Name: particle image velocimetry investigation of hemodynamics via aortic phantom
Uploaded: 2022-02-25T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom at JoVE.com

تم دعم هذا البحث من قبل برنامج أبحاث العلوم الأساسية التابع للمؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا ، والذي تموله وزارة التعليم (NRF-2021R1I1A3040346 و NRF-2020R1A4A1019475). تم دعم هذه الدراسة أيضا من خلال منحة الأبحاث لعام 2018 (PoINT) من جامعة كانغوون الوطنية.

1. الإعداد في المختبر
<ol><li>قم بإعداد الإعداد التجريبي على طاولة بصرية ، بما في ذلك مضخة المكبس ، وجهاز الحصول على البيانات (DAQ) ، وجهاز كمبيوتر مع برنامج هندسة النظام المطلوب وبرنامج التحكم في المحرك (انظر جدول المواد) (الشكل 1). ملاحظة: تم اختبار مضخة ...

<ol>
	<li>Carabello, B. A., Paulus, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aortic+stenosis.">Aortic stenosis.</a> The Lancet. 373 (9667), 956-966 (2009).</li><li>Jakobsen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-and+long-term+mortality+and+stroke+risk+after+transcatheter+aortic+valve+implantation.">Short-and long-term mortality and stroke risk after transcatheter aortic valve implantation.</a> The American Journal of Cardiology. 121 (1), 78-85 (2018).</li><li>Koo, H. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computed+tomography+features+of+cuspal+thrombosis+and+subvalvular+tissue+ingrowth+after+transcatheter+aortic+valve+implantation.">Computed tomography features of cuspal thrombosis and subvalvular tissue ingrowth after transcatheter aortic valve implantation.</a> The American Journal of Cardiology. 125 (4), 597-606 (2020).</li><li>Midha, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+fluid+mechanics+of+transcatheter+heart+valve+leaflet+thrombosis+in+the+neosinus.">The fluid mechanics of transcatheter heart valve leaflet thrombosis in the neosinus.</a> Circulation. 136 (17), 1598-1609 (2017).</li><li>Abubakar, H., Ahmed, A. S., Subahi, A., Yassin, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thrombus+in+the+Right+Coronary+Sinus+of+Valsalva+Originating+From+the+Left+Atrial+Appendage+Causing+Embolic+Inferior+Wall+Myocardial+Infarction.">Thrombus in the Right Coronary Sinus of Valsalva Originating From the Left Atrial Appendage Causing Embolic Inferior Wall Myocardial Infarction.</a> Journal of Investigative Medicine High Impact Case Reports. 6, 2324709618792023 (2018).</li><li>Charonko, J., Karri, S., Schmieg, J., Prabhu, S., Vlachos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro,+time-resolved+PIV+comparison+of+the+effect+of+stent+design+on+wall+shear+stress.">In vitro, time-resolved PIV comparison of the effect of stent design on wall shear stress.</a> Annals of Biomedical Engineering. 37 (7), 1310-1321 (2009).</li><li>Hariharan, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inter-laboratory+characterization+of+the+velocity+field+in+the+FDA+blood+pump+model+using+particle+image+velocimetry+(PIV).">Inter-laboratory characterization of the velocity field in the FDA blood pump model using particle image velocimetry (PIV).</a> Cardiovascular Engineering and Technology. 9 (4), 623-640 (2018).</li><li>Lim, W., Chew, Y., Chew, T., Low, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsatile+flow+studies+of+a+porcine+bioprosthetic+aortic+valve+in+vitro:+PIV+measurements+and+shear-induced+blood+damage.">Pulsatile flow studies of a porcine bioprosthetic aortic valve in vitro: PIV measurements and shear-induced blood damage.</a> Journal of Biomechanics. 34 (11), 1417-1427 (2001).</li><li>Kim, J., Lee, Y., Choi, S., Ha, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsatile+flow+pump+based+on+an+iterative+controlled+piston+pump+actuator+as+an+in-vitro+cardiovascular+flow+model.">Pulsatile flow pump based on an iterative controlled piston pump actuator as an in-vitro cardiovascular flow model.</a> Medical Engineering &amp; Physics. 77, 118-124 (2020).</li><li>Moore, B. L., Dasi, L. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+flow+impacts+aortic+leaflet+mechanics+and+aortic+sinus+hemodynamics.">Coronary flow impacts aortic leaflet mechanics and aortic sinus hemodynamics.</a> Annals of Biomedical Engineering. 43 (9), 2231-2241 (2015).</li><li>Evans, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Practical 3D printers: The science and art of 3D printing. , (2012).</li><li>Yudi, M. B., Sharma, S. K., Tang, G. H., Kini, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+angiography+and+percutaneous+coronary+intervention+after+transcatheter+aortic+valve+replacement.">Coronary angiography and percutaneous coronary intervention after transcatheter aortic valve replacement.</a> Journal of the American College of Cardiology. 71 (12), 1360-1378 (2018).