窦管交界锥度对生物瓣影响的脉动流实验研究EI北大核心CSCD

为了探究窦管交界直径呈现不同锥度角对于人工生物瓣膜性能的影响,对窦管交界不同锥度角的主动脉根部模型进行脉动流实验研究。通过三维打印方法制作窦管交界锥度角分别为0度、1度、3度和5度的4组主动脉根部模型。将人工生物瓣膜装配在主动脉根部模型上,在脉动循环模拟系统中进行不同心搏出量条件下的脉动流实验测试。心率设定为70次/分,脉动流流动速率分别为2~7 L/min。在每个脉动流流动速率条件下测试10个心动周期并将结果取平均值。实验结果显示,主动脉根部窦管交界不同锥度的模型,跨瓣压差符合国内标准,均在10 mm Hg之内;窦管交界锥度对于返流百分比存在影响,较小的窦管交界锥度有利于降低返流百分比;在心搏出量较小的情况下,较小的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积,而在心搏出量较大的情况下,较大的窦管交界锥度有利于增大有效开口面积。实验结果表明,在临床手术过程中,对于心搏出量较低的情况,建议多考虑较小的窦管交界锥度;而对于心搏出量较高的情况,建议多考虑较大的窦管交界锥度。     

心室流腔角度对主动脉瓣影响的脉动流实验研究

目的探究左心室流腔与主动脉轴线所呈角度对主动脉瓣力学性能的影响。方法依据从华中科技大学同济医学院附属协和医院获得的患者CT图像上的心室流腔角度大小,通过3D打印技术制作心室流腔角度分别为0°、16.5°和30°的3组主动脉根部模型。然后将人工生物瓣安装在主动脉根部模型上,在Vivitro心脏-血管模拟实验系统中进行不同心输出量条件下的脉动流实验。心率设定为70次/min,脉动流流动速率分别为2、3、4、5、6、7 L/min的条件下,测试瓣膜的跨膜压差、反流比和有效开口面积。在每个脉动流流动速率条件下测试10次,取平均值。结果不同心室流腔角度模型之间,生物瓣的跨膜压差存在差异但均符合国家标准GB 12279—2008/ISO 5840:1996,即小于10 mmHg(1 mmHg=0.133 k Pa)。对于心输出量较低的情况,较小的心室流腔角度有助于反流比的下降,较大的心室流腔角度有助于增大瓣膜的有效开口面积;而对于心输出量较高的情况,较小的心室流腔角度有利于瓣膜有效开口面积的增大。结论手术时,医生可根据患者的各项参数大小选择合适的心室流腔角度。     

经导管瓣膜瓣中瓣模式下流体力学性能体外测试及评价

目的 随着生物瓣膜毁损病例的增加,越来越多的经导管瓣膜作为瓣中瓣被应用于二次瓣膜置换手术,但其流体力学性能鲜有报道.本文将经导管瓣膜安装在生物瓣膜内形成瓣中瓣结构,并对其流体力学性能进行体外测试及评价.方法 将经导管瓣膜(23 mm、27 mm、29 mm)分别安装在对应规格生物瓣膜(23 mm、27 mm、29 mm)中形成瓣中瓣,进行稳态前向流实验、稳态反向泄漏实验、脉动流实验,对其流体力学性能进行评价,并与同规格生物瓣膜流体力学性能进行对比.结果 稳态前向流实验中,同一规格的经导管瓣中瓣跨瓣压差随着前向流量的增大而增大.稳态反向泄漏实验中,同一规格的经导管瓣中瓣泄漏量随着反向压力的增大而增大.脉动流实验中,经导管瓣中瓣和生物瓣膜的平均跨瓣压差、返流百分比和有效瓣口面积变化趋势相同.对于同一规格的经导管瓣中瓣和生物瓣膜,随着心输出量的增加,跨瓣压差增大,返流百分比减小,有效瓣口面积增大;在同一心输出量下,随着经导管瓣中瓣和生物瓣膜规格的增大,跨瓣压差减小,返流百分比增大,有效瓣口面积增大.结论 经导管瓣中瓣体外脉动流性能指标满足YY/T1449.3—2016标准中经导管瓣膜的性能要求,且其脉动流性能与同规格生物瓣膜相比无明显差异.该经导管瓣中瓣具有良好的血流动力学性能.     

