Vibrationskarakteristik ved kavitation i en Left Ventricular Assist Device - Et eksperimentelt forsøg
Oversat titel
Vibrational Characterization of Cavitation in Left Ventricular Assist Devices
Forfattere
Kisendal, Ditte Juhl ; Larsen, Marie Nørkjær ; Josiasen, Katrine Rafn
Semester
4. semester
Udgivelsesår
2022
Afleveret
2022-06-01
Antal sider
104
Resumé
Left Ventricular Assist Device (LVAD) anvendes som mekanisk kredsløbsstøtte ved fremskreden hjertesvigt, men trykfald i pumpen kan udløse kavitation med mikrobobler og potentielle kliniske og pumperelaterede komplikationer. Da vibrationsanalyse er udbredt til kavitationsdetektion i industrielle centrifugalpumper, undersøgte vi, om accelerometermålinger kan karakterisere og opdage kavitation i en LVAD. I et in vitro-kredsløb blev en LVAD udstyret med et højfrekvent accelerometer, og inlet-trykket blev gradvist sænket fra baseline (+20 mmHg) til −600 mmHg for at fremkalde kavitation. Mikrobobler blev registreret ved pumpens inlet og outlet for at kvantificere kavitationsgrad, og der blev indsamlet 10 gentagelser af 20 sekunders accelerationssignaler ved hvert tryk. Signalerne blev analyseret i frekvensdomænet for at identificere ændringer, når kavitation opstod. Ved kraftig kavitation (−600 mmHg) blev der påvist øget vibrationsenergi i et bredt frekvensområde på 2–8 kHz. Begyndende kavitation (−300 til −500 mmHg) kunne identificeres i smallere bånd omkring 1,6–1,7 kHz og omkring 12 kHz, og signalstyrken i disse områder var statistisk signifikant forskellig fra baseline. Resultaterne indikerer, at accelerometerbaserede vibrationsmålinger kan bruges til at detektere kavitation i LVAD’er, hvor udtalt kavitation fremtræder i et bredt frekvensbånd, mens tidlige tegn ses i smallere bånd. Dette peger på potentialet for kontinuerlig vibrationsovervågning til at opdage kavitation og dermed reducere skadelige effekter.
Left Ventricular Assist Devices (LVADs) provide mechanical circulatory support in advanced heart failure, but pressure drops within the pump can trigger cavitation that produces microbubbles with potential clinical and pump-related consequences. Because vibration analysis is widely used to detect cavitation in industrial centrifugal pumps, we examined whether accelerometer measurements can characterize and detect cavitation in an LVAD. In an in vitro circuit, an LVAD was fitted with a high‑frequency accelerometer, and the inlet pressure was reduced from baseline (+20 mmHg) down to −600 mmHg to induce cavitation. Microbubbles were monitored at the pump inlet and outlet to quantify cavitation, and 10 repetitions of 20‑second acceleration signals were recorded at each pressure level. Signals were analyzed in the frequency domain to identify changes when cavitation occurred. With pronounced cavitation (−600 mmHg), elevated vibrational energy was detected across a broad 2–8 kHz band. Early cavitation (−300 to −500 mmHg) was identified in narrower bands around 1.6–1.7 kHz and near 12 kHz, with signal power in these bands significantly different from baseline. These findings indicate that accelerometer‑based vibration measurements can detect cavitation in LVADs, with strong cavitation appearing across a wide frequency range and early activity confined to narrower bands, supporting the potential for continuous vibrational monitoring to mitigate harmful effects.
[Dette resumé er genereret med hjælp fra AI direkte fra projektet (PDF)]