后负荷对Sarns2000离心泵溶血情况的影响

目的探讨离心泵后负荷压力对血液破坏的影响。方法采用计算流体仿真(CFD),实现Sarns2000离心血泵的数值分析。对比分析该泵有后负荷工况和空载状态时泵内液体流速、压力、剪切力的差异。结果在1 400 r/min转速下,有后负荷时流速降低,泵的流量降低。泵内压力增大,溶血破坏增加;但剪切力大于150 Pa的区域小于0.000 032%,对溶血的控制较好。结论后负荷压力会导致Sarns2000离心泵内溶血破坏的概率增加,但不会出现因剪切力导致大量溶血的问题。     

搏动流电动叶轮泵与气动隔膜泵的溶血比较

自制搏动流叶轮血泵同气动隔膜泵分别连接到两个相同的模似循环系统上,每个系统内含新鲜抗凝猪血700毫升,三又半小时内两台泵输送相同流量(2升/分)和相同压力平均13.3kPa(100mmHg)的血流,每隔半小时检测系统内血浆游离血红蛋白,计算溶血指标,其平均值取作比较血泵溶血性能的依据,结果,搏动流叶轮血泵的溶血指标约为气动隔膜血泵的1/6左右。     

搏动流叶轮泵同Polystan搏动泵的溶血比较

自制搏动流叶轮血泵同丹麦产Polystan搏动泵连接到双通道血动力试验台两个完全相同的模拟循环系统上,以同样的流量(2L/min)和压力(平均100mmHg,40mmHg搏动量)输送新鲜抗凝猪血。每隔半小时抽血化验血浆游离血红蛋白,以此衡量血泵的溶血率。3小时内,自制搏动流叶轮泵的溶血率平均值约为Polystan搏动泵的1/13左右,说明自制搏动流叶轮泵的溶血率较低,能长期辅助或维持实验动物或病人的血液循环。     

植入型心室辅助装置溶血及可植入性实验

目的探讨植入型心室辅助装置稳定性、主体血泵溶血性能及可植入性。方法首先,辅助装置在常温下连续驱动蒸馏水30 d,观察血泵转速、驱动电流等变化情况,测试其稳定性。同时,在流量5 L/min左右,出入口压差为100 mmHg情况下,心室辅助装置通过体外模拟循环实验台驱动羊血完成溶血性能测试,最后计算出血泵标准溶血指数(normal index of hematolysis,NIH)。最后,将心室辅助装置模拟主体血泵植入实验动物体内,对比术前及术后胸片,检验植入血泵对实验动物心室及周围器官的影响,验证其植入性能。结果辅助装置常温下连续驱动蒸馏水30 d,无卡泵和渗漏现象发生;血泵溶血性能良好,NIH值为(0.008±0.002)g/100 L;血泵可以很容易的植入心腔,植入血泵对实验动物心脏及周围器官无挤压变形。结论实验结果证明植入型心室辅助装置具有良好的稳定性、溶血性能以及可植入性。     

叶轮泵的溶血作用及离心力场中红细胞分布模拟初探

血泵对血细胞的损伤有可能通过计算机仿真研究,确定血细胞在离心力场中的分布是基础模拟.理想气体在重力场中的压力和密度分布可作为离心力场中红细胞分布的一个参考模型.基于波尔滋曼分布律的重力场中理想气体压力和密度分布方程有其局限性.作者提出改良分布公式: P(z)=P0exp(-ψmgz/kT).式中ψ为有效碰撞分子的修正系数,介于0-1之间.这一理论预测可由实验观察确定.在仿真模拟红细胞离心力场的分布方式时更实用.     

*研究快报* 通过Bergman环化聚合反应合成侧链含有苯丙氨酸的手性聚合物

以直径为140 mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学（CFD）技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速（PIV）实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明：CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。     

轴流心室辅助装置两种驱动型式探讨

探讨两种不同驱动方式对实验设计的轴流心室辅助装置的影响.同一轴流心室辅助装置主体血泵采用一体驱动和离体两种驱动方式驱动,在相同实验条件下,通过血泵稳定性实验、体外溶血测试实验,血泵导致血液温升实验确定两种驱动方式的优劣.实验结果表明:一体驱动较稳定;离体驱动血液相容性较好,导致驱动血液温度升高较低.离体驱动方式较一体驱动好,一体驱动电机产热是造成血泵溶血的一个重要因数.     

