Архив номеров
Медицинская Техника / Медицинская техника №6, 2020 / с. 31-34

Численное моделирование влияния изменения геометрии проточной части роторного насоса на поток крови при гемодинамической поддержке пациентов, перенесших операцию по Фонтену

                                

М.В. Денисов, Д.В. Телышев


Аннотация

Приводятся результаты исследования влияния изменения геометрии проточной части имплантируемого роторного насоса крови (РНК) на поток крови. Были подготовлены восемь трехмерных моделей насосов, в которых изменялись выходной угол лопатки спрямляющего аппарата в диапазоне от 0 до 45 град и длина лопатки импеллера в диапазоне от 10 до 22 мм. Для всех случаев были построены и оценены расходно-напорные характеристики, сравнивалось влияние геометрии насоса на уровень скалярных касательных напряжений в рабочей точке 2,2 л/мин при напоре 11 мм рт. ст. Результаты исследования показали, что при миниатюризации осевого РНК за счет уменьшения длины ротора для обеспечения требуемого уровня поддержки необходимо увеличивать скорость вращения ротора, при этом объем областей, где наблюдаются повышенные скалярные касательные напряжения, существенно не изменяется. Численное моделирование течения жидкости проводилось в программном комплексе вычислительной гидродинамики «Fluent ANSYS 19.0».


Сведения об авторах

Максим Валерьевич Денисов, инженер,
Дмитрий Викторович Телышев, канд. техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград,

Список литературы

1. Tanner K., Sabrine N., Wren C. Cardiovascular malformations among preterm infants // Pediatrics. 2005. Vol. 116. № 6. PP. 833-838.
2. Jayakumar K.A., Addonizio L.J., Kichck-Chrisant M.R. et al. Cardiac transplantation after the Fontan or Glenn procedure // Journal of the American College of Cardiology. 2004. Vol. 44. № 10. PP. 2065-2072.
3. Gentles T.L., Mayer J.E., Gauvreau K. et al. Fontan operation in five hundred consecutive patients: Factors influencing early and late outcome // Journal of Thoracic and Cardiovascular Surgery. 1997. Vol. 114. № 3. PP. 376-391.
4. Throckmorton A.L., Chopski S.G. Pediatric circulatory support: Current strategies and future directions. Biventricular and univentricular mechanical assistance // ASAIO Journal. 2008. Vol. 54. № 5. PP. 491-497.
5. Senzaki H., Masutani S., Ishido H. et al. Cardiac rest and reserve function in patients with Fontan circulation // Journal of the American College of Cardiology. 2006. Vol. 47. № 12. PP. 2528-2535.
6. Denisov M.V., Selishchev S.V., Telyshev D.V., Frolova E.A. Development of medical and technical requirements and simulation of the flow-pressure characteristics of the sputnik pediatric rotary blood pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. № 5. PP. 296-299.
7. Selishchev S.V., Telyshev D.V. Ventricular assist device Sputnik: Description, technical features and characteristics // Trends in Biomaterials and Artificial Organs. 2015. Vol. 29. № 3. PP. 207-210.
8. Telyshev D.V., Denisov M.V., Selishchev S.V. The Effect of Rotor Geometry on the H-Q Curves of the Sputnik Implantable Pediatric Rotary Blood Pump // Biomedical Engineering. 2017. Vol. 50. № 6. PP. 420-424.
9. Telyshev D.V., Denisov M.V., Pugovkin A., SelishchevS.V., Nesterenko I.V. The Progress in the Novel Pediatric Rotary Blood Pump Sputnik Development // Artificial Organs. 2018. Vol. 42. № 4. PP. 432-443.
10. Telyshev D.V., Denisov M.V., Selishchev S.V. Numerical Simulation of Blood Flow in a Rotary Pump for Use in Pediatric Cardiac Surgery in Patients with Fontan Procedure // Biomedical Engineering. 2018. № 6. PP. 32-35.
11. Telyshev T., Denisov M., Markov A., Fresiello L., Verbelen T., Selishchev S. Energetics of blood flow in Fontan circulation under VAD support // Artificial Organs. 2020. Vol. 44. № 1. PP. 50-57.
12. Fraser K.H., Zhang T., Taskin M.E. et al. A quantitative comparison of mechanical blood damage parameters in rotary ventricular assist devices: Shear stress, exposure time and hemolysis index // Journal of Biomechanical Engineering. 2012. Vol. 134. № 8.
13. Thamsen B., Blumel B., Schaller J. et al. Numerical analysis of blood damage potential of the HeartMate II and HeartWare HVAD rotary blood pumps // Artificial Organs. 2015. Vol. 39. № 8. PP. 651-659.