Pomiar podstawowych parametrów hemodynamicznych przepływu krwi przez pomost aortalno-wieńciwy metodą wizualizacji laserowej cd.

3. REZULTATY I DYSKUSJA

Dane na temat wartości ciśnień na wyjściach stworzonego modelu (tętnice łuku aorty, aorta zstępująca, pomost aortalno-wieńcowy) zostały zasięgnięte z literatury i uzyskane na poszczególnych naczyniach za pomocą dostępnych rezystancji punktowych. Następnie wyznaczono zależność pomiędzy rzutem minutowym pompy w zakresie 6-10 [l/m], a odczytanym z mierników ciśnieniem. Powstałą funkcję przedstawiono na wykresie poniżej.



Z wykresu nr 1 wynika, iż dla wartości przepływu Q = 6 [L/min] ciśnienie w pomoście jest równe połowie ciśnienia jakie dla tego przepływu występuje w lewej komorze w momencie skurczu. Zależność ta jest liniowa w zakresie symulowanego przepływu. Maksymalna wartość ciśnienia P=163 [mm Hg] występuje dla przepływu Q = 10 [L/min].

3.1. OCENA CHARAKTERU PRZEPŁYWU I POMIAR PRĘDKOŚCI

W wyniku użycia metody wizualizacji laserowej otrzymaliśmy serię zdjęć i filmów obrazujących przepływ w badanych obszarach. Widoczne na zdjęciu nr 4 trasery zostały zanalizowane pod względem zwrotu, kierunku i długości i przedstawione za pomocą wektorów. Dodatkowo na granicy modelu umieszczono punkty odniesienia, niezbędne w obróbce nakładanych na siebie zdjęć – zdjęcie nr 5. Tak powstałe wektory zebrano z 22 nadających się do analizy klatek filmowych i poprzez nałożenie na siebie, na zasadzie superpozycji uzyskano pozorny obraz kierunku dystrybucji roztworu w modelu oraz wartości prędkości poszczególnych wektorów – zdjęcie nr 6



Analiza długości, kierunku i zwrotu wektorów pozwoliła na wyznaczenie średniej prędkości w pomoście aortalno-wieńcowym, która wynosi 17,74 [cm/s].

Analiza otrzymanego obrazu traserów (rys.1) pozwoliła również na scharakteryzowanie rodzaju przepływu jaki panuje w aorcie wstępującej i pomoście. Droga przepływu roztworu przez model rozpoczyna się od lejowatego fragmentu aorty wstępującej (przed opuszką) – zdjęcie nr 4 i 5, co ułatwia kształtowanie się czoła fali. Uformowany strumień główny wpływając do analizowanej części modelu (opuszka aorty z pomostem, dalsza część aorty wstępującej) na skutek zwiększenia pola przepływu doznaje podziału na dwa strumienie, opływające ściany opuszki. Strumień znajdujący się bliżej osi głównej zostaje następnie podzielony na trzy wiązki. Część roztworu zmierza ku łukowi aorty, druga część wpływa bezpośrednio do pomostu aortalno-wieńcowego, trzecia zaś doznaje zawrócenia na skutek gradientu ciśnienia w poprzek strumienia cieczy (wedle zasady Bernulliego, która mówi, iż ciśnienie boczne w warstwach środkowych jest niższe niż w warstwach obwodowych na skutek niższego tarcia). W sytuacji tej gradient ciśnienia przekroczył wartość krytyczną i część warstwy bocznej została skierowana do osi naczynia gdzie ciśnienie jest niższe. Powstał w ten sposób przepływ burzliwy, w trakcie którego dochodzi do zderzania i mieszania się warstw. Efektem przepływu turbulentnego są wiry, które pochłaniają część bezużytecznej energii. W wyniku rozwinięcia się turbulencji średnia prędkość i przepływ zmniejszają się mimo, iż gradient ciśnienie w układzie nie zmienia się - rysunek nr 1.

Z uproszczonej analizy przedstawionej na rysunku nr 2 wynika iż do pomostu wpływa tylko część strumienia głównego z aorty wstępującej. Przepływ w pomoście jest laminarny. Analiza wektorów pozwala wysnuć wniosek, iż w pomoście prędkość jest większa niż w opuszce. W przyszłości zamierzamy użyć w pomiarach komory do wspomagania krążenia POLVAD-MEV (Instytut Protez Serca Fundacji Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu) oraz uwzględnić podatność i właściwości lepko-sprężyste tętnicy głównej. Istnieje również metoda pozbycia się refleksów świetlnych na szklanym modelu poprzez zanurzenie jego w roztworze o gęstości zbliżonej do gęstości cieczy roboczej, co również zamierzamy uczynić w przyszłości.

Autorzy: Krzysztof Patralski, Maciej Paszkowski

LITERATURA

[1] EGELHO C.J., Model studies of the flow in abdominal aortic aneurysms during resting and exercise conditions, Journal of Biomechanics 32 (1999), 1319 1329
[2] JOUBERT-HUBNER E., An in-vitro evaluation of aortic arch vessel perfusion characteristics comparing single versus multiple stream aortic cannulae, European Journal of Cardiac-thoracic Surgery 15 (1999), 359–364