系統識別號 | U0002-0108200515380300 |
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DOI | 10.6846/TKU.2005.00014 |
論文名稱(中文) | 體外機械心瓣關閉流體動力學研究 |
論文名稱(英文) | An in vitro study of mechanical heart valve closure fluid dynamics |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 水資源及環境工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Water Resources and Environmental Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 93 |
學期 | 2 |
出版年 | 94 |
研究生(中文) | 李其霈 |
研究生(英文) | Chi-Pei Li |
學號 | 692331027 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2005-07-22 |
論文頁數 | 82頁 |
口試委員 |
指導教授
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盧博堅
委員 - 陳世樂 委員 - 施清吉 |
關鍵字(中) |
脈動流循環模擬系統 人工機械心瓣 高頻率壓力計 雷射都卜勒測速儀 穴蝕 水錘效應 渦流 |
關鍵字(英) |
pulsatile circularity system mechanical heart valve PCB pressure sensor laser Doppler velocimetry cavitation water hammer effect vortex |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
許多的統計資料指出,心血管疾病是現代人死亡原因的前幾名,而心臟瓣膜的疾病就是其中的一種,然而目前之人工機械心瓣仍存在有穴蝕的問題,會造成血球的破壞、形成血栓。本研究利用體外脈動流循環模擬系統,裝設兩種不同的人工機械心瓣,St. Jude. Medical 29和Omniscience 29進行模擬,並以高頻率壓力計及雷射都卜勒測速儀量測其關閉時之流場狀況。由壓力量測結果發現,人工機械心瓣產生穴蝕現象之原因,並非單純由水錘效應所造成;而由雷射都卜勒測速儀的結果則發現,渦流的影響亦只佔其中之ㄧ部分。 |
英文摘要 |
A lot of data show that cardiovascular diseases plays an important role of death of modern people, and heart valve disease is one kind of them. Until now, implantation of mechanical heart valves still has the problem of cavitation, and it may cause blood damage and thrombosis. This study uses two kinds of mechanical heart valves St. Jude Medical 29 and Omniscience 29 with the pulsatile circularity system, and measures the flow fields during valve closure with PCB pressure sensor and laser Doppler velocimetry. The result shows that only water hammer effect or the vortex would not be strong enough to cause cavitation. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 I 圖目錄 III 表目錄 V 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機及目的 3 1-3 研究過程 5 第二章 文獻回顧 7 2-1 人工機械心瓣 7 2-2 穴蝕(Cavitation)的成因 11 2-3 水錘效應與渦漩之研究 17 第三章 實驗設置與方法 21 3-1體外脈動流模擬循環系統 21 3-2 壓力計 26 3-3雷射都卜勒流速儀(Laser Doppler Velocimetry, LDV) 27 3-4 資料擷取與分析 35 3-5 實驗條件及量測位置 37 第四章 結果與討論 40 4-1 主動脈壓與左心室壓力波形 40 4-2心瓣兩側之PCB壓力波形 43 4-3心瓣中央斷面之速度場 48 4-4 壓力、渦流與穴蝕之相關性 53 第五章 結論 55 參考文獻 57 附錄A 60 圖目錄 圖1 - 1 研究流程示意圖 6 圖2 - 1 Starr-Edwards, 1966 9 圖2 - 2 Bjork-Shiley tilting disk, 1969 9 圖2 - 3 Medtronic-Hall Standard, 1977 9 圖2 - 4 Omniscience, 1977 10 圖2 - 5 St. Jude Medical, 1977 10 圖2 - 6 Lapeyre et al., 2002 10 圖3 - 1 模擬循環系統 23 圖3 - 2 系統架構圖 24 圖3 - 3 線性馬達 25 圖3 - 4 左心室與左心房 25 圖3 - 5 高頻率壓力計PCB 26 圖3 - 6 雷射都卜勒流速儀(LDV) 27 圖3 - 7 LDV量測體積示意圖 29 圖3 - 8 自行撰寫分析AD卡的程式 35 圖3 - 9 PCB量測位置示意圖 38 圖3 - 10 LDV量測斷面示意圖 39 圖3 - 11 量測點位置分佈示意圖 39 圖4 - 1 Omniscience的生理波形 41 圖4 - 2 St. Jude Medical的生理波形 42 圖4 - 3 Omniscience的PCB壓力波形 44 圖4 - 4 St. Jude Medical的PCB壓力波形 45 圖4 - 5 速度沿時間分佈代表圖 48 圖4 - 6 Omniscience之circulation分佈圖 49 圖4 - 7 St. Jude Medical之circulation分佈圖 50 圖4 - 8 Omniscience於gap點之circulation統計代表圖 51 圖4 - 9 SJM於gap點之circulation統計代表圖 52 表目錄 表2 - 1 渦漩中心點預估之壓降 16 表3 - 1 雷射光源之光學參數 34 表4 - 1 Omniscience的PCB壓力量測結果 46 表4 - 2 St. Jude Medical的PCB壓力量測結果 46 表4 - 3 Omniscience之circulation計算結果 49 表4 - 4 St. Jude Medical之circulation計算結果 50 |
