Name: particle image velocimetry investigation of hemodynamics via aortic phantom
Uploaded: 2022-02-25T15:00:00
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इस शोध को कोरिया के राष्ट्रीय अनुसंधान फाउंडेशन के बुनियादी विज्ञान अनुसंधान कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया था, जिसे शिक्षा मंत्रालय (NRF-2021R1I1A3040346 और NRF-2020R1A4A1019475) द्वारा वित्त पोषित किया गया था। इस अध्ययन को कांगवोन नेशनल यूनिवर्सिटी से 2018 रिसर्च ग्रांट (PoINT) द्वारा भी समर्थित किया गया था।

1. इन विट्रो सेटअप
<ol><li>एक ऑप्टिक टेबल पर प्रयोगात्मक सेटअप तैयार करें, जिसमें एक पिस्टन पंप, डेटा अधिग्रहण डिवाइस (DAQ), और आवश्यक सिस्टम इंजीनियरिंग सॉफ़्टवेयर और एक मोटर कंट्रोलिंग सॉफ़्टवेयर ...

<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. 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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>

TAVI के बाद विभिन्न साइनस ज्यामिति के कारण साइनस प्रवाह बदल गया। भंवर महाधमनी वाल्व खोलने और सिस्टोल22 के आगे जेट के साथ बातचीत द्वारा गठित किया गया था। देशी पत्रकों के बिना कृत्रिम सर्जिकल वाल्?...

महाधमनी स्टेनोसिस पुराने वयस्कों में एक आम बीमारी है, और यह तब होता है जब महाधमनी वाल्व नहीं खुलता है, रक्त प्रवाह को कम करता है। समस्या महाधमनी वाल्व1 के मोटा होने या कैल्सीफिकेशन के कारण होती है। इसलिए, यह रक्त के प्रवाह को बढ़ाने और दिल पर भार को कम करने के लिए एक आवश्यक उपचार है। यह महाधमनी वाल्व remodeling या एक कृत्रिम वाल्व के साथ इसे प्रतिस्थापित करके इलाज किया जाता है। यह अध्ययन ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व आरोपण (टीएवीआई) पर केंद्रित है, जो एक कैथेटर का उपयोग करके कृत्रिम वाल्व के साथ खराब महाधमनी वाल्व को प्रतिस्थापित करता है।
सर्जरी में चुनौती दिए गए रोगियों के लिए टीएवीआई की सिफारिश की गई है, और मृत्यु दर भी कम2 रही है। हाल ही में, यह बताया गया है कि टीएवीआई के बाद रोगियों में थ्रोम्बस वाल्व की शिथिलता और स्ट्रोक 3,4 का कारण बनता है। महाधमनी साइनस और नव-साइनस में थ्रोम्बस का संदेह है, इसका कारण शायद टीएवीआई के कारण हेमोडायनामिक्स में परिवर्तन है। यह देशी पत्रकों को हटाने के बिना किया जाता है; ये पत्रक साइनस प्रवाह को परेशान कर सकते हैं और घनास्त्रता 5 के जोखिम को बढ़ा सकतेहैं।
यह निर्धारित करना मुश्किल है कि रक्त प्रवाह टीएवीआई से कैसे प्रभावित होता है और रोगियों में घनास्त्रता कैसे प्रेरित होती है। विवो में रक्त प्रवाह और थ्रोम्बस गठन के बीच संबंधों को स्पष्ट करना वांछनीय है। हालांकि, रक्त प्रवाह को मापने के लिए व्यावहारिक तकनीकों की कमी इस समस्याग्रस्त बनाती है। दूसरी ओर, इन विट्रो तकनीकों में उन मापदंडों को सीमित करके रक्त प्रवाह में परिवर्तनों की निगरानी करने की अनुमति देने का लाभ है जिनकी जांच की जानी चाहिए। इन विट्रो सेटअप और कण छवि velocimetry (PIV) का उपयोग चिकित्सा क्षेत्रों में वेग की पहचान करने के लिए किया गया है 6,7,8। इसलिए, इन विट्रो और पीआईवी रोगी की स्थिति की नकल करके रिपोर्ट किए जाने वाले मापदंडों को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त हैं: हृदय गति और दबाव, चिपचिपाहट और साइनस ज्यामिति, और इन मापदंडों को नियंत्रित करने की अनुमति देता है।
इस अध्ययन में, इन विट्रो सेटअप और पीआईवी का उपयोग टीएवीआई के बाद महाधमनी साइनस में प्रवाह की जांच करने के लिए किया जाता है। PIV के लिए महाधमनी प्रेत और TAVI और डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया और पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रवाह विश्लेषण इस प्रोटोकॉल में वर्णित हैं। विभिन्न हेमोडायनामिक पैरामीटर व्युत्पन्न होते हैं, जिनमें वेग, स्टेसिस, भंवर, भ्रातृता और कण निवास शामिल हैं। परिणामों से पता चलता है कि इन विट्रो सेटअप और पीआईवी महाधमनी साइनस में हेमोडायनामिक सुविधाओं की जांच करने में मदद करते हैं।

