左心室辅助装置控制模式影响双心室搏动同步性的数值研究

右心室(RV)衰竭已成为左心室辅助装置(LVAD)治疗的一种致命并发症。由LVAD引起的双心室搏动的不同步是引发RV功能障碍的重要因素。本文采用数值方法研究LVAD的控制模式对左、右心室搏动同步性的影响。数值结果表明:左心室(LV)与RV的收缩持续时间在无泵模式下没有显著差异(分别为48.52%和51.77%)。连续模式下,LV收缩期明显短于RV收缩期(LV vs.RV:24.38%vs.49.16%)和无泵模式的LV收缩期。搏动模式下,LV收缩期明显短于RV收缩期(LV vs.RV:28.38%vs.50.41%)但长于连续模式的LV收缩期。反搏动模式中的LV、RV收缩期差异较小(LV vs.RV:43.13%vs.49.23%),而LV收缩期短于无泵模式,并且长于连续模式。与连续和搏动模式相比,由反搏动模式提供的收缩期转速(RS)降低显著地校正了LV收缩持续时间,连续模式下缩短的收缩持续时间在反搏动模式下被校正为LV和RV之间的重新同步。因此,本文认为LV和RV收缩的再同步有助于预防RV功能障碍。总之,使用在收缩期间降低RS的反搏动模式有望用于由LVAD引起的双心室搏动不同步的临床校正。     

用于治疗法洛四联症的肺瓣支架有限元评估

目的:分析所提出的用于治疗法洛四联症的肺动脉瓣支架在球囊扩张和卸载后的力学行为以评估可行性。方法:应用有限元方法，设计了两类网格连接构型（“X”型和“H”型）的肺动脉瓣支架，对球囊扩张支架过程和撤去球囊回缩过程进行模拟，评估应力、等效塑性应变、扩张量，分析支架网格连接方式不同产生的影响。结果:最大应力和塑性应变出现在网格交接处，但没有超过强度极限，“H”型支架比“X”型支架表现出加载后更低的应力应变和卸载后更稳定的形状。结论:（1）支架两次扩张后的应力和塑性应变均在可接受范围之内，并能维持变形后的新形态，验证了治疗理念的可行性；（2）最大应力和塑性应变取决于支架网格连接方式；（3）改善支架网格的连接处可以有效降低应力应变，提高稳定性，减小锥形化。     

基于粒子图像测速技术的血泵内流场研究

自制外触发同步系统,应用二维粒子图像测速技术技术(PIV)实现了流线型叶轮血泵和直叶片叶轮血泵的内流场的测量,并分析叶轮设计和运行条件对血泵内流场和血液相容性的影响.实验结果表明:基于外触发同步的PIV系统实现了对血泵同一流道的流速信息的连续采样;血泵内的绝对速度和相对速度分布随着叶轮设计、流量和进出口压差而改变.在设计工况(4 L/min,100 mmHg)下,流线型叶轮血泵流道内的流动模式较为规则,而直叶片血泵的流动模式则出现了明显的旋涡、回流和流动分离等现象.根据血液动力学理论,在设计工况下,流线型叶轮血泵具有较好的血液相容性.     

应用于零维左心血液循环的二尖瓣模型的研究

提出一个可以准确合理地模拟二尖瓣动力学特性的瓣叶运动流阻模型。考虑影响二尖瓣瓣叶运动的跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统,得到血液动力学特性。在保持心输出量和反流分数一致的条件下,比较该模型、瞬态关闭的阶梯流阻模型和经验指定的时变流阻模型。结果发现,瓣叶运动流阻模型能反映瓣膜关闭过程中的血液动力学,如压差和流量的滞后性以及关闭流量,同时该模型可以通过调整单位转动惯量跨瓣压差影响系数K_p和血流影响系数K_b的大小,改变瓣膜打开过程和关闭过程所需时间,瓣膜打开和关闭时间分别为50.0和40.2 ms。该模型可弥补阶梯流阻模型中忽略瓣膜运动过程的瞬态关闭的缺点,同时也能避免时变流阻模型中关闭起始时间的不合理性。此模型较为合理准确地模拟二尖瓣关闭过程的动力学特性,且简单易控制。     

心脏瓣膜双轴力学特性测试系统的设计

目的为了获得心脏瓣膜力学特性,设计一套高精度双轴拉伸机系统。方法采用上、下位机结构。上位机采用Labview软件编程,设计人机界面,提高系统灵活性和数据处理能力;下位机采用数控语言编程,提高用户编程的简易性和灵活性;采用灵敏度1μm的机械运动硬件模块、16位数据采集卡、光学位移测量方法,提高系统测量精度。对猪的二尖瓣前瓣进行双轴拉伸实验,并将实验结果与国外研究者测试数据进行对比。结果猪二尖瓣前瓣的应力-应变数据与国外研究者测试数据差别为0.4%~3.7%。结论本系统可灵活地对心脏瓣膜和其他生物软组织进行力学特性测试。