Name: Experimenteel onderzoek van secundaire Flow Structures Stroomafwaarts van een Model Type IV Stent Niet in een 180 ° Gebogen Artery proefvak (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min
Description: Leer secundaire stromingsstructuren detecteren in een gebogen arteriemodel met Particle Image Velocimetry. Deze methode onthult hoe Type IV stentfracturen bloedstroom en ziekteprogressie beïnvloeden.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs erkennen de steun van NSF subsidie ​​CBET-0909678 en de financiering van het GW Center for Biomimetics en Bioinspired Engineering (COBRE). Wij danken de leerlingen, de heer Christopher Popma, mevrouw Leanne Penna, mevrouw Shannon Callahan, de heer Shadman Hussain, de heer Mohammed R. Najjari, en mevrouw Jessica Hinke voor hulp in het laboratorium en de heer Mathieu Barraja om te helpen bij CAD-tekeningen.

<ol><li>Dean, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Note+on+the+motion+of+a+fluid+in+a+curved+pipe%5BTitle%5D)+AND+%22Phil+Mag%22%5BJournal%5D)">Note on the motion of a fluid in a curved pipe.</a> Phil Mag. 7, 208-223 (1927).</li>
<li>Dean, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+streamline+motion+of+a+fluid+in+a+curved+pipe%5BTitle%5D)+AND+%22Phil+Mag%22%5BJournal%5D)">The streamline motion of a fluid in a curved pipe.</a> Phil Mag. 7, 673-695 (1928).</li>
<li>Lyne, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Unsteady+viscous+flow+in+a+curved+pipe%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid.+Mech%22%5BJournal%5D)">Unsteady viscous flow in a curved pipe.</a> J. Fluid. Mech. 45, part 1 13-31 (1970).</li>
<li>Glenn, A. L., Bulusu, K. V., Shu, F., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+flow+structures+under+stent-induced+perturbations+for+cardiovascular+flow+in+a+curved+artery+model%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Heat+Fluid+Fl%22%5BJournal%5D)">Secondary flow structures under stent-induced perturbations for cardiovascular flow in a curved artery model.</a> Int. J. Heat Fluid Fl. 35, 76-83 (2012).</li>
<li>Bulusu, K. V., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+flow+morphologies+due+to+model+stent-induced+perturbations+in+a+180%C2%B0+curved+tube+during+systolic+deceleration%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Secondary flow morphologies due to model stent-induced perturbations in a 180° curved tube during systolic deceleration.</a> Exp. Fluids. 54, 1493(2013).</li>
<li>Bulusu, K. V., Hussain, S., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+secondary+flow+morphologies+by+wavelet+analysis+in+a+curved+artery+model+with+physiological+inflow%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Determination of secondary flow morphologies by wavelet analysis in a curved artery model with physiological inflow.</a> Exp. Fluids. 55, 1832(2014).</li>
<li>Womersley, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Method+for+the+calculation+of+velocity%2C+rate+of+flow+and+viscous+drag+in+arteries+when+the+pressure+gradient+is+known%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Physiol%22%5BJournal%5D)">Method for the calculation of velocity, rate of flow and viscous drag in arteries when the pressure gradient is known.</a> J. Physiol. 127, 553-563 (1955).</li>
<li>Sheriff, J., Bluestein, D., Girdhar, G., Jesty, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-shear+stress+sensitizes+platelets+to+subsequent+low-shear+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">High-shear stress sensitizes platelets to subsequent low-shear conditions.</a> Ann. Biomed. Eng. 38 (4), 1442-1450 (2010).</li>
<li>Popma, J. J., Tiroch, K., Almonacid, A., Cohen, S., Kandzari, D. E., Leon, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+qualitative+and+quantitative+angiographic+analysis+of+stent+fracture+late+following+sirolimus-eluting+stent+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22Am.+J.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">A qualitative and quantitative angiographic analysis of stent fracture late following sirolimus-eluting stent implantation.</a> Am. J. Cardiol. 103 (7), 923-929 (2009).</li>
<li>Kim, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+fractured+sirolimus-eluting+stent+with+a+coronary+aneurysm%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Thorac.+Surg%22%5BJournal%5D)">A fractured sirolimus-eluting stent with a coronary aneurysm.</a> Ann. Thorac. Surg. 88, 664-665 (2009).</li>
<li>Adlakha, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stent+fracture+in+the+coronary+and+peripheral+arteries%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Interv.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Stent fracture in the coronary and peripheral arteries.</a> J. Interv. Cardiol. 23 (4), 411-419 (2010).</li>
<li>Alexopoulos, D., Xanthopoulou, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+stent+fracture%3A+How+frequent+it+is%3F+Does+it+matter%5BTitle%5D)+AND+%22Hellenic+J.+Cardiol%22%5BJournal%5D)">Coronary stent fracture: How frequent it is? Does it matter.</a> Hellenic J. Cardiol. 52, 1-5 (2011).</li>
<li>Nair, R. N., Quadros, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+stent+fracture%3A+A+review+of+the+literature%5BTitle%5D)+AND+%22Cardiac.+Cath.+Lab+Director%22%5BJournal%5D)">Coronary stent fracture: A review of the literature.</a> Cardiac. Cath. Lab Director. 1, 32-38 (2011).</li>
<li>Jaff, M., Dake, M., Popma, J., Ansel, G., Yoder, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+evaluation+and+reporting+of+stent+fractures+in+clinical+trials+of+noncoronary+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Catheter+Cardiovasc.+Interv%22%5BJournal%5D)">Standardized evaluation and reporting of stent fractures in clinical trials of noncoronary devices.</a> Catheter Cardiovasc. Interv. 70, 460-462 (2007).</li>
<li>Holdsworth, D., Norley, C. J., Frayne, R., Steinman, D. A., Rutt, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+common+carotid+artery+blood-flow+waveforms+in+normal+human+subjects%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Meas%22%5BJournal%5D)">Characterization of common carotid artery blood-flow waveforms in normal human subjects.</a> Physiol. Meas. 20 (3), 219-240 (1999).</li>
<li>Deutsch, S., Tarbell, J. M., Manning, K. B., Rosenberg, G., Fontaine, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+fluid+mechanics+of+pulsatile+artificial+blood+pumps%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Experimental fluid mechanics of pulsatile artificial blood pumps.</a> Annu. Rev. Fluid Mech. 38, 65-86 (2006).</li>
