The 17 reference contexts in paper A. Guskov M., E. Banin P., F. Sorokin D., А. Гуськов М., Е. Банин П., Ф. Сорокин Д. (2016) “Анализ современных подходов к проектированию искусственных желудочков сердца роторного типа // Analysis of Contemporary Methods for Designing Rotary Type Ventricular Assist Devices” / spz:neicon:technomag:y:2015:i:2:p:250-268

  1. Start
    2286
    Prefix
    В случае перекачивания крови насосом минуя аортальный клапан, операция классифицируется как обход желудочка. Вид установленного насоса и элементов периферии представлен на рис. 1. Для таких операций применяются центробежные, осевые и диагональные (в перспективе) насосы
    Exact
    [1, 2]
    Suffix
    . В клинической практике такой насос называется искусственный желудочек сердца (ИЖС). В работах [3, 4, 5] проведено подробное описание существующих и перспективных моделей ИЖС. Искусственный желудочек сердца (ИЖС) – сложное устройство, элементы которого представлены на рис. 2.
    (check this in PDF content)

  2. Start
    2444
    Prefix
    Для таких операций применяются центробежные, осевые и диагональные (в перспективе) насосы [1, 2]. В клинической практике такой насос называется искусственный желудочек сердца (ИЖС). В работах
    Exact
    [3, 4, 5]
    Suffix
    проведено подробное описание существующих и перспективных моделей ИЖС. Искусственный желудочек сердца (ИЖС) – сложное устройство, элементы которого представлены на рис. 2. В основе конструкции лежит ротор (Рис. 2, позиция 7) с встроенными магнитами.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    3635
    Prefix
    Во второй части проведен анализ результатов численного эксперимента: рассмотрены поля скоростей в области входного аппарата ИЖС. Рис. 1. Обход левого желудочка с использованием ИЖС HeartAssist 5
    Exact
    [1]
    Suffix
    Рис. 2. Элементы ИЖС и периферии для модели INCOR (BerlineHeart, Германия) В зависимости от конструкции ИЖС в спрямляющем аппарате и диффузоре могут размещаться магнитные опоры. В такой конструкции ротор левитирует в магнитном поле катушки и магнитов в опорах, что позволяет отказаться от подшипниковых узлов (подшипников скольжения) и исключить изнашиваемые детали из конструкции
    (check this in PDF content)

  4. Start
    4418
    Prefix
    В некоторых странах Европы (например, Германия) количество устанавливаемых насосов уже превзошло количество пересадок сердца, а в США эти показатели в ближайшие 2-3 года сравняются. Эволюция ИЖС прошла 3 поколения развития
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Современное 3-е поколение ИЖС представляется как миниатюрный, эргономичный и удобный в установке насос с малым показателем гемолиза (процесс разрушения эритроцитов и выделения в кровь гемоглобина), малым тромбообразованием в области проточной части насоса.
    (check this in PDF content)

  5. Start
    5849
    Prefix
    Анализ существующих подходов к проектированию ИЖС Одной из первых работ, в которой численное моделирование в совокупности с экспериментальной верификацией дало успешный результат, можно считать работу по созданию осевого насоса IMPELLA для краткосрочного применения у пациентов с инфарктом миокарда
    Exact
    [6]
    Suffix
    . C 2008 года ИЖС Impella получил американскую и европейскую сертификацию и стал использоваться в клинической практике [7-9]. После запуска еще нескольких успешных проектов (например, [10]) концепция проектирования «математическое моделирование – экспериментальная верификация» стала применяться повсеместно.
    (check this in PDF content)

  6. Start
    5967
    Prefix
    ИЖС Одной из первых работ, в которой численное моделирование в совокупности с экспериментальной верификацией дало успешный результат, можно считать работу по созданию осевого насоса IMPELLA для краткосрочного применения у пациентов с инфарктом миокарда [6]. C 2008 года ИЖС Impella получил американскую и европейскую сертификацию и стал использоваться в клинической практике
    Exact
    [7-9]
    Suffix
    . После запуска еще нескольких успешных проектов (например, [10]) концепция проектирования «математическое моделирование – экспериментальная верификация» стала применяться повсеместно. Далее в работе будет приведен анализ различных подходов.
    (check this in PDF content)

  7. Start
    6034
    Prefix
    в совокупности с экспериментальной верификацией дало успешный результат, можно считать работу по созданию осевого насоса IMPELLA для краткосрочного применения у пациентов с инфарктом миокарда [6]. C 2008 года ИЖС Impella получил американскую и европейскую сертификацию и стал использоваться в клинической практике [7-9]. После запуска еще нескольких успешных проектов (например,
    Exact
    [10]
    Suffix
    ) концепция проектирования «математическое моделирование – экспериментальная верификация» стала применяться повсеместно. Далее в работе будет приведен анализ различных подходов. Экспериментальные подходы На данный момент широкое распространение получили несколько методов исследования потоков в проточной части насоса ИЖС, а именно:  визуализация потоков с помощью масляных точек и п
    (check this in PDF content)

  8. Start
    6588
    Prefix
    Экспериментальные подходы На данный момент широкое распространение получили несколько методов исследования потоков в проточной части насоса ИЖС, а именно:  визуализация потоков с помощью масляных точек и пленок;  двумерная цифровая трассерная визуализация потоков;  трехмерная цифровая трассерная визуализация потоков. Метод визуализации потоков с помощью масляных точек
    Exact
    [11-13]
    Suffix
    и пленок [11, 12] стал активно применяться в проектировании желудочков в 90-х годах прошлого века. С помощью этого метода проводились исследования сдвиговых напряжений на роторе насоса, идентификация потенциальных застойных зон, предсказание гемолиза.
    (check this in PDF content)

