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

Bu araştırma, Eğitim Bakanlığı (NRF-2021R1I1A3040346 ve NRF-2020R1A4A1019475) tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı'nın Temel Bilim Araştırma Programı tarafından desteklenmiştir. Bu çalışma ayrıca Kangwon Ulusal Üniversitesi'nden 2018 Araştırma Bursu (PoINT) tarafından da desteklenmiştir.

1. In vitro kurulum
<ol><li>Deney düzeneğini bir pistonlu pompa, veri toplama cihazı (DAQ) ve gerekli sistem mühendisliği yazılımı ve motor kontrol yazılımı içeren bir bilgisayar da dahil olmak üzere optik bir masa üzerinde hazırlayın (bkz. NOT: Pistonlu pompa daha önce test edilmiş ve kalibre edilmiştir ve bir motor, motor sürücüsü ve lineer aktüatör9'dan oluşur.</li>
	<li>Akış hızı bilgile...

<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>

Sinüs akışı, TAVI'den sonra farklı sinüs geometrisi nedeniyle değişti. Vorteks, aort kapağının açılması ve sistol22'nin ileri jeti ile etkileşimi ile oluşturulmuştur. Doğal broşürsüz yapay cerrahi kapak çalışmasında, sistolde sinüs bölgesinde gözlenen vorteks normal23 idi. Bu çalışma, ileri jeti indirgeyerek ve sinüse gelerek diyastolde sunulan vorteksi oluşturur. Sinüs akışı doğal broşürle karşılaştı; Sonuç olarak, yerel broşü...

Aort darlığı yaşlı erişkinlerde sık görülen bir hastalıktır ve aort kapağının açılmadığı ve kan akışını azalttığı zamandır. Sorun, aort kapağının kalınlaşması veya kalsifikasyonundankaynaklanır 1. Bu nedenle, kan akışını arttırmak ve kalp üzerindeki yükü azaltmak için gerekli bir tedavidir. Aort kapağının yeniden şekillendirilmesi veya yapay bir kapakla değiştirilmesiyle tedavi edilir. Bu çalışma, transkateter aort kapak implantasyonuna (TAVI) odaklanarak, arızalı aort kapağının bir kateter kullanılarak yapay bir kapakla değiştirilmesine odaklanmaktadır.
Cerrahide zorlanan hastalar için TAVI önerilmiştir ve mortalite de düşükolmuştur 2. Son zamanlarda TAVI sonrası hastalarda trombüsün kapak disfonksiyonuna ve inmeye neden olduğu bildirilmiştir 3,4. Aort sinüsü ve neo-sinüsteki trombüsten şüphelenilmektedir, nedeni muhtemelen TAVI'nın neden olduğu hemodinamikteki değişikliklerdir. Doğal broşürleri çıkarmadan gerçekleştirilir; Bu broşürler sinüs akışını bozabilir ve tromboz riskini artırabilir5.
Kan akışının TAVI tarafından nasıl etkilendiğini ve hastalarda trombozun nasıl indüklendiğini belirlemek zordur. Kan akımı ile trombüs oluşumu arasındaki ilişkinin in vivo olarak aydınlatılması arzu edilir. Bununla birlikte, kan akışını ölçmek için pratik tekniklerin eksikliği bunu sorunlu hale getirir. Öte yandan, in vitro teknikler, araştırılması gereken parametreleri sınırlayarak kan akışındaki değişiklikleri izlemesine izin verme avantajına sahiptir. In vitro kurulum ve partikül görüntü velosimetrisi (PIV), tıp alanlarındaki hızı tanımlamak için kullanılmıştır 6,7,8. Bu nedenle, in vitro ve PIV, hastanın durumunu taklit ederek rapor edilecek parametreleri belirlemek için yeterlidir: kalp atış hızı ve basıncı, viskozite ve sinüs geometrisi ve bu parametrelerin kontrol edilmesine izin vermek.
Bu çalışmada, TAVİ sonrası aort sinüsündeki akışı araştırmak için in vitro kurulum ve PIV kullanılmıştır. PIV için aort hayaleti ve TAVI ve veri toplama süreci ve işlem sonrası akış analizi bu protokolde açıklanmaktadır. Hız, durağanlık, vorteks, vortisite ve parçacık yerleşimi dahil olmak üzere çeşitli hemodinamik parametreler türetilir. Sonuçlar, in vitro kurulum ve PIV'nin aort sinüsündeki hemodinamik özelliklerin araştırılmasına yardımcı olduğunu göstermektedir.

