Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Verhalten von Blut in charakteristischen Strömungssituationen zur Vorhersage mechanischer Blutschädigung

对血液在特征流动情况下的行为进行实验和数值研究，以预测机械性血液损伤

• 批准号: 5452628
• 负责人: Professorin Dr.-Ing. Birgit Glasmacher
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Mehrphasenprozesse (IMP)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5452628?language=en
• 关键词: Experimentelle; und; numerische; Untersuchungen; zum

Das geplante Vorhaben soll die Möglichkeit zur Vorhersage mechanisch induzierter Blutschädigung in blutführenden Apparaten eröffnen. Ein Zuordnung lokaler Belastungssituationen zu entsprechenden Teilschädigungen ist bislang nicht möglich, da sich experimentell nur Gesamtschädigungswerte ermitteln lassen. Dies erschwert die Verbesserung der Blutverträglichkeit (Hämokompatibilität) von kardiovaskulären Systemen wie beispielsweise von Rotationsblutpumpen erheblich. Zur Korrelation der lokalen Belastungssituation mit einer entsprechenden Teilschädigung der Erythrozyten ist die genaue Kenntnis der Strömungs- und Zellbewegungen innerhalb eines medizintechnischen Systems erforderlich. Dazu soll, auf einem Modellsystem für zeitkonstante Schwerbelastungen aufbauend, eine Scherkammer realisiert werden, in der Humbanblut gezielt zeitlich wechselnden und auch wiederholten Belastungen ausgesetzt werden kann, wie sie in Rotationsblutpumpen zu erwarten sind. Die Analyse der genauen Strömungs- und Zellbewegungen soll anhand der numerischen Simulation erfolgen, da lokale Strömungsinformationen in der mit Blut gefüllten Scherkammer experimentell kaum zugänglich sind. In den CFD-Sover wird ein mehrphasiges Modell implementiert, welches sowohl die strukturviskosen Fließeigenschaften des Blutes und deren Abhängigkeit vom Hämatokrit wiedergibt, als auch die Migration der Erythrozyten in der Messapparatur abbildet. Nach einer Validierung der Strömungssimulation mit Druckverlustmessungen in der Scherkammer wird das Modell um einen empirischen Schädigungsansatz erweitert, welcher zuvor anhand der durchgeführten Versuche zu entwickeln ist. Aus der Kenntnis der lokalen Belastungsverhältnisse in Verbindung mit den experimentell erarbeiteten Schädigungsdaten wird ein prognosefähiges Schädigungsmodell entwickelt. Mit der numerischen Strömungssimulation und dem entwickelten Schädigungsmodell ist es nun möglich die mechanische Blutverträglichkeit verschiedener blutführender Systeme zu beurteilen. Basierend auf dieser Ist-Analyse kann mit Hilfe der Strömungssimulation eine Geometrieoptimierung zur Minimierung der Blutschädigung durchgeführt werden. Die Entwicklung neuer Apparate wird durch die Simulation dahingehend unterstützt, dass vor dem Bau des ersten Prototypen bereits eine Blutverträglichkeitsanalyse in Verbindung mit einer gegebenenfalls erforderlichen Geometrieoptimierung durchgeführt wurde. Auf diese Weise können die Entwicklungskosten neuer Apparate minimiert werden.

Das geplante Vorhaben soll die Möglichkeit zur Vorhersage mechanisch induzierter Blutschädigung in blutführenden Apparaten eröffnen。 Ein Zuordnung lokaler Belastungssituationen zu entsprechenden Teilschädigungen ist bislang nicht möglich, da sich Experimentell nur Gesamtschädigungswerte ermitteln lassen.旋转泵浦系统的旋转泵的运行方式 (Hämokompatibilität)。红细胞酶技术的相关情况与医疗技术系统的内部情况有关。 Dazu soll，auf einem Modellsystem für zeitkonstante Schwerbelastungen aufbauend，eine Scherkammer realisiert werden，in der Humbanblut gezielt zeitlich wechselnden und auch wiederholten Belastungen ausgesetzt werden kann，即在 Rotationsblutpumpen zu erwarten 信德。对基本结构和参数进行分析并进行数值模拟，并在其中进行基本结构信息的分析。在 CFD-Sover 中的多个阶段模型实施中，我们会使用结构 Fließeigenschaften des Blutes 和 deren Abhängigkeit vom Hämatokrit wiedergibt，以及 Messapparatur abildet 中的红细胞迁移。 Nach einer Validierung der Strömungssimulation mit Druckverlustmessungen in der Scherkammer wird das Modell um einen empirischen Schädigungsansatz erweitert, welcher zuvor anhand der durchgeführten Versuche zu entwickeln ist. Aus der Kenntnis der lokalen Belastungsverhältnisse in Verbindung mit den Experimentell earbeiteten Schädigungsdaten wrd ein prognosefähiges Schädigungsmodell entwickelt.数字斯特罗蒙模拟和 entwickelten Schädigungsmodell 是一个机械装置，它是由 blutführender Systeme zu beurteilen 组成的。 Ist-Analyse 的基本原理是通过模拟模拟和最小化的几何优化来实现的。在模拟过程中进行新的幻影显形，这是对最初的原型进行分析，并在整个过程中进行几何优化。 Auf diese Weise können die Entwicklungskosten neuer Apparate minimiert werden.