نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی پزشکی، آزمایشگاه سیالات بیولوژیکی

10.22041/ijbme.2005.13524

چکیده

در زندگی صنعتی امروز، تقاضا برای پیوند قلب رو به افزایش است. به همین دلیل نیاز به وسایل کمکی کاشتنی در بدن به منظور استفاده طولانی مدت بیشتر شده است. یکی از جدیدترین این وسایل، از نوع کسیه ای آن است که قابلیت کاشتن در بدن را داشته و مولد جریان ضربانی می باشد. در تحقیق حاضر، سه مدل مختلف از وسیله کمکی بطن چپ قلب از نوع کیسه ای به صورت عددی تحلیل شده است. در مدل 1، حرکت دیواره متحرک وسیله کمکی به صورت ساده فرض شده است. در مدل 2، به منظور بررسی اثر شکل مرز متحرک در جریان، این حرکت به صورت مواج در نظر گرفته شده است. در مدل 3، شرایط مرزی فشار به مدل 2 اضافه شده تا تاثیر شرایط فشار واقعی موجود در بدن بر الگوی جریان عبوری بررسی شود. نتایج حاصل از بررسی تنش های اعمال شده توسط جریان خون به غشا کیسه ای در مدل های مختلف و مقایسه آنها نشان می دهد ترم ویسکوز تنش اعمال شده از سیال در مقایسه با ترم فشار آن قابل صرف نظر کردن است. هم چنین الگوی حرکتی دیواره متحرک و اعمال فشار سیال در شرایط مرزی باعث تغییر عمده ای در الگوی جریان خون عبوری نمی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation Of Blood Flow In The Sac-Type Ventricular Assist Device Using Computational Fluid Dynamic

نویسندگان [English]

  • Faramarz Firouzi
  • Nasser Fatouraee
  • Siamak Najarian

Biological Fluid Mechanics Laboratory, Department of Biomedical Engineering, Amir Kabir University of Technology

چکیده [English]

Nowadays in the industrial world, because of increase of heart transplantation demand, long-term ventricular assist devices (VAD) are more needed. Implantable sac-type is one of the newest of them producing pulsatile flow. In this research, three different models of sac-type VAD are numerically simulated. Simple motion is supposed for moving wall in model 1. In model 2, the motion of moving wall is assumed wavy form to study the effect of moving wall form on blood flow. In model 3, the pressure boundary condition is added to model 2. In this model, the effect of actual blood pressure on flow pattern is considered. Results of each model demonstrate the viscose term of blood flow stresses applied to the membrane is negligible, and only pressure term is effective. However, the motional pattern of membrane and also applied pressure on boundary are approximately ineffective on blood flow pattern.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational fluid dynamics
  • Simulation Of Blood Flow
  • Ventricular Assist Device
  • Sac-Type Blood Pump
  • Pulsatile Flow
  • Moving Boundary

[1]     Bronzino JD; The Biomedical Engineering Handbook; CRC Press LC 2000.

[2]     Cristensen DM; The Ventricular Assist Device: An Overview; Nurs Clin North Am 2000; 35(4): 945-959.

[3]     Macris MP, Parnis SM, Frazier OH, Jarvik RD; Development of an implantable ventricular assist system; Ann Thorac Surg 1997; 63: 367-370.

[4]     Hendry PJ, Mussivand TV, Master RG, Bourke ME; The HeartSaver ventricular assist device: An update; Ann Thorac Surg 2001, 71(3): S166-S170.

[5]     Qian KX, Zheng M; Realization of a permanent implantable pulsatile impeller heart with magnetically suspended motor; Artificial Organs 1997; 21(7): 670-674.

[6]     Votapka V, Pennington DG; Circulatory assist devices in congestive heart failure; Cardiology Clinics 1994; 12(1): 143-154.

[7]     Copeland JG, Smith RG, Arabia FA, Nolen PE; Comparison of the CardioWest total artificial heart, the novacor left ventricular assist system and the thoratec ventricular assist system in bridge to transplantation; Ann Thorac Surg 2001; 71(3): S92-S97.

[8]     Schima H, Trubel W; The vienna implantable centrifugal blood pump; Artificial Organs 1994; 18(7): 500- 505.

[9]     Burgreen GW, Antaki JF; Computational fluid dynamics as a development tool for rotary blood pump; Artificial Organs 2001; 25(5): 336-340.

[10] Burke DJ, Parsaie F, Bulter K; The HeartMate II: Design and development of a fully scaled axial flow left ventricular assist system; Artificial Organs 2001; 25(5): 380-385.

[11] Konig CS, Clark C; Flow mixing and fluid residence times in a model of a ventriclar assist device; Med Eng Phys 2001; 23(2): 99-110.

[12] Mussivand T, Handry PJ; Progress with the Heart- Saver ventricular assist device; Ann Thorac Surg 1999; 68: 785-789.

[13] Mussivand T; Electrohydraulic ventricular assist device; United State Patent 1995; 5569156.

[14] FIDAP 8, Theory Manual; Fluent Inc 1998.

[15] Farrel AP; Encyclopedia of life sciences circulation in vertebrates; Nature Publishing Group 2001.

[16] فیروزی فرامرز؛ تحلیل جریان خون در انشقاق ها و اثرات آن بر تغییر ضخامت دیواره شریان ها؛ دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، 1376.

[17] Currie IG; Fundamental Mechanics of Fluids; McGraw– Hill 1992.