基于脉搏波的心输出量监测技术研究进展

心输出量（CO）是人体血流动力学监测的核心参数,对心血管疾病的诊断和治疗具有重要意义,而脉搏波包含了丰富的生理病理信息,其波形特征与血流动力学参数的变化密切相关,因此在CO监测上有着广泛的应用。脉搏波主要分为压力脉搏波和容积脉搏波两类,前者在CO监测上已有成熟的产品,后者则仍在科研阶段,尚未有能满足应用要求的技术产品。本文首先分别介绍压力脉搏波和容积脉搏波各自的特点以及计算CO的理论基础,然后从微创及无创两个方面,介绍几种基于两类脉搏波的CO监测技术,并分析它们的基本原理和优缺点,最后对监测技术的发展和应用做了展望。     

动脉压力波形分析在麻醉诱导期的应用

为探索动脉波形分析方法的临床意义，使用波形分离法与储存压力波模型对采集到的25例进行全麻手术的高龄患者的动脉压力波形进行波形分析，在获得[Pf]、[Pb]以及[Pe]、[Pr]等波形形态参数后，将诱导前后的参数变化量与临床生命指标变化量进行相关性分析。在本文的研究群体中，波形分离法与储存压力波模型的参数均与诱导中的血压和心率变化量有相关性，其中△[Pe]与临床指标△PP相关系数最高（r=0.926）。从生理病理学的角度对波形参数的变化进行解读，旨在探索波形分析在诱导期对全麻患者麻醉水平的应用价值，可为动脉压力波形分析及其应用提供新的理论基础和技术方案。     

基于多域脑电参数分析的麻醉深度评估

提出一种结合随机森林模型的输出和脑电参数共同评估麻醉深度的方法,以提高评估麻醉深度的可靠性。首先通过滤波方式处理脑电信号,然后把信号分割成等长的多段,从每段中提取非线性域、频域、时域的10种参数,得到脑电参数-BIS值数据集;然后建立评估麻醉深度的随机森林回归模型,并在这些脑电参数中筛选出用于辅助模型评估的参数;最后在测试集上验证模型和参数的效果。该模型在测试集上的估计值与真实值之间存在很好的一致性和相关性（Pearson相关性=0.975）,筛选出的参数在测试集上也达到了82.3%的总准确率,表明该方法在评估麻醉深度方面具有较好的应用价值。     

离心血泵内部流场数字模拟及溶血分析

血泵是心脏辅助循环装置的核心部件之一,其运行过程中所产生的血栓和溶血超出安全范围将会引发多种并发症,严重者甚至危及病人生命,因此血栓和溶血问题是衡量血泵性能的重要指标也是血泵的重要研究课题。研究表明,溶血主要是由血泵内叶轮的机械运动及血液的复杂流动的高剪切力引起。因此溶血多出现在血液与固壁接触面上及复杂流动的流体问。本次研究的目的是要探索用数值模拟的方法分析离心血泵内部的流场及溶血情况,在研究中通过与上海某医院合作实验采集一种叶片式离心血泵运行过程中的实验数据,再对该叶片式离心血泵内部流场进行数值模拟,通过对比血泵实际运行情况与数值计算结果对其内部血栓和溶血问题进行系统的分析研究,最终数值模拟分析的情况与该血泵在实际运行中的血栓和溶血情况基本相符。通过本次研究探索用数值模拟的方法对血泵的血栓和溶血现象进行分析,特别是对溶血现象进行一定程度的定量分析,此分析结果及分析方法可为血泵优化及临床应用做方法指导之用。     

主动脉内经皮左心室辅助泵出口处流场非定常模拟分析及其影响

目的:分析主动脉内经皮左心室辅助泵出口处的径向血流及其对主动脉内皮细胞造成损伤的可能性。方法:运用计算流体力学（CFD）对一款经皮左心室辅助泵在主动脉直径分别为20、30、40 mm 3种情况下进行非定常数值仿真,分析血泵出口处的流场分布。通过研究其速度、压力和剪切应力分布情况来分析血泵径向血流对主动脉血管内皮细胞的影响。结果:数据结果显示,血泵出口处的径向血流对3个模型额外增加的正应力分别为24、17、8 mmHg,近壁面剪切应力大于25 Pa的比例分别为19.3%、13.6%、3.0%。结论:实验表明,经皮左心室辅助泵的植入会增大主动脉压和近壁面剪切应力,而且主动脉直径越小,其效果越明显,因此对于主动脉直径偏小、患有高血压或动脉病变的患者应谨慎使用。     

不同固定方式对股骨颈骨折固定效果的影响

目的研究5种不同空间构型空心螺钉对股骨颈骨折固定效果的影响。方法将股骨CT图像通过逆向重建获得PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折几何模型。基于有限元分析软件ANSYS,获取不同内固定方式下内固定物与股骨颈头侧、干侧的应力分布,以及模型的位移分布。结果对于PauwelsⅠ、Ⅱ、Ⅲ型股骨颈骨折,倒三角置钉、两根平行钉、两根平行钉固定方式下股骨颈头侧应力峰值分别最大;倒三角置钉、倒三角置钉、两根平行钉固定方式下股骨颈干侧应力峰值分别最大,交叉置钉固定方式下内固定物应力峰值最小,强斜置钉固定方式下位移峰值最小。结论交叉置钉的固定方式螺钉变形断裂几率最小,倒三角置钉固定方式可为骨折处提供良好的力学环境。对于PauwelsⅠ、Ⅲ型骨折,强斜置钉固定方式预防股骨颈短缩的能力最强;而对于PauwelsⅡ型骨折而言,交叉置钉固定方式预防股骨颈短缩的能力最强。     

颅内动脉瘤径颈比对瘤体与分支血管血流动力学影响的数值模拟研究

动脉瘤的血流动力学是影响其生长与破裂的重要因素,尤其是形态学参数径颈比(aspect ratio,AR,瘤体长径/瘤颈宽度)对其血流动力学影响较大。本研究使用基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术的ANSYS 16.0软件包,数值仿真分析了不同径颈比对颅内动脉瘤瘤体与分支血管血流动力学的影响,为临床上制定合理的形态学与血流动力学指标来筛选高危的动脉瘤患者,并进行积极的干预治疗提供一定的理论依据。通过使用空间直角坐标系建立径颈比为3.33、2.5、2、1.67、1.43、1.25的理想颅内动脉瘤几何模型,分析和比较了包括血液流场与涡量分布、流速与流量、壁面压力、壁面切应力(wall shear stress,WSS)、瘤颈近远侧端与分支血管剪切应变率(shear strain rate,SSR)在内的血流动力学参数。数值模拟结果给出了动脉瘤与分支血管内的流线图、涡核图、压力分布云图、WSS分布云图以及随X轴变化的流速与压力峰值分布曲线。分析得出,径颈比决定瘤内血流模式,径颈比减小,瘤顶的流速与SSR增大,瘤壁上的压力与WSS增大,分支血管壁上的压力增大,且WSS/SSR瘤颈远侧端>WSS/SSR瘤颈近侧端>WSS/SSR分支血管中心,涡核区域由瘤体远侧壁增大至覆盖整个动脉瘤,但对分支血管内血流的阻碍作用减小。