Unsteady Mass Transport During Liquid Ventilation
Final Report Abstract
Innerhalb dieses Projektes wurde die Flüssigkeitsbeatmung aus strömungsmechanischer Sicht beleuchtet. Trotz intensiver Forschung zur Etablierung dieser Beatmungsstrategie konnte die Flüssigkeitsbeatmung bisher keinen Einzug in den klinischen Alltag halten. Dies ist unter anderem auf ein fehlendes oder unzureichendes Verständnis der Vorgänge innerhalb der Lunge zurückzuführen. Mittels experimenteller Methoden der Strömungsmechanik wurden Versuchsreihen durchgeführt, um jenes Verständnis zu verbessern. Im Vergleich zu gängigen medizinischen bildgebenden Verfahren wie CT oder MRT, bietet der modellbildende in vitro/in replica Ansatz in diesen Arbeiten den Vorteil einer höheren räumlichen und zeitlichen Auflösung der strömungsmechanischen Effekte. Der Fokus innerhalb des Projekts lag sowohl auf der Charakterisierung der Geschwindigkeitsfelder bei verschiedenen Beatmungsparametern als auch bei der Bestimmung typischer Transportpfade des in der Beatmungsflüssigkeit gelösten Sauerstoffs. Die Geschwindigkeitsmessungen sind mit Hilfe der Particle Tracking Velocimetry (PTV) Methode in 2D und 3D durchgeführt worden. Nach Kenntnis der zum Zeitpunkt verfügbaren Literatur, ist der Einsatz dieser Methodenfamilie im Kontext der Strömung innerhalb der Lunge neuartig und ermöglichte die Gewinnung neuartiger Daten. Ähnlich verhielt es sich mit der Messtechnik der sauerstoffsensitiven Farben, welche die quantitative Erfassung gelöster Sauerstoffkonzentrationen ermöglichte. Innerhalb dieses Projekts konnte die Nutzung dieser Messtechnik etabliert werden und Impulse für mögliche Anschlussarbeiten gesetzt werden. Es wurde dabei aufgezeigt, dass die maximale Sauerstoffkonzentration im Modell mit steigenden Tidalvolumen etwa linear zunimmt und dieser Maximalwert früher innerhalb einer Atemperiode erreicht wird. Die Geschwindigkeitsmessungen wurden an zwei komplexen, dreidimensional verzweigenden Lungenmodellen mit sieben Verzweigungsgenerationen durchgeführt. Innerhalb vereinfachter Lungengeometrien, welche einen planaren Verzweigungsbaum mit drei Verzweigungsgenerationen darstellten, wurden die Untersuchungen zum Sauerstofftransport durchgeführt.
Publications
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T. Janke and K. Bauer
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T.Janke, R. Schwarze and K Bauer
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T. Janke, R. Schwarze, K. Bauer
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