可植入微型轴流血泵溶血实验研究

目的通过自制轴流血泵进行体外、体内溶血实验,探讨血泵的溶血特性。方法轴流血泵置于充满新鲜羊血的模拟循环通路中,在输出流量为5L／min,后负荷压力为100mmHg的条件下,检测血泵体外溶血水平。在3只健康绵羊体内植入血泵进行在体辅助实验,并稳定运转24h,测定其在体溶血水平。结果可植入微型轴流血泵的体外溶血指数（normal index of haematolysis,NIH）为（0．01644±0．00018）g／100L。在体实验中,血泵运行无机械故障,循环辅助后血浆游离血红蛋白（plasma free hemoglobin,FHb）及乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase,LDH）呈现上升趋势,平均最大值分别达（7．93±0．71）g／L、（622．3±22．5）U／L。结论血泵溶血性能在可接受范围内,接近于部分国外三代血泵溶血水平,初步具备进入动物辅助实验研究水平。     

电磁血泵的研制及体外模拟实验

目的　测试电磁血泵的流体力学特性 ,为其进一步完善、进行动物实验及临床应用提供实验依据 .方法　改变血泵工作的不同前、后负荷 ,通过电磁流量计、生理记录仪、万用表等测试血泵工作电压及工作频率与流量的关系及血泵工作产生压力与流量关系等指标 .结果　体外模拟实验研究结果显示在前、后负荷固定条件下 ,血泵可产生 1 .1～ 7L·min-1流量 ;血泵流量与工作电压、频率 (r=0 .99,P<0 .0 5)及入口压力呈正相关 (r=0 .99,P<0 .0 5) ,与出口压力呈负相关 (r=0 .99,P<0 .0 5) ,血泵输出压力与流量呈正相关 (r= 0 .99,P<0 .0 5) .结论　我们自行设计、加工的小型推板式电磁血泵 ,经体外模拟实验测试表明其原理可行 ,性能良好 ,能满足临床生理所需流量、压力要求 ,调节方便 ,可实现一次性使用     

鼻腔计算机流体力学模拟及与鼻声反射和鼻阻力计相关研究

目的 建立计算机流体力学(CFD)模型模拟平静呼吸状态下正常鼻腔形态和鼻腔内部流动,与鼻声反射和鼻阻力计测量进行对照分析.方法 对志愿者鼻腔行CT扫描,通过Simplant 10.0建立完整的鼻气道三维模型,利用Gambit 2.3.16网格划分后,用Fluent 6.3.2模拟不同流量下的鼻腔内部流体力学.将经CFD模型提取和计算的鼻腔冠状位截面积和鼻腔压降数据与鼻声反射和鼻阻力计的测量结果进行比较.结果 CFD模型鼻腔冠状位面积与鼻声反射测量数据,在距前鼻孔30 mm内两者的拟合度高,在距前鼻孔50 mm外则后者大于前者.CFD模型计算各流量下鼻腔压降变化与鼻阻力计测量得到的压力-流量分布曲线的变化趋势一致,但压降值前者小于后者.结论 CFD模型能精确反映鼻腔形态,准确计算鼻腔内部的流场数据.与以往测量手段相比较,CFD模型能更加直观且详细地表现鼻腔内部流体力学.     

EXPERIENCE WITH LEFT VENTRICULAR ASSIST IMPELLER PUMPS (Design and Construction)

Basic problems in the design and construction of impeller pumps were analysed with appropriate equations. Attention was focused on the reduction of the velocity variations. Newton shear, Renolds shear, velocity distributions, stream surfaces were discussed pertaining to axial, radial and mixed-flow impellers. Practical experience of the fabrication of impeller pumps based on the equations exposed was presented with illustrations. Advantages of such pumps are remarkable energy saving, obvious miniaturization and sensible reduction of hemolysis. Careful modifications were carried out on many points among them: impiller form, vane angle, stream surface polish, magnet-ferrofluid friction free seal, rotor concentricity and its rotational equilibrium, the pre-rotational swirl of blood flow at the pump inlet, all must be treated carefully following the theoretical require ments. The soundness of the design and the practical feasibility of the proposed equations have resulted in impeller pumps with encouraging preliminary results.     

