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

Denna forskning stöddes av basic science research program från National Research Foundation of Korea, som finansieras av utbildningsministeriet (NRF-2021R1I1A3040346 och NRF-2020R1A4A1019475). Denna studie stöddes också av 2018 Research Grant (PoINT) från Kangwon National University.

1. In vitro-inställning
<ol><li>Förbered den experimentella installationen på ett optiskt bord, inklusive en kolvpump, datainsamlingsanordning (DAQ) och en dator med nödvändig systemteknisk programvara och en motorstyrningsprogramvara (se Materialtabell) (Figur 1). OBS: Kolvpumpen har tidigare testats och kalibrerats och består av en motor, motordrivdon och linjärt ställdon9.</li>
	<li>Importera kalkylarksfilen m...

<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>

Sinusflödet förändrades på grund av olika sinusgeometri efter TAVI. Virveln bildades av aortaklafföppningen och interaktionen med den främre strålen av systole22. I studien av den artificiella kirurgiska ventilen utan inhemska broschyrer var virvel som observerades i sinusregionen vid systole normal23. Denna studie bildar virveln som presenteras vid diastol genom att minska den främre strålen och komma in i sinus. Sinusflödet stötte på den inhemska broschyren; s...

Aortastenos är en vanlig sjukdom hos äldre vuxna, och det är när aortaklaffen inte öppnas, vilket minskar blodflödet. Problemet orsakas av förtjockning eller förkalkning av aortaklaffen1. Därför är det en nödvändig behandling för att förbättra blodflödet och minska belastningen på hjärtat. Det behandlas genom att ombygga aortaklaffen eller ersätta den med en konstgjord ventil. Denna studie fokuserar på transkateter aortaklaffimplantation (TAVI), som ersätter den felaktiga aortaklaffen med en konstgjord med hjälp av en kateter.
TAVI har rekommenderats för patienter som utmanas i kirurgi, och dödligheten har också varit låg2. Nyligen har det rapporterats att trombos hos patienter efter TAVI orsakade klaffdysfunktion och stroke 3,4. Trombos i aorta sinus och neo-sinus misstänks, med orsaken förmodligen de förändringar i hemodynamiken som orsakas av TAVI. Det utförs utan att ta bort de inhemska broschyrerna; dessa broschyrer kan störa sinusflödet och öka risken för trombos5.
Det är svårt att avgöra hur blodflödet påverkas av TAVI och hur trombos induceras hos patienter. Det är önskvärt att belysa förhållandet mellan blodflöde och trombbildning in vivo. En brist på praktiska tekniker för att mäta blodflödet gör detta dock problematiskt. Å andra sidan har in vitro-tekniker fördelen att man kan övervaka förändringarna i blodflödet genom att begränsa de parametrar som måste undersökas. In vitro-inställning och partikelbildsveocimetri (PIV) har använts för att identifiera hastighet inom medicinska områden 6,7,8. Därför är in vitro och PIV tillräckliga för att bestämma parametrarna som ska rapporteras genom att efterlikna patientens tillstånd: hjärtfrekvens och tryck, viskositet och sinusgeometri och låta en styra dessa parametrar.
I denna studie används in vitro setup och PIV för att undersöka flödet i aorta sinus efter TAVI. Aortafantomen och TAVI för PIV och datainsamlingsprocessen och efterbehandlingsflödesanalysen beskrivs i detta protokoll. Olika hemodynamiska parametrar härleds, inklusive hastighet, stasis, virvel, virvel och partikelresidens. Resultaten visar att in vitro-inställning och PIV hjälper till att undersöka de hemodynamiska egenskaperna i aorta sinus.

<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

Aortaklaffens dysfunktion och stroke har nyligen rapporterats hos patienter med transkateteraortaklaffimplantation (TAVI). Trombos i aorta sinus och neo-sinus på grund av hemodynamiska förändringar har misstänkts. In vitro-experiment hjälper till att undersöka de hemodynamiska egenskaperna i de fall där en in vivo-bedömning visar sig vara begränsad. In vitro-experiment är också mer robusta, och de variabla parametrarna styrs lätt. Partikelbildsvelocimetri (PIV) är en populär velocimetrimetod för in vitro-studier . Det ger ett högupplöst hastighetsfält så att även småskaliga flödesfunktioner observeras. Syftet med denna studie är att visa hur PIV används för att undersöka flödesfältet i aorta sinus efter TAVI. In vitro-inställningen av aortafantomen, TAVI för PIV, och datainsamlingsprocessen och efterbehandlingsflödesanalysen beskrivs. De hemodynamiska parametrarna härleds, inklusive hastighet, flödestasis, virvel, virvel och partikelresidens. Resultaten bekräftar att in vitro-experiment och PIV hjälper till att undersöka de hemodynamiska egenskaperna i aorta sinus.

Hastighetsfälten visade en annan sinusflödesstruktur beroende på ventildiametern i figur 4. För TAV (23 mm) var hastigheten högre än 0,05 m/s mellan TAV och STJ från tidig systole till peak systole som TAV öppnades med hjälp av speditaren. Hög hastighet fördelades sedan i ett smalt område nära stenten vid sen systole. Hastigheten vid diastol var lägre än 0,025 m/s och två virvlar med låg hastighet uppträdde. För TAV (26 mm), när ventilen öppnades, mättes hög hastighet ...

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

Det nuvarande protokollet beskriver partikelbildsverocimetrimätningar (PIV) som utförs för att undersöka sinusflödet genom in vitro-inställningen av transkateteraortaklaffen (TAV). De hemodynamiska parametrarna baserade på hastighet bestäms också.