</li><li>Adrian, R. J., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Image Velocimetry. , (2011).</li><li>Deen, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+image+pre-processing+for+PIV+of+single-and+two-phase+flows+over+reflecting+objects.">On image pre-processing for PIV of single-and two-phase flows over reflecting objects.</a> Experiments in Fluids. 49 (2), 525-530 (2010).</li><li>Thielicke, W., Stamhuis, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PIVlab-towards+user-friendly,+affordable+and+accurate+digital+particle+image+velocimetry+in+MATLAB.">PIVlab-towards user-friendly, affordable and accurate digital particle image velocimetry in MATLAB.</a> Journal of Open Research Software. 2 (1), (2014).</li><li>Pizer, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+histogram+equalization+and+its+variations.">Adaptive histogram equalization and its variations.</a> Computer Vision, Graphics, and Image Processing. 39 (3), 355-368 (1987).</li><li>Garcia, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+smoothing+of+gridded+data+in+one+and+higher+dimensions+with+missing+values.">Robust smoothing of gridded data in one and higher dimensions with missing values.</a> Computational Statistics &amp; Data Analysis. 54 (4), 1167-1178 (2010).</li><li>Elger, D. F., LeBret, B. A., Crowe, C. T., Roberson, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Engineering Fluid Mechanics. , (2020).</li><li>Raghav, V., Sastry, S., Saikrishnan, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+assessment+of+flow+fields+associated+with+heart+valve+prostheses+using+particle+image+velocimetry+(PIV):+recommendations+for+best+practices.">Experimental assessment of flow fields associated with heart valve prostheses using particle image velocimetry (PIV): recommendations for best practices.</a> Cardiovascular Engineering and Technology. 9 (3), 273-287 (2018).</li><li>Ncho, B., Sadri, V., Ortner, J., Kollapaneni, S., Yoganathan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-Vitro+Assessment+of+the+Effects+of+Transcatheter+Aortic+Valve+Leaflet+Design+on+Neo-Sinus+Geometry+and+Flow.">In-Vitro Assessment of the Effects of Transcatheter Aortic Valve Leaflet Design on Neo-Sinus Geometry and Flow.</a> Annals of Biomedical Engineering. 49 (3), 1046-1057 (2021).</li><li>Graftieaux, L., Michard, M., Grosjean, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combining+PIV,+POD+and+vortex+identification+algorithms+for+the+study+of+unsteady+turbulent+swirling+flows.">Combining PIV, POD and vortex identification algorithms for the study of unsteady turbulent swirling flows.</a> Measurement Science and Technology. 12 (9), 1422 (2001).</li><li>Yap, C. H., Saikrishnan, N., Tamilselvan, G., Yoganathan, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+measurement+of+dynamic+fluid+shear+stress+on+the+aortic+surface+of+the+aortic+valve+leaflet.">Experimental measurement of dynamic fluid shear stress on the aortic surface of the aortic valve leaflet.</a> Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. 11 (1), 171-182 (2012).</li><li>Toninato, R., Salmon, J., Susin, F. M., Ducci, A., Burriesci, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+vortices+in+the+sinuses+of+Valsalva:+an+in+vitro+approach+for+bio-prosthetic+valves.">Physiological vortices in the sinuses of Valsalva: an in vitro approach for bio-prosthetic valves.</a> Journal of Biomechanics. 49 (13), 2635-2643 (2016).</li><li>Raghav, V., Midha, P., Sharma, R., Babaliaros, V., Yoganathan, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcatheter+aortic+valve+thrombosis:+a+review+of+potential+mechanisms.">Transcatheter aortic valve thrombosis: a review of potential mechanisms.</a> Journal of the Royal Society Interface. 18 (184), 20210599 (2021).</li><li>Ramanathan, T., Skinner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coronary+blood+flow.">Coronary blood flow.</a> Continuing Education in Anaesthesia, Critical Care &amp; Pain. 5 (2), 61-64 (2005).</li><li>Nobach, H., Bodenschatz, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+of+accuracy+in+PIV+due+to+individual+variations+of+particle+image+intensities.">Limitations of accuracy in PIV due to individual variations of particle image intensities.</a> Experiments in Fluids. 47 (1), 27-38 (2009).</li><li>G&#252;lan, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+analysis+of+the+transcatheter+aortic+valve+implantation+on+blood+flow+hemodynamics:+An+optical+imaging-based+in+vitro+study.">Performance analysis of the transcatheter aortic valve implantation on blood flow hemodynamics: An optical imaging-based in vitro study.</a> Artificial Organs. 43 (10), 282-293 (2019).</li></ol>