流体切应力对年轻和老年大鼠肠系膜微动脉eNOS表达和NO释放量的影响

目的观察流体切应力引起的年轻和老年大鼠肠系膜微动脉内皮型一氧化氮合酶（eNOS）表达和一氧化氮（NO）释放量改变对血管老化的作用。方法采用选择性结扎年轻（6月龄）和老年（24月龄）大鼠肠系膜微动脉产生不同的流体切应力,制备正常和高流体切应力（NF和HF）微动脉灌流模型,术后3周分离血管测定年轻和老年大鼠NF和HF肠系膜微动脉NO的释放量及其限速酶eNOSmRNA和总蛋白及磷酸化蛋白的表达。结果增加流体切应力后,血管eNOSmRNA和蛋白质表达水平增加,NO释放量增多。结论流体切应力可以改变eNOS的表达及NO的释放量,从而改善老年大鼠微动脉的功能。     

成人体外循环模型中不同压力及流量对动脉滤器排气管分流量的影响

目的在常规体外循环管路中存在多条分流路径,其中动脉微栓滤器排气管分流最为常见。本实验通过模拟成人体外循环管路,观测其在不同流量及压力下的分流量和分流率。方法模拟成人体外循环过程,主要包括人工心肺机,变温水箱,成人膜肺和动脉微栓滤器。整个模拟环路采用肝素抗凝血及乳酸林格液预充,使红细胞比容维持在0.21。在模拟体外循环管路中,分别在5种不同流量(流量范围3 000~5 000 ml/min,每次增加500 ml/min)和6种滤器后压力下(压力范围120~220 mm Hg,每次增加20 mm Hg),记录动脉滤器前、后以及滤器分流管的压力,膜肺前流量和动脉滤器后流量。计算动脉滤器排气管开放状态时分流量,并计算分流率。结果当泵流量不变时,动脉滤器排气管分流率随着滤器后压力增加而升高。当滤器后压力不变时,分流率随着泵流量的增加而降低。当泵流量恒定时,分流管压力随着滤器后压力增加而增加。结论在动脉滤器排气管开放状态下,会产生从动脉管路的分流,分流率过大则会影响患者组织器官的灌注。分流率在低流量和高滤器后压力情况下尤为显著。在滤器后安装流量计有助于精确的了解分流情况。     

冠状动脉局部血流动力学参数分析及斑块预警研究

目的探讨应用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）技术构建个体化正常人冠状动脉血流动力学模型的方法,探索冠脉局部血流动力学参数分布情况及各参数与冠状动脉粥样硬化病变的关系。方法以CT图像为基础进行冠状动脉三维几何建模,构建个体化冠状动脉血流动力学模型,对正常人体左冠状动脉前降支局部进行数值模拟,应用有限体积法进行血流数值模拟。结果获得个体化正常左冠状动脉前降支血管树模型及血流动力学参数,数值模拟结果包括冠状动脉的血液流场、壁面压力（wall pressure,WP）、壁面切应力（wall shear stress,WSS）分布,可见各参数呈不规则分布,在血管弯曲分叉部位靠近管壁处血流明显减速、血管发出分支区域出现高WP、WSS分布,而这些区域的对侧血管壁对应不均匀的低WP、WSS分布。结论以CT图像为基础的数值模拟技术可以重建个体化冠状动脉血流动力学模型,为分析血流动力学参数与冠状动脉粥样硬化形成的关系提供研究手段。     

PIV和CFD在搅拌桨设计和优化中的应用

综述了激光粒子图像速度场仪(PIV)和计算流体力学(CFD)技术在搅拌桨设计和优化中的应用,阐述了PIV的实验测量基本原理及从平面PIV向三维PIV的发展趋势。目前,CFD数值模拟方法主要集中在雷诺平均方法(RANS)和大涡模拟方法(LES),而直接数值模拟方法由于物性模型精度以及计算量等原因尚难以工程化直接应用。通过CFD数值模拟方法和PIV实验方法验证,探究搅拌槽式反应器中速度场、剪切场、湍流动能耗散速率场等微观信息,进一步可以得到循环流量、平均剪切速率、搅拌功率、混合时间等宏观信息,这些结果将有助于对搅拌反应器中的流动与混合过程的深入剖析。随着高性能计算技术的发展,CFD数值模拟方法将会得到更大的应用,其与先进的三维PIV技术的耦合,将成为搅拌反应器设计与优化的重要方法。     