參考文獻 |
1. C. Bachmann, V. Kini, S. Deutsch, A. Fontaine, J.M. Tarbell. Mechanisms of Cavitation and the Formation of Stable Bubbles on the Bjork-Shiley Monostrut Prosthetic Heart Valve. The Journal of Heart Valve Disease, 11: 105-113, 2002. 2. D. Bluestein, S. Einav, N.H.C. Hwang. A Squeeze Flow Phenomenon at the Closing of a Bileaflet Mechanical Heart Valve Prosthesis. J. Biomechanics, 27(11) 1369-1378, 1994. 3. Hammond G.L., Geha A.S., Kopf G.S., and Hashim S.W.. Biological versus mechanical valves. J. Thorac Cardiovasc Surg. Vol.93, 182-198, 1987. 4. Hwansung Lee, Tomonori Tsukiya, Akihiko Homma, Yoshiyuki Taenaka, Eisuke Tatsumi, and Hisateru Takano. Measurement of the Closing Behavior of the Bjork-Shiley Monoleaflet Mechanical Heart Valve with an Electrohydraulic Total Artificial Heart. Artificial Organs, 27(8):744-748, 2003. 5. Hwansung Lee, Tomonori Tsukiya, Akihiko Homma, Tadayuki Kamimura, Yoshiaki Takewa, Tomohiro Nishinaka, Eisuke Tatsumi, Yoshiyuki Taenaka, Hisateru Takano, Soichiro Kitamura. Observation of Cavitation in a Mechanical Heart Valve in a Total Artificial Heart. ASAIO Journal, 50:205-210, 2004. 6. Hwansung Lee, Yoshiyuki Taenaka, and Soichiro Kitamura. Mechanism for Cavitation in the Mechanical Heart Valve With an Artificial Heart: Nuclei and Viscosity Dependence. Artificial Organs, 29(1):41-46, 2005. 7. Hwansung Lee, Yoshiyuki Taenaka, and Soichiro Kitamura. Mechanisms of Mechanical Heart Valve Cavitation in an Electrohydraulic Total Artificial Heart. ASAIO Journal, 51:208-213, 2005. 8. Keefe B. Manning, Vinayak Kini, Arnold A. Fontaine, Steven Deutsch, and John M. Tarbell. Regurgitant Flow Field Characteristics of the St. Jude Bileaflet Mechanical Heart Valve under Physiologic Pulsatile Flow Using Particle Image Velocimetry. Artificial Organs, 27(9):840-846, 2003. 9. Keefe B. Manning, T. Michael Przybysz, Arnold A. Fontaine, John M. Tarbell, and Steven Deutsch. Near Field Flow Characteristics of the Bjork-Shiley Monostrut Valve in a Modified Single Shot Valve Chamber. ASAIO Journal, 51:133-138, 2005. 10. Toshimasa Tokuno. Cavitation Inception of Deceleration Surfaces. Ph. D. Thesis, University of Rice, 1978. 11. V. Kini, C. Bachmann, A. Fortaine, S. Deutsch, and J.M. Tarbell. Flow Visualization in Mechanical Heart Valves: Occluder Rebound and Cavitation Potential. Annals of Biomedical Engineering, Vol. 28, 431-441, 2000. 12. V. Kini, C. Bachmann, A. Fortaine, S. Deutsch, and J.M. Tarbell. Integrating Particle Image Velocimetry and Laser Doppler Velocimetry Measurements of the Regurgitant Flow Field Past Mechanical Heart Valves. Artificial Organs, 25(2):136-145, 2001. 13. Zapanta CM. Correlation of Prosthetic Heart Valve Dynamics with Cavitation: In Vitro and In Vivo Studies. Ph. D. Thesis, The Pennsylvania State University, 1997. 14. Zhonggjun Wu. Cavitation in Mechanical Heart Valve Prostheses: An In-Vitro Study. Ph. D. Thesis, University of Miami, 1996. |
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