<li>Yousif, M. Y., Holdsworth, D. W., Poepping, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+blood-mimicking+fluid+for+particle+image+velocimetry+with+silicone+vascular+models%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">A blood-mimicking fluid for particle image velocimetry with silicone vascular models.</a> Exp. Fluids. 50, 769-774 (2011).</li>
<li>Budwig, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refractive+index+matching+methods+for+liquid+flow+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Refractive index matching methods for liquid flow investigations.</a> Exp. Fluids. 17, 350-355 (1994).</li>
<li>Hunt, J. C. R., Wray, A. A., Moin, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Eddies%2C+stream%2C+and+convergence+zones+in+turbulent+flows%5BTitle%5D)+AND+%22Center+for+Turbulence+Research%22%5BJournal%5D)">Eddies, stream, and convergence zones in turbulent flows.</a> Center for Turbulence Research. , Report CTR-S88 (1988).</li>
<li>Adrian, R. J., Christensen, K. T., Liu, Z. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+and+interpretation+of+instantaneous+turbulent+velocity+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Exp.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Analysis and interpretation of instantaneous turbulent velocity fields.</a> Exp. Fluids. 29, 275-290 (2000).</li>
<li>Chong, M., Perry, A. E., Cantwell, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+general+classification+of+three-dimensional+flow+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Fluids+A%22%5BJournal%5D)">A general classification of three-dimensional flow fields.</a> Phys. Fluids A. 2 (5), 765-777 (1990).</li>
<li>Zhou, J., Adrian, R. J., Balachandar, S., Kendall, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+for+generating+coherent+packets+of+hairpin+vortices+in+channel+flow%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow.</a> J. Fluid Mech. 387, 353-396 (1999).</li>
<li>Haller, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+objective+definition+of+a+vortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">An objective definition of a vortex.</a> J. Fluid Mech. 525, 1-26 (2005).</li>
<li>Chakraborty, P., Balachander, S., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+relationships+between+local+vortex+identification+schemes%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">On the relationships between local vortex identification schemes.</a> J. Fluid Mech. 535, 189-214 (2005).</li>
<li>Wallace, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Twenty+years+of+experimental+and+direct+numerical+simulation+access+to+the+velocity+gradient+tensor%3A+What+have+we+learned+about+turbulence%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Fluids%22%5BJournal%5D)">Twenty years of experimental and direct numerical simulation access to the velocity gradient tensor: What have we learned about turbulence.</a> Phys. Fluids. 21, 021301(2009).</li>
<li>Farge, M., Guezennec, Y., Ho, C. M., Meneveau, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+wavelet+analysis+of+coherent+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Center+for+Turbulence+Research%2C+Proceedings+of+the+Summer+Program%22%5BJournal%5D)">Continuous wavelet analysis of coherent structures.</a> Center for Turbulence Research, Proceedings of the Summer Program. , 331-348 (1990).</li>
<li>Himburg, H. A., Friedman, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correspondence+of+Low+Mean+Shear+and+High+Harmonic+Content+in+the+Porcine+Iliac+Arteries%5BTitle%5D)+AND+%22ASME+J.+Biomedical+Eng%22%5BJournal%5D)">Correspondence of Low Mean Shear and High Harmonic Content in the Porcine Iliac Arteries.</a> ASME J. Biomedical Eng. 128, 852-856 (2006).</li>
<li>Dai, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+endothelial+phenotypes+evoked+by+arterial+waveforms+derived+from+atherosclerosis-susceptible+and+-resistant+regions+of+human+vasculature%5BTitle%5D)+AND+%22PNAS%22%5BJournal%5D)">Distinct endothelial phenotypes evoked by arterial waveforms derived from atherosclerosis-susceptible and -resistant regions of human vasculature.</a> PNAS. 101 (41), 14871-14876 (2004).</li>
<li>Hanus, J., Zahora, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurement+and+comparison+of+mechanical+properties+of+nitinol+stents%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Scripta%22%5BJournal%5D)">Measurement and comparison of mechanical properties of nitinol stents.</a> Physica Scripta. 118, 264-267 (2005).</li>
<li>Segur, J. B., Oberstar, H. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscosity+of+glycerol+and+its+aqueous+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem%22%5BJournal%5D)">Viscosity of glycerol and its aqueous solutions.</a> Ind. Eng. Chem. 43, 2117-2120 (1951).</li>
<li>Adrian, R. J., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAdrian%2C+RJ+%22Particle+image+velocimetry%22">Particle image velocimetry</a>. , Cambridge University Press. NY. (2011).</li>
<li>Raffel, M., Willert, C. E., Wereley, S. T., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRaffel%2C+M+%22Particle+image+velocimetry+-+A+practical+guide%2C+2nd+ed%22">Particle image velocimetry - A practical guide, 2nd ed</a>. , Springer. Berlin. (2007).</li>
<li>Moisy, F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMoisy%2C+F+%22PIVmat+3.01+software%22">PIVmat 3.01 software</a>. , Laboratoire FAST., University Paris Sud, University Pierre et Marie Curie. CNRS. 91405 Orsay Cedex, France. (2013).</li>
<li>Ruppert-Felsot, J. E., Praud, O., Sharon, E., Swinney, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+of+coherent+structures+in+a+rotating+turbulent+flow+experiment%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Extraction of coherent structures in a rotating turbulent flow experiment.</a> Physical Review E. 72, 016311(2005).</li>
<li>Bulusu, K. V., Plesniak, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shannon+entropy-based+wavelet+transform+methods+for+autonomous+coherent+structure+identification+in+fluid+flow+field+data%5BTitle%5D)+AND+%22Entropy%22%5BJournal%5D)">Shannon entropy-based wavelet transform methods for autonomous coherent structure identification in fluid flow field data.</a> Entropy. 17 (10), 6617-6642 (2015).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