主动脉根部扩张情况下窦部直径对瓣膜开闭性能的影响

本研究旨在探讨在主动脉瓣及瓣环本身无明显病变、主动脉根部不断扩张的情况下,主动脉窦部直径对主动脉瓣开闭性能的影响。本研究参考临床手术指导尺寸,构建了不同主动脉窦部直径和根部直径的25组主动脉根部模型。窦部直径DS取值分别为32、36、40、44、48 mm,根部直径DA取值分别为26、27、28、29、30 mm。通过有限元软件进行结构力学计算,对模型最大应力、瓣口面积和接触力等参数进行分析,评估扩张状态下的瓣膜开闭性能。研究发现当DS=32 mm且DA=26,27 mm,以及DS=36 mm且DA=26 mm时瓣膜出现开放狭窄;DS=32,36,40 mm且DA=30 mm,以及DS=44,48 mm且DA=29,30 mm时,瓣膜出现关闭不全;其他15组瓣膜运动正常。结果表明,主动脉窦的尺寸对主动脉瓣膜关闭性能存在影响。较小的窦部直径适应较大的根部直径,较大的窦部直径适应较小的根部直径,窦部直径为40 mm时,瓣膜的各项力学表现良好,能适应相对较大范围的根部扩张。     

人工心瓣脉动流模拟试验中,主动脉根部压力、流量波形重建的理论与方法

本文针对目前国内外在人工心瓣体外脉动流试验中难以直接、准确地检测模拟主动脉根部压力、流量波形,从而影响测试结果的客观性、可比性的问题,提出了一种方法,可在现有人工心瓣体外脉动流检测装置上重建主动脉根部假想进口流动已充分发展、未受瓣膜扰动时的压力、流量波形。该方法具有数学处理简便、快速、适应性强、较为准确的特点。     

不同钙化模式对经导管主动脉瓣膜植入效果影响的数值模拟研究

目的通过有限元方法评估不同钙化模式对经导管主动脉瓣膜植入效果的影响。方法根据钙化斑块在主动脉瓣叶上的位置不同,建立对合线钙化模型、附着线钙化模型和圆圈钙化模型3种不同钙化形式的主动脉根部模型。使用ABAQUS软件仿真自膨胀经导管主动脉瓣膜植入3个钙化模型中的过程,分析不同钙化模型对主动脉根部应力、瓣架变形以及瓣周间隙的影响。结果圆圈钙化模型中钙化斑块的最大主应力最大,为18.42 MPa,可能导致假体植入后发生脑卒中的风险更高;圆圈钙化模型的瓣架变形程度也最大,可能导致更差的假体耐久性;附着线钙化模型的瓣周间隙面积为37.2 mm~2,超过其他模型的2倍,植入后出现严重瓣周返流的风险可能性更高。结论不同的主动脉瓣叶钙化模式与经导管主动脉瓣膜植入后的主动脉根部应力、瓣架变形以及瓣周间隙有关,对术后并发症和假体耐久性产生影响。研究结果为临床上经导管主动脉瓣膜植入术术后效果的预测提供参考。     

人工心瓣脉动流试验中,主动脉根部压力、流量波形重建的实验研究

本文针对目前国内外在人工心瓣体外脉动流试验中,难以直接、准确地检测模拟主动脉根部压力、流量波形的状况,对可能导致的测试结果非客观、可比性问题进行了脉动流实验研究,并依据前文所建立的理论方法,对在现有人工心瓣体外脉动流检测装置上重建可消除测点后移误差的主动脉根部压力、流量波形,进行了流体力学实验模拟研究。     

