선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그러나 생리학 적인 맥동 유동에서 스텐트에 의한 방추형 동맥류 내부의 유동의 변화를 고찰한 연구는 없다. 따라서 본 연구에서는 스텐트가 자주 사용되는 방추형 동맥류 모델 내부의 유동을 측정하여, 스텐트에 의한 혈류 유동의 변화를 고찰하고, 스텐트의 종류에 따른 동맥류 내부 유동장의 변화를 연구하고자 한다.
가설 설정
- 모델의 제원은 본 연구와 병행 하여 수행된 동물 실험에서 수술적으로 유발시킨 방추형 동맥 류의 형상과 유사하게 결정하였다. 제작된 모델은 혈관과 같은 탄성이 없으나, 혈관벽의 탄성은 유동장에 미치는 영향이 크지 않으며, 뇌혈관은 일반 혈관보다 유연도가 적으므로[8], 혈관벽 의 반경 방향 움직임이 혈류 유동에 미치는 영향이 작다고 가 정하였다. 100 마이크론의 나이티놀 철사로 제작된 마름모형 개구부를 갖는 스텐트를 사용하였으며, 팽창되었을 때 스텐트의 직경은 6mm, 길이는 2cm이다.
제안 방법
- 스텐트 삽입에 의한 동맥류 내부의 변화는 동맥류 모델을 이용하여 수행된 바 있다. Lieber 등⑸은 레이저와 형광 물질 을 사용하여, 동맥류 모델 내부의 유동장을 정성적으로 관찰하였다. Yu와 Zhao[6]는 입자영상속도계를 사용하여 정상 유동 시 동맥류 내부의 유동장을 측정하여, 스텐트 삽입으로 인한 동맥류 내부의 유동 및 벽전단응력의 감소를 확인하였다.
- 5mm이내) 에서는 벽에서 수직한 속도 성분이 매우 작으므로, 벽과 평행한 속도분포를 이용하여 벽에서의 전단변형률을 계산할 수 있다. 방추형 동맥류 모델 벽의 곡면에 의하여 조사된 레이저가 동맥류 벽에 수직하지 않는 위치가 있으므로, 레이저 조사 직후 사진을 찍어 기준이 되는 자취선을 기록하고(자취선 1), 10 밀리초 후에 이동된 자취선(자취선 2)의 변위를 사진으로 기록하였다. 벽에 근접한 위치에서의 유동은 벽의 접선 방향에 평행하므로, 측정 위치에서 벽의 접선 및 법선 방향을 설정하고, 벽에 수직한 (법선 방향) 다섯 위치에서 두 자취선 (자취 선 1과 자취선 2)의 벽 접선 방향 변위를 측정하였다.
- 방추형 동맥류 모델 벽의 곡면에 의하여 조사된 레이저가 동맥류 벽에 수직하지 않는 위치가 있으므로, 레이저 조사 직후 사진을 찍어 기준이 되는 자취선을 기록하고(자취선 1), 10 밀리초 후에 이동된 자취선(자취선 2)의 변위를 사진으로 기록하였다. 벽에 근접한 위치에서의 유동은 벽의 접선 방향에 평행하므로, 측정 위치에서 벽의 접선 및 법선 방향을 설정하고, 벽에 수직한 (법선 방향) 다섯 위치에서 두 자취선 (자취 선 1과 자취선 2)의 벽 접선 방향 변위를 측정하였다. 이 변 위를 레이저 조사와 이미지 획득의 시차로 나눔으로, 벽에서 접선 방향의 속도를 측정하였다.
- 유동가시화 실험 시 유리관의 곡면으로 인한 광학적 뒤틀림을 최소화하기 위해 육면체 내부에 유리관 모델의 형상을 갖는 투명한 실리콘 모델이 제작되었다. 실리콘 모델의 제작을 위해 유리관 모델을 이용하여 암몰드를 제작하고, 몰드에 왁스를 부어 유리관 모델과 같은 형상의 왁스 모델을 제작하였다. 왁스 모델을 사각형 단면을 갖는 육면체 틀의 중앙에 위치시키고, 실리콘 수지 （Sylgard 184, Dow Coming）를 부은 후 왁스를 녹여냄으로 실리콘 모델을 제작하였다.
