طراحی و شبیه سازی جریان خون درون پمپ سانتریفیوژ کمک بطنی چپ با محفظه های حلزونی تک گانه و دوگانه

در سال های اخیر، با توجه به افزایش شیوع بیماری های قلبی و نیاز به دستگاه های کمکی برای حفظ عملکرد مناسب قلب، طراحی های نوین در پمپ های کمک قلبی توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این امر نیاز به تجهیزات کمکی برای حمایت از عملکرد قلب را ضروری کرده است. پمپ های کمک بطنی یکی از راهکارهای موثر در این زمینه هستند که بایستی نیازهای بیولوژیکی بدن از جمله فشار و دبی خون مناسب را تامین نماید. علاوه بر این، طراحی این پمپ ها باید به گونه ای باشد که میزان آسیب های خونی را در محدوده ای ایمن نگه دارد. از جمله چالش های اساسی در طراحی پمپ های کمک قلبی می توان به کاهش ابعاد دستگاه، کاهش زمان ماندگاری خون در داخل پمپ و کاهش آسیب های خونی مانند خون کافت اشاره کرد. در این پژوهش، طراحی یک پمپ کمک بطنی مورد بررسی قرار گرفته است که پروانه آن با استفاده از تئوری گولیچ در نرم افزارهای CFTurbo۲۰۲۳ و CATIA با قطر ۳۸ میلیمتر طراحی شده است. پروانه طراحی شده در این مطالعه دارای قطری معادل ۲۷٪ کوچکتر از نمونه های گزارش شده در مطالعات پیشین است؛ این کاهش قطر به کاهش کلی ابعاد پمپ منجر شده و امکان استفاده از آن در کاربردهای با محدودیت ابعادی، مانند پمپ های کمک قلبی قابل کاشت را فراهم می سازد. علاوه بر این، محفظه پمپ در دو پیکربندی حلزونی تک گانه و حلزونی دوگانه طراحی شده و مقایسه گردیده است. این پمپ ها با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی در سرعت دورانی ۲۵۰۰ دور در دقیقه و دبی ۵ لیتر بر دقیقه شبیه سازی شده است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که در محفظه حلزونی دوگانه، مقدار میانگین سطحی تنش برشی ۷/۲۱ درصد و میزان خون کافت ۲/۲۲ درصد نسبت به محفظه حلزونی تک گانه کاهش یافته است که نشان دهنده عملکرد هیدرودینامیکی بهینه و آسیب های خونی کمتر در این طراحی می باشد.

کلیدواژه ها:

دستگاه کمک بطنی ، پمپ سانتریفیوژ ، خون کافت ، تنش برشی ، نارسایی قلب ، محفظه حلزونی تک گانه ، محفظه حلزونی دوگانه