两种心室─血管优化耦合模型的比较

本文以输出平均振荡势功率最小作为左心室与体动脉优化耦合的判据 ,对主动脉根部压力施加不同约束条件建立左心室 体动脉的两种不同优化耦合模型 ,分别确定主动脉根部的压力和流量 ,并讨论心血管参数对动脉中压力和流量的影响 ,所得结果与生理事实相当吻合。文章最后通过比较这两种模型在偏离优化耦合状态下平均振荡势功率变化情况 ,发现本文中的模型 2看来比模型 1具有更高的合理性。     

两种心室—血管优化耦合模型的比较

本文以输出平均振荡势功能最小作为左心室与体动脉优化耦合的判据,对主动脉根部压力施加不同约束条件建立左心室－体动脉的两种不同优化耦合模型,分别确定主动脉根部的压力和流量,并讨论心血管参数对动脉中压力和流量的影响,所得结果与生理事实相当吻合。文章最后通过比较这两种模型在偏离优化耦合状态下平均振荡势功率变化情况,发现本文中的模型２看来比模型１具有更高的合理性。     

人工晶体开孔孔径对晶体变形及前房内流场影响的数值模拟研究

目的 研究不同人工晶体(implantable collamer lens,ICL)开孔孔径对晶体变形和前房内流场的影响。 方法 从医工结合角度出发,采用流固耦合数值模拟方法,研究人工晶体不同开孔孔径对其变形及眼内房水流场(流量、速度场、压力场、温度场)的影响。 结果 流体动力学方面,房水通过 ICL 中央孔的房水流量从大到小对应的孔径依次为 0. 36、0. 40、0. 30、0. 20、0. 10 mm,该流量与孔径呈非线性关系。 后房压力略高于前房,前后房压差随孔径增大逐渐降低。 眼内温度分布对孔径的影响并不敏感。 固体静力学方面,0. 36 mm 孔径的 ICL 变形量最小,其变形量受房水通过中央孔的流量所主导,该流量越大,ICL 的变形越小。 结论 本文综合流体动力学和固体静力学分析,验证了现有 0. 36 mm 孔径的合理性,并提出理想的孔径范围为 d≥0. 36 mm。 研究结果有助于探明 ICL 的失效机制,提高临床手术的成功率,为未来人工晶体的国产化提供经验。     

脉动流实验装置研究

为了进一步研究脉动流的压力和流量分布规律,本文设计了一套可以产生脉动流,并可进行弹性管道内流体压力和流量测量的实验装置。首先参照工业用液压系统的原理,利用单片机89S51控制电磁阀的开关频率,得到入口流脉动频率;再利用LabVIEW编写采集程序,得到管道内流体压力及流量的测量数据。通过初步测试及数据结果分析得出压力与流量的不同分布特征,即入口流脉动频率增加时,流量增加,管壁受到的压力也增大;对于相同的入口脉动频率,随着与动力源距离的增加,压力减小,流量没有显著变化。本文测试结果将为进一步的临床实验提供有效实验依据。     

一种无线无源膀胱压力监测系统的设计

目的：针对南脊髓损伤所致的排尿障碍所采用的植人式治疗方案中，仪器使用寿命受电池电量制约的问题。本文基下电磁耦合原理，提出一种无线无源的膀胱压力监测系统。方法：该系统由体内压力监测器和体外接收器两部分构成。体内压力监测器以MSP430单片机为控制核心，通过压力传感器采集膀胱压力，并将所测的压力通过无线模块传出至体外接收器。体外接收器负责接收数据，并通过线圈耦合能量给体内压力监测器进行供电。结果：经实验测得：体外线圈的最佳驱动频率为558kHz，体内压力监测器可T作的最大线圈距离为10cm，测压范围为0cmH2O～150cmH2O，分辨率为1mmH2O。结论：该无线无源膀胱压力监测器可实现数据和能量的无线传递，压力测量范闭满足临床应用需求。     

压力抗血栓装置气泵性能测试系统设计

目的针对压力抗血栓装置中气泵流量压力性能检测需求,设计开发了一种气泵性能测试系统。方法该测试系统主要由气动回路系统和测试控制系统两部分组成。系统基于人机交互测试模块,以PC机为系统控制和测试核心,利用传感器实时检测气泵的压力和流量信号,通过数据采集卡将获得的压力和流量信号传送给PC机;基于LabVIEW开发环境编写测试系统软件,完成流量-压力曲线的绘制和显示,并结合数据分析判断气泵的性能是否正常;最后对SC3601PM型气泵进行性能测试,验证系统的可行性。结果实验所得的流量-压力拟合曲线与标准曲线的相关系数R均为0.9996,拟合曲线与标准曲线的最大绝对误差均在最大允许误差范围内。结论该测试系统可以较好完成气泵的流量压力性能的测试,并且该测试系统操作简便、精确度高且智能化,使气泵能更准确地应用于压力抗血栓装置中,推广和应用前景良好。     