تغير تدفق الجيوب الأنفية بسبب هندسة الجيوب الأنفية المختلفة بعد TAVI. تشكلت الدوامة من خلال فتح الصمام الأبهري والتفاعل مع النفاثة الأمامية للانقباض22. في دراسة الصمام الجراحي الاصطناعي بدون وريقات أصلية ، كانت الدوامة التي لوحظت في منطقة الجيوب الأنفية عند الانقباض طبيعية<sup c...

تضيق الأبهر هو مرض شائع لدى كبار السن، وهو عندما لا يفتح الصمام الأبهري، مما يقلل من تدفق الدم. تحدث المشكلة بسبب سماكة أو تكلس الصمام الأبهري1. لذلك ، إنه علاج ضروري لتعزيز تدفق الدم وتقليل الحمل على القلب. يتم علاجه عن طريق إعادة تشكيل الصمام الأبهري أو استبداله بصمام اصطناعي. تركز هذه الدراسة على زرع الصمام الأبهري عبر القسطرة (TAVI)، واستبدال الصمام الأبهري المعطل بصمام اصطناعي باستخدام قسطرة.
وقد أوصى TAVI للمرضى الذين يواجهون تحديات في الجراحة، وكانت الوفيات منخفضة أيضا2. في الآونة الأخيرة ، تم الإبلاغ عن أن الجلطة في المرضى بعد TAVI تسببت في خلل في الصمام والسكتة الدماغية 3,4. يشتبه في حدوث خثرة في الجيوب الأنفية الأبهرية والجيوب الأنفية الجديدة ، مع احتمال أن يكون سببها هو التغيرات في ديناميكا الدم التي تسببها TAVI. يتم تنفيذه دون إزالة المنشورات الأصلية ؛ هذه المنشورات يمكن أن تزعج تدفق الجيوب الأنفية وترفع من خطر تجلط الدم5.
من الصعب تحديد كيفية تأثر تدفق الدم ب TAVI وكيف يتم تحفيز الجلطة في المرضى. من المستحسن توضيح العلاقة بين تدفق الدم وتكوين الجلطة في الجسم الحي. ومع ذلك ، فإن عدم وجود تقنيات عملية لقياس تدفق الدم يجعل هذا الأمر مشكلة. من ناحية أخرى ، تتمتع التقنيات المخبرية بميزة السماح للمرء بمراقبة التغيرات في تدفق الدم عن طريق الحد من المعلمات التي يجب التحقيق فيها. تم استخدام الإعداد في المختبر وقياس سرعة صورة الجسيمات (PIV) لتحديد السرعة في المجالات الطبية6،7،8. لذلك ، في المختبر و PIV كافية لتحديد المعلمات التي سيتم الإبلاغ عنها عن طريق محاكاة حالة المريض: معدل ضربات القلب والضغط ، واللزوجة ، وهندسة الجيوب الأنفية ، والسماح للمرء بالتحكم في هذه المعلمات.
في هذه الدراسة ، يتم استخدام الإعداد في المختبر و PIV للتحقيق في التدفق في الجيوب الأنفية الأبهرية بعد TAVI. يتم وصف شبح الأبهر و TAVI ل PIV وعملية الحصول على البيانات وتحليل تدفق ما بعد المعالجة في هذا البروتوكول. يتم اشتقاق العديد من المعلمات الديناميكية الدموية ، بما في ذلك السرعة والركود والدوامة والدوامة وسكن الجسيمات. تظهر النتائج أن الإعداد في المختبر و PIV يساعدان في التحقيق في ميزات الدورة الدموية في الجيوب الأنفية الأبهرية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D Printer</td>
			<td>Prusa Research</td>
			<td></td>
			<td>Original Prusa i3 MK2; FDM printer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum bar (square)</td>
			<td>APSPRO</td>
			<td>KHP-3030, KHP-6060</td>
			<td>Dimension: 30 mm x 30 mm, 60 mm x 60 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bulb pump</td>
			<td>Skyhope</td>
			<td></td>
			<td>MHL-1</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera controlling software</td>
			<td>Phantom</td>
			<td>PCC 3.4 software</td>
			<td>The software controll the high speed camera</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Check valve</td>
			<td>HANJU STEEL PIPE</td>
			<td></td>
			<td>Check valve; 1/2 inch (15A)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital Aqusition device</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>USB-6001</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glycerin</td>
			<td>ANU Korea</td>
			<td></td>
			<td>It used for making a working fluid</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-speed camera</td>
			<td>Phantom</td>
			<td></td>
			<td>Phantom VEO 710E-L</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser</td>
			<td>Changchun New Industries Optoelectronics Technology</td>
			<td></td>
			<td>MGL-W-532; CW Nd:YAG Laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear actuator</td>
			<td>THOMSON</td>
			<td></td>
			<td>PC-40; it converts the rotational motion to lenear motion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Macro lens</td>
			<td>Nikon</td>
			<td></td>
			<td>VR Micro-NIKKOR 105mm, f/1.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor</td>
			<td>KOLLMORGEN</td>
			<td></td>
			<td>AKM33H-ANCNR-00; DC servo motor</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor controlling software</td>
			<td>KOLLMORGEN</td>
			<td></td>
			<td>Kollmorgen software; the software controll the motor driver</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Motor driver</td>
			<td>KOLLMORGEN</td>
			<td></td>
			<td>AKD-B00606-NBAN-0000</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open-source electronic prototypic platform</td>
			<td>Arduino</td>
			<td>A000066</td>
			<td>Arduino Uno R3. It used for making a external trigger</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optic table</td>
			<td>SMTECH</td>
			<td></td>
			<td>1800 (W) x 900 (B) x 800 (H)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Particle</td>
			<td>Dantec Dynamics</td>
			<td>80A6011</td>
			<td>Hollow Glass Sphere. Mean diameter:10 &#181;m, Density: 1090 kg/m3</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PIVlab</td>
			<td>PIVlab</td>
			<td></td>
			<td>Open source algorithm based on MATLAB 
			https://kr.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/27659-pivlab-particle-image-velocimetry-piv-tool-with-gui</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pressure gauge</td>
			<td>OMEGA</td>
			<td></td>
			<td>PX309-015A5V. Measurement range: 0~15psi</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Refractometer</td>
			<td>ATAGO</td>
			<td>2350</td>
			<td>R-5000. Hand held refractometer; measurement range: 1.333-1.520</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistance valve</td>
			<td>HANJU STEEL PIPE</td>
			<td></td>
			<td>Ball valve; 1/2 inch (15A)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Saline</td>
			<td>DAI HAN PHARM</td>
			<td></td>
			<td>It is used for making a working fluid and for preserving the TAV</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone hose</td>
			<td>HSW</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter 26mm, Outter diameter 30mm; Inlet length 5m, Outlet length 1.5m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>System enginnering software</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>LabVIEW software. The software controlls the DAQ.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transcatheter Aortic Valve, TAV (23 mm) and TAV (26 mm)</td>
			<td>Edwards Lifesciences</td>
			<td></td>
			<td>SAPIEN3 23mm, SAPIEN3 26mm. It is supported by Seoul Asan Medical</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Viscosmeter</td>
			<td>Brookfiled</td>
			<td></td>
			<td>DVELV; Measurement range: 1-2x109 cp</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

