Experimental investigation of the flow in a model of a blood vessel with an inserted flow obstacle

Abstract

Die Bedeutung der Stent-Implantation nimmt durch die Zahl der Gefäßerkrankungen zu, es besteht aber auch das Risiko von Folgethrombosen. Daher wurde eine Methode implementiert, um die Strömung in Blutgefäßen mit einer Particle Image Velocimetry (PIV) zu untersuchen. Die Daten aus dem 3D-Aufbau spezifizieren den Interessenbereich für die Mikro-PIV-Experimente. Mikrokanäle und Zylinder wurden so konstruiert, dass sie in das PIV-System passen und den Anforderungen entsprechen. Die Teile wurden mit dem Formlabs 2-Drucker und transparentem Harz gedruckt. Zusätzlich wurden die Zylinder für die 3D-Messungen nachbearbeitet, um die Transparenz zu erhöhen. Der Versuch, eine Form für eine Silikonform zu entwerfen, wurde unternommen, um einen Dummy zu schaffen, der die Wände der Blutgefäße noch weiter nachahmt. Die 3D-Ergebnisse zeigen, wie erwartet, eine niedrigere Geschwindigkeit in der Nähe der Zylinderwände. Auch die Mikrokanäle haben in Wandnähe eine geringere Geschwindigkeit, welche sich mit dem Design der Hindernisse ändert. Zusätzlich verändert die Strömungsrichtung die Größe des Totraumes um die Geometrie.

The importance of stent implantation increases, due to the number of vascular diseases. But they also bear the risk of secondary thromboses. Therefore, a method was implemented to investigate the flow in blood vessels with a particle image velocimetry (PIV). The data from the 3D set-up specify the region of interest for the micro PIV experiments. Micro channels and the cylinder where designed in a way, that they would fit into the PIV system and match the requirements. The parts were printed with the Formlabs 2 printer and clear resin. Additionally, a post processing was done to the cylinders for the 3D measurements to increase the transparency. The attempt of designing a mold for a silicon form was made to create a dummy to mimic the blood vessel walls even further. The 3D results show a lower velocity near the walls of the cylinder, which was expected. The micro channels too have a lower velocity near the walls and it changes with the design of the obstacles near the wall. A difference size of dead space was observed for different flow directions.