<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

महाधमनी वाल्व शिथिलता और स्ट्रोक हाल ही में ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व आरोपण (TAVI) रोगियों में रिपोर्ट किया गया है। हेमोडायनामिक परिवर्तनों के कारण महाधमनी साइनस और नव-साइनस में थ्रोम्बस का संदेह किया गया है। इन विट्रो प्रयोगों में उन मामलों में हेमोडायनामिक विशेषताओं की जांच करने में मदद मिलती है जहां एक इन विवो मूल्यांकन सीमित साबित होता है। इन विट्रो प्रयोग भी अधिक मजबूत हैं, और चर मापदंडों को आसानी से नियंत्रित किया जाता है। कण छवि velocimetry (PIV) इन विट्रो अध्ययन के लिए एक लोकप्रिय velocimetry विधि है। यह एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन वेग क्षेत्र प्रदान करता है जैसे कि यहां तक कि छोटे पैमाने पर प्रवाह विशेषताएं भी देखी जाती हैं। इस अध्ययन का उद्देश्य यह दिखाना है कि टीएवीआई के बाद महाधमनी साइनस में प्रवाह क्षेत्र की जांच करने के लिए पीआईवी का उपयोग कैसे किया जाता है। महाधमनी प्रेत के इन विट्रो सेटअप, PIV के लिए TAVI, और डेटा अधिग्रहण प्रक्रिया और पोस्ट-प्रोसेसिंग प्रवाह विश्लेषण का वर्णन किया गया है। हेमोडायनामिक पैरामीटर व्युत्पन्न होते हैं, जिसमें वेग, प्रवाह स्टेसिस, भंवर, भ्रातृता और कण निवास शामिल हैं। परिणाम पुष्टि करते हैं कि इन विट्रो प्रयोगों और पीआईवी महाधमनी साइनस में हेमोडायनामिक विशेषताओं की जांच करने में मदद करते हैं।

वेग क्षेत्रों ने चित्र 4 में वाल्व व्यास के आधार पर एक अलग साइनस प्रवाह संरचना दिखाई। टीएवी (23 मिमी) के लिए, गति टीएवी और एसटीजे के बीच 0.05 मीटर / सेकंड से अधिक थी, जो शुरुआती सिस्टोल से पीक सिस्टोल...

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Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

वर्तमान प्रोटोकॉल ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व (टीएवी) के इन विट्रो सेटअप के माध्यम से साइनस प्रवाह की जांच करने के लिए किए गए कण छवि वेलोसिमेट्री (पीआईवी) माप का वर्णन करता है। वेग पर आधारित हेमोडायनामिक पैरामीटर भी निर्धारित किए जाते हैं।