一种新型介入瓣膜脉动流性能的初步研究

本文对一种国产新型介入瓣膜(HVPMIT)的体外脉动流性能进行了初步评价,并就该方法对HVPMIT的适用性进行了初步探索。试验中以国产HVPMIT为试验样品、进口的常规生物瓣为对照样品,根据ISO5840-2005和GB 12279-2008标准列出的方法,采用人工心脏瓣膜脉动流测试仪测定了试样的脉动流参数(包括平均跨瓣压差、返流百分比和有效开口面积)。结果显示,在模拟心输出量为5L/min时,HVPMIT的返流百分比高达13%,显著高于对照瓣,显示其发生了瓣周漏。进一步分析可以发现因为HVPMIT在植入体内时不需缝合,因此在HVPMIT支架外侧没有缝合环。当将HVPMIT夹持在试验仪器上时夹持垫片和HVPMIT支架间有明显缝隙,所以导致瓣周漏的发生。这说明,HVPMIT在外形、结构、在心脏上的固定方式、临床的手术方法等方面和传统的心脏瓣膜有明显的区别。必须根据其自身的特点,设计和建立适用的检测方法来科学客观地评价HVPMIT的性能。     

一种新型抗钙化处理的人工生物瓣膜流体力学性能

目的 评价一种新型生物瓣膜的体外流体力学性能,并与传统生物瓣膜及机械瓣膜进行比较.方法 将测试瓣膜分成三组:新型生物瓣组(GA SOB处理牛心包瓣),传统生物瓣组(单纯GA处理牛心包瓣),机械瓣组(双叶瓣),每组分别选21号、25号、29号三种型号,采用清华大学TH-1200脉动流测试仪,按照ISO5840瓣膜检测标准进行流体性能检测,包括跨瓣压差、返流量、返流百分比及有效开口面积,并进行组间的分析、比较.结果 新型生物瓣膜的前向流跨瓣压差较传统生物瓣小17%～30%,较机械瓣小23%～50%;新型生物瓣的有效开口面积较传统生物瓣和机械瓣分别大13%～37%和36%～50%;新型生物瓣的返流量较传统生物瓣大1.2～2.0 mL,约3%～6%;较机械瓣小0.9～2.8mL,约1.3%～5%.结论 新型人工生物瓣膜具有良好的血流动力学性能.     

家犬主动脉窦影像分析和主动脉瓣支架瓣膜的研制

目的:观察家犬主动脉窦造影特点,研制可经导管植入主动脉瓣支架瓣膜的可行性.方法:选用健康杂种犬10只,行左心室造影,对主动脉窦部造影影像分析.将新鲜的猪心包经脱细胞处理后给予0.6%戊二醛浸泡36 h,缝合在瓣膜环上,制成主动脉瓣支架瓣膜.并将瓣膜支架经动脉植入家犬心脏主动脉瓣位置.经胸超声评价瓣膜功能.结果:左室造影可清晰显示主动脉窦部宽度和高度;升主动脉直径(1.73±0.15)mm,主动脉窦部直径(2.15+0.24)mm,冠脉开口至窦部的距离(1.12+0.14)mm.经胸超声检查示人工瓣膜瓣叶功能正常,无返流.结论:主动脉瓣支架瓣膜设计合理,功能正常,可用于经导管主动脉瓣膜置换的实验研究.     

重症婴幼儿肺炎并发心力衰竭血液动力流变学的观察

本文报告应用安徽研制的AZN型血液流变测试仪检测了20例重症婴儿肺炎并发心力衰竭的血液动力流变学的改变,包括心、血管功能、血液流态、微循环等17个参数,并同时检测20例健康婴幼儿进行对照。其结果:脉率、平均动脉压、心搏出量、每分心搏量、心搏指数、左心室有效泵力、左心室有效泵力指数、左心室心肌能量有效利用率均明显低于对照组,P<0.01。主动脉排空余数、血管弹性扩张系数、微循环半更新率均明     

