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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최성욱
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 강원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수21
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2020년 통계청의 사망원인에 의하면 폐질환과 심장질환으로 사망하는 환자가 증가함에 따라 국내 체외막산화기의 수요가 증가하고 있으며 공급 부족으로 인한 국내개발에 대한 연구가 요구되고 있다. 체외막산화기는 정상적인 심폐기능을 이루어내지 못하는 환자에게 혈액순환과 산소공급을 보조하여 생명을 유지시켜주는 장비이다. 체외막산화기는 모두 동일한 목적을 가진 장비이지만 혈류를 공급하는 방식에 따라 박동형 체외막산화기와 연속형 체외막산화기로 구분한다. 기존 임상에 사용되는 체외막산화기는 기술의 개발로 인하여 부피가 작은 연속형 체외막산화기가 환자에게 사용되었으나 혈전 및 용혈, 지속적인 혈류공급으로 인한 심장내 부하 등의 문제점들이 발생하고 있다. 이에따라 최근에는 심장의 부하를 줄여주기 위해 심장과 혈액펌프가 동시에 수축하지 않고 심장의 확장기에 혈류를 공급하는 역박동제어 기능이 있는 박동형 펌프의 개발이 요구되고 있다.
연속류 체외막산화기의 문제점인 펌프 내부 혈전 및 용혈문제와 심장에 발생하는 부하가 발생하는 문제를 해결하고 혈액펌프에 기계식 밸브를 제거하여 단순화된 구조를 토대로 새로운 구조의 박동형체외막산화기를 개발하고자 한다.
본 연구를 위해 진행된 체외실험은 인체순환 시스템을 모방한 모의순환장치를 사용하였으며, 정맥의 역할을 모사하는 Reservoir, 동맥의 역할을 모사하는 Compliance Chamber의 혈압을 80~120mmHg로 성분을 조절하여 실험을 진행하였으며, 개발된 박동혈류를 생성하는 박동형 체외막산화기는 기존 연속류 체외막산화기와의 서로 다른 박동혈류의 특성과 혈액회로내 혈류역학적인 차이를 비교하였다.
또한 기존 역박동 제어 알고리즘을 사용하는 기존의 혈액펌프는 심전도를 사용하여 심장이 수축하는 지점으로부터 역박동 시점을 예측하는 시스템으로 구성되어 있었다. 하지만 심전도는 심장내 부하를 확인할 수 없으며 역박동제어가 정상적으로 동작 되었는지의 여부를 확인할 수 없어 심장내 문제점을 확인할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 혈액회로에는 각 연결된 Port가 있어 심전도보다 쉽게 BP를 측정할수 있으므로 BP분석을 통해 역박동 시점을 확인하고자 한다. 체외실험에서 심장역할을 모사하는 심실보조장치와 자체개발한 박동형 체외막산화기로 혈액회로와 시스템을 구성하였으며 심실보조장치와 혈액회로 내의 각 Node에서 나오는 Port를 통해 BP를 지속적으로 확인하여 박동형 체외막산화기와 심장간의 혈액 전달지연을 확인하고 심장에 보다 정확한 시점에 혈액이 도달하였는지를 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 박동형 체외막산화기의 박동성 혈류의 평가지표인 EEP를 통해 박동혈류의 특성과 개발된 박동형 체외막산화기의 박출량을 확인하며, 심실보조장치가 박출하는 시점으로부터 시간지연을 사용자가 설정하여 제어 알고리즘 대로 혈액펌프를 박출할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 역박동 제어 알고리즘의 평가는 심실보조장치와 박동형 체외막산화기가 박출된 후 각 Port에서 발생하는 압력을 압력센서를 사용하여 측정하였으며 해당 데이터를 DAQ장비를 사용하여 수집하여 데이터를 분석하고 결과를 비교하였다.
연속류 체외막산화기의 문제점인 펌프 내부 혈전 및 용혈문제와 심장에 발생하는 부하가 발생하는 문제를 해결하고 혈액펌프에 기계식 밸브를 제거하여 단순화된 구조를 토대로 새로운 구조의 박동형체외막산화기를 개발하고자 한다.
본 연구를 위해 진행된 체외실험은 인체순환 시스템을 모방한 모의순환장치를 사용하였으며, 정맥의 역할을 모사하는 Reservoir, 동맥의 역할을 모사하는 Compliance Chamber의 혈압을 80~120mmHg로 성분을 조절하여 실험을 진행하였으며, 개발된 박동혈류를 생성하는 박동형 체외막산화기는 기존 연속류 체외막산화기와의 서로 다른 박동혈류의 특성과 혈액회로내 혈류역학적인 차이를 비교하였다.
또한 기존 역박동 제어 알고리즘을 사용하는 기존의 혈액펌프는 심전도를 사용하여 심장이 수축하는 지점으로부터 역박동 시점을 예측하는 시스템으로 구성되어 있었다. 하지만 심전도는 심장내 부하를 확인할 수 없으며 역박동제어가 정상적으로 동작 되었는지의 여부를 확인할 수 없어 심장내 문제점을 확인할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 혈액회로에는 각 연결된 Port가 있어 심전도보다 쉽게 BP를 측정할수 있으므로 BP분석을 통해 역박동 시점을 확인하고자 한다. 체외실험에서 심장역할을 모사하는 심실보조장치와 자체개발한 박동형 체외막산화기로 혈액회로와 시스템을 구성하였으며 심실보조장치와 혈액회로 내의 각 Node에서 나오는 Port를 통해 BP를 지속적으로 확인하여 박동형 체외막산화기와 심장간의 혈액 전달지연을 확인하고 심장에 보다 정확한 시점에 혈액이 도달하였는지를 확인할 수 있었다. 본 실험에서는 박동형 체외막산화기의 박동성 혈류의 평가지표인 EEP를 통해 박동혈류의 특성과 개발된 박동형 체외막산화기의 박출량을 확인하며, 심실보조장치가 박출하는 시점으로부터 시간지연을 사용자가 설정하여 제어 알고리즘 대로 혈액펌프를 박출할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 역박동 제어 알고리즘의 평가는 심실보조장치와 박동형 체외막산화기가 박출된 후 각 Port에서 발생하는 압력을 압력센서를 사용하여 측정하였으며 해당 데이터를 DAQ장비를 사용하여 수집하여 데이터를 분석하고 결과를 비교하였다.
목차
List of TablesList of FiguresⅠ. 서론 11.1 박동형 체외막산화기에 대한 정의 11.2 박동형 체외막산화기의 역박동 제어에 대한 연구배경 21.3 체외막산화기의 연구경향 및 문제점 51.4 박동형 체외막산화기의 필요성 및 아이디어 71.5 본 연구의 목적 8Ⅱ. 재료 및 방법 92.1 박동형 심실보조장치와 체외막산화기 혈액펌프의 구성 92.2 모의 순환장치 내에서 시스템 구성 122.3 박동형 체외막산화기의 동작 및 역박동 알고리즘 152.4 모의 순환장치 내에서 체외실험 절차 192.5 데이터 측정 및 분석방법 21Ⅲ. 결과 233.1 모의순환장치내에서 체외실험 박출량 결과 233.2 박출량을 통한 평가지표 결과 30Ⅳ. 토의 354.1 타 연구와의 박동형 체외막산화기 비교 354.2 새로운 박동형 체외막산화기의 한계점 및 기대효과 37Ⅴ. 결론 39□ 참고문헌 40□ Abstract 43
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