- 실리콘 모델의 제작을 위해 유리관 모델을 이용하여 암몰드를 제작하고, 몰드에 왁스를 부어 유리관 모델과 같은 형상의 왁스 모델을 제작하였다. 왁스 모델을 사각형 단면을 갖는 육면체 틀의 중앙에 위치시키고, 실리콘 수지 （Sylgard 184, Dow Coming）를 부은 후 왁스를 녹여냄으로 실리콘 모델을 제작하였다. 모델의 제원은 그림 1에 나타나 있다.
- 유동가시화는 한 주기 (T=1.3초) 의 유동 중 가속 초기 (0.05T), 가속 중기(0.21T), 유량 최고기(0.21T), 감속 초기 (0.26T), 감속 후기(0.35T)에 대해 각각 수행되었다. 레이저의 조사 위치를 확인하기 위해, 각 위치에서 레이저 조사와 동시에 화상이 획득되었다.
- 벽에 근접한 위치에서의 유동은 벽의 접선 방향에 평행하므로, 측정 위치에서 벽의 접선 및 법선 방향을 설정하고, 벽에 수직한 (법선 방향) 다섯 위치에서 두 자취선 (자취 선 1과 자취선 2)의 벽 접선 방향 변위를 측정하였다. 이 변 위를 레이저 조사와 이미지 획득의 시차로 나눔으로, 벽에서 접선 방향의 속도를 측정하였다. 측정된 속도는 벽의 접선 방향 속도 성분이므로, 좌표축을 벽의 접선 및 법선 방향으로 설정하였을 경우, 새로이 설정된 좌표계에서 가로축 방향의 속도를 나타낸다.
- 측정된 속도는 벽의 접선 방향 속도 성분이므로, 좌표축을 벽의 접선 및 법선 방향으로 설정하였을 경우, 새로이 설정된 좌표계에서 가로축 방향의 속도를 나타낸다. 측정된 속도를 2차원 포물선으로 curve fitting하고, 벽에서의 기울기를 계산하여 벽전단변형률을 구하였다. 이 방법은 유동의 가속, 자취선 및 벽의 위치 결정, curve fitting 등에 의해 오차가 발생할 수 있으나, 이 오차는 10% 이내로 알려져 있다[11,12].
대상 데이터
- 제작된 모델은 혈관과 같은 탄성이 없으나, 혈관벽의 탄성은 유동장에 미치는 영향이 크지 않으며, 뇌혈관은 일반 혈관보다 유연도가 적으므로[8], 혈관벽 의 반경 방향 움직임이 혈류 유동에 미치는 영향이 작다고 가 정하였다. 100 마이크론의 나이티놀 철사로 제작된 마름모형 개구부를 갖는 스텐트를 사용하였으며, 팽창되었을 때 스텐트의 직경은 6mm, 길이는 2cm이다. 스텐트의 종류에 따른 유동장의 변화를 고려하기 위해 두 종류의 스텐트가 사용되었다.
- 스텐트의 다공도는 철사로 구성된 각 마름모형 면적에서 개구부의 면적과 철사를 포함한 마름모의 면적의 비로 정의된다. 다공도가 0.86인 스텐트 （스텐트 1）와 0.79인 스텐트 （스텐트 2）가 사용되었으며, 각 스텐트는 원주 방향으로 8개 및 12개의 매듭이 있다. 사용된 스텐트는 임상적으로 사용되는 스텐트 중 비교적 다공도가 큰 스텐트와 작은 스텐트이다.
- 두 화상은 중첩되었으며, 사진에서 직선의 자취선은 레이저 조사 위치를, 곡선의 자취선은 변위 분포를 각각 나타낸다. 동맥류 벽의 다섯 위치에서 - 최대 확장부, 최대 확장부 전 0.3D, 0.56D, 최대 확장부 후 0.3D,0.6D （D：모혈관 직경） - 화상이 획득되었으며（그림 1 참조）, 이 화상들은 한 사진에서 다섯 위치의 변위 분포를 동시에 보여줄 수 있도록 중첩되었다.
- 방추형 동맥류 모델은 직경이 5mm인 유리관을 성형하여 제작하였다. 유동가시화 실험 시 유리관의 곡면으로 인한 광학적 뒤틀림을 최소화하기 위해 육면체 내부에 유리관 모델의 형상을 갖는 투명한 실리콘 모델이 제작되었다.
- 이 염료는 빛이 없어지면 역광색성 반응으로 다시 색이 없어진다. 본 실험에는 TNSB （l',3',3'，trimethyl - 6 - nitroindoline - 6 — spiro - 2 - benzospyran） 가 사용되었다. 이 염료는 유기성 유체에 용해되므로 파라핀오 일에 미세량 （0.
