which indicate the systemic dynamic characteristics and output parameters are preload, afterload.
A new type of motor-driven Total Artificial Heart (TAH) system with rolling-ball mechanism has been developed. To test its performance as a Left Ventricular Assist Device (LVAD), LVAD is controlled to bypass blood for impaired heart triggered by the R-wave in ECG. Results of the test with a Mock Circulation System (MCS) and an animal experiment with a dog are also included. More powerful system using a brushless DC motor has been developed and its control scheme is represented.
Background: In order to develop the acute heart failure model for the animal experiment of the pneumatic ventricular assist device, we decided to use young pig whose coronary artery distribution is almost the same as humans and also very cheap in price. The purpose of this study is to develop stable, reproducible acute ischemic heart failure model in swine using coronary artery ligation method. Material and Method: Five young pigs whose weights are the same as adult humans are under experiment. Each pig was under endotracheal intubation and connected to a mechanical ventilator. Through left lateral thoracotomy, we exposed the heart and induced ischemic heart failure by coronary artery ligation. The ligation began at the distal part of the left anterior descending coronary artery. After 5 minutes of initial ligation we reperfused the artery and then re-ligated. Before and after each ligation-reperfusion procedure we assessed the left ventricular end-diastolic pressure, arterial pressure, and cardiac index. We also measured left ventricular end-diastolic dimension, end-systolic dimension, fractional shortening, ejection fraction using intraoperative epicardial echocardiography. After appropriate heart failure was established with sequential (from distal part of LAD to proximal location) ligation-reperfusion-ligation procedure, we inserted the ventricular assist device and operated. Result: We established stable acute ischemic heart failure in 3 of 5 young pigs with this sequential ligation-reperfusion-ligation procedure, and could maintained 50% less ejection fraction before the procedure according to intraoperative epicardial echocardiography. We also observed no ventricular arrhythmia usually associated with simple coronary artery ligation in large animals and no cardiac arrest associated with ventricular arrhythmia or myocardial stunning. In pathologic specimen, we observed scattered ischemic myocardium in all around the ischemic field induced by coronary artery ligation. Conclusion: Under the concept of ischemic preconditioning, we developed safe and reproducible acute ischemic heart failure model in swine using sequential coronary artery ligation-reperfusion-ligation method.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.35
no.11
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pp.1205-1211
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2011
In this paper, we developed a pacemaker that can increase the efficacy of a left ventricular assist device (LVAD) and increase the survival rate for patients suffering end-stage heart failure. Because LVAD patients can experience arrhythmia, the pacemaker incorporated into the LVAD has the important role of sustaining sufficient blood circulation during arrhythmia. The electrode of the pacemaker is located at the apex of the left ventricle, where the VAD's inlet cannula is connected. This is efficient placement, in that the electrode can transmit electrical stimulation directly to the Purkinje fibers of the myocardium. The pacemaker can change the stimulation rate from 0 bpm to 191.4 bpm when a button is pressed on the external control module, and the pacemaker normally stimulates the heart at 60 bpm with 0.25 J of energy. We performed animal experiments to evaluate the performance and reliability of the combination of the LVAD and pacemaker. At pacemaker stimulation rates of 86.4 bpm, 100.2 bpm, 126.6 bpm, we recorded the ECGs, aortic pressures, and flow rates to analyze the heart loads.
From June 1989 to July 1992, we used centrifugal Biomedicus pump[CBP] in 20 patients In 9 cases, CBP was used as ventricular assistance after heart surgery for those who could not be weaned off bypass even with intra-aortic balloon counter-pulsation and with maximal inotropic support In 8 patients, CBP was used as partial left heart bypass during repair of aortic aneurysms or congenital aortic anomalies. And in 3 patients, CBP was used as vena caval bypass during resection of renal cell carcinoma with tumor extension into the inferior vena cava. In 2 of 9 patients with ventricular assistance, they were weaned off the device successfully after 16 hours and 7 days respectively. But the patients died of intracranial hemorrhage and sepsis, 7 and 29 days after weaning from cardiac support, respectively. In all the patients who underwent aortic of vena caval surgery using CBP as shunt, there were no complications such as postoperative bleeding necessitating reoperation, renal failure or neurologic sequelae. In conclusion, the centrifugal type of ventricular assistance may be potentially life saving treatment modality in patients with severe postoperative low cardiac output syndrome. The CBP can be safely employed for resection of renal cell carcinoma with vena caval tumor extension and for repair of aortic aneurysms.