Het protocol in dit document beschrijft de overname van high fidelity experimentele data met behulp van particle image velocimetry techniek (PIV) en samenhangende structuur detectiemethoden, nl. Continue wavelet transformaties, <img alt="vergelijking 1" src="https://neuron2.jove.com/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> , Makkelijke identificatie van vortex en afschuifkrachten gedomineerde stromingen. Analyse van experimentele gegevens fysiologische instroom in aanwezigheid van een geïdealiseerde &quot;type IV&quot; b...

Secundaire stroom structuren zijn wervelstroom patronen die zich voordoen in de interne stroom geometrieën met krommingen zoals gebogen buizen en kanalen. Deze Vortex structuren ontstaan ​​als gevolg van de gecombineerde werking van centrifugale krachten, negatieve drukgradiënten en instroom karakteristieken. In het algemeen secundair stroom structuren verschijnen in vlakke dwarsdoorsneden van gebogen buizen als symmetrische Dean-achtige wervels onder constante instroom en, symmetrisch en Dean-Lyne-type draaikolken onder oscillerende instroom omstandigheden 1 -. Secundaire aanvoer morfologie 3 worden sterk beïnvloed door pulsatiliteit en meerdere harmonischen van pulserende, fysiologische instroomcondities. Deze structuren krijgen sterk verschillende grootte-sterkte-vormkenmerken in vergelijking met niet-fysiologische (stabiele en oscillerende) stroomt 1 -. 6 ontwikkeling van atherosclerose in de slagaders wordt beïnvloed door de aanwezigheid van hoogfrequente afschuiving oscillaties in regio&#39;s met lage gemiddelde afschuiving 27, 28 </sup&gt;. Secundaire stromingsstructuren kan de voortgang van ziekten zoals atherosclerose en eventueel beïnvloeden, bewerkstelligen de endotheliale respons door pulsatiele bloedstroom door het veranderen shear stress en belichtingstijden van bloed verspreide deeltjes. Een gemeenschappelijke behandeling van atherosclerose, een complicatie resulteert in vernauwing van bloedvaten door vernauwingen, is de implantatie van stents. Stent fracturen zijn constructiegebreken geïmplanteerde stents die leiden tot verdere medische complicaties zoals in-stent restenose (ISR), stent trombose en aneurysma 9 -. 13 Stent breuken zijn onderverdeeld in verschillende failure &quot;types I tot IV&quot;, waarbij &quot;type IV&quot; karakteriseert de hoogste klinische ernst en wordt gedefinieerd als de totale dwarse breuk van stentsteunen met lineaire verplaatsingen van de stent 14 fragmenten. het protocol in dit onderzoek beschrijft een Experimental wijze van visualisatie van secundaire stroom structuren stroomafwaarts van een geïdealiseerde &quot;Type IV&quot; stent breuk in een gebogen slagader model. De voorgestelde protocol heeft de volgende vier essentiële kenmerken: Ontwerp en fabricage van laboratoriumschaal stent modellen: Geometrische beschrijving van stents kan worden gekoppeld aan een set van zelfexpanderende spiralen (veren of helices) verweven behulp Nitinol (een legering van nikkel en titanium) draad 29. De lengte van de stent en de steun diameter afhankelijk van de lengteschaal van arteriële lesies die tijdens klinische implantatie 5. Parametrische variatie van strut diameter en de opkomst van de wikkeling (of pitch) leidt tot stents van verschillende geometrische configuraties. Een samenvatting van de stent ontwerpparameters gekozen 3D printen worden in Tabel 1. Opstelling van een bloed analoge werkende vloeistof geëvenaardmet kinematische viscositeit van het bloed en de brekingsindex van het testtraject: optische toegang tot het gebogen slagader proefvak is vereist om niet-invasieve snelheidsmetingen maken. Bijgevolg wordt een Newtoniaanse bloed lijkende werkfluïdum met de brekingsindex van de vasculaire model en idealiter een dynamische viscositeit, matching menselijk bloed gebruikt om accurate metingen van de bloedstroming 16 krijgen -. 