<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

Transkateter aort kapak implantasyonu (TAVI) hastalarında son zamanlarda aort kapak disfonksiyonu ve inme bildirilmiştir. Aort sinüsünde trombüs ve hemodinamik değişikliklere bağlı neo-sinüs şüphesi vardır. In vitro deneyler, in vivo değerlendirmenin sınırlı olduğu durumlarda hemodinamik özelliklerin araştırılmasına yardımcı olur. İn vitro deneyler de daha sağlamdır ve değişken parametreler kolayca kontrol edilir. Partikül görüntü velosimetrisi (PIV), in vitro çalışmalar için popüler bir velosimetri yöntemidir. Küçük ölçekli akış özelliklerinin bile gözlemleneceği şekilde yüksek çözünürlüklü bir hız alanı sağlar. Bu çalışmanın amacı, TAVI sonrası aort sinüsündeki akış alanını araştırmak için PIV'nin nasıl kullanıldığını göstermektir. Aort hayaletinin in vitro kurulumu, PIV için TAVI ve veri toplama süreci ve işlem sonrası akış analizi açıklanmaktadır. Hemodinamik parametreler, hız, akış durağanlığı, vorteks, vortisite ve parçacık rezidansı dahil olmak üzere türetilir. Sonuçlar, in vitro deneylerin ve PIV'nin aort sinüsündeki hemodinamik özelliklerin araştırılmasına yardımcı olduğunu doğrulamaktadır.

Hız alanları, Şekil 4'teki valf çapına bağlı olarak farklı bir sinüs akış yapısı göstermiştir. TAV (23 mm) için hız, TAV ile STJ arasında erken sistolden tepe sistolüne kadar 0,05 m/s'den yüksekti ve TAV yönlendirme jeti kullanılarak açıldı. Yüksek hız daha sonra geç sistolde stent yakınında dar bir aralıkta dağıtıldı. Diyastoldeki hız 0.025 m / s'den düşüktü ve düşük hıza sahip iki vorteks ortaya çıktı. TAV (26 mm) için valf açıldığında S...

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

Bu protokol, transkateter aort kapağının (TAV) in vitro kurulumundan sinüs akışını araştırmak için yapılan partikül görüntü velosimetrisi (PIV) ölçümlerini açıklamaktadır. Hıza dayalı hemodinamik parametreler de belirlenir.

