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

Это исследование было поддержано Программой фундаментальных научных исследований Национального исследовательского фонда Кореи, которая финансируется Министерством образования (NRF-2021R1I1A3040346 и NRF-2020R1A4A1019475). Это исследование также было поддержано исследовательским грантом 2018 года (PoINT) от Национального университета Канвон.

1. Установка in vitro
<ol><li>Подготовьте экспериментальную установку на оптическую таблицу, включая поршневой насос, устройство сбора данных (DAQ) и компьютер с необходимым программным обеспечением для системной инженерии и программным обеспечением для управления двигателем (?...

<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>

Синусовый поток изменился из-за другой геометрии пазух после TAVI. Вихрь образовывался при открытии аортального клапана и взаимодействии с передней струей систолы22. При исследовании искусственного хирургического клапана без нативных листочков вихрь, наблюдавшийся в синус...

Стеноз аорты является распространенным заболеванием у пожилых людей, и это когда аортальный клапан не открывается, уменьшая кровоток. Проблема вызвана утолщением или обызвествлением аортального клапана1. Поэтому это необходимое лечение для усиления кровотока и снижения нагрузки на сердце. Его лечат путем ремоделирования аортального клапана или замены его искусственным клапаном. Это исследование фокусируется на транскатетерной имплантации аортального клапана (TAVI), замене неисправного аортального клапана искусственным с использованием катетера.
TAVI был рекомендован для пациентов с трудностями в хирургии, и смертность также была низкой2. Недавно сообщалось, что тромб у пациентов после TAVI вызывал дисфункцию клапана и инсульт 3,4. Подозревается тромб в синусе аорты и неосинусе, причем его причиной, вероятно, являются изменения гемодинамики, вызванные TAVI. Выполняется без снятия родных листовок; эти листочки могут нарушать синусовое течение и повышать риск тромбоза5.
Трудно определить, как на кровоток влияет TAVI и как тромбоз индуцируется у пациентов. Желательно выяснить взаимосвязь между кровотоком и образованием тромбов in vivo. Однако отсутствие практических методов измерения кровотока делает это проблематичным. С другой стороны, методы in vitro имеют преимущество в том, что позволяют контролировать изменения в кровотоке, ограничивая параметры, которые необходимо исследовать. Установка in vitro и велоциметрия изображения частиц (PIV) были использованы для определения скорости в медицинских областях 6,7,8. Поэтому in vitro и PIV достаточно для определения параметров, о которых следует сообщать, имитируя состояние пациента: частоту сердечных сокращений и давление, вязкость и геометрию пазух, и позволяют контролировать эти параметры.
В этом исследовании установка in vitro и PIV используются для исследования потока в пазухе аорты после TAVI. Аортальный фантом и TAVI для PIV, а также процесс сбора данных и анализ потока постобработки описаны в этом протоколе. Получены различные гемодинамические параметры, включая скорость, застой, вихрь, вихрь и резидентность частиц. Результаты показывают, что установка in vitro и PIV помогают исследовать гемодинамические особенности в синусе аорты.

<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

Дисфункция аортального клапана и инсульт недавно были зарегистрированы у пациентов с транскатетерной имплантацией аортального клапана (TAVI). Подозревается тромб в синусе аорты и неосинусе из-за гемодинамических изменений. Эксперименты in vitro помогают исследовать гемодинамические характеристики в тех случаях, когда оценка in vivo оказывается ограниченной. Эксперименты in vitro также более надежны, а переменные параметры легко контролируются. Велоциметрия изображений частиц (PIV) является популярным методом велоциметрии для исследований in vitro . Он обеспечивает поле скоростей с высоким разрешением, так что наблюдаются даже мелкомасштабные особенности потока. Цель этого исследования - показать, как PIV используется для исследования поля потока в пазухе аорты после TAVI. Описана установка фантома аорты in vitro , TAVI для PIV, а также процесс сбора данных и анализ потока постобработки. Получены гемодинамические параметры, включая скорость, застой потока, вихрь, вихрь и резидентность частиц. Результаты подтверждают, что эксперименты in vitro и PIV помогают исследовать гемодинамические особенности в синусе аорты.

Поля скоростей показали различную структуру синусового потока в зависимости от диаметра клапана на рисунке 4. Для TAV (23 мм) скорость была выше 0,05 м/с между TAV и STJ от ранней систолы до пиковой систолы, которую TAV открывал с помощью пересылающей струи. Затем высокая скорость ?...

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

Настоящий протокол описывает измерения велоциметрии изображения частиц (PIV), выполненные для исследования потока пазух через установку in vitro транскатетерного аортального клапана (TAV). Также определяются гемодинамические параметры, основанные на скорости.

