Skip to main content

2018 | OriginalPaper | Buchkapitel

Motion Analysis of the Left Ventricle of a Human Heart for Realization in a Cardiovascular Mock-Loop

verfasst von : S. Kurtenbach, F. Wieja, I. Müller, M. Neidlin, S. J. Sonntag, A. Goetzenich, N. Hatam, P. Bruns, F. Chuembou Pekam, M. de la Fuente Klein, K. Radermacher, C. Hopmann, R. Autschbach, U. Steinseifer, M. Hüsing, B. Corves

Erschienen in: New Trends in Medical and Service Robots

Verlag: Springer International Publishing

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Within the further development of a special mechanical representation of the human circulatory system the CVELoop at the Department of Cardiovascular Engineering at RWTH Aachen University, a contractive MockHeart was developed. This MockHeart simulates a healthy heart in the CVELoop. In opposition to all previous cardiovascular system simulators, the left ventricle is externally driven by several cam mechanisms. These cam mechanisms provide the necessary power to create the pressure-volume-work for the fluid circulation but also the important time dependent radial contraction, which is the most influential degree of Freedom in the human heart. The aim is to produce a MockHeart providing valid boundary conditions for the connected VAD (Ventricular Assist Device). The systematic approach of the development of the mechanism is performed based on an accurate measurement of the kinematic properties of a healthy human heart at RWTH Aachen University with the speckle tracking echocardiography-procedure.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat Pantalos, G.M., Ionan, C.: Expanded pediatric cardiovascular simulator for research and training. ASAIO J. 56, S. 67–72 (2012). ISSN 0162-1432 Pantalos, G.M., Ionan, C.: Expanded pediatric cardiovascular simulator for research and training. ASAIO J. 56, S. 67–72 (2012). ISSN 0162-1432
2.
Zurück zum Zitat Ruiz, P., Rezaienia, M.A.: In vitro cardiovascular system emulator (bioreactor) for the simulation of normal and diseased conditions with and without mechanical circulatory support. Int. J. Artif. Organs 37, S. 549–560 (2013). ISSN 1525-1594 Ruiz, P., Rezaienia, M.A.: In vitro cardiovascular system emulator (bioreactor) for the simulation of normal and diseased conditions with and without mechanical circulatory support. Int. J. Artif. Organs 37, S. 549–560 (2013). ISSN 1525-1594
3.
Zurück zum Zitat Beneken, J.: A mathematical approach to cardiovascular function, the uncontrolled human system. Ph.D. thesis, University of Utrecht, The Netherlands (1965) Beneken, J.: A mathematical approach to cardiovascular function, the uncontrolled human system. Ph.D. thesis, University of Utrecht, The Netherlands (1965)
4.
Zurück zum Zitat Kozarski, M., et al.: A hybrid mock circulatory system: development and testing of an electro-hydraulic impedance simulator. Int. J. Artif. Organs 26, S. 53–63 (2003). ISSN 0391-3988 Kozarski, M., et al.: A hybrid mock circulatory system: development and testing of an electro-hydraulic impedance simulator. Int. J. Artif. Organs 26, S. 53–63 (2003). ISSN 0391-3988
5.
Zurück zum Zitat Kozarski, M., et al.: A new hybrid electro-numerical model of the left ventricle. Comput. Biol. Med. 38, S. 979–989 (2008). ISSN 0010-4825 Kozarski, M., et al.: A new hybrid electro-numerical model of the left ventricle. Comput. Biol. Med. 38, S. 979–989 (2008). ISSN 0010-4825
6.
Zurück zum Zitat Piedimento, F., et al.: A new elastance-based artificial ventricle for mock circulatory systems: analysis of interaction with a closed-loop hydraulic circulation. Int. J. Artif. Organs 29, S. 505–505 (2006). ISSN 0391-3988 Piedimento, F., et al.: A new elastance-based artificial ventricle for mock circulatory systems: analysis of interaction with a closed-loop hydraulic circulation. Int. J. Artif. Organs 29, S. 505–505 (2006). ISSN 0391-3988
7.
Zurück zum Zitat Robinson, D.: Quantitative analysis of cardiac loop for the evaluation of left, right, and biventricular assist devices. ASAIO J. 29, S. 207–221 (1965). ISSN 0162-1432 Robinson, D.: Quantitative analysis of cardiac loop for the evaluation of left, right, and biventricular assist devices. ASAIO J. 29, S. 207–221 (1965). ISSN 0162-1432
8.
Zurück zum Zitat Suga, H., Sagawa K., Shoukas A.A.: Load independence of the instantaneous pressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine and heart rate on the ratio. Circ. Res. 32, S. 314–322 (1973). ISSN 1524-4571 Suga, H., Sagawa K., Shoukas A.A.: Load independence of the instantaneous pressure-volume ratio of the canine left ventricle and effects of epinephrine and heart rate on the ratio. Circ. Res. 32, S. 314–322 (1973). ISSN 1524-4571
9.
Zurück zum Zitat Suga, H., Sagawa, K.: Instantaneous pressure-volume relationships and their ratio in the excised supported canine left ventricle. Circ. Res. 35, S. 117–126 (1974). ISSN 1524-4571 Suga, H., Sagawa, K.: Instantaneous pressure-volume relationships and their ratio in the excised supported canine left ventricle. Circ. Res. 35, S. 117–126 (1974). ISSN 1524-4571
