ГІДРОАКУСТИКА МЕХАНІЧНОГО ДВОПЕЛЮСТКОВОГО КЛАПАНА СЕРЦЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2222-0631.2023.01.10Ключові слова:
гідроакустика, серцевий клапан, експериментальні дослідження, пульсації тиску, шлуночок, передсердяАнотація
Наведено результати експериментальних досліджень гідродинамічного шуму, що генерується струменевою течією через механічний двопелюстковий протез мітрального клапана італійської компанії Sorin. Фізичне моделювання проведено у лабораторних умовах на моделі камери лівого передсердя та камери лівого шлуночка серця. Гідродинамічний шум течії через штучний двопелюстковий мітральний клапан збільшувався зі збільшенням витрати води. Виявлено, що найбільша інтенсивність гідродинамічного шуму та його спектральних складових спостерігалася поблизу центрального струменя двопелюсткового мітрального клапана. Отримані значення середнього тиску у ближньому сліді відкритого мітрального клапана поблизу бічного струменя на (10 – 20) % вищі, ніж поблизу центрального струменя. Визначено, що спектральні щільності потужності пульсацій тиску поблизу центрального струменя вищі, ніж поблизу бічного струменя, особливо в області частот (10 – 100) Гц. Встановлено, що дрібномасштабні вихрові структури, які відривалися від його пелюсток і генерували пульсації тиску в діапазоні частот (20 – 70) Гц, вироджувалися, починаючи з відстані 2.5 діаметру клапана вниз за течією. Підвищені рівні пульсацій тиску спостерігалися поблизу центрального струменя більше, ніж на (12 – 13) дБ, відносно гідродинамічного шуму всередині камери передсердя і більше, ніж на (5 – 7) дБ стали вище, відносно пульсацій тиску поблизу бічного струменя всередині камери лівого шлуночка в діапазоні частот (12 – 15) Гц. Зі збільшенням витрати води у ближньому сліді мітрального клапана спостерігалося підвищення спектральних рівнів пульсацій тиску в діапазоні частот (60 – 80) Гц. На відстані більше нижче відкритого механічного двопелюсткового мітрального клапана гідродинамічні шуми поблизу центрального та бічного струменя стали приблизно рівними у всьому досліджуваному діапазоні частот. Результати досліджень показали, що гідроакустична діагностика стану роботи механічного двопелюсткового клапана серця може бути ефективним засобом діагностування тромбоутворення на пелюстках такого штучного клапана.
Посилання
Davidsen A. H., Andersen S., Halvorsen P. A., Schirmer H., Reierth E., Melbye H. Diagnostic accuracy of heart auscultation for detecting valve disease: a systematic review. BMJ Open. 2023, vol. 13, ID e068121. http://dx.doi.org/10.1136/bmjopen-2022-068121.
Guarina L., Moghbel A. N., Pourhosseinzadeh M. S., Cudmore R. H., Sato D., Clancy C. E., Santana L. F. Biological noise is a key determinant of the reproducibility and adaptability of cardiac pacemaking and EC coupling. J. Gen. Physiol. 2022, vol. 154, no 9, ID e202012613. http://dx.doi.org/10.1085/jgp.202012613.
Leal A., Nunes D., Couceiro R., Henriques J., Carvalho P., Quintal I., Teixeira C. Noise detection in phonocardiograms by exploring similarities in spectral features. Biomed. Sign. Proc. Contr. 2018, vol. 44, pp. 154–167. https://doi.org/10.1016/j.bspc.2018.04.015.
Zolfaghari H., Kerswell R. R., Obrist D., Schmid P. J. Sensitivity and downstream influence of the impinging leading-edge vortex instability in a bileaflet mechanical heart valve. J. Fluid Mech. 2022, vol. 936, A41. A41. http://dx.doi.org/10.1017/jfm.2022.49.
Sotiropoulos F., Le T. B., Gilmanov A. Fluid mechanics of heart valves and their replacements. Annu. Rev. Fluid Mech. 2016, vol. 48, pp. 259–283. http://dx.doi.org/10.1146/annurev-fluid-122414-034314?requestedContent=related.
