코일 위치에 따른 측방 동맥류 내부 혈류 유동의 변화

이계한,송계웅,변홍식 대한의용생체공학회 2002 의공학회지 Vol.23 No.5

Aneurysm embolisation method using coils have been widely used. Micro coils are introduced via a small catheter, and are packed inside of aneurysm sac, which induces intraaneurysmal flow stagnation and thrombus formation. When partial blocking of an aneurysm is inevitable, the location of coils is important since it changes the flow patterns inside the aneurysm, which affect the embolisation process. We measured the flow field inside the partially blocked lateral aneurysm models in vitro, and tried to suggest the effective locations of coils for aneurysm embolisation. Velocity fields are measured using a particle image velocitimeter for different coil locations- proximal neck, distal neck, proximal dome and distal dome. Flow into the aneurysm sac was significantly reduced in the distally blocked models, and coils at distal neck blocked inflow more effectively comparing to those at distal dome. This study suggests that distal neck should be the most effective location for aneurysm embolisation. 코일을 이용한 동맥류 색전술은 동맥류 내부에 코일을 삽입하여 혈류 유동의 정체를 유도하여 혈전을 형성시키므로 동맥류를 폐색하는 방법이다. 코일을 이용하여 동맥류를 부분 폐색할 경우 동맥류의 폐색 위치에 따라 동맥류 내부의 유동 특성이 변하며, 이는 동맥류 내부의 현전 형성에 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 내경 동맥에서 발생한 측방 동맥류에 코일로 인한 부분 폐색이 발생할 경우, 부분 폐색 위치 및 내경 동맥의 곡률 반경의 변화에 따른 동맥류 내부 혈류 유동의 변화를 생체외 모델 실험을 이용하여 측정하여, 효율적인 동맥류 폐색 위치를 제시하고자한다. 내경동맥에서 발생한 측방 동맥류 내부에 코일을 동맥류 천정 근위부, 천정 원위부, 목 근위부 및 목 원위부에 각각 삽입하여 폐색 위치가 다른 모델을 제작하여, 입자영상속도계를 이용하여 속도장을 측정하였다. 동맥류 주머니의 원위부 폐색은 근위부 폐색에 비해 동맥류 내부고의 유입되는 유동이 적었으므로 동맥류 원위부 폐색이 혈전의 형성 및 동맥류 색전에 효율적임을 나타냈다. 동맥류 목 원위부 폐색은 천정 원위부 폐색에 비해 동맥류 내부로 혈류 유입을 효율적으로 차단하였으므로, 목 원위부 폐색이 동맥류 색전에 가장 효율적인 위치임을 알 수 있었다.

입자영상유속계를 이용한 인공판막 후부의 유동장 측정 ( Measurement of Velocity Fields distal to the Prosthetic Heart Valves using Particle Image Velocitimeter )

이계한,서종천 대한기계학회 1998 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

탄성을 가진 확장형 인조혈관 문합부 내부 유동 특성에 관한 연구 ( A Study on the Flow Characteristics in Elastic Divergent Graft Anastomosis Model )

이계한,이상만 대한기계학회 1997 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

Nonpoint Source Pollutants Removal by Multi-Species Riparian Forest Buffers

이계한 한국산림과학회 2004 한국산림과학회지 Vol.93 No.4

Riparian forest buffers reduce the transport of materials in surface runoff from uplands to streams. A series of field-plot studies was conducted to evaluate the ability of an established multi-species riparian forest buffer to remove sediment, nitrogen, and phosphorus from cropland runoff. The first rainfall and runoff simulation was to compare the effectiveness of 6m and 3m wide buffers of switchgrass(Panicum virgatum) and cool-season filter strips consisting of bromegrass(Bromus inermis), timothy(Phleum pratense) and fescue(Festuca spp.). Differences between 6m and 3m buffers were significant(P<0.05) for sediment and nutrient removal. Switchgrass buffers removed significantly more total-N, NO3-N, total-P and PO4-P than cool-season grass buffers(P<0.05). The second rainfall simulation study was to compare treatment plots with a 4.1 by 22.1m bare cropland source area paired with either no buffer, a 7.1m wide switchgrass buffer, or a 16.3m wide switchgrass/woody buffer located at the lower end of each plot. The switchgrass buffer removed 70% of the incoming sediment, while the switchgrass/woody plant buffer removed over 94%. The switchgrass buffer was effective in trapping sediment and sediment-bound nutrients. An additional buffer width with high infiltration capacity provided by the deep-rooted woody plant zone was effective in trapping soluble nutrients.