Partikül İmajı Velosimetrisi Aort Fantomu ile Hemodinamiğin İncelenmesi

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

Hız bilgisi, kapak kan akışını değerlendirmek için gereklidir. Protokolümüz örnek hızı alanları edinerek hemodinamiğin ayrıntılı bir analizine yol açar. Bu protokolün temel avantajı, in-vivo deneylerden elde edilmesi zor olan protez kalp kapağı implantasyonu ile aort sinüsündeki örnek hız alanlarını elde edebilmesidir.Mevcut protokol, transkateter aort kapak implantasyonundan sonra anormal hemodinamiğin karakterize edilmesine yardımcı olacaktır. Elde edilen hemodinamiğe dayanarak, araştırmacılar daha iyi bir kalp kapağı geliştirebileceklerdir. Partikül görüntü velosimetrisi için iyi parçacık görüntüleri elde etme süreci karmaşıktır.Yeni başlayanlar için, farklı kare hızlarına sahip parçacık görüntüleri elde etmeniz ve her bir sonucu karşılaştırmanız önerilir. Başlamak için, deney kurulumunu bir pistonlu pompa, veri toplama cihazı ve gerekli sistem mühendisliği yazılımı ve motor kontrol yazılımı içeren bir bilgisayar dahil olmak üzere optik bir masada hazırlayın. Elektronik tablo dosyasını, akış hızı bilgileriyle birlikte sistem mühendisliği yazılımına aktarın.Akrilik sinüs modelini kare alüminyum çubukla optik masaya sabitleyin. Rezervuarı, pistonlu pompayı ve akrilik sinüs modelini silikon bir hortumla bağlayın. Doğal broşür üzerindeki sabit TAV'ı akrilik sinüs modeliyle birleştirin.Yüksek hızlı kamerayı iki eksenli bir traverse yerleştirin ve dönüşü hareket ettirin. Lazeri açın, yedi watt'a ayarlayın ve lazer tabakasını TAV'ın ortasına yerleştirin. Bir resim çekin ve maksimum parçacık mesafesinin dört ila altı pikselden az olduğunu kontrol edin.Kamera kontrol yazılımı parametrelerini 1.280 x 720 Çözünürlük, saniyede 300 kare kare hızı, Seri çekim süresi tarafından zorlanan pozlama, üç Seri çekim sayısı ve 200 mikrosaniye ve 150 mikrosaniye Seri Çekim süresi ile başlayarak ayarlayın. 14 sürekli döngü boyunca parçacık görüntüleri yakalayın ve toplam yedi kez tekrarlayın. Analiz edilecek alanları atılacak alanlardan ayırarak maskeyi yapın.Açık kaynaklı bir araç kullanan PIVlab, MATLAB'a dayalı, zaman çözümlü yöntemle veya çift yönlü yöntemle kaydedilen parçacık görüntülerini içe aktararak PIV gerçekleştirir. Maskeyi içe aktarın ve tüm parçacık görüntülerine uygulayın. Kontrast sınırlı uyarlanabilir histogram eşitlemesi gerçekleştirin, hızlı Fourier dönüşümü kullanarak frekans alanına dönüştürülen parçacık görüntü çifti hakkındaki çapraz korelasyonu yürütün.Çok geçişli sorgulama penceresini ayarlayın, korelasyon sonucuna ikişer üç Gauss uyumu kullanarak tepe değerini bulun. Hız alanını hesaplayın, şirket içi kodu ve yerleşik işlevi kullanarak hemodinamik parametreleri türetin. 23 milimetrelik TAV için hız, TAV ile sino-boru şeklindeki kavşak arasında erken sistolden tepe sistolüne kadar saniyede 0,05 metreden yüksekti.Diyastoldeki hız saniyede 0.025 metreden düşüktü ve düşük hıza sahip iki vorteks ortaya çıktı. Erken sistol hariç 26 milimetrelik TAV için sinüsteki hız dağılımı saniyede 0,05 metreden düşüktü. Spesifik olarak, geç sistolde, hız başka bir zamana göre daha düşüktü.23 milimetrelik TAV'daki zirve hızı 26 milimetrelik TAV'dan yüksekti. 23 milimetrelik TAV'da oluşan durağan alan genişti, ancak staz oranı düşüktü. 23 milimetrelik TAV'ın doğal broşürünün üstünde ve altında iki benzer girdap fark edildi.Bununla birlikte, 26 milimetrelik TAV için saat yönündeki vorteks belirsizdi ve saat yönünün tersine dönen vorteks eliptik bir şekle sahipti. Vortisite, vortekse benzer sonuçlar gösterdi. Parçacık yerleşiminin anlık görüntüleri, iki saniye boyunca sinüs bölgesinde parçacık dağılımını gösterdi ve parçacık ikametgahının yüzdesi, sinüs bölgesinde kalan parçacıkların 14 saniye boyunca fraksiyonunu gösterdi.26 milimetrelik TAV, 23 milimetrelik TAV'dan daha hızlı azaldı, ancak parçacıkların salınımı her iki durumda da aynı değildi. Hız alanlarının türetilmesi en önemli adımdır. Önceki adımlar, hız alanlarının türetilmesine yönelik işlemlerdir ve PIV için uygundur.Bu protokol, stenotik arterler ve kalp kapakçıkları gibi çeşitli kardiyovasküler sistemlerde hemodinamiği araştırmak için kullanılabilir.

Research

JoVE Journal

Engineering

Particle Image Velocimetry Investigation of Hemodynamics via Aortic Phantom

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

Erken Plazma Evrim Araştırılması ultrashort Lazer Bakliyat Bağlı

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

Parçacık Hızı Echo

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

Yüzeyler Yakın yüksek hızlı Partikül imaj velosimetri

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

Vakum Koşullarında Restitüsyon katsayısı ölçümü için bir deneysel Kur Geliştirilmesi

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

Hiperpolarize Manyetik Rezonans Ajanlar Araştırmaları bir Multi-bölmesi Dinamik Tek Enzim Phantom Kullanımı

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

Türbülans Uygulamaları için üç boyutlu Parçacık Takip Akımları: Jet Akış Örneği

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

Akış yapısı akış görüntüleme yöntemleri ile Delta kanat üzerinde deneysel incelenmesi

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

Eş zamanlı ölçüm türbülans ve akış görüntüleme teknikleri kullanarak parçacık kinematik

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 Baskı - 3D Baskı Kaleminin Parçacık Emisyonlarının Değerlendirilmesi

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

Mikro Partikül Konsantrasyonu için Pnömatik Tahrikli Mikroakışkan Platform

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