कण छवि Velocimetry महाधमनी प्रेत के माध्यम से हेमोडायनामिक्स की जांच

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

वाल्वुलर रक्त प्रवाह का मूल्यांकन करने के लिए वेग की जानकारी आवश्यक है। हमारा प्रोटोकॉल उदाहरण वेग क्षेत्रों को प्राप्त करता है, जिससे हेमोडायनामिक्स का विस्तृत विश्लेषण होता है। इस प्रोटोकॉल का मुख्य लाभ यह है कि यह प्रोस्थेटिक हार्ट वाल्व आरोपण के साथ महाधमनी साइनस में उदाहरण वेग क्षेत्रों को प्राप्त कर सकता है, जो इन-विवो प्रयोगों से प्राप्त करना मुश्किल है।वर्तमान प्रोटोकॉल ट्रांसकैथेटर महाधमनी वाल्व आरोपण के बाद असामान्य हेमोडायनामिक्स को चिह्नित करने में मदद करेगा। प्राप्त हेमोडायनामिक्स के आधार पर, शोधकर्ता एक बेहतर हृदय वाल्व विकसित करने में सक्षम होंगे। कण छवि velocimetry के लिए अच्छा कण छवियों को प्राप्त करने की प्रक्रिया जटिल है।एक शुरुआत के लिए, विभिन्न फ्रेम दरों के साथ कण छवियों को प्राप्त करने और प्रत्येक परिणाम की तुलना करने की सिफारिश की जाती है। शुरू करने के लिए, एक ऑप्टिक टेबल पर प्रयोगात्मक सेटअप तैयार करें, जिसमें एक पिस्टन पंप, डेटा अधिग्रहण डिवाइस और आवश्यक सिस्टम इंजीनियरिंग सॉफ़्टवेयर और मोटर नियंत्रण सॉफ़्टवेयर के साथ एक कंप्यूटर शामिल है। प्रवाह दर जानकारी के साथ सिस्टम इंजीनियरिंग सॉफ़्टवेयर के लिए स्प्रेडशीट फ़ाइल आयात करें।एक वर्ग एल्यूमीनियम बार के साथ ऑप्टिक टेबल के लिए ऐक्रेलिक साइनस मॉडल को ठीक करें। एक सिलिकॉन नली के साथ जलाशय, पिस्टन पंप, और ऐक्रेलिक साइनस मॉडल कनेक्ट करें। ऐक्रेलिक साइनस मॉडल के साथ देशी पत्रक पर निश्चित टीएवी गठबंधन.एक दो-अक्ष ट्रैवर्स पर उच्च गति कैमरा रखें और ट्रैवर्स को स्थानांतरित करें। लेजर को चालू करें, इसे सात वाट पर सेट करें, और लेजर शीट को टीएवी के केंद्र में रखें। एक तस्वीर लें और अधिकतम कण दूरी चार से छह पिक्सेल से कम है की जाँच करें।1, 280 से 720 के रिज़ॉल्यूशन के साथ शुरू होने वाले सॉफ़्टवेयर पैरामीटर को नियंत्रित करने वाले कैमरे को सेट करें, प्रति सेकंड 300 फ्रेम की एक फ्रेम दर, बर्स्ट अवधि द्वारा मजबूर एक्सपोज़र, तीन की बर्स्ट गिनती, और 200 माइक्रोसेकंड और 150 माइक्रोसेकंड की बर्स्ट अवधि। 14 निरंतर चक्रों के लिए कण छवियों को कैप्चर करें और इसे कुल सात बार दोहराएं। उन क्षेत्रों को अलग करके मास्क बनाएं जिनका विश्लेषण किया जाना है जिन्हें छोड़ दिया जाना है।एक ओपन सोर्स टूल का उपयोग करते हुए, PIVlab, MATLAB पर आधारित, समय-हल विधि या जोड़ी-वार विधि द्वारा सहेजी गई कण छवियों को आयात करके PIV निष्पादित करता है। मुखौटा आयात करें और इसे सभी कण छवियों पर लागू करें। कंट्रास्ट-सीमित अनुकूली हिस्टोग्राम equalization निष्पादित करें, तेजी से फूरियर रूपांतरण का उपयोग करके आवृत्ति डोमेन में परिवर्तित कण छवि जोड़ी के बारे में क्रॉस सहसंबंध निष्पादित करें।बहु-पास पूछताछ विंडो सेट करें, सहसंबंध परिणाम में दो-दर-तीन गाऊसी फिट का उपयोग करके चोटी का मान ढूंढें। वेग क्षेत्र की गणना करें, इन-हाउस कोड और अंतर्निहित फ़ंक्शन का उपयोग करके हेमोडायनामिक्स पैरामीटर प्राप्त करें। 23 मिलीमीटर टीएवी के लिए, शुरुआती सिस्टोल से पीक सिस्टोल तक टीएवी और साइनो-ट्यूबलर जंक्शन के बीच वेग 0.05 मीटर प्रति सेकंड से अधिक था।डायस्टोल पर वेग 0.025 मीटर प्रति सेकंड से कम था और कम वेग वाले दो भंवर दिखाई दिए। प्रारंभिक सिस्टोल को छोड़कर समय में 26 मिलीमीटर टीएवी के लिए, साइनस में वेग वितरण 0.05 मीटर प्रति सेकंड से कम था। विशेष रूप से, देर से सिस्टोल में, वेग किसी अन्य समय की तुलना में कम था।23 मिलीमीटर टीएवी में चरम वेग 26 मिलीमीटर टीएवी से अधिक था। 23 मिलीमीटर टीएवी में गठित स्टैसिस क्षेत्र व्यापक था, लेकिन स्टैसिस का अंश कम था। 23 मिलीमीटर टीएवी के लिए देशी पत्रक के ऊपर और नीचे दो समान भंवरों को देखा गया था।हालांकि, 26 मिलीमीटर टीएवी के लिए दक्षिणावर्त भंवर अस्पष्ट था और वामावर्त भंवर में एक अंडाकार आकार था। भ्रातृता भंवर के समान परिणाम दिखाती है। कण निवास के स्नैपशॉट ने दो सेकंड के लिए साइनस क्षेत्र में कण वितरण दिखाया, और कण निवास के प्रतिशत ने 14 सेकंड के लिए साइनस क्षेत्र में शेष कणों के उस अंश को दिखाया।26 मिलीमीटर टीएवी 23-मिलीमीटर टीएवी की तुलना में तेजी से कम हो गया, हालांकि, कणों की रिहाई दोनों मामलों में समान नहीं थी। वेग क्षेत्रों की व्युत्पत्ति सबसे महत्वपूर्ण कदम है। पूर्ववर्ती चरण वेग क्षेत्रों को प्राप्त करने के लिए प्रक्रियाएं हैं, और PIV के लिए उपयुक्त हैं।इस प्रोटोकॉल का उपयोग विभिन्न कार्डियोवैस्कुलर सिस्टम में हेमोडायनामिक्स की जांच करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि स्टेनोटिक धमनियों और हृदय वाल्व।