10.
Zurück zum Zitat Colacino, F.M., et al.: A modified elastance model to control mock ventricles in real-time: numerical and experimental validation. ASAIO J. 54, S. 563–573 (2008). ISSN 0162-1432 Colacino, F.M., et al.: A modified elastance model to control mock ventricles in real-time: numerical and experimental validation. ASAIO J. 54, S. 563–573 (2008). ISSN 0162-1432
11.
Zurück zum Zitat Ferrari, G., et al.: A hybrid mock circulatory system: testing a prototype under physiologic and pathological conditions. ASAIO J. 48, S. 487–494 (2002). ISSN 0162-1432 Ferrari, G., et al.: A hybrid mock circulatory system: testing a prototype under physiologic and pathological conditions. ASAIO J. 48, S. 487–494 (2002). ISSN 0162-1432
13.
Zurück zum Zitat Jansen-Park, S.H., Müller, I., Miesel, D., Lommel, M., Sonntag, S.J., Steinseifer, U.: An anatomical mock heart circulation loop with contracting silicone ventricles and an anatomical aorta. Int. J. Artif. Organs 38(7), 376 (2015) Jansen-Park, S.H., Müller, I., Miesel, D., Lommel, M., Sonntag, S.J., Steinseifer, U.: An anatomical mock heart circulation loop with contracting silicone ventricles and an anatomical aorta. Int. J. Artif. Organs 38(7), 376 (2015)
14.
Zurück zum Zitat Jansen-Park, S.H., Mahmood, M.N., Müller, I., Turnhoff, L.K., Schmitz-Rode, T., Steinseifer, U., Sonntag, S.J.: Effects of interaction between ventricular assist device assistance and autoregulated mock circulation including frank–starling mechanism and baroreflex. Artif. Organs (2015) Jansen-Park, S.H., Mahmood, M.N., Müller, I., Turnhoff, L.K., Schmitz-Rode, T., Steinseifer, U., Sonntag, S.J.: Effects of interaction between ventricular assist device assistance and autoregulated mock circulation including frank–starling mechanism and baroreflex. Artif. Organs (2015)
15.
Zurück zum Zitat Jiang, K., Yu, X.: Quantification of regional myocardial wall motion by cardiovascular magnetic resonance. Quant. Imaging Med. Surg. 4, S. 345–357 (2014). ISSN 2223-4292 Jiang, K., Yu, X.: Quantification of regional myocardial wall motion by cardiovascular magnetic resonance. Quant. Imaging Med. Surg. 4, S. 345–357 (2014). ISSN 2223-4292
16.
Zurück zum Zitat Esch, B.T., Warburton, D.E.R.: Left ventricular torsion and recoil: implications for exercise performance and cardiovascular disease. J. Appl. Physiol. 106, S. 362–369 (2009). ISSN 8750-7587 Esch, B.T., Warburton, D.E.R.: Left ventricular torsion and recoil: implications for exercise performance and cardiovascular disease. J. Appl. Physiol. 106, S. 362–369 (2009). ISSN 8750-7587
17.
Zurück zum Zitat Schmidt, R.F., et al.: Physiologie des Menschen, mit Pathophysiologie. Springer, Berlin, Heidelberg (2011) Schmidt, R.F., et al.: Physiologie des Menschen, mit Pathophysiologie. Springer, Berlin, Heidelberg (2011)
18.
Zurück zum Zitat Butz, T., Trappe, H.-J.: Möglichkeiten und Grenzen der myokardialen Strain-Analyse mittels Speckle-Tracking-Echokardiografie. Kardiologie update 8, S. 193–200 (2012). ISSN 1611-6534 Butz, T., Trappe, H.-J.: Möglichkeiten und Grenzen der myokardialen Strain-Analyse mittels Speckle-Tracking-Echokardiografie. Kardiologie update 8, S. 193–200 (2012). ISSN 1611-6534
19.
Zurück zum Zitat Gekle, M., et al.: Taschenlehrbuch Physiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2010) Gekle, M., et al.: Taschenlehrbuch Physiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2010)
20.
Zurück zum Zitat Pape, H.-C., et al.: Physiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2014) Pape, H.-C., et al.: Physiologie. Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2014)
21.
Zurück zum Zitat Alkhadi, H., et al.: Praxisbuch Herz-CT. Springer Medizin, Heidelberg (2009) Alkhadi, H., et al.: Praxisbuch Herz-CT. Springer Medizin, Heidelberg (2009)
22.
Zurück zum Zitat Verein Deutscher Ingenieure: VDI 2221:1993-05, Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte. Beuth Verlag, Berlin (1993) Verein Deutscher Ingenieure: VDI 2221:1993-05, Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte. Beuth Verlag, Berlin (1993)
23.
Zurück zum Zitat Kerle, H., Corves, B., Hüsing, M.: Getriebetechnik, Grundlagen, Entwicklung und Anwendung ungleichmäßig übersetzender Getriebe. Vieweg+Teubner Verlag/Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Wiesbaden (2012) Kerle, H., Corves, B., Hüsing, M.: Getriebetechnik, Grundlagen, Entwicklung und Anwendung ungleichmäßig übersetzender Getriebe. Vieweg+Teubner Verlag/Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH, Wiesbaden (2012)
Metadaten
Titel
Motion Analysis of the Left Ventricle of a Human Heart for Realization in a Cardiovascular Mock-Loop
verfasst von
S. Kurtenbach
F. Wieja
I. Müller
M. Neidlin
S. J. Sonntag
A. Goetzenich
N. Hatam
P. Bruns
F. Chuembou Pekam
M. de la Fuente Klein
K. Radermacher
C. Hopmann
R. Autschbach
U. Steinseifer
M. Hüsing
B. Corves
Copyright-Jahr
2018
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-319-59972-4_2

Neuer Inhalt