18, 30 De werkfluïdum gebruikt in deze studie werd gerapporteerd door Deutsch et al. (2006), die bestaat uit 79% verzadigde natriumjodide (NaI), 20% zuiver glycerol en 1% water (vol) 16. Proefopstelling voor de detectie van coherente secundaire stromingsstructuren behulp van een twee-component tweedimensionaal beeld particle velocimetry (2C-2D PIV): Experimenten werden ontworpen om fase gemiddelde secundaire stroomsnelheid te verwerven op verschillende vlakke dwarsdoorsnede locaties stroomafwaarts van een combinatie van straight en gebogen stent secties belichamen een geïdealiseerde &quot;Type IV&quot; stent fractuur 5, 6, 9, 14. Het protocol-stappen met betrekking tot de aankoop van tweede stroomsnelheid velden met behulp van particle image velocimetry (PIV) techniek betreft een PIV systeem dat bestaat uit een laser (lichtwaaier) bron, optica richten en verlichten de regio van stroom, een speciale kruiscorrelatie ladingsgekoppelde inrichting (CCD-sensor of camera) en tracer deeltjes worden door het licht plaat binnen een korte tijdsinterval (At zie Tabel 4) 31, 32. De stappen in het protocol uitgegaan van de volgende: Ten eerste, een geijkte, experimentele set-up van een twee-componenten, tweedimensionale (2C-2D) PIV systeem dat beelden evalueert door dubbel-frame, single-exposure opnames. Ten tweede, de 2C-2D PIV systeem berekent de gemiddelde verplaatsingen van tracer deeltjes door het uitvoeren van cross-correlatie tussen twee beeld frames die tijdens elke opname. Een brief samenvatting van PIV specificaties en het beeld acquisitie software wordt gepresenteerd in de materialen en apparatuur tafel. Ten derde, alle veiligheidsmaatregelen die nodig zijn om de laser te bedienen worden gevolgd door geschoold laboratorium personeel volgens de door de gastinstelling richtlijnen. De auteurs suggereren Refs. 31 en 32 voor een holistisch inzicht in de uitvoering, de functionaliteit en de toepassing van de PIV techniek in de luchtvaart-, hydro- en Microfluïdieksysteem dynamiek, correlatiepiek opsporing en verplaatsing schatting, materiaal en de dichtheid van tracer deeltjes en meting lawaai en nauwkeurigheid. Merk ook op dat de laser en de camera kan worden geregeld door het PIV gegevensverwervingscomputer (figuur 3A) en data processing software. Data-acquisitie en post-processing voor coherente structuur detectie:-Phase gemiddelde secundaire stroomsnelheid metingen met behulp van een 2C-2D PIV werden gegenereerd met behulp van het protocol beschrijving die volgt. Naproductie<html> ing van de gegevens betrokken samenhangende secundaire aanvoer structuurdetectie met de volgende drie methoden: continue wavelet-transformaties, <img alt="vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq1.jpg" /> 5, 6, 19-24, 26. De auteurs constateren dat de snelheidsgradiënt tensor is in wezen een 3 x 3 matrix, <img alt="vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq2.jpg" /> . Het protocol stelt een werkwijze voor het verkrijgen tweedimensionale experimentele metingen (van 2C-2D PIV techniek). Daarom zal volledige experimentele toegang tot de snelheidsgradiënt tensor niet haalbaar met deze methode. De snelheidsgradiënt tensor voor elke pixel <img alt="vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq3.jpg" /> van het beeld de PIV <img alt="vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq4.jpg" /> zou een 2 x 2 matrix, <img alt="vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq5.jpg" /> . De z-component vorticiteitquation 6 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 51288 / 51288eq6.jpg &quot;/&gt; voor elke pixel <img alt="vergelijking 7" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq7.jpg" /> wordt berekend volgens het antisymmetrische deel van de snelheidsgradiënt tensor <img alt="vergelijking 8" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq8.jpg" /> . Het resultaat zal een 2D-serie van vorticiteit zijn <img alt="vergelijking 9" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq9.jpg" /> die kan worden gevisualiseerd in een contourgrafiek. De auteurs suggereren sterk Ref. 25 voor een welsprekende discussie experimentele toegang tot de snelheidsgradiënt tensor in de richting van het verbeteren van de kennis van vorticiteit dissipatie, stam tarieven en coherente structuur detectie. Bovendien hebben de auteurs niet proberen om de onderlinge relaties tussen de bovengenoemde samenhangende structuur detectiemethoden verkennen en suggereren Ref. 23, 24 voor een uitgebreide discussie over dat onderwerp. De focus van de stappen in het protocol is de kwantitatieve identificatie van secundaire aanvoer (Vortex) structures (ook bekend als coherente structuren). Drie methoden van samenhangende structuur detectie nl. <img