بررسي تاثير پارامتر هاي هندسي كانولا بر ايجاد لخته خون در جريان خون دستگاه اكسيژناسيون غشايي برون پيكري

كارشناسي ارشد

اكسيژناسيون غشايي برون پيكري (اكمو) دستگاه قلبي-تنفسي براي پشتيباني از سيستم گردش خون و/يا سيستم تنفسي بيماران است كه در حين عمل جراحي و دوره بهبود پس از آن به بدن بيمار متصل است. كانولا عضوي از اين دستگاه است كه وظيفه خارج كردن خون بدون اكسيژن از بدن بيمار و وارد كردن خون اكسيژنه به بدن او را بر عهده دارد. اين قطعه با طراحي هاي مختلف براي انواع مختلف اتصالات اكمو ارائه و بررسي شده است. طراحي اين قطعه به در نظر گرفتن هم زمان آناتومي بدن بيمار و دبي مورد نياز دستگاه بستگي دارد؛ به طوري كه كمترين آسيب به سلول هاي خوني وارد شود. از آسيب هاي رايج در اين درمان، ايجاد لخته خون و يا پديده هموليز است كه در اثر تنش برشي بالا و يا نواحي سكون ايجاد ميشوند. پروژه حاضر به بررسي يكي از جديدترين طرح هاي ارائه شده كانولا، كه از يك كانولاي واحد براي هر دو عمل تزريق و تخليه خون استفاده ميكند، پرداخته است. در اين راستا، ابتدا مدل هندسي كانولا و آناتومي بدن بيمار در بخش اتصال كانولا، مدلسازي كامپيوتري و سپس ساخته شده است. پس از انجام شبيه سازي كامپيوتري، هندسه مورد بررسي ساخته شده و از آن براي معادل سازي مدار اكمو با اتصال وريدي-وريدي به صورت آزمايشگاهي استفاده شده است. به اين ترتيب، به كمك فشار و جريان سيال بدست آمده از مدل آزمايشگاهي در مقاطع مختلف، از اعتبار نتايج شبيه سازي بدست آمده، اطمينان حاصل شده است. در ادامه، از شبيه سازي كامپيوتري بدست آمده براي شناسايي پارامترهاي هندسي موثر در كانولا استفاده شده است. به اين منظور، با تغيير هر يك از اين پارامترها، تغييرات مشاهده شده در نرخ تنش، تنش برشي ديواره و نقاط سكون بدست آمده و با مقادير مجاز براي خون مقايسه شده اند. نتايج نشان ميدهند كه افزايش تعداد حفره هاي جانبي و قطر آنها نسبت به مدل تجاري كنوني، موجب بهبود جريان عبوري از كانال تخليه كانولا ميشود. در حاليكه افزايش فاصله طولي حفره ها به تنهايي موجب كاهش جريان و افزايش ماكزيمم تنش برشي ديواره وارد بر سيال و هم چنين افزايش نرخ تنش متوسط سيال ميشود. بعلاوه، افزايش تعداد حفره هاي تحتاني موجب بهبود توزيع تنش، كاهش تنش برشي ديواره ماكزيمم و نرخ تنش ميشود. اين درحاليست كه افزايش تعداد حفره هاي فوقاني به تنهايي، موجب كاهش جريان ورودي از بخش انتهايي كانولا خواهد شد. در نهايت، با بدست آمدن پارامترهاي هندسي موثر حفره هاي جانبي كانولا و در نظر گرفتن تاثير متقابل آنها بر جريان پايين دست و بالا دست بزرگ سياهرگ، انجام بهينه سازي براي بدست آوردن بهترين مقادير اين پارامترها توصيه ميشود.

192537

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر شان گرگوري

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

دكتر مهدي نويدبخش