- 79인 스텐트 （스텐트 2）가 사용되었으며, 각 스텐트는 원주 방향으로 8개 및 12개의 매듭이 있다. 사용된 스텐트는 임상적으로 사용되는 스텐트 중 비교적 다공도가 큰 스텐트와 작은 스텐트이다. 실험에는 스텐트를 삽입하지 않은 모델 （모델 1）, 스텐트 1이 삽입된 모델 （모델 2）, 스텐트 2가 삽입된 모델 （모델 3）이 사용되었다.
- 100 마이크론의 나이티놀 철사로 제작된 마름모형 개구부를 갖는 스텐트를 사용하였으며, 팽창되었을 때 스텐트의 직경은 6mm, 길이는 2cm이다. 스텐트의 종류에 따른 유동장의 변화를 고려하기 위해 두 종류의 스텐트가 사용되었다. 스텐트의 다공도는 철사로 구성된 각 마름모형 면적에서 개구부의 면적과 철사를 포함한 마름모의 면적의 비로 정의된다.
- 사용된 스텐트는 임상적으로 사용되는 스텐트 중 비교적 다공도가 큰 스텐트와 작은 스텐트이다. 실험에는 스텐트를 삽입하지 않은 모델 （모델 1）, 스텐트 1이 삽입된 모델 （모델 2）, 스텐트 2가 삽입된 모델 （모델 3）이 사용되었다. 모델은 생리학적 맥동 유량 파형을 만들 수 있는 모의 순환 장치에 삽입되었다.
- 방추형 동맥류 모델은 직경이 5mm인 유리관을 성형하여 제작하였다. 유동가시화 실험 시 유리관의 곡면으로 인한 광학적 뒤틀림을 최소화하기 위해 육면체 내부에 유리관 모델의 형상을 갖는 투명한 실리콘 모델이 제작되었다. 실리콘 모델의 제작을 위해 유리관 모델을 이용하여 암몰드를 제작하고, 몰드에 왁스를 부어 유리관 모델과 같은 형상의 왁스 모델을 제작하였다.
- 압축공기는 솔레노이드밸브의 제어로 작동 유체에 압력을 가하며, 압력통에는 2개의 체크밸브가 장착되어있다. 작동 유체로는 유동가시화를 위해 60 ℃ 파라핀오일 （동점성계수 6cS, 굴절계수 1.4）이 사용되었다. 작동 유체는 뉴톤성 유체로 혈액의 비뉴톤 점성 특성을 모사할 수 없으나 비교적 큰 혈관 （0.
데이터처리
- 측정된 무차원 유량 파형. 레이놀즈 수는 모혈관의 단면 평균속도를 이용하여 계산되었다. 그림에서 점은 유동장이 측정된 시간을 나타낸다.
이론/모형
- 혈류의 유동만으로 동맥류 내부의 혈전 형성의 모든 과정을 설명하기는 어려우나, 혈류 유동은 혈전 형성을 촉진시키는 혈류역학적 환경을 변화하는 중요한 인자로 예측된다. 스텐트의 삽입에 의한 방추형 동맥류 내부의 혈류 유동 변화를 관찰하기 위해 광색성 염료를 이용한 유동가시화방법이 사용되었다. 스텐트의 삽입은 동맥류 내부의 유동 양상을 크게 변화하였다.
- 유동장의 측정을 위해 광색성 염료를 이용한 유동가시화 방법을 사용하였다. 광색성 염료는 특정한 파장의 빛의 자극에 의해 색이 변하는 특성을 갖고 있다.
성능/효과
- 그림 5는 위치에 따른 벽전단변형률 분포를 나타내고 있다. 가속 초기에는 각 모델의 벽전단변형률은 큰 차이가 없으나 가속 중기에서 벽전단변형률은 스텐트가 삽입된 모델에서 현저 히 감소하게 나타났다. 스텐트에 의한 벽 전단변형률의 감소는 최고유량기와 감속초기에 더욱 현저히 나타나고 있으며, 위치에 따라 전단변형률이 1/3 이하로 감소하였다.