alt="vergelijking 10" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq10.jpg" /> en wavelet getransformeerde vorticiteit <img alt="vergelijking 11" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq11.jpg" /> worden toegepast snelheidsveld gegevens op de detectie van multi-schaal, multi-sterkte voorkomen van secundaire stromingsstructuren stroomafwaarts van het geïdealiseerde &quot;type IV&quot; stentbreuk. De <img alt="vergelijking 12" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq12.jpg" /> Definieert een vortex als ruimtelijk gebied waar de Euclidische norm van de vorticiteit tensor domineert dat het percentage van stam 19, 23, 24 .De snelheidsgradiënt matrix ontleed in symmetrische (reksnelheid) en antisymmetrische (rotatie) delen. Eigenwaarden van strain rate matrix worden berekend; <img alt="vergelijking 13" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq13.jpg" /> . Norm van de mate van spanning wordt dan berekend; <img alt = &quot;Vergelijking 14&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 51288 / 51288eq14.jpg&quot; /&gt;. Vorticiteit wordt berekend op basis van de anti-symmetrische deel. Enstrofie of kwadraat van z-component vorticiteit, <img alt="vergelijking 15" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq15.jpg" /> ) Wordt dan berekend. De <img alt="vergelijking 16" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq16.jpg" /> is eindelijk berekend; <img alt="vergelijking 17" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq17.jpg" /> . Een contour plot van de gehele set van <img alt="vergelijking 18" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq18.jpg" /> iso-regio <img alt="vergelijking 19" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq19.jpg" /> , Zal aangeven secundaire aanvoer structuren 19. De <img alt="vergelijking 20" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq20.jpg" /> , Ook bekend als &#39;wervelende strength een vortex identificatiemethode uitgevoerd door kritische punt analyse van de lokale snelheidsgradiënt tensor en de bijbehorende eigenwaarden 20-24 <strong&gt;. Eigenwaarden van de snelheidsgradiënt tensor op elke pixel <img alt="vergelijking 21" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" /> worden berekend. De eigenwaarden moet van de vorm, <img alt="vergelijking 22" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq22.jpg" /> . Een contour plot van <img alt="vergelijking 23" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq23.jpg" /> iso-regio <img alt="vergelijking 24" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq24.jpg" /> zal aangeven secundaire aanvoer structuren 20-22. Wavelet transformatie werkwijze gebruikt analyserend functie (of wavelet) die gladheid heeft fysische en spectrale ruimten ontvankelijk (of heeft gemiddelde nul) en een eindige <img alt="vergelijking 25" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq25.jpg" /> 5, 6, 26. Door convolving een verwijde of gecontracteerd wavelet met een 2D vorticiteit veld, wavelet getransformeerd vorticiteit <img alt="vergelijking 26" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq26.jpg" /> veld opgewekt comprising van coherente structuren met een breed scala van weegschalen en sterke punten 5, 6, 26. Shannon entropie van het wavelet-getransformeerde vorticiteit veld 2D wordt berekend in te schatten de optimale wavelet schaal waarop alle coherente structuren adequaat worden opgelost. Dit entropie schatting gaat om een ​​reeks van kansen <img alt="vergelijking 27" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq27.jpg" /> voor elke pixel <img alt="vergelijking 21" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq21.jpg" /> zoals dat <img alt="vergelijking 28" src="/files/ftp_upload/51288/51288eq28.jpg" /> De genormaliseerde kwadraat van de modulus vorticiteit geassocieerd met de pixel op locatie m, n 5, 6. De procedurestappen worden grafisch weergegeven in figuur 6. De beperkingen op de keuze van de wavelet worden gedetailleerd uiteengezet in Ref. 26. Dit protocol stap beschrijft de procedure voor coherente structuur detectie met behulp van een 2D-Ricker wavelet. De rechtvaardiging voor het gebruik van deze wavelet voor Vortex patroonherkenning wordt gepresenteerd in Ref. 5, 6 en de desbetreffende daarin aangehaalde referenties.

