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2차원 모델을 이용한 한국형 인공심장 내 혈액 유동에 대한 수치적 해석
Numerical Analysis of the Blood Flow in the Korean Artificial Heart Using Two Dimensional Model

박명수   (금오공대 기계공학부  ); 심은보   (강원대학교 기계공학부UU0000037  ); 고형종   (금오공대 기계공학부  ); 사종엽   (영남대학교 기계공학부UU0000951  ); 박찬영   (서울대학교 의공학과UU0000691  ); 민병구   (서울대학교 의공학과UU0000691  );
  • 초록

    본 연구에서는 한국형 인공심장의 혈액주머니 내 혈액 유동에 대한 수치적 해석 결과를 제시하였다. 혈액 유동은 2차원 비정상 유동으로 가정하였으며. 이를 해석하기 위하여 유한요소 기반의 상용코드인 ADINA를 사용하였다. 액츄에이터와 혈액주머니사이의 강체-고체 접촉, 그리고 혈액주머니와 혈류 사이의 고체-유체 상호작용을 모두 계산에서 반영하였다. 본 연구에서는 혈액주머니의 형상설계 과정에서 제시되었던 3가지 모델에 대해서 계산을 수행하고 이들의 혈류역학적인 적합성을 분석하였다. 계산결과에 의하면 혈액주머니의 수축 시는 출구로의 강한 흐름과 입구 부분에서의 정체영역이 관찰되었다. 이완 시에는 외부로부터 입구로 강한 혈류가 유입되고 있으며, 닫힌 출구에서 부근에서는 재순환 영역이 발생한다. 수축 시 전단응력은 출구 모서리 부근에서 극한값들을 가지게 되며, 이완 시에는 주로 입구 모서리와 액츄에이터 접촉면에서 최소, 최고치를 보여주고 있다.


    In this study, we Presented computational results on the blood flow in the sac of the Korean artificial heart. Two dimensional unsteady flow was assumed and we utilized a finite element commercial code ADINA to simulate the blood flow. Rigid body-solid contact were considered between the actuator and the blood sac and fluid-structure interaction between the blood and the sac. The three geometric models proposed in the design process were simulated to assess the hemodynamic characteristics of the models According to the computational results, a strong flow to the outlet and a stagnated flow region near the inlet were observed during systole. The sac was filled with blood and recirculating flow was generated near the outlet during diastole. Shear stress during systole had its extreme values near the outlet edge whereas the magnitude of shear stress values were relative)v high near the inlet edge and the contacting surface with the actuator.


  • 주제어

    한국형 인공심장 .   혈류역학 해석 .   유체-고체 상호작용 .   2차원 모델.  

  • 참고문헌 (7)

    1. Bathe,K.J. , Finite Element Procedures / v.,pp.,
    2. Cardiac Output Regulation in the Moving Actuator Total Artificial Heart Without a Compliance Chamber , Kim,H.C.;Min,B.G. , ASAIO Journal / v.38,pp.846-850,
    3. Development of a totally Implantable Korean biventricular assist device and a unique surgical approach for ventricular assist device implantation(Korea University Technique) , Sun,K.;Min,B.G.;Son,H.S. , Japanese J. Thorac. Cardipvasc. Surg. / v.49,pp.203,
    4. Finite Element Analysis of Incompressible and Compressible Fluid Flows with Free Surfaces and Structural Interactions , K.J.Bathe;H.Zhang;M.H.Wang , Computers and Structures / v.56,pp.193-213,
    5. Static state hemodynamic variables estimation model for the moving-actuator type total artificial heart Part Ⅱ Aortic pressure estimation , Om,K.S.;Jo,Y.H.;Min,B.G. , Int. J. Artif. Organs / v.22,pp.108-112,
    6. A Human Model of the Moving-Actuator Type total Artifical Heart(TAH) , J.K.Chang;B.G.Min;I.Y.Kim;H.C.Kim;J.R.Roh;D.C.Han , Artificial Heart / v.4,pp.,
    7. A Moving-Actuator Type Electromechanical Total Artificial Heart-Part ?: Linear Type and Mock Circulation Experiments , Min,B.G.;Kim,H.C.;Choi,J.W.;Ryu,G.H.;Seo,K.P.;Rho,J.R.;Ahn,H.;Kim,S.W.;Diegel,P.D.;Olsen,D. , IEEE Transactions On Biomedical Engineering / v.37,pp.,

 저자의 다른 논문

  • 심은보 (20)

    1. 2003 "급성 동정맥루를 포함하는 인체 심혈관계의 혈류역학적 거동에 관한 수치 해석적 연구" 의공학회지 = Journal of biomedical engineering research 24 (4): 329~337    
    2. 2003 "Hemodynamics of a Connecting conduit Between the Left Ventricle and the Left Decending Coronary Artery" International Journal of Vascular Biomedical Engineering 1 (2): 20~29    
    3. 2004 "Computational Analysis of Tumor Angiogenesis Patterns Using a Growing Brain Tumor Model" International Journal of Vascular Biomedical Engineering 2 (1): 17~24    
    4. 2004 "심근세포-심혈관계 혈류역학이 결합된 복합적 순환계 모델에 관한 연구" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 10 (12): 1164~1171    
    5. 2004 "인체 심혈관계의 이론적 분석을 위한 시스템 시뮬레이션모델에 관한 연구" 제어·자동화·시스템공학 논문지 = Journal of control, automation and systems engineering 10 (12): 1181~1188    
    6. 2004 "피지옴과 공학기술" 공학교육 = Engineering education 11 (2): 72~79    
    7. 2005 "Computational study of the wave propagation in three-dimensional human cardiac tissue" International Journal of Vascular Biomedical Engineering 3 (1): 23~29    
    8. 2005 "Computational Analysis on Calcium Dynamics of Vascular Endothelial Cell Modulated by Physiological Shear Stress" International Journal of Vascular Biomedical Engineering 3 (2): 1~9    
    9. 2008 "차세대 헬스케어를 위한 융합기술" 電子工學會誌 = The journal of Korea Institute of Electronics Engineers 35 (2): 68~80    
    10. 2009 "미토콘드리아 의학과 연구동향" Journal of biomedical engineering research : the official journal of the Korean Society of Medical & Biological Engineering 30 (5): 355~361    
  • 사종엽 (16)

  • 박찬영 (3)

  • 민병구 (66)

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