particle image velocimetry investigation of hemodynamics via aortic phantom

تم الإبلاغ مؤخرا عن خلل وظيفي في الصمام الأبهري والسكتة الدماغية في مرضى زرع الصمام الأبهري عبر القسطرة (TAVI). يشتبه في حدوث خثرة في الجيوب الأنفية الأبهرية والجيوب الأنفية الجديدة بسبب التغيرات الديناميكية الدموية. تساعد التجارب في المختبر على التحقيق في خصائص الدورة الدموية في الحالات التي يثبت فيها التقييم في الجسم الحي أنه محدود. التجارب في المختبر هي أيضا أكثر قوة ، ويتم التحكم في المعلمات المتغيرة بسهولة. قياس سرعة صورة الجسيمات (PIV) هي طريقة شائعة لقياس السرعة للدراسات في المختبر . يوفر حقل سرعة عالي الدقة بحيث يتم ملاحظة ميزات التدفق على نطاق صغير. الغرض من هذه الدراسة هو إظهار كيفية استخدام PIV للتحقيق في مجال التدفق في الجيب الأبهري بعد TAVI. يتم وصف الإعداد المختبري للشبح الأبهري ، TAVI ل PIV ، وعملية الحصول على البيانات وتحليل تدفق ما بعد المعالجة. يتم اشتقاق معلمات الدورة الدموية ، بما في ذلك السرعة ، وركود التدفق ، والدوامة ، والدوامة ، وسكن الجسيمات. تؤكد النتائج أن التجارب في المختبر و PIV تساعد في التحقيق في ميزات الدورة الدموية في الجيوب الأنفية الأبهرية.

