• Journal of Chest Surgery
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• 제37권3호
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• pp.201-209
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• 2004

생명구조장치(ECLS)는 호흡부전 및 심부전에 적용하는 장치로 세계적으로 많은 연구개발과 임상시도가 계속되고 있다. 현재까지 생명구조장치의 혈류펌프로는 비박동형 구동장치가 표준으로 사용되고 있으며, 박동형 구동장치는 생리적인 측면에서 유리하지만 급격한 회로압 상승과 그에 따른 혈구손상에 대한 우려가 있고 특히 막형산화기를 사용하는 인공폐 회로에서 기피되어 왔다. 본 연구는 인공폐 실험모델에서 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치함으로써 언급한 부작용을 최소화시키면서 생리적인 박동혈류를 유도할 수 있을 것이라는 가능성을 검증하였다. 실험대상은 올레익산으로 급성 호흡부전증이 유발된 잡견(N=16)을 사용하였다. 실험군은 사용된 구동펌프의 종류와 압력완충장치의 유무에 따라 3개 군으로 분류하였다. 제1군(n=6)은 대조군으로 원심펌프를 이용하였고, 제2군(n=4)은 단일 박동형 구동펌프를 사용하였으며, 제3군(n=6)은 단일 박동형 구동펌프에 압력완충장치를 설치하였다. 실험모델은 흉강 절개 후 우심방-대동맥을 우회시키는 부분 체외순환 형태로, 1.8～2 L/min의 펌프박출량에서 2시간을 구동하였다. 관찰지표는 주로 혈역학 변화, 회로압, 혈액검사 및 혈구세포에 미치는 영향 등에 한정하였다. 맥동압(pulse pressure)은 박동형 구동펌프를 이용한 2군(47$\pm$10 mmHg)과 3군(41$\pm$9 mmHg)에서 비박동형 원심펌프를 이용한 1군(17$\pm$7 mmHg)에 비해 유의하게 높았다(p<0.001). 막형산화기에 걸리는 회로압은 1 군의 경우 222$\pm$8mmHg, 2군의 경우 739 $\pm$ 35 mmHg, 3군의 경우 470$\pm$ 17 mmHg였다(p<0.001). 순환 2시간째의 동맥혈 산소분압은 1군에 비해 박동혈류를 사용하는 2군과 3군에서 현저하게 높았다(77$\pm$41, 96$\pm$48, 97$\pm$25 mmHg; p<0.05). 혈구손상지표인 혈장 유리 헤모글로빈치는 1군에서 가장 낮았고, 2군에서 가장 높았으며, 3군에서 유의하게 감소하였다(55.7$\pm$43.3, 162.8$\pm$113.6, 82.5$\pm$25.1 mg%; p<0.05). 기타 혈액검사치는 특별한 차이가 없었다. 이상의 결과에서 단일 박동형 구동펌프는 비박동형 원심펌프에 비해 막형산화기의 산소교환에 유리한 반면, 회로압과 혈구세포 손상 측면에서 불리하다는 것을 알 수 있었다. 그러나 단일 박동형 구동펌프와 막형 산화기 사이에 압력완충장치를 설치하는 경우, 회로압 상승과 혈구세포손상을 유의하게 감소시킬 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.10-12
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• 2008

Hemodynamic features of blood flow in the abdominal aorta aneurysm (AAA) are very important, because they are closely related with the rupture of aneurysm to death. It has been considered that the wall shear stress of blood flows influences the formation, growth, and rupture of AAA. On this account, it is important to understand the flow structure of blood in the aneurysm. In this study, the whole velocity field information inside a typical AAA was measured using an in vitro AAA model under the pulsatile flow condition. The vessel geometry was reconstructed based on the computerized tomography (CT) data of a patient. The AAA model was made by using a rapid prototyping (RP) method, based on the reconstructed vessel geometry. Velocity fields in the AAA model were measured at different pulsatile phases using a PIV (particle image velocimetry) system. As experimental results, a large-scale vortex is formed inside the AAA model and the vortices located near the AAA wall are supposed to increase the local pressure and wall shear stress. In this study, the AAA wall stress found to be was one of the most important governing parameters giving rise to the ruptured aneurysm.

