Архив номеров
Медицинская Техника / №4, 2016 / с. 12-15

Оценка гемолиза в осевом насосе вспомогательного кровообращения

                                

А.М. Гуськов, В.О. Ломакин, Е.П. Банин, М.С. Кулешова


Аннотация
Работа посвящена критериям оценки гемолиза при моделировании течения в проточной части осевого насоса вспомогательного кровообращения. В качестве объекта исследования принята модель проточной части осевого насоса, состоящая из
спрямителя потока, рабочего колеса и диффузора. В качестве рабочей жидкости при математическом моделировании используется кровь. В исследовании кровь считается несжимаемой ньютоновской жидкостью с постоянными вязкостью и плотностью.
Поток считается нестационарным. В процессе моделирования в расчетную область вводятся контрольные частицы, не взаимодействующие друг с другом. Траектории контрольных частиц считаются траекториями движения эритроцитов в реальной крови. Для вычисления эквивалентного сдвигового напряжения, действующего на частицу в потоке, в каждой точке траектории
вычисляется тензор напряжений. В работе представлена зависимость для пересчета компонент тензора напряжений в эквивалентное сдвиговое напряжение. Результаты пересчета эквивалентных сдвиговых напряжений для каждой точки траектории
входят в экспериментальные зависимости для гемолиза, полученные из экспериментов. На основании полученных данных гемолиз в оригинальной проточной части сравнивается с аналогами.


Сведения об авторах

Александр Михайлович Гуськов, д-р техн. наук, профессор, кафедра «Прикладная механика»,
Владимир Олегович Ломакин, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Гидравлика», МГТУ им. Н.Э. Баумана,
Евгений Петрович Банин, аспирант, кафедра «Прикладная механика», МГТУ им. Н.Э. Баумана, инженер-исследователь, НИЦ «Курчатовский институт»,
Мария Сергеевна Кулешова, инженер, кафедра «Гидравлика», МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва,
e-mail: gouskov_am@mail.ru

Список литературы

1. Kirklin J.K. et al. Sixth INTERMACS annual report: A 10,000- patient database // The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2014. Vol. 33. № 6. PP. 555-564.
2. Selishchev S., Telyshev D. VAD Sputnik: Description, technical features and characteristics // Trends in Biomaterials and Artificial Organs. 2015. Vol. 29. № 3.
3. Singh G. et al. Features of patients with gastrointestinal bleeding after implantation of VAD // Clinical Gastroenterology and Hepatology. 2015. Vol. 13. № 1. PP. 107-114.
4. Sparrow C.T. et al. Pre-Operative Right Ventricular Dysfunction Is Associated with Gastrointestinal Bleeding in Patients Supported with Continuous-Flow LVAD // JACC: Heart Failure. 2015. Vol. 3. № 12. PP. 956-964.
5. Najjar S.S. et al. An analysis of pump thrombus events in patients in the HeartWare ADVANCE bridge to transplant and continued access protocol trial // The Journal of HLT. 2014. Vol. 33. № 1. PP. 23-34.
6. Saito S. et al. Jarvik 2000 biventricular assist device conversion from old pin-shaped bearing pumps to new conical bearing pumps // Journal of Artificial Organs. 2013. Vol. 16. № 1. PP. 105-109.
7. Katz J.N. et al. A multicenter analysis of clinical hemolysis in patients supported with durable, long-term left ventricular assist device therapy // The Journal of HLT. 2015. Vol. 34. № 5. PP. 701-709.
8. Ravichandran A.K. et al. Hemolysis in left ventricular assist device: A retrospective analysis of outcomes // The Journal of Heart and Lung Transplantation. 2014. Vol. 33. № 1. PP. 44-50.
9. 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.
10. Verteeg H.K., Malalasekera W. An Introduction to CFD. 1995.
11. Wu J. et al. CFD-based design optimization for an implantable miniature Maglev pediatric ventricular assist device // Journal of Fluids Engineering. 2012. Vol. 134. № 4. P. 041101.
12. Su B., Chua L.P., Wang X. Validation of an Axial Flow Blood Pump: CFD Results Using PIV // Artificial Organs. 2012. Vol. 36. № 4. PP. 359-367.
13. 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.
14. 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.
15. Yang X.C. et al. CFD Based Hydraulic and Hemolytic Analyses of a Novel Left Ventricular Assist Blood Pump // Artificial Organs. 2011. Vol. 35. № 10. PP. 948-955.
16. Giersiepen M. et al. Estimation of shear stress-related blood damage in heart valve prostheses: In vitro comparison of 25 aortic valves // The International Journal of Artificial Organs. 1990. Vol. 13. № 5. PP. 300-306.
17. Heuser G., Opitz R. A Couette viscometer for short time shearing of blood // Biorheology. 1979. Vol. 17. № 1-2. PP. 17-24.
18. Throckmorton A.L. et al. Computational design and experimental performance testing of an axial-flow pediatric VAD // ASAIO Journal. 2005. Vol. 51. № 5. PP. 629-635.