- 본 연구 결과 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부의 유동 속도 감소 및 동맥류 내부의 느린 와류 유동이 감속후기까지 지속됨이 관찰되었다. 다공도가 적은 스텐트(모델 3)는 다공도가 큰 스텐트(모델 2)에 비해 가속기 및 유량 최고기에서 동맥 류 내부 유동을 더욱 감소시켰으나, 감속기에는 다공도에 따른 유동 변화가 거의 없었다. 또한 다공도는 벽전단변형률 및 OSI의 분포에 큰 영향을 미치지 않았다.
- 또한 벽전단변형률의 감소와 0SI의 증가는 혈 관벽 내피세포의 기능에 영향을 미치므로 혈전의 형성 및 내 막거식증대가 일어나기 쉬운 혈류역학적 환경을 제공한다. 따라서 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부의 혈류 유동은 혈전의 형성 및 동맥류 폐색을 촉진하도록 변화함을 알 수 있었다. 그러나 혈류의 정체 및 전단응력변화에 따른 혈전의 형성, 스텐트벽의 neointima 형성, 혈관벽 기능 및 구조의 변화 등의 생물학적 연구가 추후 수행되어야, 혈류 유동에 의한 동맥류 폐색의 영향이 명확히 규명될 수 있을 것이다.
- 다공도가 적은 스텐트(모델 3)는 다공도가 큰 스텐트(모델 2)에 비해 가속기 및 유량 최고기에서 동맥 류 내부 유동을 더욱 감소시켰으나, 감속기에는 다공도에 따른 유동 변화가 거의 없었다. 또한 다공도는 벽전단변형률 및 OSI의 분포에 큰 영향을 미치지 않았다. 스텐트 삽입으로 인한 혈류의 정체 및 입자거주시간의 증가는 혈전의 발생을 촉진할 수 있다.
- 이 방법은 유동의 가속, 자취선 및 벽의 위치 결정, curve fitting 등에 의해 오차가 발생할 수 있으나, 이 오차는 10% 이내로 알려져 있다[11,12]. 맥동 유량을 만들어내는 솔레노이드밸브의 신호를 레이저와 카메라 (TM9701, Pulnix Inc.)와 동기시켜서, 한 맥동 주기 내의 원하는 시간에서 유동가시화를 수행할 수 있었다.
- 본 연구 결과 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부의 유동 속도 감소 및 동맥류 내부의 느린 와류 유동이 감속후기까지 지속됨이 관찰되었다. 다공도가 적은 스텐트(모델 3)는 다공도가 큰 스텐트(모델 2)에 비해 가속기 및 유량 최고기에서 동맥 류 내부 유동을 더욱 감소시켰으나, 감속기에는 다공도에 따른 유동 변화가 거의 없었다.
- 가속 초기의 스텐트가 없는 모델 （모델 1）의 동맥류 내부 유동은 주유동 방향의 유동 （그림에서 모혈관의 주유동 방향은 오른쪽에서 왼쪽임）의 유동을 나타내고 있다. 스텐트가 삽입된 모델（모델 2, 3） 에서도 스텐트가 없는 모델에서와 유사한 유 동을 나타내나, 동맥류 목 근위부 （그림 1에서 1, 2 위치） 유동 속도가 감소되었다（그림 4）. 가속 중기에서 모델 1은 벽 주위 의 역류 유동이 관찰되며, 이는 동맥류 원위부에서 동맥류 벽 을 따라 유입되는 유동에 의한 것이다.
후속연구
- Lieber 등의 실험에서 사용된 동맥류 모델 및 스텐트의 짜임새가 본 실험에서 사용된 모델과 스텐트와 다르므로 두 실험 결과의 비교가 어려우나, 일반적으로 사용되는 스텐트의 다공도 범위에서 스텐트의 다공도는 동맥류 내부 유동장에 큰 영향을 미치지 않음을 알 수 있다. 그러나 스텐트 다공도의 영향을 명확히 밝히기 위해서는 다공도가 더욱 작은 스텐트를 이용한 실험이 수행되어야 할 것이다.
- 따라서 스텐트의 삽입으로 인한 동맥류 내부의 혈류 유동은 혈전의 형성 및 동맥류 폐색을 촉진하도록 변화함을 알 수 있었다. 그러나 혈류의 정체 및 전단응력변화에 따른 혈전의 형성, 스텐트벽의 neointima 형성, 혈관벽 기능 및 구조의 변화 등의 생물학적 연구가 추후 수행되어야, 혈류 유동에 의한 동맥류 폐색의 영향이 명확히 규명될 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.