Design of a cardiovascular simulation circuit driven by time varying elastance
Zamanla değişen elastans ile sürülen bir kardiyovasküler simülasyon devresinin tasarımı
- Tez No: 468060
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZHAN ÖZTÜRK, DOÇ. DR. ABDURRAHMAN KAMURAN KADIPAŞAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Kardiyoloji, Bioengineering, Biotechnology, Cardiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 163
Özet
Kronik kalp yetmezliğinin tek bilinen kalıcı çözümü kalp naklidir. Donör azlığı nedeniyle sadece küçük bir grup insan tedavi edilebilmektedir. Sol Ventrikül Destek Pompaları (SVDP) kalp nakil listelerinde sıra bekleyenleri yaşatmak için sıklıkla kullanılırlar. SVDP ventrikülün apeks noktasıyla çıkan aort arasına takılırlar ve kalbin yükünü paylaşırlar. SVDP klinik kullanımlarından önce laboratuvar ortamında, çoğunlukla Yapay Kardiyovasküler Devreler (YKVD) ile, güvenlik ve etkinlik testlerine derinlemesine tabi tutulabilirler. YKVD tasarımının ilk adımı matematiksel modelleme ile etkinlik, kararlılık ve sınırlamaların belirlenmesidir. Bu tezde, kardiyovasküler sistemin, sol ve sağ kalp ile sistemik, pulmoner ve koroner dolaşımları içeren, sıfır boyutlu kümelenmiş bir modeli kurulmuştur. Hali hazırda yayımlanmış deneysel veriler kullanılarak ve kalp kasının biyomekanik özelliklerinden faydalanılarak yeni bir zamana bağlı elastans üretim metodu geliştirilmiştir. Bu sayede, myokardiyal sarkomerin özgün bir oksotonik uzunluk-gerilim-hız bağıntısı elde edilmiştir. Aktif durumu dahil etmek için gerilimler basınca çevrilerek lojik bir aktivasyon sinyali ile kontrol edilmiştir. Sonuçta elde edilen durum değişkenlerinin zamana bağlı değerleri, yüke bağımlı ve bağımsız performans parametreleri literatürle uyumlu çıkmıştır. Sistem çeşitli fizyolojik koşullar (normal/hasta ve dinlenme/egzersiz) altında bozucu girdilere ve parametre değişimlerine karşı kararlılık ve gürbüzlük göstermiştir. Netice olarak model, SVDP performansının test edilebileceği bir platform teşkil etmektedir.
Özet (Çeviri)
Chronic Heart Failure (CHF) is a major cause of death for which only known non-palliative treatment is Heart Transplantation (HTx). Due to donor shortage, only a small cohort of people can be treated. Left Ventricular Assist Devices (LVADs) are widely used to sustain patients on the HTx waiting lists. LVADs are pumps that are implanted between the ventricular apex and ascending aorta, unloading the left ventricle. Before clinical use, LVADs must be thoroughly tested in-vitro, commonly with Cardiovascular Mock Circuits (CVMCs), for safety and efficacy. The first step to design a CVMC is mathematical modeling, and validation of its efficacy, stability, robustness and limitations. In this thesis, a zero-dimensional lumped model of the cardiovascular system, consisting of left and right hearts, and systemic, pulmonary and coronary circulations, was established. A novel time-varying elastance generation method, originating from biomechanical characteristics of the myocardium, was created based on previously published experimental data, and a unique auxotonic length-tension-velocity relationship for the myocardial sarcomere was derived. Tension values were converted into ventricular pressures, and controlled with a binary activation signal to introduce myocardial active state. The resulting time course of state variables, load-dependent and -independent performance indexes were observed to be in accordance with the literature. The system showed stability and robustness against external disturbances and parameter variations under various physiological conditions (normal/disease and rest/exercise). In conclusion, the model constituted a very promising simulation platform to test LVAD performance.
Benzer Tezler
- Özel bir piston ve kilit mekanizmasına sahip yüksek başlangıç ivmeli göğüs kompresyon cihazının tasarımı, simülasyonu ve üretimi
Design, simulation, and fabrication of a high initial acceleration automatic chest compression device with a special piston and locking mechanism
AHMET KAĞIZMAN
Doktora
Türkçe
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN SEZER
- Design of a platform for physical performance testing of an axial-flow left-ventricular assist device
Eksenel-akışlı sol-ventrikül destek cihazı için fiziksel performans testi düzeneğinin tasarımı
İBRAHİM BAŞAR AKA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyomühendislikBahçeşehir ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ABDURRAHMAN KAMURAN KADIPAŞAOĞLU
- Development of a computer controlled fabrication system for interventional magnetic resonance imaging device production
Girişimsel manyetik rezonans görüntüleme cihazlarının üretimi için bilgisayar kontrollü üretim sisteminin geliştirilmesi
DURSUN KOREL YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilim ve TeknolojiBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZHAN ÖZTÜRK
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR KOCATÜRK
- Elektriksel sistem olarak insan kalbinin modellenmesi - analiz ve simülasyon
Modelling of human heart as an electrical system - its analysis and simulation
ERTEM KIZILKAPLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikKırıkkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FİKRET YALÇINKAYA
- 12 standart derivasyonlu bir EKG biopotansiyel simülatörünün dizaynı ve gerçekleştirilmesi
The Design and application of an ECG biopotantial simulator with 12 standart derivations
RAŞİT KÖKER
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İHSAN GÖK