含有镍钛合金丝的PET纺织瓣膜有限元分析及体外流体力学测试

目的 利用有限元方法分析径向织入镍钛金属丝的涤纶(polyethylene terephthalate, PET)基纺织瓣膜力学性能,结合体外血流动力学测试,分析金属丝数量和分布形式对PET瓣膜流体动力学性能的影响。方法 使用建模软件构建在径向方向上具有不同数量和分布的金属丝PET瓣膜和无金属丝PET瓣膜三维几何模型;根据文献和实验数据给定PET瓣膜和金属丝的材料属性;使用体外脉动流实验得到PET瓣膜的跨瓣压差曲线作为边界条件;利用有限元分析软件研究瓣膜在心动周期内的应力分布;通过体外脉动流实验评估金属丝瓣膜的流体力学性能。结果 有限元分析结果表明,径向织入镍钛金属丝可以增强对PET纺织瓣膜的支撑作用,金属丝均匀分布的瓣膜在瓣叶腹部区域的支撑力及作用区域随着金属丝数量增加而增大,金属丝分布在两侧位置的情况类似。金属丝的织入一定程度上改善PET瓣膜上的应力集中。脉动流实验结果表明,织入金属丝PET瓣膜开闭形态的稳定性、有效开口面积、反流分数和跨瓣压差等指标均优于无金属丝的纯PET瓣膜。结论 在PET纺织瓣膜的径向方向织入金属丝可以有效减少心动周期内PET纺织瓣膜上的应力集中,降低PET纺...     

一种新型干性生物瓣膜耐久性能体外测试及评价

随着生物技术的发展,近年来出现了通过覆盖钙结合位点的牛心包处理技术,并以此为瓣叶材料制备出干性生物瓣膜。由于干性生物瓣膜临床应用时间短,尚缺少长期耐久性数据。本研究采用体外加速方法,对一种干性生物瓣膜耐久性能进行测试及评价。选取23和32 mm这两个规格干性生物瓣膜进行体外耐久性能测试。通过瓣膜脉动流实验、瓣叶热力学分析和显微镜下胶原纤维观察,对其耐久性能进行评价。经过2亿次循环(模拟临床使用5年),干性生物瓣膜流体力学性能无明显变化,其中23 mm规格干性生物瓣膜平均跨瓣压差有所升高,但仍处于同规格生物瓣膜较低水平;32 mm规格干性生物瓣膜平均跨瓣压差几乎没有变化。有效瓣口面积基本一致,返流百分比无明显变化,说明干性生物瓣膜未发生明显的狭窄和返流,能量损失无明显变化,说明瓣膜的效能无明显降低。瓣叶材料的热力学变性温度由96.6℃降至91.2℃;在双光子共聚焦显微镜下观察,同样测试条件下亮度变暗,但胶原纤维形状未发生变化,仍是卷曲的立体结构,说明胶原纤维含量降低,化学键部分丢失,与热变性温度表现一致。干性生物瓣膜耐久性能实验后,微观结构发生一定变化,但仍具有良好的流体力学性能。     

左心室辅助装置与主动脉吻合角度对主动脉瓣膜影响的血流动力学研究

目的 探究左心室辅助装置(left ventricular assist device, LVAD)与主动脉吻合角度对主动脉瓣膜的血流动力学影响。方法 分别构建LVAD与主动脉吻合角度为45°、60°、90°的3个主动脉模型和主动脉瓣膜模型,搭建体外搏动台用于体外实验。运用粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)系统,选取心动周期中的3个时刻(T₁收缩峰值期,T₂瓣膜快速闭合时期和T₃舒张峰值期)探究主动脉瓣膜处血流动力学状态。结果 采用速度矢量、涡量、黏性剪切力指标评价LVAD吻合角度对主动脉瓣膜血流动力学的影响。瓣膜快速闭合时期,吻合角度增大时,瓣膜近壁面血流速度、平均涡量和最大黏性剪切力均增大。结论 吻合角度较低时,血流对主动脉瓣膜的冲击速度较小,瓣膜受到较小的剪切力,使瓣膜处于较好的血流动力学环境。研究结果为临床手术中吻合角度的选择提供参考。     

各种辅助泵对心室功能恢复的影响

应用自制隔膜泵、非捕动流叶轮泵和捕动流叶轮泵,以及临床应用的美国Ｓａｒｎｓ转子泵分别在迷你猪和小公牛身上做左心室或双心室辅助试验。结果显示搏动流泵在自然心脏衰竭时能维持动物主动脉压的搏动特性,从而降低周身而增加血流循环流量,而叶轮泵及转子泵因没有瓣膜返流能提高动物主动脉舒张压,增加自 脏冠状动脉灌注,因此搏动流叶轮泵对于衰竭心脏功能的恢复,最为有利。     

