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 mechanicindustrierter Blutschädigung in blutf<s:1> hrenden Apparaten eröffnen。Ein Zuordnung lokaler belastungssitationen zu entsprechenden Teilschädigungen ist bislangnight möglich，该实验告诉我们Gesamtschädigungswerte ermittellassen。die erschwert die Verbesserung der Blutverträglichkeit (Hämokompatibilität) von kardiovaskulären Systemen wie beispielsweise von Rotationsblutpumpen erheblich。zr Korrelation der lokalen belastungsssituation mit einer entsprechenden Teilschädigung der red zyzyten ist die genaue kentnis der Strömungs and Zellbewegungen innerhalb eines medizintechnischen Systems erforderlich。大同soll， auf - einem模型系统，r zeitkonstante Schwerbelastungen aufbauend, eine Scherkammer realisiert werden, in der Humbanblut gezielt zeitlich wehselnden and auch wiederholten Belastungen ausgesetzt werden kann, wiesie in Rotationsblutpumpen zuwarten sind。Die Analyse der genauen Strömungs- und Zellbewegungen soll and hand der numerischen Simulation erfolgen, da lokale Strömungsinformationen in der mit Blut gefellten Scherkammer experimentellkaum zugänglich sind。在此基础上，建立了cfd - sofd - sofd模型，研究了果蝇特征schaften des Blutes和deren Abhängigkeit vom Hämatokrit wiedergit的迁移过程，以及在mesapparatur abbildet中的迁移过程。[1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [2]Aus der kentnis der lokalen Belastungsverhältnisse在ververindung，他的实验表明，在Schädigungsdaten和prognosefähiges Schädigungsmodell之间。Mit der numerischen Strömungssimulation und dem entwickelten Schädigungsmodell ist es nun möglich die mechanische Blutverträglichkeit verschiedener blutf<s:1> hrender Systeme zu beurteilen。基础数学模型-分析康氏几何模型Strömungssimulation eine geometric optimierung zur Minimierung Blutschädigung durchgefhrt werden。Die Entwicklung neuer幻影形（apparaterate）三维模具仿真（dahingehenduntersttzt）， dass dem Bau des ersten Prototypen bereits eine Blutverträglichkeitsanalyse in Verbindung mit einer gegebenenfalls erforderlichen Geometrieoptimierung durchgefhrt wurde。Auf diese Weise können die Entwicklungskosten neuer幻影显形最小化werden。