• International Journal of Vascular Biomedical Engineering
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• 제2권1호
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• pp.25-30
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• 2004

Catheters are used to measure translesional pressure gradients in the stenosed coronary arteries. Uses of catheters during coronary angioplasty cause flow obstructions. A narrowed flow cross section with catheter effectively introduced a tighter stenosis than the enlarged residual stenoses after balloon angiplasty. Catheters in blood vessels cause pressure gradient rise and blood flow drop during the measurements. In this study, three dimensional computer simulations are conducted to investigate the flow blockage effects due to the catheter obstructions during the coronary angioplasty. The computer simulation models are generated by the data, which are measured by coronary angiogram, and the blood is treated as non-Newtonian fluid. The velocity, pressure, and wall shear stress variations are observed for the estimate of damages of blood vessel. This study is also extended to investigate the effects of stenotic vessel size, and shape and catheter size and location.

• 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.

• Journal of Chest Surgery
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• 제38권1호
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• pp.13-22
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• 2005

배경 : 심장수술과 같은 체외순환(Extracorporeal circulation)이 요구되는 상황에서 조직관류에 우월할 것으로 보이는 박동성 혈류장치를 이용하려는 시도가 계속되어 왔다. 본 연구에서는 체외순환 조건에서 박동 혈류가 비박동 혈류보다 조직관류에 우월하다는 가설을 직접 증명하기 위해 치근 개발된 조직관류측정기($QFlow^{TM}-500$ Perfusion Measurement System, Thermal Technologies Inc.,Cambridge, MA, USA)의 열확산 탐침(Thermal Diffusion Probe)으로 조직 관류량을 실시간 및 연속적으로 직접 측정함으로써, 체외순환에서 박동 혈류와 비박동 혈류가 신장에 미치는 영향을 직접 관찰하고자 하였다. 대상 및 방법: 몸무게가 25 kg에서 40 kg 사이의 돼지를 암수 구별 없이 총 12마리를 각각 6마리씩 두개 군으로 나누어 실험을 진행하였다. 동물의 심장을 노출시킨 후, 좌측 측하복부를 절개하여 좌신장을 노출하여 관류측정기의 열확산 탐침을 신장의 피질내에 $2\~3$ cm 깊이로 거치하였다. 9볼트의 배터리로 심정지를 유도하면서 대동맥 차단을 하여 총심폐우회술을 시행한 후, 1군(n=6)은 Biopump에, 2군(n=6)은 박동식 혈류를 제공하는 T-PLS (Twin-Pulse Life Support System)에 연결하였다. 실험 동안 pump flow는 2 L/min로 유지하였다. 체외순환 전과 시작 후 10분마다 심박수, 혈압, 및 신장 관류치를 측정하여 60분까지 측정하고, 동맥혈가스분석, 전혈구 계산, 혈액 뇨질산, 크레아티닌 및 혈장 용혈헤모글로빈을 체외순환 시작 전과 60분 후에 측정하였다. 결과: 두 군 사이에 기초치는 유사하였다. 평균 혈압은 체외순환 전에는 두 군 간에 차이가 없었으나, 체외순환 20분 이후부터는 2군에서 높은 경향이 있었고(1군 $39.84\~45.5$ mmHg, 2군 $48.7\~52$ mmHg), 특히 60분에서의 평균혈압은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(1군$\;41.2{\pm}4.3\;mmHg,\;48.7{\pm}5.4\;mmHg,\;p=0.023$). 체외순환 전 측정한 신장 관류치는 두 군간에 차이가 없었으나, 체외순환을 시작한 이후부터는 2군에서 지속적으로 더 높은 경향이 있었으며(1군 $48.5\~64$ mL/min100 g, 2군 $65.8\~88.3$ mL/min/100 g), 특히 30분에서의 측정값은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(1군$47.5{\pm}18.3\;mL/min100\;g,$ 2군$83.4{\pm}28.5\;mL/min100\;g,\;p=0.026$). 혈액 뇨질산, 크레아티닌, 그리고 혈장 용혈헤모글로빈의 변화는 두 군간에 차이가 없었다. 결론: 일정한 펌프 혈류 조건에서 박동성 혈류의 평균 혈압이 더 높다는 것은, 비박동성 혈류보다 조직관류압(Tissue Perfusion Pressure) 측면에서 우수하여 말초장기의 조직관류 효과에 유리한 요인이라고 볼 수 있다. 본 연구를 토대로 장시간의 체외순환에서는 신장기능을 대표하는 수치들에도 영향을 미칠 수 있으리라 예상되며, 신장 이외에 다른 주요 장기에 미치는 영향에 대한 연구를 더 진행할 필요가 있을 것으로 생각한다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제29권1호
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• pp.63-70
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• 2005

