Prove in flusso continuo e pulsatile delle valvole del Gruppo C

In questo paragrafo verranno elencati i risultati delle prove stazionarie (in flusso continuo e di rigurgito) e delle prove pulsatili.

Prove flusso continuo

Di seguito sono rappresentati i grafici dell’andamento ΔP-Q delle valvole del Gruppo C di diametro 23 mm sottoposte alle prove di flusso continuo.

Fig. 5.18: Andamento ΔP-Q valvola 23D.

Fig. 5.20: Andamento ΔP-Q valvola 23F.

Nella tabella seguente (Tab. 5.23) sono elencati i valori di perdite di carico massime e di perdite di carico alla portata massima raggiunta di 10 l/min per ognuna delle valvole del Gruppo C di diametro 23 mm.

Tab. 5.23. Perdite di carico massimo e perdite di carico al valore di Q=10 l/min a cavallo delle tre valvole del Gruppo B di diametro 23 mm.

Valvola ΔP max [mmHg] ΔP (Q max) [mmHg]

23D 5,0 4,6

23E 6,6 6,6

23F 5,4 4,9

La valvola che raggiunge il valore di perdite di carico transvalvolari più elevato è la 23E, fatto confermato anche dal valore di perdite di carico alla portata massima che è il più elevato dei tre. La valvola invece che presenta il valore di perdite di carico minori è la

23D. Tutte le valvole all’aumentare della portata hanno mostrato una diminuzione delle perdite di carico nel momento in cui si è aperto uno o più dei leaflets.

Nel grafico di figura 5.21 è mostrato l’andamento delle perdite di carico medie mediate sulle due prove effettuate all’aumentare della portata per ciascuna delle tre valvole. La valvola che raggiunge il valore più alto di perdite di carico è la 23E che mantiene anche il comportamento per la maggior parte del grafico, tranne che per i valori di portata al di sotto dei 2 l/min dove le valvole 23D e 23F hanno perdite di carico transvalvolari più elevate.

I valori medi e di intervalli di confidenza per perdite di carico massime e perdite di carico alla portata massima sono mostrati in Tab. 5.24.

Tab. 5.24. Media e intervallo di confidenza al 95% delle perdite di carico massime e delle perdite di carico alla portata massima delle valvole del Gruppo C di diametro 23 mm.

Gruppo valvolare ΔP max [mmHg] ΔP (Q max) [mmHg] Gruppo C Diametro 23 5,67 ± 0,94 5,37 ± 1,22

Prove stazionarie di rigurgito

Di seguito sono rappresentati i grafici dell’andamento della portata di rigurgito delle valvole sottoposte alle prove stazionarie di rigurgito all’aumentare della contropressione. I valori di portata media di rigurgito fra la due prove effettuate per ciascuna delle tre valvole sono, invece, indicati nella seguente tabella:

Tab. 5.25. Valore medio e deviazione standard della portata di rigurgito delle tre valvole del Gruppo C di diametro 23 mm.

Valvola Portata di rigurgito media [ml/min] 23D 83,78 ± 27,35

23E 28,88 ± 13,97

Fig. 5.22: Andamento QR (rigurgito) – ΔPBP (contropressione) valvola 23D.

Fig. 5.24: Andamento QR (rigurgito) – ΔPBP (contropressione) valvola 23F.

La valvola che ha la portata di rigurgito più elevata è la 23D mentre quella con la portata di rigurgito più bassa è la 23F. Questo fatto lo si può notare anche dal grafico di figura 5.25, che mostra, inoltre, come l’andamento del rigurgito all’aumentare delle perdite di carico sia molto simile in ognuna delle tre valvole.

I valori di portata di rigurgito media e intervallo di confidenza per questo gruppo di valvole sono elencati in Tab. 5.26, dove si nota che la portata di rigurgito non è elevata, ma lo è l’intervallo di confidenza.

Tab. 5.26. Media e intervallo di confidenza del valore di rigurgito delle valvole del Gruppo C di diametro 23 mm.

Gruppo valvolare Portata di rigurgito media [ml/min] Gruppo B Diametro 23 43,09 ± 40,48

Fig. 5.25: Riassunto curve andamento Q (rigurgito) – ΔP (contropressione) del gruppo di valvole del Gruppo C di diametro 23 mm.

Prove pulsatili

Nella tabella seguente (Tab. 5.27) sono elencati i valori medi di EOA e di rigurgito percentuale per il gruppo di valvole in esame.

In Tab. 5.28 sono, invece, riassunti i risultati delle prove in flusso pulsatile descritte precedentemente (§4.4).