<table><tbody><tr><td>Acrylic tubes and sheet</td><td>McMaster-Carr Supply Company</td><td></td><td>Inlaat- en uitlaatpijpen en materiaal van de gebogen slagadertestsectie</td></tr><tr><td>Object24 Desktop 3D printer</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Bureau rapid prototyping machine. http://www.stratasys.com</td></tr><tr><td>VeroWhitePlus Opaque materiaal</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Bouwmateriaal voor Object24 Desktop 3D printer</td></tr><tr><td>Fullcure 705</td><td>Stratasys</td><td></td><td>Niet-toxisch gelachtig fotopolymeer Ondersteunend materiaal voor Object24 Desktop 3D printer</td></tr><tr><td>Ubbelohde viscometer</td><td>Cole Parmer</td><td>YO-98934-12</td><td>Voor het meten van de kinematische viscositeit van het bloedanaloge vloeistof</td></tr><tr><td>VELP scientifica - ESP roerder&nbsp;</td><td>VELP Scientifica</td><td>F206A0179</td><td>Magneet roerder</td></tr><tr><td>Ohaus Scout Pro SP 601&nbsp;</td><td>The Lab Depot</td><td>SP4001</td><td>Weegschaal</td></tr><tr><td>Refractometer</td><td>Atago</td><td>PAL-RI</td><td>Voor het meten van het brekingsindex van bloedanaloge vloeistof</td></tr><tr><td>Bekers, pipetten, spuiten en spatel</td><td>Sigma-Aldrich&nbsp;</td><td>CLS710110,&nbsp; CLS10031L, CLS71015, CLS71011 Z193216</td><td>Voor het omgaan met materialen die nodig zijn voor de bereiding van bloedanaloge oplossingen</td></tr><tr><td>Natriumjodide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>383112-2.5KG&nbsp;</td><td>Kristallijn</td></tr><tr><td>Glycerol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>G5516-1L</td><td>Vloeistof</td></tr><tr><td>Degeïoniseerd water</td><td>-</td><td>-</td><td>Vloeistof</td></tr><tr><td>Natriumthiosulfaat watervrij</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>72049-250G</td><td>Poeder</td></tr><tr><td>PIV Opnamemedium</td><td>LaVision</td><td>Imager Intense 10Hz</td><td>PIV Beeldverwerving CCD-camera</td></tr><tr><td>PIV Verlichtingsbron</td><td>New Wave Research</td><td>Solo III-15</td><td>PIV Laserbron, Nd:YAG laser, 532 nm, dubbele puls 70 mJ/puls</td></tr><tr><td>PIV Beeldverwerkingssoftware</td><td>LaVision</td><td>DaVis 7.2</td><td>PIV gegevensverzameling en instrumentenbesturing</td></tr><tr><td>PIV Zaaimateriaal</td><td>Thermo-scientific&nbsp;&nbsp;</td><td>Flouro-Max</td><td>Rode fluorescerende polymeer microsferen (&asymp; 7 &micro;m); Droog gekleurde polystyreen (DVB) fluorescerende microsferen zenden heldere en verschillende kleuren uit wanneer ze worden verlicht door het licht van kortere&nbsp; golflengten dan de emissiegolflengte.&nbsp;</td></tr></tbody></table>