The main objective of the present study is to predict characteristics of three dimensional pulstitile flow by location of stenosis in blood vessel with the second order bifurcation. The present study simulates the incompressible non-Newtonian laminar blood flows using a Fluent V. 6.0. The Carreau model is employed as the constitutive equation for blood. The numerical simulation carried out at five cases without and with symmetry or asymmetry stenosis. It is found that the no stenosis and stenosis before first bifurcation do not have influence on flow at second bifurcated blood vessel. However, the stenosis after first biburcation has effect on flow at second bifurcated blood vessel.

• 순환기질환의공학회:학술대회논문집
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• 순환기질환의공학회 2006년도 제6회 학술대회
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• pp.36-37
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• 2006

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2004년도 추계 학술대회논문집
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• pp.203-206
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• 2004

In this study, a numerical analysis has been performed for a three-dimensional pulsatile blood flow associated with the elastic blood vessel and curved bileaflet for multiple cycles in terms of fluid-structure interaction. Here, blood has been assumed as a Newtonian, incompressible fluid. Pressure profiles have been used as boundary conditions at the ventricle and the aorta. From this analysis, the motion of the leaflet has been observed with fluttering phenomenon and rebound, and the flow fields of blood have been obtained with recirculation and regurgitation. The results can contribute to the development of design methodology for the curved bileaflet mechanical heart valve.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제19권9호
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• pp.1761-1772
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• 2005

In blood flow passing through the mechanical heart valve (MHV) and elastic blood vessel, hemolysis and platelet activation causing thrombus formation can be seen owing to the shear stress in the blood. Also, fracture and deformation of leaflets can be observed depending on the shape and material properties of the leaflets which is opened and closed in a cycle. Hence, comprehensive study is needed on the hemodynamics which is associated with the motion of leaflet and elastic blood vessel in terms of fluid-structure interaction. In this paper, a numerical analysis has been performed for a three-dimensional pulsatile blood flow associated with the elastic blood vessel and curved bileaflet for multiple cycles in light of fluid-structure interaction. From this analysis fluttering phenomenon and rebound of the leaflet have been observed and recirculation and regurgitation have been found in the flow fields of the blood. Also, the pressure distribution and the radial displacement of the elastic blood vessel have been obtained. The motion of the leaflet and flow fields of the blood have shown similar tendency compared with the previous experiments carried out in other studies. The present study can contribute to the design methodology for the curved bileaflet mechanical heart valve. Furthermore, the proposed fluid-structure interaction method will be effectively used in various fields where the interaction between fluid flow and structure are involved.

• 순환기질환의공학회:학술대회논문집
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• 순환기질환의공학회 2002년도 제2회 학술대회 초록집
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• pp.3-18
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• 2002

Hemorheology plays an important role in atherosclerosis. Hemorheologic properties of blood include whole blood viscosity, plasma viscosity, hemaocrit, RBC deformability and aggregation, and fibrinogen concentration in plasma. Blood flow is determine by three parameters (pressure, lumen diameter, and whole blood viscosity), whole blood viscosity is one of the key physiological variables. However, the significance of whole blood viscosity has not yet not been fully appreciated. Whole blood viscosity has a unique property, non-Newtonian shear-thinning characteristics, which is primarily due to the presence of RBCs. Hence, RBC deformability and aggregation directly affect the magnitude of blood viscosity, and any factors or diseases affecting RBC characteristics influence blood viscosity. Therefore, on can see that whole blood viscosity is the causal mechanism by which traditional risk factors such as hypertension, hyperlipidemia, smoking, exercise, obesity, age, and gender are related to atherogenesis. In this regard, we included whole blood viscosity in the three key determinants of injurious pulsatile flow that results in mechanical injury and protective adaptation in the arterial system. Because whole blood viscosity is a potential predictor of cardiovascular diseases, it should be measured in routine cardiovascular profiles. Incorporating whole blood viscosity measurements into a standard clinical protocol could improve our ability to identify patients at risk for cardiovascular disease and its complications.