Root Barrier and Fertilizer Effects on Soil CO2 Efflux and Cotton Yield in a Pecan-Cotton Alley Cropping System in the Southern United States

이계한,안기완 한국산림과학회 2006 한국산림과학회지 Vol.95 No.2

2 efflux and crop yield under agroforestry systems.Soil CO2 efflux, microbial biomass C, live fine root biomass, and cotton yield were measured under apecan (Carya illinoinensis K. Koch)-cotton (Gossypium hirsutum L.) aley cropping system in southernUSA. A belowground polyethylene root barier was used to isolate tre roots from cotton which is toprovide barrier and non-barrier treatments. The barier and non-barrier treatment was randomly dividedinto three plots for conventional inorganic fertilizer application and the other three plots for organicpoultry litter application. The rate of soil CO2significantly (P < 0.05) by the fertilizer treatment while no significant effect of the barrier treatment wasoccured. Cotton lint yield was significantly (P < 0.01) affected by the root barrier treatment while noeffect was occurred by the fertilizer treatment with the yields being greatest (521.2 kg ha1) in the rootbarrier. inorganic fertilizer treatment and lowest (159.8 kg ha1) in the non-barrier. inorganic fertilizertreatment. The results suggest that the separation of tre-crop root systems with the application ofinorganic fertilizer influence the soil moisture and soil N availability, which in turn will affect the

벽 탄성도가 확장관(인조혈관) 벽 전단변형률에 미치는 영향

이계한,이상만,Rhee, Kye-Han,Lee, Sang-Man 대한기계학회 1999 大韓機械學會論文集A Vol.23 No.6

Shear stress acting on the arterial wall by blood flow is an important hemodynamic factor influencing blocking of blood vessel by thickening of an arterial wall. In order to study the effects of wall elasticity on the wall shear rate distribution in an artery-divergent graft anastomosis, a rigid and a elastic model are manufactured. These models are placed in a pulsatile flow loop, which can generate the desired flow waveform. Flow visualization method using a photochromic dye is used to measure the wall shear rate distribution. The accuracy of measuring technique is verified by comparing the measured wall shear rate in the straight portion of a model with the theoretical solution. Measured wall shear rates depend on the wall elasticity and flow waveform. The mean and maximum shear rate in the elastic model are lower than those in rigid model, and the decreases are more significant near the end of a divergent tube. The reduction of mean and maximum of wall shear rate in an elastic model are up to 17 percent.

맥동류에서 탄성 수축 확장판의 벽 전단 변형률 분포에 관한 연구 ( Wall Shear Rate Distribution near the Elastic Convergent-Divergent Tubing Under Pulsatile Flow )