对人工心瓣不同植入方向的效果的体外研究

在弯曲管状主动脉模型上,研究倾斜碟瓣开口方向对模拟血液的影响。评价性能的基本指标是根据其产生湍流剪应力的大小。在一个模拟生理脉动流的循环管路中用双组同步激光程度计进行测量,用曲率半径41mm、直径22mm的玻璃管来模拟成人主     

主动脉瓣部分关闭和完全开放的有限元分析

目的探究不同的初始状态设置对瓣膜仿真计算的影响。方法创建初始状态分别为主动脉瓣部分关闭和完全开放的二维结构模型,对瓣膜和主动脉侧、心室侧的血管壁施加随时间变化的压力载荷,采用有限元法研究在两种不同初始状态设置下瓣膜关闭时的最大应力、对合长度和接触力。结果以完全开放为初始状态的模型在瓣膜关闭时的应力和接触力更大,瓣膜闭合程度较差,周期性循环中应力和闭合程度的变化较大;部分关闭为初始状态下瓣膜在关闭时的应力和接触力小,闭合程度较好,周期性循环中应力和闭合程度的变化小。结论在初始状态为部分关闭时,计算过程的稳定性和瓣膜的闭合程度较好,在进行数值模拟计算时可以给予更多的考虑。研究结果可为瓣膜和主动脉根部生物力学机制的研究提供参考。     

通过动脉分支点模型的脉动流中的涡流

本文作者完成了一项肉眼检测实验以说明通过动脉分支点脉动流的复杂流动类型,研究人员采用了加工成透明的颈总动脉和模仿Y形和T形分支点的玻璃模型。用活塞泵、弹性管、气室和控制流动阻力的瓣膜产生了具有类似于动脉流动波形的脉动流。在通过所有本研究中所使用的分支点处的脉动流中,观察到类似于在圆形管壁基底隆起部周围所产生的马蹄形涡流的螺旋形重复循环流。这种我们     

骨髓间充质干细胞经大鼠冠状动脉内移植的可行性

目的 研究骨髓间充质干细胞经冠状动脉内移植的安全性及可行性.方法 左侧开胸结扎SD大鼠左冠状动脉,2周后取心脏建立Langerndorff模型.将CM-DiI标记的骨髓间充质干细胞悬液注入主动脉根部,同时收集右心房回流的液体,离心后通过流式细胞仪计数细胞数量.观察是否有细胞经冠状静脉回流及数量比例.并在不同时间测LVSP、LVDP、±dp/dt、心率,评价其安全性.在体实验中取心梗后2周的大鼠,经左心室-主动脉途径将细胞悬液注射到临时阻断的主动脉根部,分别在移植后1及24 h和1及4周取材观察细胞在心脏内的位置及细胞的迁移情况.结果 离体实验发现经冠状动脉内注射骨髓间充质干细胞90%以上的细胞在心肌组织内存留,移植后LVSP、LVDP、±dp/dt、心率没有明显变化.在体内实验中发现细胞移植后早期大部分细胞分布在心外膜下心肌组织内,在心内膜下组织内较少细胞分布,而且大部分细胞在正常心肌组织内,只有少量在心梗区域.而在细胞移植后1～4周存活的细胞多在心肌梗死及交界区组织内,在正常组织内很少有移植细胞存在.结论 经冠状动脉途径进行细胞移植是安全可行的.     

脉搏波传播和血管顺应性对体循环和肺循环系统血流特性和心室功率的影响

本文采用耦合模型研究脉搏波传播和血管顺应性对体循环和肺循环血流特性和心室功率的影响。左心室和右心室均采用Ｅ－Ｒ模型,后负荷系统对于体动脉和肺动脉分别采用Ｔ－Ｙ管模型和稍微不对称Ｔ管模型,应用脉冲响应法将二者耦合起来。选取生理范围的参数,计算了两个系统的每搏输出量（ＳＶ）、每搏输出功（ＳＷ）、定常功率（Ｗs）、脉动功率（Ｗo)和总功率（Ｗt）等。详细分析了血管顺应性、脉搏波波速等对这些参量的影响。得到的主要结果是脉动功率对参数的变化比定常功率更敏感。因此,脉动功率百分比或许是评估心室效率的一个较好参数之一。