Медицинская Техника / №1, 2016 / с. 11-14

Моделирование входной конструкции имплантируемого осевого насоса крови

А.М. Гуськов, Ф.Д. Сорокин, Е.П. Банин

Аннотация

Проведено математическое моделирование поведения потока крови во входном аппарате (ВА) осевого насоса для поддержки желудочка сердца. ВА состоит из изогнутой канюли (КН) и неподвижного спрямителя (СП) потока с четырьмя или тремя лопатками. Основные управляющие параметры: длина входного участка КН, длина выходного участка КН, внутренний диаметр, угол изгиба КН, радиус колена. Скорость потока у стенки считается нулевой. Поток крови считается стационарным, переходные процессы не рассматриваются. Кровь считается несжимаемой вязкой однофазной ньютоновской жидкостью. Исследование направлено на идентификацию неравномерности набегания потока на лопатки ротора и выявление зон стагнации (ЗС). По результатам расчетов с различными геометрическими параметрами в модель ВА устанавливается рассекатель (РС) для устранения выявленных эффектов. Изменяемые параметры РС: радиус кривизны, длина прямолинейного участка.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александр Михайлович Гуськов, д-р техн. наук, профессор,
Федор Дмитриевич Сорокин, д-р техн. наук, доцент, кафедра «Прикладная механика», МГТУ им. Н.Э. Баумана,
Евгений Петрович Банин, аспирант, МГТУ им. Н.Э. Баумана, инженер-исследователь, НИЦ «Курчатовский институт», г. Москва,
e-mail: gouskov_am@mail.ru

Список литературы

1. Kyo S. VAD in advanced-stage heart failure. – Springer Japan, 2014.
2. Хомяков A.М. Оценка потребности населения в трансплантации органов, донорского ресурса и планирование эффективной сети медицинских организаций (центров трансплантации) // Вестник трансплантологии и искусственных ор- ганов. 2014. Т. 15. № 3. С. 11-24.
3. Готье С.В. и др. Донорство и трансплантация органов в Российской Федерации в 2013 году // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2014. Т. 16. № 2.
4. Selishchev S., Telyshev D. Ventricular assist device Sputnik: Description, technical features and characteristics // Trends in Biomaterials and Artificial Organs. 2015. Vol. 29. № 3.
5. Богданова Ю.В. Особенности проектирования устройства НВК: обзор работ / Ю.В. Богданов, А.М. Гуськов // Наука и образование. 2014. № 3. C. 170-187.
6. Yen J.H. et al. The effect of turbulent viscous shear stress on red blood cell hemolysis // Journal of Artificial Organs. 2014. Vol. 17. № 2. PP. 178-185.
7. Sakota D. et al. Mechanical damage of red blood cells by rotary blood pumps: Selective destruction of aged red blood cells and subhemolytic trauma // Artificial Organs. 2008. Vol. 32. № 10. PP. 785-791.
8. Chiu W. et al. Thromboresistance comparison of the HeartMate II VAD with the device thrombogenicity emulation-optimized HeartAssist 5 VAD // Journal of Biomechanical Engineering. 2014. Vol. 136. №. 2. PP. 1-9.
9. Michalis X. et al. Device Thrombogenicty Emulator (DTE) – Design Optimization Methodology for Cardiovascular Devices // Journal of biomechanics. 2010. Vol. 43. № 12. PP. 2400-2409.
10. John R. Current axial-flow devices – the HeartMate II and Jarvik 2000 left ventricular assist devices //Seminars in thoracic and cardiovascular surgery. WB Saunders, 2008. Vol. 20. № 3. PP. 264-272.
11. Verteeg H.K., Malalasekera W. An Introduction to CFD. 1995.
12. Wu J. et al. CFD-based design optimization for an implantable miniature Maglev pediatric VAD // Journal of fluids engineering. 2012. Vol. 134. № 4. РP. 41-101.
13. Su B. et al. Validation of an Axial Flow Blood Pump: CFD Results Using Particle Image Velocimetry // Artificial Organs. 2012. Vol. 36. № 4. PP. 359-367.
14. Fraser K.H. et al. The use of CFD in the development of ventricular assist devices // Medical engineering & physics. 2011. Vol. 33. № 3. PP. 263-280.
15. Морозов В.В. Синтез искусственных желудочков сердца с заданными гемодинамическими характеристиками. Монография / В.В. Морозов [и др.]. Под общ. ред. проф. В.В. Морозова. – Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2007. 180 с.
16. Song X. et al. Inlet and outlet devices for rotary blood pumps // Artificial Organs. 2004. Vol. 28. № 10. PP. 911-915.
17. Zhang Y. et al. Design optimization of an axial blood pump with CFD // ASAIO Journal. 2008. Vol. 54. № 2. PP. 150-155.
18. Su B. et al. Evaluation of the impeller shroud performance of an axial flow VAD using CFD // Artificial Organs. 2010. Vol. 34. № 9. PP. 745-759.
19. Zhang L. et al. Numerical Simulation Investigation on Flow Field of Axial Blood Pump // Advances in Computer Science and Engineering. – Springer Berlin Heidelberg, 2012. PP. 223-229.