experimenteel onderzoek van secundaire flow structures stroomafwaarts van een model type iv stent niet in een 180 ° gebogen artery proefvak

Experimental Investigation of Secondary Flow Structures Downstream of a Model Type IV Stent Failure in a 180&#176; Curved Artery Test Section

De arteriële netwerk in het menselijke vaatstelsel bestaat uit alom aanwezige bloedvaten met complexe geometrieën (takken, krommingen en kronkeligheid). Secundaire stroom structuren wervelstroom patronen die liggen in gebogen bloedvaten vanwege de gecombineerde werking van centrifugaalkrachten, ongunstige drukgradiënten en instroom kenmerken. Dergelijke stroom morfologieën worden sterk beïnvloed door pulseren en meerdere harmonischen fysiologische instroomcondities en variëren sterk in grootte-sterkte-vormkenmerken in vergelijking met niet-fysiologische (stabiele en oscillerende) stroomt 1-7. Secundaire stroom structuren kunnen uiteindelijk van invloed op de muur shear stress en de belichtingstijd van bloedoverdraagbare deeltjes in de richting van progressie van atherosclerose, restenose, sensibilisatie van bloedplaatjes en trombose 4-6, 8-13 Daarom is het vermogen onder laboratoriumomstandigheden op te sporen en te karakteriseren deze structuren. -gecontroleerde voorwaarden is precursof klinisch onderzoek te bevorderen. Een veel voorkomende chirurgische behandeling van atherosclerose is stent implantatie, om de openstelling van vernauwde slagaders voor onbelemmerde bloeddoorstroming. Maar de gelijktijdige stroom verstoringen door stent installaties leiden meerschalige secundaire aanvoer morfologieën 4 -. 6 geleidelijk hogere orde complexiteiten zoals asymmetrie en verlies van samenhang kan worden geïnduceerd door daaropvolgende stent storingen ten opzichte van die onder onverstoord stromen 5. Deze stent storingen zijn geclassificeerd als &quot;type I naar IV&quot; betreft het feit overwegingen en klinische ernst 14. Deze studie geeft een protocol voor het experimentele onderzoek naar de complexe secundaire stroom structuren te wijten aan dwarse stent breuk en lineaire verplaatsing van gebroken onderdelen ( &quot;Type IV&quot;) te voltooien in een gebogen slagader model. De experimentele methode houdt in de uitvoering van particle image velocimetry (2C-2D PIV) technieken met een archetypische halsslagader instroom golfvorm, een brekingsindex geëvenaard bloed-analoog werkende vloeistof voor-fase metingen op 15 -. 18 Kwantitatieve identificatie van secundaire stroom structuren werd bereikt met behulp van concepten van de stroom fysica, kritisch punt theorie en een roman 26 - wavelet algoritme toegepast op experimentele PIV data 5, 6, 19 transformeren.

Resultaten in Figuur 7A-D zijn gegenereerd na nabewerking secundaire stroomsnelheid data (zie figuren 5, 6) verkregen van 2C-2D PIV getoond in figuur 3A. De instroom voorwaarde om de gebogen slagader proefvak met een geïdealiseerde &quot;Type IV&quot; stent fractuur geleverd was de halsslagader golfvorm weergegeven in figuur 4B. Onze vorige studies hebben de gevoeligheid van secundaire stromingsstructuren aangetoond vert...

Stentimplantaten in vernauwde arteriële bochten zijn vatbaar voor "Type IV"-storingen waarbij de volledige transversale breuk van stents en lineaire verplaatsing van de gebroken delen betrokken zijn. We presenteren een protocol voor de detectie van secundaire stroming (vorticale) structuren in een gebogen slagadermodel, stroomafwaarts van klinisch relevante "Type IV" stentstoringen.

Experimenteel onderzoek van secundaire Flow Structures Stroomafwaarts van een Model Type IV Stent Niet in een 180 ° Gebogen Artery proefvak

The arterial network in the human vasculature comprises of ubiquitously present blood vessels with complex geometries (branches, curvatures and ...

Deze video laat zien hoe Particle Image Velocimetry en Coherent Structure Detection kunnen worden gebruikt om secundaire stroming of wervelstructuren in een gebogen arteriemodel te detecteren, om de klinische relevantie van Type IV stentfalen beter te begrijpen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen in de cardiovasculaire hemodynamica. Zoals de vraag hoe stents, die na verloop van tijd kunnen verslechteren en uiteindelijk kunnen breken, de bloedstroompatronen kunnen beïnvloeden en de progressie van de ziekte bij vasculaire remodellering kunnen beïnvloeden.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het onderzoek naar in-vivo en in-vitro metingen in complexe fysiologische arteriële stromingen met stents en stentfracturen vergemakkelijkt. De procedure wordt gedemonstreerd door Mohammad Najjari, een promovendus, en Jessica Hinke, een bachelorstudent. Bereid een bloedanalogonoplossing voor bestaande uit 79% verzadigde natriumjodideoplossing, 20% glycerol en 1% gedeïoniseerd water.Begin met een verzadigde natriumjodide-oplossing, voeg vervolgens de glycerol in kleine hoeveelheden toe met een spuit totdat het volledige volume glycerol is toegevoegd.

experimental-investigation-secondary-flow-structures-downstream-model

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Stent geïnduceerde arteriële vervormingen gekenmerkt met een optische oppervlak stam meetsysteem. Deze visualisatie techniek wordt gebruikt om inzicht te krijgen in de impact van de implantatie van de stent op de host schip.