Partikelbild Velocimetri Undersökning av hemodynamik via aortafantom

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

Hastighetsinformation är avgörande för att utvärdera valvulärt blodflöde. Vårt protokoll förvärvar instanshastighetsfält, vilket leder till en detaljerad analys av hemodynamiken. Den största fördelen med detta protokoll är att det kan förvärva instanshastighetsfält i aorta sinus med protetisk hjärtklaffimplantation, vilket är svårt att få från in-vivo-experiment.Det nuvarande protokollet skulle hjälpa till att karakterisera den onormala hemodynamiken efter transkateter aortaklaffimplantation. Baserat på den erhållna hemodynamiken skulle forskare kunna utveckla en bättre hjärtklaff. Processen att erhålla bra partikelbilder för partikelbildsslöjacimetri är komplicerad.För en nybörjare rekommenderas att förvärva partikelbilder med olika bildhastigheter och jämföra varje resultat. Börja med att förbereda den experimentella installationen på ett optiskt bord, inklusive en kolvpump, datainsamlingsenhet och en dator med nödvändig systemteknisk programvara och motorstyrningsprogramvara. Importera kalkylarksfilen till systemteknikprogramvaran med flödeshastighetsinformationen.Fäst akryl sinusmodellen på det optiska bordet med en fyrkantig aluminiumstång. Anslut behållaren, kolvpumpen och akryl sinusmodellen med en silikonslang. Kombinera den fasta TAV på den ursprungliga broschyren med akryl sinusmodellen.Placera höghastighetskameran på en tvåaxlig travers och flytta traversen. Slå på lasern, ställ in den på sju watt och placera laserarket i mitten av TAV. Ta en bild och kontrollera att det maximala partikelavståndet är mindre än fyra till sex pixlar.Ställ in programvaruparametrarna för kamerastyrning som börjar med en upplösning på 1 280 till 720, en bildhastighet på 300 bilder per sekund, exponering som tvingas av Burst-perioden, Burst-antal på tre och Burst-period på 200 mikroseconds och 150 mikroseconds. Ta partikelbilder i 14 kontinuerliga cykler och upprepa det totalt sju gånger. Gör masken genom att separera de områden som ska analyseras från de som ska kasseras.Med hjälp av ett open source-verktyg utför PIVlab, baserat på MATLAB, PIV genom att importera partikelbilder som sparats med den tidsupplösta metoden eller parvisa metoden. Importera masken och applicera den på alla partikelbilder. Utför kontrastbegränsad adaptiv histogramutjämning, kör korskorrelationen om partikelbildparet som konverteras till frekvensdomänen med snabb Fourier-transformering.Ställ in förhörsfönstret med flera pass, hitta toppvärdet med hjälp av en två-i-tre Gaussian passform i korrelationsresultatet. Beräkna hastighetsfältet, härleda hemodynamikparametrar med hjälp av den interna koden och den inbyggda funktionen. För 23-millimeters TAV var hastigheten högre än 0,05 meter per sekund mellan TAV och sino-tubulär korsning från tidig systole till peak systole.Hastigheten vid diastol var lägre än 0, 025 meter per sekund och två virvlar med låg hastighet uppträdde. För 26 millimeter TAV i tid med undantag för tidig systole var hastighetsfördelningen i sinus lägre än 0,05 meter per sekund. Specifikt, vid sen systole, var hastigheten lägre än vid en annan tidpunkt.Topphastigheten i 23 millimeter TAV var högre än 26 millimeter TAV. Stasisområdet som bildades i 23 millimeter TAV var brett, men fraktionen av stasis var låg. Två liknande virvlar noterades ovanför och under den ursprungliga broschyren för 23-millimeter TAV.Men för 26 millimeter TAV var den medurs virveln oklar och den moturs virveln hade en elliptisk form. Virveln visade liknande resultat som virveln. Ögonblicksbilderna av partikelresidens visade partikelfördelning i sinusregionen i två sekunder, och procentandelen partikelresidens visade den fraktionen av återstående partiklar i sinusregionen i 14 sekunder.26-millimeters TAV minskade snabbare än 23 millimeter TAV, men frisättningen av partiklar var inte identisk i båda fallen. Härledningen av hastighetsfält är det mest avgörande steget. Föregående steg är processer för att härleda hastighetsfält och är lämpliga för PIV.Detta protokoll kan användas för att undersöka hemodynamik i olika kardiovaskulära system, såsom stenotiska artärer och hjärtklaffar.

Research

JoVE Journal

Engineering

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Undersökning av Tidig Plasma Evolution inducerad av ultrakorta laserpulser

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

Echo 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

High-speed Particle Image Velocimetry Nära Ytor

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

Utveckling av en experimentuppställning för mätning av Coefficient of Restitution under vakuumbetingelser

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

Användning av en flerfacks Dynamic enda enzym Phantom för studier av hyper Magnetic Resonance ombud

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

Tredimensionell Partikel Tracking Velocimetry för turbulens Applications: Fallet med en Jet Flow

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

Experimentell undersökning av strukturen flöde över en deltavinge Via flöde visualiseringsmetoder

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

Samtidig mätning av turbulens och partikel kinematik använder Flow Imaging tekniker

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-utskrift - Utvärdera partikelutsläpp av en 3D-utskriftspenna

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

Pneumatiskt driven mikrofluidisk plattform för mikropartikelkoncentration

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