أظهرت حقول السرعة بنية تدفق جيبي مختلفة اعتمادا على قطر الصمام في الشكل 4. بالنسبة ل TAV (23 مم) ، كانت السرعة أعلى من 0.05 m / s بين TAV و STJ من الانقباض المبكر إلى ذروة الانقباض التي تم فتحها TAV باستخدام طائرة الشحن. ثم تم توزيع السرعة العالية في نطاق ضيق بالقرب من الدعامة في الانقباض ...

Watch this Scientific Journal Video about Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom at JoVE.com

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

يصف هذا البروتوكول قياسات قياس سرعة صورة الجسيمات (PIV) التي أجريت للتحقيق في تدفق الجيوب الأنفية من خلال الإعداد المختبري للصمام الأبهري عبر القسطرة (TAV). يتم أيضا تحديد المعلمات الديناميكية الدموية على أساس السرعة.

دراسة قياس سرعة صورة الجسيمات لديناميكا الدم عبر الأبهر الوهمي

Aortic valve dysfunction and stroke have recently been reported in transcatheter aortic valve implantation (TAVI) patients. Thrombus in the aortic sinus ...

معلومات السرعة ضرورية لتقييم تدفق الدم الصمامي. يكتسب بروتوكولنا حقول سرعة المثيل، مما يؤدي إلى تحليل مفصل لديناميكا الدم. الميزة الرئيسية لهذا البروتوكول هي أنه يمكنه الحصول على حقول سرعة المثال في الجيب الأبهري مع زرع صمام القلب الاصطناعي ، والذي يصعب الحصول عليه من التجارب داخل الجسم الحي.سيساعد البروتوكول الحالي في توصيف ديناميكا الدم غير الطبيعية بعد زرع الصمام الأبهري عبر القسطرة. استنادا إلى ديناميكا الدم التي تم الحصول عليها ، سيتمكن الباحثون من تطوير صمام قلب أفضل. عملية الحصول على صور جسيمات جيدة لقياس سرعة صورة الجسيمات معقدة.بالنسبة للمبتدئين ، يوصى بالحصول على صور جسيمات بمعدلات إطارات مختلفة ومقارنة كل نتيجة. للبدء ، قم بإعداد الإعداد التجريبي على طاولة بصرية ، بما في ذلك مضخة مكبس وجهاز للحصول على البيانات وجهاز كمبيوتر مزود ببرنامج هندسة النظام المطلوب وبرنامج التحكم في المحركات. استيراد ملف جدول البيانات إلى برنامج هندسة النظام مع معلومات معدل التدفق.قم بإصلاح نموذج الجيوب الأنفية الأكريليك على الطاولة البصرية باستخدام شريط ألومنيوم مربع. قم بتوصيل الخزان ومضخة المكبس ونموذج الجيوب الأنفية الأكريليك بخرطوم سيليكون. اجمع بين TAV الثابت على النشرة الأصلية مع نموذج الجيوب الأنفية الأكريليك.ضع الكاميرا عالية السرعة على ممر ثنائي المحور وحرك العبور. قم بتشغيل الليزر ، واضبطه على سبعة واط ، وضع ورقة الليزر في وسط TAV. التقط صورة وتحقق من أن الحد الأقصى لمسافة الجسيمات أقل من أربعة إلى ستة بكسل.اضبط معلمات برنامج التحكم في الكاميرا بدءا من دقة 1 ، 280 × 720 ، ومعدل إطار يبلغ 300 إطار في الثانية ، والتعرض القسري بسبب فترة الاندفاع ، وعدد الاندفاع من ثلاثة ، وفترة الاندفاع من 200 ميكروثانية و 150 ميكروثانية. التقط صور الجسيمات لمدة 14 دورة مستمرة وكررها ما مجموعه سبع مرات. اصنع القناع عن طريق فصل المناطق المراد تحليلها عن تلك المراد التخلص منها.باستخدام أداة مفتوحة المصدر ، يقوم PIVlab ، استنادا إلى MATLAB ، بإجراء PIV عن طريق استيراد صور الجسيمات المحفوظة بالطريقة التي تم حلها عبر الوقت أو الطريقة الزوجية. استيراد القناع وتطبيقه على جميع صور الجسيمات. تنفيذ معادلة الرسم البياني التكيفي المحدود التباين ، وتنفيذ الارتباط المتقاطع حول زوج صورة الجسيمات المحولة إلى مجال التردد باستخدام تحويل فورييه السريع.