Tab 5.27. Valori medi mediati sulle due valvole di EOA e rapporto percentuale fra rigurgito medio e stroke volume medio e intervallo di confidenza.

Gruppo C Diametro 23

EOA medio [cm2_{] 1,59 ± 0,02}

Tab. 5.28. EOA medio, gradiente pressorio medio in sistole (MSPD), stroke volume (SV) mediato in sistole, rigurgito medio in diastole e rapporto percentuale fra rigurgito medio e stroke volume medio con le relative

deviazioni standard per una portata media di 5 l/min.

Valvola 23D EOA medio [cm2_{] 1,60 ± 0,13} MSPD [mmHg] 6,92 ± 1,03 SV [ml] 58,42 ± 0,43 Rigurgito medio [ml] 5,75 ± 0,33 Rigurgito percentuale (%) 9,84 ± 0,57

5.5 Prove in flusso continuo per la valutazione dei campi

di velocità tramite PIV

In questo paragrafo verranno elencati i risultati relativi alle prove svolte nel Laboratorio di Chimica e Biotecnologie dell’Università di Cambridge. Le immagini sottostanti mostrano i

Valvola 23E EOA medio [cm2_{] 1,57 ± 0,15} MSPD [mmHg] 6,95 ± 1,29 SV [ml] 57,50 ± 0,50 Rigurgito medio [ml] 4,60 ± 0,18 Rigurgito percentuale (%) 8,01 ± 0,32 Valvola 23F EOA medio [cm2_{] 1,60 ± 0,12} MSPD [mmHg] 6,62 ± 0,87 SV [ml] 58,24 ± 0,69 Rigurgito medio [ml] 4,82 ± 0,14 Rigurgito percentuale (%) 8,28 ± 0,23

(Bellevue, Washington) alle portate costanti di 5 e 20 l/min, in quanto considerate le portate più interessanti per lo studio delle valvole in condizioni fisiologiche. Infatti, se nel corpo umano la portata media in condizioni normali è di 5 l/min, i picchi raggiunti in sistole sono di circa 25 l/min, come dimostra l’equazione di Swanson and Clark che rappresenta la curva di portata aortica.

I grafici relativi alle altre prove effettuate a 10 e 15 l/min sono invece elencati in appendice A, assieme ai grafici già riportati in questo paragrafo alle quattro diverse portate per ogni valvola sottoposta a test.

Fig. 5.29: Profilo velocità della valvola Gruppo A 4 SIBS 19 a 5 l/min.

Fig. 5.33: Profilo velocità della valvola del Gruppo D con velocità di iniezione 0.2 mm/s a 5 l/min.

La valvola biologica raggiunge valori di velocità massima di circa 0,14 m/s e il fluido nel seno aortico presenta un’area di effettivo passaggio maggiore rispetto a quelle delle altre valvole. La valvola che raggiunge i valori di velocità massima è la valvola 4 SIS30 (0,24 m/s). Le valvole con fluidodinamica migliore sono la valvola del Gruppo D con velocità di iniezione del polimero di 0,2 mm/s e la valvola 3 SIS 30 del Gruppo A, mentre le altre presentano turbolenze nel seno aortico e flusso non rettilineo nel condotto di uscita.

I picchi di velocità presenti nell’angolo superiore sinistro del condotto sono dovuti alla presenza, in tale punto, del tubo di uscita che riporta il fluido di utilizzo nella riserva a pelo libero.

Fig. 5.36: Profilo velocità della valvola Gruppo A 4 SIS 30 a 20 l/min.

Fig. 5.40: profilo velocità della valvola del Gruppo D velocità iniezione 0.1 a 20 l/min.

Per portata costante di 20 l/min, la valvola biologica raggiunge valori di velocità massima di circa 1,15 m/s e il fluido nel seno aortico presenta un’area di effettivo passaggio maggiore rispetto a quelle delle altre valvole. La valvola che raggiunge i valori di velocità massima è la valvola del Gruppo D con velocità di iniezione del polimero di 0,2 mm/s (1,25 m/s). Le valvole con fluidodinamica migliore sono la valvola del Gruppo D con velocità di iniezione del polimero di 0,1 mm/s e la valvola 4 SIBS 19 del Gruppo A, mentre le altre presentano turbolenze nel seno aortico e flusso non rettilineo nel condotto di uscita.

I picchi di velocità presenti nell’angolo superiore sinistro del condotto sono dovuti, come già indicato precedentemente, alla presenza, in tale punto, del tubo di uscita che riporta il fluido di utilizzo nella riserva a pelo libero.