We investigated the energistics of the physiological heart model by comparing predictive indexes of the myocardial oxygen consumption (MOC), such as tension-time index (R), tension-time or force-time inteual (FTI), rate-pressure product (RPP), pressure-work index, and systolic pressure-volume area (PVA) when using the electro-hydraulic left ventricular device (LVAD). We developed the model of LVAD incorporated the closed-loop cardiovascular system with a baroreceptor which can control heart rate and time-varying elastance of left and right ventricles. On considering the benefit of the LVAD, the effects of various operation modes, especially timing of assistance, were evaluated using this coupled computer model. Overall results of the computer simulation shows that our LVAD can unload the ischemic (less contractile) heart by decreasing the MU and increasing coronary flow. Because the pump ejection at the end diastolic phase of the natural heart may increase the afterload of the left ventricle, the control scheme of our LVAD must prohibit ejecting at this time. Since the increment of coronary flow is proportional to the peak aortic pressure after ventricle contraction, the LVAD must eject immediately following the closure of the aortic valve to increase oxygen availability.
전기 유압식 좌심실 보조기에 있어서 현재 가장 큰 문제점 중의 하나로 지적되고 있는 것은 이완기에 좌심방의 혈액 유입상황을 고려하지 않은 과도한 밀판 당김 속도로 인해 생기는 좌심방의 함몰현상이다. 논문에서는 좌심방의 함몰현상을 구체적으로 정의하고, 좌심방의 함몰여부를 가늠하기 위해 외부에서 관측가능한 요소들과 좌심방의 상태와의 상관관계들을 고찰해 본 다음 이러한 함몰현상을 방지할 수 있도록 이완기 밀판 속도와 이동거리를 능동적으로 변화시키는 방식들을 구성하여 실험을 통해 그 효용성을 검증하였다.
Infections involving the heart are becoming increasingly common, and a timely diagnosis of utmost importance, despite its challenges. F-18 fluorodeoxyglucose (FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) is a recently introduced diagnostic tool in cardiology. This review focuses on the current evidence for the use of FDG PET/CT in the diagnosis of infective endocarditis, cardiac implantable device infection, left ventricular assist device infection, and secondary complications. The author discusses considerations when using FDG PET/CT in routine clinical practice, patient preparation for reducing physiologic myocardial uptake, acquisition of images, and interpretation of PET/CT findings. This review also functions to highlight the need for a standardized acquisition protocol.
Hyo Won Seo;Ga Hee Jeong;Sung Min Kim;Minjung Bak;Darae Kim;Jin-Oh Choi;Kiick Sung;Yang Hyun Cho
Journal of Chest Surgery
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v.57
no.3
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pp.315-318
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2024
The HeartWare Ventricular Assist Device (HVAD) was widely used for mechanical circulatory support in patients with end-stage heart failure. However, there have been reports of a critical issue with HVAD pumps failing to restart, or experiencing delays in restarting, after being stopped. This case report describes 2 instances of HVAD failure-to-restart during heart transplantation surgery and routine outpatient care. Despite multiple attempts to restart the pump using various controllers and extensions, the HVAD failed to restart, triggering a hazard alarm for pump stoppage. In one case, the patient survived after receiving a heart transplantation, while in the other, the patient died immediately following the controller exchange. These cases highlight the rare but life-threatening complication of HVAD failure-to-restart, underscoring the importance of awareness among clinicians, patients, and caregivers, and adherence to the manufacturer's guidelines and recommendations for HVAD management.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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