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。     

小肠绒毛微循环的血流动力学体外研究

目的：对造成小肠绒毛易损伤的血流动力学机制进行研究。方法：根据小肠绒毛微血管结构设计制作了体外模型,建立一套模拟体循环系统。在不同的体循环状态下模型中的流量和压力被在线测量。结果：微血管内压力及流量的变化与体循环压变化呈正相关关系;当体循环压降低时,绒毛顶部毛细血管的流量和压力较绒毛底部和中部减少的幅度更大;当体循环压升高时,绒毛顶部毛细血管的流量和压力较绒毛底部和中部增加的幅度更小。结论：当体循     

基于气压驱动的循环肿瘤细胞分选进样系统的设计与实现

本研究开发了一种基于气压驱动的循环肿瘤细胞分选进样系统。采用上下位机控制结构,以STM32F103ZET6为气压控制核心,通过控制电路输出精度为0.001 V的控制电压信号,配合压力控制模块精确控制气压输出,并通过气体压力和液体流量采集模块,实时采集进样过程中的气体压力与液体流量参数,将液体流量信号作为比例-积分-微分控制器(proportion-integral-derivative,PID)的反馈量,实现系统的闭环流量调节,并将气体压力及液体流量通过上位机实时显示。对该进样系统用模拟外周血液进行不同流速下的进样实验,验证系统控制流量输出的可靠性。结果显示,其组内相关系数均大于0.85,证明该压力进样控制系统具有良好的可靠性,可为提高循环肿瘤细胞的分选效果提供技术保障。     

心输出量的无创估算

本文介绍了一种无创测量心输出量的方法。该方法使用自适应主动脉模型并结合股骨和颈动脉的冲量断面波形的测量结果来计算主动脉流量。我们在狗身上通过使用由充满液体的导管所记录的内部压力而得到测量结果,并将其与在上升的主动脉中测量的电磁流量相比较。我们还给出了在病人身上使用外部冲量测量所得到的     

Right ventricular-pulmonary arterial interactions

The application of pulsatile models to hemodynamic data has made possible a more complete understanding of the relationship of pulmonary pressure and flow. To review the genesis of these concepts, the unique characteristics of the pulmonary artery and right ventricle are outlined as a basis for understanding why differences in their pulsatile properties from the systemic circuit must exist. The pulmonary impedance spectrum is introduced and the concept of optimal right ventricular-pulmonary artery coupling is explored based on a review of extensive experimental data. Finally, available studies of normal pulmonary impedance in man and abnormal impedance in human disease states are reviewed, with emphasis on disturbances in optimal ventricular-vascular coupling. The important implications of these concepts for understanding and treatment of cardiovascular disease are developed.     

粘弹性血管入口区域内血管壁与血液耦合运动模型及其应用

从血液流动、血管壁运动、血液 血管壁耦合运动三方面出发 ,建立了粘弹性血管发展流动的数学模型。导出了一组血液流动的速度分布、压力分布公式以及管壁位移公式。并结合一组狗的胸主动脉参数进行分析与讨论。结果表明 :(1)入口区域内血液流动的速度分布、压力分布公式与管壁的粘弹性无关 ;(2 )导得的管壁运动公式反映了定常、非定常、入口流动、充分发展流动等不同流动时态和形态下血流压力、速度变化对血管壁运动的影响。 (3)定常、非定常状态下粘弹性血管的运动呈现一定的规律 :当x/RnR <0 .16时 ,管壁位移变化显著 ;当x/RnR >0 .16时 ,管壁位移变化平稳。在相同条件下 ,弹性血管的位移变化幅值大于粘弹性血管。 (4)粘弹性血管的运动不仅与它的径向、轴向位置有关 ,而且与血液对血管的作用力有关。 (5 )完全弹性问题可视为本文公式的特殊情况     

Mechanisms of expiratory flow limitation

The role of isovolume pressure flow curves in directing attention to expiratory flow limitation and in the development of the flow volume curve is reviewed. The approaches to modelling the flow-limiting mechanism are traced from the equal pressure point concept to current concepts that suggest that there are two basic mechanisms involved. One is the wave-speed mechanism resulting from the coupling between airway compliance and the pressure drop due to convective acceleration. The other is the coupling between airway compliance and viscous losses in the flow. A computational model for a uniformly emptying lung is presented. The model predicts the pressure distribution in the airways, isovolume pressure flow curves, and flow volume curves. The model tested well against data obtained from excised human lungs. Potential limitations of this model are discussed, as are areas requiring further development.     