Research

JoVE Journal

Engineering

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

दालों ultrashort लेजर द्वारा प्रेरित प्रारंभिक प्लाज्मा एवोल्यूशन की जांच

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

इको कण छवि velocimetry

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

सतहों के पास उच्च गति कण छवि velocimetry

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

वैक्यूम शर्तों के तहत क्षतिपूर्ति के गुणांक के मापन के लिए एक प्रयोगात्मक सेटअप का विकास

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

Hyperpolarized चुंबकीय अनुनाद एजेंटों के अध्ययन के लिए एक बहु डिब्बे गतिशील एकल एनजाइम प्रेत का उपयोग

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

अशांति अनुप्रयोगों के लिए तीन आयामी कण ट्रैकिंग velocimetry: एक जेट प्रवाह के मामले

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

प्रवाह दृश्य तरीकों के माध्यम से एक डेल्टा विंग पर प्रवाह संरचना की प्रायोगिक जांच

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

प्रवाह इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करते हुए अशांति और कण कीनेमेटिक्स का युगपत मापन

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

3डी प्रिंटिंग - 3डी प्रिंटिंग पेन के कण उत्सर्जन का मूल्यांकन

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

सूक्ष्म कण एकाग्रता के लिए वायवीय रूप से संचालित माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफ़ॉर्म

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