Radovanovic M., Nordstrom C. W., Hanna R. D. Bioprosthetic aortic valve thrombosis and literature review. J. Cardiovasc. Dev. Dis. 2022, vol. 9, 252. https://doi.org/10.3390/jcdd9080252.
Ota H., Higuchi S., Sun W., Ueda T., Takase K., Tamura H. Four-dimensional flow magnetic resonance imaging for cardiovascular imaging: From basic concept to clinical application. CVIA. 2018, vol. 2, no 2, pp. 85–96. http://dx.doi.org/10.22468/cvia.2018.00045.
Jafar N., Moses M. J., Benenstein R. J., Vainrib A. F., Slater J. N., Tran H. A., Donnino R., Williams M. R., Saric M. 3D transesophageal echocardiography and radiography of mitral valve prostheses and repairs. Echocardiography. 2017, vol. 34, pp. 1687–1701. http://dx.doi.org/10.1111/echo.13656.
Taebi A., Mansy H. M. Time-frequency distribution of seismocardiographic signals. A comparative study. Bioengineering. 2017, vol. 32, no. 4, pp. 1–21. http://dx.doi.org/10.3390/bioengineering4020032.
Voskoboinick V. A., Grinchenko V. T., Makarenkov A. P. Pseudo-sound behind an obstacle on a cylinder in axial flow. Intern. J. Fluid Mech. Res. 2005, vol. 32, no. 4, pp. 488–510.
Voskoboinick V. A., Voskoboinick A. V., Areshkovych O. O., Voskoboinyk O. A. Pressure fluctuations on the scour surface before prismatic pier. Proc. 8th International Conference on Scour and Erosion (ICSE 2016) 12 – 15 September 2016. Oxford, UK, 2016. pp. 905–910. http://dx.doi.org/10.1201/9781315375045-115.
Voskoboinick V., Onyshchenko А., Voskoboinyk O., Makarenkova A., Voskobiinyk A. Junction flow about cylindrical group on rigid flat surface. Heliyon. 2022, ID e12595. http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4092211.
Bendat J. S., Piersol A. G. Random Data : Analysis and Measurement Procedures, 4th Edition. NY, Willey, 2010. 640 p.
Voskoboinick V. A., Voskoboinick A. A., Turick V. N., Voskoboinick A. V. Space and time characteristics of the velocity and pressure fields of the fluid flow inside a hemispherical dimple generator of vortices. J. Eng. Physics and Thermophysics. 2020, vol. 93, no. 5, pp. 1205–1220. https://doi.org/10.1007/s10891-020-02223-3.
Voskoboinick V., Kornev N., Turnow J. Study of near wall coherent flow structures on dimpled surfaces using unsteady pressure measurements. Flow Turbulence Combust. 2013, vol. 90, no. 4, pp. 709–722. https://doi.org/10.1007/s10494-012-9433-9.
Voskoboinick V., Voskoboinick A., Stepanovitch V., Redaelli A., Lucherini F., Fiore G. B., Siryk S., Chertov O. Noise of open and semi-closed bileaflet prosthetic mitral valve. Intern. J. Fluid Mech. Res. 2019, vol. 46, no. 4, pp. 337–348. http://dx.doi.org/10.1615/InterJFluidMechRes.v46.i4.50.
Xu W., Yu K., Ye J., Li H., Chen J., Yin F., Xu J., Zhu J., Li D., Shu Q. Automatic pediatric congenital heart disease classification based on heart sound signal. Artificial Intelligence In Medicine. 2022, vol. 126, ID 102257. https://doi.org/10.1016/j.artmed.2022.102257.
Voskoboinick V., Voskoboinyk O., Chertov O., Voskoboinick A., Tereshchenko L. Hydrodynamic noise of pulsating jets through bileaflet mechanical mitral valve. J. BioMed Res. Intern. 2020, vol. 5, ID 024096. http://dx.doi.org/10.1155/2020/1024096.