  9. Start
    6603
    Prefix
    подходы На данный момент широкое распространение получили несколько методов исследования потоков в проточной части насоса ИЖС, а именно:  визуализация потоков с помощью масляных точек и пленок;  двумерная цифровая трассерная визуализация потоков;  трехмерная цифровая трассерная визуализация потоков. Метод визуализации потоков с помощью масляных точек [11-13] и пленок
    Exact
    [11, 12]
    Suffix
    стал активно применяться в проектировании желудочков в 90-х годах прошлого века. С помощью этого метода проводились исследования сдвиговых напряжений на роторе насоса, идентификация потенциальных застойных зон, предсказание гемолиза.
    (check this in PDF content)

  10. Start
    7272
    Prefix
    Возникающие при работе насоса сдвиговые напряжения вызывают смещения точек с образованием треков, соответствующих относительному направлению потока и его интенсивности. В качестве активного вещества может применяться машинное масло с примесью порошкового титана в определенной пропорции
    Exact
    [13]
    Suffix
    . Во время работы насоса визуальное изменение треков фиксируется стробоскопом. В дальнейшем исследуемый элемент из насоса извлекается с целью измерения длины и направления получившихся треков.
    (check this in PDF content)

  11. Start
    7855
    Prefix
    Следует отметить, что для динамической визуализации потока испытательный стенд должен быть прозрачным или иметь прозрачные участки для съемки. В случае исследования с помощью масляных пленок на рассматриваемую область наносят тонкий слой масла с порошковым пигментом. Например, в работе
    Exact
    [12]
    Suffix
    используется высоковязкий четыреххлористый углерод и порошок оксида свинца. В процессе работы в различных областях насоса пленка изменяет свою толщину. Для измерения толщины пленки используется пленочный термоанемометр.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    8430
    Prefix
    В течении последних 5 лет широкое распространение получили методы цифровой трассерной визуализации потоков (доплеровская скоростиметрия). Изначально метод позволял измерять двумерные поля скоростей
    Exact
    [14, 20]
    Suffix
    . Совсем недавно начала появляться информация о успешном применении метода трехмерной цифровой трассерной визуализации на базе Института теплофизики СО РАН (Новосибирск). Благодаря возможности регистрировать мгновенные распределения скоростей потока этот метод необходимо выделить особенно.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    10324
    Prefix
    Для случая простых измерений (например, выявления зон застоя) оптимальным является метод нанесения масляных точек. Метод нанесения масляной пленки немного сложнее из-за необходимости использования нескольких термоанемометров в разных позициях (например, в
    Exact
    [12]
    Suffix
    ). Реализация метода масляных точек Для апробации метода визуализации потока с помощью масляных точек разработан испытательный стенд, созданный посредством 3D-аддитивной технологии послойного выращивания.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    15527
    Prefix
    Входной аппарат представляет собой трубку с несколькими лопатками прямолинейного профиля со скруглениями. В данном исследовании рассматривается входной аппарат с 3 и 4 лопатками, что соответствует большинству самых распространенных осевых насосов ИЖС
    Exact
    [21, 22]
    Suffix
    . Геометрическая модель представляет собой область, в которой течет жидкость. Стенки входной канюли и входного аппарата учитываются в виде граничных условий (без скольжения, no slip wall). На рис. 7 представлена геометрическая модель канюли. а) б) Рис. 7.
    (check this in PDF content)

  15. Start
    16243
    Prefix
    В ИЖС поток крови, проходящий далеко от стенок, является турбулентным (максимальное число 4Re 3,5 10), а в пристеночном слое – ламинарным, поэтому в качестве модели турбулентности выбрана гибридная модель Shear Stress Transform Method (Menter, SST k
    Exact
    [14]
    Suffix
    ). Кровь задается постоянными параметрами вязкости и плотности. Динамическая вязкость крови 0.0035 кг/м с, что соответствует гематокриту на уровне 33% (основной класс вероятных кандидатов на установку ИЖС).
    (check this in PDF content)

  16. Start
    17467
    Prefix
    Начальные параметры геометрии: длина входного участка – 30 мм, длина выходного участка 30 мм, радиус кривизны колена (по средней линии) – 15 мм, угол между входным и выходным участком канюли – 70 градусов, диаметр канюли – 16 мм. Значения начальных параметров принимались близкими к размерам, уже используемых, ИЖС (например, HeartMate
    Exact
    [21]
    Suffix
    ). Геометрия 3-х и 4-х лопаточного входного аппарата в расчетах не изменялась. Задача гемодинамики решается в стационарной постановке (steady state) с постоянными граничными условиями. Для стационарных стенок используется условие «без скольжения» (стенки канюли, стенки входного аппарата).
    (check this in PDF content)

  17. Start
    18935
    Prefix
    В случае клинических испытаний в этой зоне будут оседать форменные элементы крови и образовываться тромб, который может попасть в восходящий отдел аорты и малые кровеносные сосуды. В гидравлике это эффект известен хорошо, но он не является существенным при проектировании. В случае осевых насосов ИЖС этот эффект является уже критическим
    Exact
    [23]
    Suffix
    и напрямую может повлиять на выживаемость пациента. В результате численного анализа для начальной геометрии установлено, что поток, набегающий на ротор после входного аппарата, не является симметричным (рис. 9).
    (check this in PDF content)