이계한 대한기계학회 1993 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.- No.-

테마기획 의용생체응용 : 혈류역할의 임상적 응용

이계한 대한기계학회 2000 기계저널 Vol.40 No.2

인공판막 후부 공동부가 판막의 수력학적 성능에 미치는 영향

이계한,서종천 대한의용생체공학회 1998 의공학회지 Vol.19 No.3

판막 후부의 공동부는 판막의 닫힘 거동과 판막 주위의 혈류 유동장을 변화시켜 인공 판막의 수력학적 성능에 영향을 미칠 수 있다. 계식 이엽 판막(SJMV), 폴리머 단엽 판막(MLPV), 폴리머 삼엽 판막(FTPV)을 판막 후부에 공동부가 있는 시험부와 공동부가 없는 직관형 시험부에 설치하여 모의 순환 장치에서 판막의 수력학적 성능을 평가하였다. 판막의 누수량은 공동부가 있는 시험부에서 약간 작았고, 수축기 평균 압력강하는 크게 나타났으나 통계적으로는 큰 차이가 없었다. 따라서 판막 후부의 공동부는 판막의 수력학적 성능에 큰 영향을 나타내지 않았다. 유량 파형의 해석 결과 판막 후부 공동부는 MLPV에서는 판막의 닫힘에 큰 영향을 주지 않았으나, SJMV에서는 판막의 닫힘이 일찍 시작하게 하였고 이 영향은 FTPV에서 더욱 크게 나타났다. FTPV는 공동부가 있는 시험부에서 역류 최대 유량이 감소하였으므로 판막 후두에 공동부는 판막의 급격한 닫힘에 의한 역류 제트의 발생을 감소시키리라 기대된다. The sinus distal to the prosthetic heart valve influences the valve closure behavior and velocity field near the valve, therefore affects the hydrodynamic performance of the prosthetic heart valve. In order to study the effects of valve distal geometry on the hydrodynamic performance of the prosthetic valves, mechanical bileaflet valve(SJMV), monoleaflet polymer valve(MLPV) and trileaflet polymer valve(FTPV) are inserted in the test sections which have the straight and the sinus shape distal to the valve. Leakage volumes and systolic mean pressure drops are measured in the pulsatile mock circulation flow loop. Leakage volumes are slightly less and systolic mean pressure drops are higher in the sinus test section comparing to those in the straight test section, but the differences are statistically insignificant. Flow waveforms are analyzed in order to predict the valve closure behavior. The distal sinus does not affect the closure of the MLPV, but early valve closure of SJMV is observed in the sinus test section. This effect is more significant in FTPV, and the reverse flow peak of FTPV is reduced in the sinus test section. Therefore the sinus distal to the valve can reduce the reverse flow jet caused by sudden valve closure.

코일 위치에 따른 동맥류 내부 혈류유동의 변화

이계한,정우원 대한의용생체공학회 2004 의공학회지 Vol.25 No.4

코일을 동맥류에 삽입하여 동맥류 내부 유동 정체를 유발하므로 동맥류를 치료 방법이 최근 많이 사용되고있다. 동맥류의 내부를 코일로 완전히 채우지 못하고 부분 폐색할 경우가 발생하며, 동맥류의 부분 폐색 위치에 따라 혈류 유동이 변하므로 이는 동맥류 내부의 혈전 형성에 영향을 미필 수 있다. 또한 동맥류가 발생한 모혈관의 형상에 따라 동맥류로 유입되는 유동 특성이 변하므로, 모혈관의 형상에 따라 효율적인 동맥류 폐색을 위한 코일의 위치가 변할 수 있다. 효율적인 동맥류 폐색을 위한 코일 위치를 제시하기 위하여 내경 동맥에서 발생한 측방 동맥류의 부분 폐색위치와 내경 동맥의 형상에 따른 동맥류 내부 유동장을 수치해석을 이용하여 해석하였다. 3차원 맥동 유동장은 혈액의 비뉴톤성 점성 특성을 고려하여 계산되었다. 또한 동맥류 폐색에 영향을 미치는 유체역학적 인자인 동맥류 유입 유량 및 벽전단응력을 계산하였다. 코일은 동맥류 목에 삽입하였을 경우에는 천정부에 삽입한 경우에 비해 동맥류 내부로 혈류의 유입을 감소되었다. 임계 벽전단응력 이하의 저 전단응력지역은 곡선형 모혈관에 비해 직선형 모혈관에서 컸으며, 원위부 목 폐색 모델에서 가장 크게 나타났다. 따라서 동맥류 원위부 목은 동맥류 내부로의 혈류 유입이 감소하고, 저 전단응력 지역을 크게하는 코일 위치이므로, 이 위치는 동맥류 색전술시 혈전의 형성으로 인한 동맥류 폐색에 적합한 위치로 예상된다. Coil embolization technique has been used recently to treat cerebral aneurysms. When a giant or a multilobular aneurysm are treated by roils, filling an aneurysm sac completely with coils is difficult and partial blocking of an aneurysm sac is inevitable. Blood flow characteristics, which nay affect the embolization process of an aneurysm sac, are changed by the locations of coils for the Partially blocked aneurysms. Blood flow fields are also influenced by the geometry of a parent vessel. In order to suggest the coil locations effective for aneurysm embolization, the blood flow fields of lateral aneurysm models were analyzed for the different coil locations and parent vessel geometries. Three dimensional pulsatile flow fields are analyzed by numerical methods considering non-Newtonian viscosity characteristics of blood. Flow rate into the aneurysm sac (inflow rate) and wall shear stress, which are suspected as flow dynamic factors influencing aneurysm embolization, are also calculated. Inflow rates were smaller and the low wall shear stress zones were larger in the neck blocked models compared to the dome blocked models. Smaller inflow and larger low wall shear stress zones in the distal neck blocked model imply that the distal neck should be the effective coil locations for aneurysm embolization.