Велоциметрическое исследование гемодинамики с помощью аортального фантома

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

Информация о скорости имеет важное значение для оценки клапанного кровотока. Наш протокол получает поля скорости экземпляра, что приводит к детальному анализу гемодинамики. Основным преимуществом этого протокола является то, что он может приобретать поля скорости экземпляра в пазухе аорты с помощью протезной имплантации сердечного клапана, что трудно получить из экспериментов in vivo.Текущий протокол поможет охарактеризовать аномальную гемодинамику после транскатетерной имплантации аортального клапана. Основываясь на полученной гемодинамике, исследователи смогли бы разработать лучший сердечный клапан. Процесс получения хороших изображений частиц для велоциметрии изображений частиц усложняется.Для новичка рекомендуется получать изображения частиц с разной частотой кадров и сравнивать каждый результат. Для начала подготовьте экспериментальную установку на оптическом столе, включая поршневой насос, устройство сбора данных и компьютер с необходимым программным обеспечением для системной инженерии и программным обеспечением для управления двигателем. Импортируйте файл электронной таблицы в программное обеспечение для системной инженерии с информацией о скорости потока.Закрепите акриловую синусовую модель к оптическому столу с помощью квадратной алюминиевой планки. Соедините резервуар, поршневой насос и модель акрилового синуса с силиконовым шлангом. Объедините фиксированный TAV на родной листовке с акриловой синусовой моделью.Поместите высокоскоростную камеру на двухосевой траверс и переместите траверсу. Включите лазер, установите его на семь Вт и поместите лазерный лист в центр TAV. Сделайте снимок и убедитесь, что максимальное расстояние между частицами составляет менее четырех-шести пикселей.Установите параметры программного обеспечения для управления камерой, начиная с разрешения 1, 280 на 720, частоты кадров 300 кадров в секунду, экспозиции, вызванной периодом серийной съемки, количества серийной съемки трех и периодной съемки 200 микросекунд и 150 микросекунд. Захватывайте изображения частиц в течение 14 непрерывных циклов и повторяйте их в общей сложности семь раз. Сделайте маску, отделив области для анализа от тех, которые будут выброшены.Используя инструмент с открытым исходным кодом, PIVlab, основанный на MATLAB, выполняет PIV путем импорта изображений частиц, сохраненных методом с временным разрешением или парным методом. Импортируйте маску и примените ее ко всем изображениям частиц. Выполните контрастно-ограниченное адаптивное выравнивание гистограммы, выполните перекрестную корреляцию о паре изображений частиц, преобразованных в частотную область с помощью быстрого преобразования Фурье.Установите окно многопроходного опроса, найдите пиковое значение, используя гауссовское соответствие два на три в результате корреляции. Рассчитайте поле скоростей, получите параметры гемодинамики с помощью собственного кода и встроенной функции. Для 23-миллиметрового TAV скорость была выше 0,05 метра в секунду между TAV и ноно-трубчатым переходом от ранней систолы к пиковой систоле.Скорость при диастоле была ниже 0,025 метра в секунду и появились два вихря с низкой скоростью. Для 26-миллиметрового TAV во времени, за исключением ранней систолы, распределение скоростей в синусе было ниже 0,05 метра в секунду. В частности, в поздней систоле скорость была ниже, чем в другое время.Пиковая скорость в 23-миллиметровом TAV была выше, чем в 26-миллиметровом TAV. Площадь стаза, образованная в 23-миллиметровом ТАВ, была широкой, но доля стазиса была низкой. Два подобных вихря были замечены выше и ниже родного листочка для 23-миллиметрового TAV.Однако для 26-миллиметрового TAV вихрь по часовой стрелке был неясен, а вихрь против часовой стрелки имел эллиптическую форму. Вихрь показал результаты, аналогичные вихрю. Снимки пребывания частиц показали распределение частиц в синусовой области в течение двух секунд, а процент пребывания частиц показал, что доля оставшихся частиц в синусовой области в течение 14 секунд.26-миллиметровый TAV снижался быстрее, чем 23-миллиметровый TAV, однако высвобождение частиц не было одинаковым в обоих случаях. Выведение полей скоростей является наиболее важным шагом. Предыдущие шаги являются процессами для получения полей скорости и подходят для PIV.Этот протокол может быть использован для исследования гемодинамики в различных сердечно-сосудистых системах, таких как стенотические артерии и сердечные клапаны.

Research

JoVE Journal

Engineering

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Исследование ранней эволюции плазмы индуцированные сверхкоротких лазерных импульсов

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

Эхо Velocimetry Particle Image

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

Высокоскоростной скорости Изображения Частиц Рядом Поверхности

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

Разработка экспериментальной установки для измерения коэффициента восстановления в условиях вакуума

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

Использование Multi-купе Dynamic один энзим Phantom для исследований гиперполяризованным магнитно-резонансных агентов

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

Трехмерная Velocimetry Отслеживание частиц для Турбулентность Области применения: Случай струйного потока

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

Экспериментальное исследование структуры потока над треугольного крыла через методы визуализации потока

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

Одновременное измерение турбулентности и Кинематика частицы с помощью потока, методы визуализации

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

3D-печать - Оценка выбросов частиц 3D-печати пера

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

Пневматическая микрофлюидная платформа для концентрации микрочастиц

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