Indagine sperimentale di strutture flusso secondario a valle di una mancata Modello Tipo IV stent in una sezione di prova a 180 ° curvo Artery

Sommario

Gli impianti di stent nelle curvature arteriose stenozzate sono soggetti a fallimenti di "Tipo IV" che coinvolgono la frattura trasversale completa degli stent e lo spostamento lineare delle parti fratturate. Presentiamo un protocollo per il rilevamento di strutture a flusso secondario (vorticose) in un modello di arteria curva, a valle di fallimenti di stent di "Tipo IV" clinicamente rilevanti.

Abstract

La rete arteriosa nel sistema vascolare umano si compone di ubiquitariamente presenti vasi sanguigni con geometrie complesse (rami, curvature e tortuosità). strutture flusso secondario sono modelli flusso vorticoso che si verificano nelle arterie curve dovuto all'azione combinata delle forze centrifughe, gradienti di pressione negativi e le caratteristiche di afflusso. Tali morfologie di flusso sono fortemente influenzati da pulsatilità e più armoniche di condizioni di afflusso fisiologiche e variano notevolmente nelle caratteristiche alta resistenza a forma di dimensioni rispetto ai non-fisiologica (costante e oscillatorio) flussi di ^1-7.

Strutture flusso secondario definitiva possono influenzare il tempo di sforzi di taglio e l'esposizione delle particelle ematica verso progressione dell'aterosclerosi, restenosi, sensibilizzazione delle piastrine e trombosi ^{4 - 6, 8 - 13} Perciò, la capacità di rilevare e caratterizzare tali strutture in laboratorio. condizioni controllate dallo è precurso ad ulteriori indagini cliniche.

Un trattamento chirurgico comune per l'aterosclerosi è l'impianto di stent, per aprire le arterie stenotiche per il flusso di sangue senza ostacoli. Ma le perturbazioni dei flussi concomitanti dovuti agli impianti di stent risultato in multi-scala morfologie flusso ^{secondario. 4 - 6} progressivamente più elevate complessità di ordine, come l'asimmetria e la perdita di coerenza può essere indotta da successivi fallimenti stent nei confronti quelli sotto i flussi perturbati ^5. Questi fallimenti stent sono stati classificati come "Tipi Ia-IV" sulla base di considerazioni di guasto e gravità clinica ^14.

Questo studio presenta un protocollo per l'indagine sperimentale delle complesse strutture del flusso secondario causa completare frattura dello stent trasversale e spostamento lineare di parti fratturate ( "Tipo IV") in un modello di arteria curvo. Il metodo sperimentale prevede l'implementazione dell'immagine particelle velocimetry (2C-2D PIV) tecniche con un archetipo carotide afflusso di forma d'onda, un indice di rifrazione abbinato sangue-analogico fluido di lavoro per le misure di fase-media di ^{15 -. 18} individuazione quantitativa delle strutture flusso secondario è stata ottenuta utilizzando concetti della fisica flusso, teoria dei punti critici e un romanzo trasformata wavelet algoritmo applicata ai dati sperimentali PIV ^{5, 6, 19 - 26.}

Introduzione

strutture flusso secondario sono modelli flusso vorticoso che si verificano in geometrie di flusso interni con curvature come tubi curvi e canali. Queste strutture vorticose sorgono a causa dell'azione combinata di forze centrifughe, gradienti di pressione avverse e le caratteristiche di afflusso. In generale, le strutture secondarie di flusso appaiono in planari sezioni di tubi curvi come vortici Dean di tipo simmetrico sotto afflusso costante e, simmetriche vortici Dean- e Lyne tipo in condizioni di afflusso oscillatori ^{1 - 3.} Morfologie flusso secondario sono notevolmente influenzati dalla pulsatilità e più armoniche di pulsatile, condizioni di afflusso....

Protocollo

1. progettazione e fabbricazione di modelli di stent

Nota: Le seguenti operazioni sono state seguite per creare modelli su scala di laboratorio di stent rette e curve. L'installazione dei due modelli di stent incarnerà una frattura "Tipo IV" (frammentazione e spostamento lineare di parti stent fratturate).

Nota: Gli autori hanno utilizzato software Pro / Engineer al momento della ricerca per la creazione di modelli CAD della geometria dello stent. La procedura che segue è generalizzata e non può includere termini generici al software CAD utilizzato. Altri pacchetti CAD disponibili possono anche essere utilizzati....

Risultati

I risultati presentati in Figura 7A-D sono stati generati dopo che i dati di velocità di flusso secondario post elaborazione (vedi figure 5, 6) acquisita dal sistema 2C-2D PIV mostrato nella Figura 3A. La condizione afflusso fornita alla sezione di prova dell'arteria curvo con una frattura "Tipo IV" stent idealizzato era la forma d'onda carotidea mostrato nella Figura 4B. Nostri studi precedenti hanno dimostrato la sensi.......

Discussione

Il protocollo presentato in questo documento descrive l'acquisizione di alta fedeltà dati sperimentali utilizzando immagine di particelle tecnica velocimetria (PIV) e metodi di rilevamento struttura coerente, vale a dire., Continui trasformate wavelet, , Adatto per l'identificazione del vortice e flussi di taglio-dominato. Analisi dei dati sperimentali di raccolta fisiologiche in presenza di un idealizzato "Tipo IV" frattura rivela che le strutture di fl.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Tubi e lastre acriliche	McMaster-Carr Supply Company		Tubi di ingresso e uscita e materiale della sezione di prova dell'arteria curva
Stampante 3D desktop Object24	Macchina di prototipazione rapida desktop	Stratasys
VeroWhitePlus Materiale opaco	Stratasys		Materiale da costruzione per stampante 3D desktop Object24
Fullcure 705	Stratasys		Fotopolimero atossico simile al gel Materiale di supporto per stampante 3D desktop Object24
Viscosimetro Ubbelohde	Cole Parmer	YO-98934-12	Verso la misurazione della viscosità cinematica del fluido analogo del sangue
VELP scientifica - Agitatore ESP	VELP Scientifica	F206A0179	Agitatore magnetico
Ohaus Scout Pro SP 601	The Lab Depot	SP4001	Bilancia
Rifrattometro	Atago	PAL-RI	Verso la misurazione dell'indice di rifrazione del fluido analogo del sangue
Becher, pipette, siringhe e spatola	Sigma-Aldrich	CLS710110,  CLS10031L, CLS71015, CLS71011 Z193216	Verso la manipolazione dei materiali necessari per la preparazione della soluzione analoga del sangue
Ioduro di sodio	Sigma-Aldrich	383112-2,5 kg	cristallino
Glycerol	Sigma-Aldrich	G5516-1L	Acqua
deionizzata	-
Tiosolfato di sodio liquido anidro	Sigma-Aldrich	72049-250G	Polvere
PIV Mezzo di registrazione	LaVision	Imager Intense 10Hz	PIV Acquisizione immagini Telecamera CCD
PIV Sorgente di illuminazione	New Wave Research	Solo III-15	Sorgente laser PIV, laser Nd:YAG, 532 nm, doppio impulso 70 mJ/impulso
Software di imaging PIV	LaVision	DaVis 7.2	Acquisizione dati PIV e controllo strumentale
PIV Materiale di semina	Termo-scientifico	Flouro-Max	Red (&asinto; 7 µ m); Le microsfere fluorescenti in polistirene tinto a secco (DVB) emettono colori brillanti e distinti quando illuminate dalla luce di lunghezze d'onda rispetto alla lunghezza d'onda di emissione.