卡巴胆碱对休克延迟复苏大鼠脏器功能的影响

目的研究卡巴胆碱对烫伤休克大鼠延迟复苏时脏器功能的影响。方法 Wistar大鼠随即分假烧伤组（A组）,标准组（B组）,对照组（C组）,卡巴胆碱组（D组）,制备30%体表面积Ⅲ度烫伤模型。C组经损伤处理0.5h后管饲卡巴胆碱。损伤处理后大鼠经外科游离颈静脉及颈动脉并分别置入无菌导管,以微蠕动泵控制输入乳酸钠林格液,对照组和卡巴胆碱组给药剂量及输注速度为标准组药量或输注速度的1/2。A组仅行备皮及动、静脉导管置入,无任何损伤处理及后续措施。数据采纳输注相关液体后0,1,2,4h二组的血细胞比容（Hct）、平均动脉压（MAP）及心率（HR）等,同时检测大鼠肝、肾、肠组织血量。结果 D组经处理2h及4h后可明显降低心率,提升血压,改善烧伤休克大鼠早期脏器的功能。结论卡巴胆碱能够维护烧伤大鼠休克早期的脏器功能,同时减少机体液量需求,对休克及并发症的处理具有明显积极意义。     

大鼠狭窄血管内皮细胞组织因子表达的检测

目的研究大鼠血管狭窄处内皮细胞组织因子(tissue factor,TF)的表达规律。方法将45只SD大鼠(重量320±18.5 g)随机分为对照组和颈动脉狭窄组,狭窄组又分为0.25、0.5、1、2、4、8、16、24 h,8个时相,套扎法建立左颈总动脉狭窄模型,应用数字减影血管造影和多普勒血流仪在体测定切应力及血流量。术后不同时相点用原位杂交和免疫组化法,检测TF的mRNA和蛋白表达。应用图像分析系统,测定内膜平均灰度,进行统计学分析。结果正常对照组内皮细胞TF的mRNA转录和蛋白合成微弱;狭窄15 min后,内皮细胞胞浆TF基因mRNA转录和蛋白合成升高,与对照组比较均有显著性差异(P0.01)。TF基因mRNA转录和蛋白合成,4 h达到峰值,与邻近组比较具有显著性差异(P0.01)。结论血管狭窄后,切应力能够早期诱导动脉狭窄处内皮细胞TF基因表达。     

梯度切应力对血管内皮细胞增殖、迁移及Connexin43表达的影响

目的:研究流体切应力空间梯度和均匀切应力对血管内皮细胞(Ecs)增殖、迁移和对Connexin43表达的影响,为阐明切应力诱导支架内再狭窄分子机制提供一些实验依据。方法:将脐静脉内皮细胞置于平行平板流动腔系统,分别施加11dyn/cm2的均匀切应力(矩形组)和15～6.6dyn/cm2范围、梯度分别为1.5 dyn/cm3和3 dyn/cm3的切应力,加载时间为6 h、12 h、24 h,以静态条件下培养的Ecs为对照组(静止组)。检测梯度切应力对Ecs增殖、迁移能力的影响及免疫印迹法(Western Blotting)检测6 h、12 h和24 h的定量表达情况。结果:①梯度切应力受力组的EC在受力6 h后进入S期与G2+M期的细胞明显多于静止组与矩形受力组(P<0.05)。②同静止组和矩形受力组相比,切应力梯度组ECs 24 h的迁移(68±15vs35±4vs33±7,P<0.01,n=9)能力显著提高。③免疫印迹结果显示:同矩形受力和静止组相比,Ecs受切应力梯度作用受力6 h开始Connexin43表达水平就显著增高(P<0.01,P<0.05),且这种较高的表达水平延续至24 h。结论:切应力通过上调Con-nexin43表达促进了Ecs增殖、迁移,提示connexin信号通路参与了切应力条件下Ecs增殖、迁移过程的信号转导。