اضبط نافذة الاستجواب متعددة التمريرات ، وأوجد قيمة الذروة باستخدام نتيجة ارتباط غاوسية اثنين في ثلاثة. احسب حقل السرعة ، واستمد معلمات ديناميكا الدم باستخدام الرمز الداخلي والدالة المدمجة. بالنسبة ل TAV 23 ملم ، كانت السرعة أعلى من 0.05 متر في الثانية بين TAV والتقاطع الأنبوبي الصيني من الانقباض المبكر إلى ذروة الانقباض.كانت السرعة عند الانبساط أقل من 0.025 متر في الثانية وظهرت دوامتان بسرعة منخفضة. بالنسبة ل 26 ملم TAV في الوقت المناسب باستثناء الانقباض المبكر ، كان توزيع السرعة في الجيوب الأنفية أقل من 0.05 متر في الثانية. على وجه التحديد ، في الانقباض المتأخر ، كانت السرعة أقل مما كانت عليه في وقت آخر.كانت سرعة الذروة في TAV 23 ملم أعلى من TAV 26 ملم. كانت منطقة الركود التي تشكلت في TAV 23 ملم واسعة ، لكن جزء الركود كان منخفضا. وقد لوحظت دوامتان مماثلتان فوق وأسفل النشرة الأصلية ل TAV 23 ملم.ومع ذلك ، بالنسبة ل TAV 26 ملم ، كانت الدوامة في اتجاه عقارب الساعة غير واضحة وكان للدوامة عكس اتجاه عقارب الساعة شكل بيضاوي الشكل. أظهرت الدوامة نتائج مماثلة للدوامة. أظهرت لقطات سكن الجسيمات توزيع الجسيمات في منطقة الجيوب الأنفية لمدة ثانيتين، وأظهرت النسبة المئوية لسكن الجسيمات أن جزءا من الجسيمات المتبقية في منطقة الجيوب الأنفية لمدة 14 ثانية.انخفض TAV 26 ملم بشكل أسرع من TAV 23 ملم ، ومع ذلك ، لم يكن إطلاق الجسيمات متطابقا في كلتا الحالتين. اشتقاق حقول السرعة هو الخطوة الأكثر أهمية. الخطوات السابقة هي عمليات لاشتقاق حقول السرعة ، وهي مناسبة ل PIV.يمكن استخدام هذا البروتوكول للتحقيق في ديناميكا الدم في مختلف أنظمة القلب والأوعية الدموية، مثل الشرايين الضيقة وصمامات القلب.

Research

JoVE Journal

Engineering

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

التحقيق في التطور المبكر البلازما المستحثة بواسطة الليزر فائقة القصر البقول

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

Echo Particle Image Velocimetry

صدى الجسيمات Velocimetry صورة

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

عالي السرعة الجسيمات Velocimetry صورة قرب السطوح

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

وضع الإعداد التجريبية لقياس معامل الرد تحت ظروف الفراغ

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

استخدام متعدد مقصورة الحيوي واحدة أنزيم فانتوم للدراسات وكلاء الرنين المغناطيسي Hyperpolarized

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

ثلاثي الأبعاد السرعة بواسطة الجسيمات تتبع للتطبيقات الاضطراب: حالة من تدفق جت

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods

التحقيق التجريبية في هيكل التدفق عبر جناح دلتا عن طريق أساليب التصور تدفق

It is well known that the flow field over a delta wing is dominated by a pair of counter rotating leading edge vortices (LEV). However, their mechanism is ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

قياس واحد من الاضطراب والجسيمات الكينماتيكا التدفق تقنيات التصوير باستخدام

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

الطباعة ثلاثية الأبعاد - تقييم انبعاثات الجسيمات من قلم الطباعة ثلاثية الأبعاد

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Pneumatically Driven Microfluidic Platform for Micro-Particle Concentration

منصة الموائع الدقيقة التي تعمل بالهواء المضغوط لتركيز الجسيمات الدقيقة

The present article introduces a method for fabricating and operating a pneumatic valve to control particle concentration using a microfluidic platform. ...