Monitoring van de Muur Mechanics Tijdens stent in een bloedvat

Een model van stent implantatie in muizen halsslagader wordt beschreven. In vergelijking met andere, soortgelijke middelen, deze procedure is zeer snel, eenvoudig en toegankelijk, het aanbieden van de mogelijkheid om te studeren in een handige manier de vaatwand reactie op verschillende drug-eluting stents en de moleculaire mechanismen van restenose.

Een Muizenmodel van Stent Implantatie in de halsslagader voor de Studie van Restenose

Dit artikel beschrijft een nieuwe niet-occlusieve coronaire anastomotische connector in een porcine off-pump coronaire bypass (OPCAB) model. Deze gemakkelijk te gebruiken coronaire connector heeft intrinsiek potentieel om minimaal invasieve OPCAB-chirurgie te vergemakkelijken.

Evaluatie van een Novel Laser-bijgestaan ​​Coronaire Anastomotische Connector - de Drie-eenheid Clip - in een Varkens Off-pomp bypass Model

Onze doelen waren voor het ontwerpen, produceren en testen ferromagnetische stents voor endotheelcellen capture. Ten stents werden getest op breuk en 10 meer stents werden getest behouden magnetisme. Tenslotte werden 10 stents getest in-vitro en 8 meer stents werden geïmplanteerd in 4 varkens cell capture en retentie vertonen.

Ferromagnetische Bare Metal Stent voor endotheelcellen Capture and Retention

Met behulp van een 3D-printer wordt een vormgeheugen polymeer filament geëxtrudeerd om een vertakte buis structuur te vormen. De structuur is zodanig vormgegeven en gevormd dat het kan contracteren in een compacte vorm eenmaal gevouwen en vervolgens terugkeren naar de gevormde vorm bij verhitting.

4D bedrukte, geprinte stents met Kirigami-geïnspireerde structuren

Er moet worden bepaald welke atherosclerotische laesies zich zullen ontwikkelen in de coronaire vasculatuur om de interventie te begeleiden voordat een hartinfarct optreedt. Dit artikel schetst de biomechanische modellering van slagaders uit optische coherentietomografie met behulp van vloeistof-structuurinteractietechnieken in een commerciële eindige elementenoplosser om deze progressie te helpen voorspellen.

Optische coherentie Tomografie gebaseerde biomechanische vloeistofstructuur interactie analyse van coronaire atherosclerose progressie

Aorta regurgitatie is een aortaklep hart-en vaatziekte. Dit manuscript laat zien hoe vierdimensionale flow magnetische resonantie beeldvorming aorta regurgitatie kan evalueren met behulp van in vitro hartkleppen die aorta regurgitatie nabootsen.

In vitro Beoordeling van aortaregurgitatie met behulp van vierdimensionale flow magnetische resonantie beeldvorming

In vivo cine intravasculaire echografiebeelden tonen de coronaire dwarsdoorsnedebeweging die overeenkomt met verschillende drukbelastingsomstandigheden. Op basis van een eindig-elementenmodel werd een iteratief schema gebruikt om de patiëntspecifieke mechanische eigenschappen van kransslagaders in vivo te bepalen door de kransslagader te matchen met het rekenmodel en medische beelden.

Intravasculaire echografie op beeldvorming gebaseerde eindige-elementenmodelleringsbenadering voor het kwantificeren van in vivo mechanische eigenschappen van menselijke kransslagader 

Zelf-geassembleerde monolagen (SAM) gevormd uit lange keten alkaan thiolen op goud bieden goed gedefinieerde substraten voor de vorming van eiwit patronen en cel opsluiting. Microcontact printen van hexadecanethiol met behulp van een polydimethylsiloxaan (PDMS), stempel, gevolgd door opvulling met een glycol-beëindigde alkaan thiol monomeer produceert een patroon waarbij eiwitten en cellen adsorberen alleen aan de gestempelde hexadecanethiol regio.

Het creëren van twee-dimensionale Patterned Substraten voor eiwit en Cell opsluiting

Traditionele procedures voor de isolatie van oplosbare type 1 collageen (COL1) hebben ongeveer 10 dagen van start tot finish vanwege langdurige buffer incubatie en moeizame resuspensions van fibrillen. We beschrijven hier een middel te zuiveren KOL1 van kleine huid biopten in minder dan 3 uur.

Een verbeterde werkwijze voor de bereiding van type I collageen van de huid

Leer secundaire stromingsstructuren detecteren in een gebogen arteriemodel met Particle Image Velocimetry. Deze methode onthult hoe Type IV stentfracturen bloedstroom en ziekteprogressie beïnvloeden.

Experimenteel onderzoek van secundaire Flow Structures Stroomafwaarts van een Model Type IV Stent Niet in een 180 ° Gebogen Artery proefvak (Video) | JoVE Journal

Experimenteel onderzoek van secundaire Flow Structures Stroomafwaarts van een Model Type IV Stent Niet in een 180 ° Gebogen Artery proefvak

Meer video's verkennen