左心室与血管耦合的动力学模型

目的采用一种新的左心室．体循环耦合方法来验证作者自己的假设：射血始停时刻是耦合的结果，而非耦合的参数。耦合通过影响射血开始时刻t1，和停止时刻t2对动脉的血压和流量产生影响。方法采用三弹性腔九元件模型模拟体循环，E(t)模型描述左心室，利用最小输出功率原理进行耦合，并在耦合中引入射血始停时刻。结果新方法下得到跟射血期实验结果更为吻合的数值结果。t1，t2很好的解释了血压和流量与其他变量的关系。结论t1，t2是耦合的结果，它们在心室血管耦合中具有重要的作用。     

Physiological and pathophysiological implications of ventricular/vascular coupling

The purpose of this paper is to consider “ideal” ventricular/vascular coupling, and how this may be manifest in the time domain and in the frequency domain. The paper will also consider how such “ideal” coupling is achieved, and how it might be disturbed. The arterial system plays a crucial role in ventricular/vascular coupling since it separates the smallest vessels where flow is almost perfectly continuous from the ventricle, whose output is intermittent. Ventricular/vascular coupling can be assessed from measurements of pressure and flow in the ascending aorta (AA) (for left ventricle/systemic circulation), and in the main, pulmonary artery (MPA) (for right ventricle/pulmonary circulation). Ideal coupling is manifest as low pressure fluctuation in AA and MPA. Low pressure fluctuation results in pressure during systole being only slightly greater than pressure throughout the whole cardiac cycle, and pressure during diastole being only slightly less. This is desirable because pressure during systole determines ventricular output (when inotropic state and ventricular filling are constant), and ventricular metabolic requirement, while pressure during diastole in AA is a major determinant of coronary blood flow. In the frequency domain, “ideal” coupling is manifest as a correspondence between minimal values of impedance modulus in AA and MPA with maximal values of flow harmonics in AA and MPA, respectively. Factors responsible for “ideal” coupling have been identified as high distensibility of proximal arteries (with decreasing distensibility in peripheral arteries), wave reflection at arterial terminations, and a “match” between heart rate on the one hand and arterial length and wave velocity on the orther. This favourable “match” results in the heart operating for both systemic and pulmonary circulations close to a node of pressure and antinode of flow; this match is improved under conditions which simulate flight and fight. While ventricular/vascular coupling appears to be close to ideal in most large mammals, it appears to be less than ideal in adult humans and some small mammals including guinea pigs, rats, and mice. The cause for mismatch in small mammals is unclear. In humans however, finding are attributable to progressive arterial degeneration which is known to commence in childhood and is apparent in the elderly as dilated tortuous arteries, high pulse pressure, and high likelihood of developing ventricular failure.     

实体肿瘤内毛细血管-跨毛细血管壁-组织间质相耦合的不定常流动及对药物传递的影响

目的研究实体肿瘤内毛细血管-跨毛细血管壁-组织间质内流体不定常耦合流动对流场的影响及对药物传递的促进作用。方法建立耦合流动模型,毛细血管内流动遵循Navier-Stokes方程;跨血管壁和间质内组织液流动遵循Starling定律和Darcy定律。在边值阶跃增压和叠加脉动流两种情况下研究不定常流动,半解析半数值求解。结果相对于毛细血管,组织间质内压强传递具有滞后性。血管内流动改变引起肿瘤组织结构的动态调整,该过程中跨壁压差与组织间质压梯度均有所提高。结论毛细血管边值阶跃增压产生的不定常流动有助于药物从管壁渗出进入组织内部,也有助于其在组织内扩散。     

分段调节加压绷扎治疗下肢静脉溃疡

目的：测算分段调节加压绷扎治疗下肢静脉溃疡的外加压力的数据。方法：以２５ｍｍＨｇ为下肢静脉高压标准,用Ｖａｎ’ｔＨｏｆｆ渗透压定律计算出最佳分段外加压力的数据,并相应进行四层加压包扎的设计。结果：所得出的最佳分段外加压的数据,与国外报道的接近,初步临床应用效果满意。结论：分段加压四层绷扎是非手术治疗下肢静脉溃疡的最佳选择。     

Fluid-dynamic optimality in the generation-averaged length-to-diameter ratio of the human bronchial tree

It is shown in this paper that the nearly constant length-to-diameter ratio observed with conducting airways of human bronchial tree can be explained based on the fluid dynamic optimality principle. In any branched tube there are two pressure loss mechanisms, one for wall friction in the tube section and the other for flow division in the branching section, and there exists an optimal length-to-diameter ratio which minimizes the total pressure loss for a branched tube in laminar flow condition. The optimal length-to-diameter ratio predicted by the pressure loss minimization shows an excellent agreement with the length-to-diameter ratios found in the human conducting airways.     

椎动脉狭窄临床病例介入治疗前后椎基底动脉血流状况分析

目的:基于血液和弹性血管壁相互作用的流固耦合方法,探究1例椎动脉颅内段狭窄的临床病例支架植入前后椎基底动脉的血流动力学特性。方法:应用医学建模软件对二维CT数据进行三维重建,得到支架植入前后的椎基底动脉血管模型,采用流固耦合方法对支架植入前后的椎基底动脉血流特性进行数值模拟,分析椎基底动脉的血流动力学特性。结果:支架植入前后椎基底动脉的血液流场、血液压力、血管壁面切应力以及管壁形变量有显著的变化。在支架植入后,基底动脉中间部位两侧受力变得均匀,椎基底动脉内血流速度明显增大,支架植入处压力增大,支架上游压力和支架处切应力减小。结论:在介入治疗后,椎基底动脉内的血流环境及受力情况得到明显改善,当椎动脉发生狭窄后应及时干预治疗,避免累及基底动脉和后循环系统。