【摘要】：在過(guò)去20多年時(shí)間里,我國(guó)心力衰竭的患病率和死亡率不斷上升,心力衰竭已成為嚴(yán)重危及人類生存的重大疾病。對(duì)于心力衰竭患者,主要有藥物治療和心臟移植兩種手段。對(duì)于心力衰竭的晚期患者,使用藥物治療的一年內(nèi)的存活率幾乎為零;對(duì)于心臟移植手術(shù),由于供體心臟的嚴(yán)重短缺,很多心力衰竭患者在等待供體心臟的過(guò)程中死亡。心室輔助裝置作為一種新的治療手段,可以延長(zhǎng)患者的存活率,提高生活質(zhì)量,具有廣泛的發(fā)展前景。對(duì)于第三代離心式心室輔助裝置,采用葉輪懸浮技術(shù),可以減小泵體內(nèi)部的機(jī)械摩擦,但是增加了葉輪控制的難度,為此,研究葉輪上所受的徑向偏心力以及泵體的血液動(dòng)力學(xué)極為重要。針對(duì)第三代心室輔助裝置,本文根據(jù)正常人體的生理?xiàng)l件,確定設(shè)計(jì)離心式心室輔助泵所需的初始設(shè)計(jì)參數(shù),并結(jié)合旋轉(zhuǎn)機(jī)械的相關(guān)理論知識(shí),設(shè)計(jì)計(jì)算出泵體的基本參數(shù),建立泵體內(nèi)部流道的計(jì)算模型,利用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。分別設(shè)計(jì)出三種出口位置不同的葉輪,研究葉輪出口流道的不同對(duì)泵的水力性能以及泵體內(nèi)部壓力分布、壁面切應(yīng)力等血液動(dòng)力學(xué)以及葉輪徑向偏心力的分布規(guī)律,結(jié)果表明,葉輪流道向底部方向移動(dòng)時(shí),得到更平坦的水力性能曲線,但是其在隔舌處的壁面切應(yīng)力最大,更容易引發(fā)溶血。同時(shí),也對(duì)泵體上下間隙之間的回流初步分析,葉輪流道向底部移動(dòng)時(shí),頂部的回流增加,反之則呈現(xiàn)相反趨勢(shì);考慮泵的安裝位置可能會(huì)發(fā)生變化,因此也對(duì)研究重力方向不同對(duì)泵的性能影響,結(jié)果表明重力的方向?qū)Ρ玫男阅軟](méi)有影響。基于以上的仿真計(jì)算結(jié)果分析,發(fā)現(xiàn)最大壓力以及最大壁面切應(yīng)力均出現(xiàn)在泵體內(nèi)部的隔舌處,隔舌是泵體內(nèi)部極其復(fù)雜的一塊區(qū)域,也研究了隔舌圓角尺寸對(duì)血液動(dòng)力學(xué)以及葉輪徑向偏心力的影響。為此,設(shè)計(jì)并繪制出4種隔舌圓角不同的渦室。研究隔舌圓角對(duì)泵的水力特性以及流內(nèi)部流場(chǎng)的壓力、壁面切應(yīng)力等影響規(guī)律,同時(shí)研究分析對(duì)葉輪徑向偏心力的影響,結(jié)果表明增大隔舌圓角,水力性能降低,徑向偏心增大,隔舌圓角為2mm時(shí)溶血隔舌處壁面切應(yīng)力最小,溶血性能更好。血液動(dòng)力學(xué)是心室輔助裝置的一個(gè)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容,泵體的結(jié)構(gòu)變化引起泵體內(nèi)部流場(chǎng)的變化。研究泵體內(nèi)部的血液動(dòng)力學(xué)以及葉輪所受的徑向偏心力分布規(guī)律,對(duì)第三代心室輔助裝置都具有重要的意義。
【圖文】：

- 3 -c) Thoratec VAD[19]d) HeartMate VAD[20]圖 1-1 第一代心室輔助裝置Berlin Heart Excor[17]由德國(guó) Berlin Heart 公司研發(fā)制造，，是一種與人體扭動(dòng)外置式循環(huán)支持系統(tǒng)，可用于單心或者雙心輔助，主要在歐洲國(guó)家等待心臟移植過(guò)渡的病人。1988 年這種心室輔助裝置首次成功地用于or 主要由氣動(dòng)泵，連接血泵與心腔血管的管道以及電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。聚氨酯材料制作而成，有一個(gè)由三層聚丙烯組成的隔膜，該隔膜將血室與氣體室兩部分。外面兩層膜是可長(zhǎng)期承受機(jī)械張力的動(dòng)力膜，內(nèi)直接接觸。血泵的流入端與流出端都裝有瓣膜以保證血液的單向流動(dòng)一個(gè)排氣口，可在血泵壓縮的初期階段將泵內(nèi)的氣體排出。截止 2007 年 631 名患者通過(guò)安裝 Excor 心室輔助進(jìn)行治療[18]。其中最長(zhǎng)輔助時(shí)間 年，證明了在長(zhǎng)期心室輔助中的安全性與可靠性。Excor 在成人、兒童的臨床實(shí)踐中取得了比較滿意的成果，故障率低和低血栓發(fā)生率是其

第一代心室輔助裝置相比，第二代心室輔助裝置采用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子軸流泵血，使得血泵的體積更小，噪音更小，適合攜帶，患者的活動(dòng)而不僅僅局限在床上，適合植入體內(nèi)，且術(shù)后感染更小。但是，對(duì)于軸出口的壓力變化極易引起流量的變化，導(dǎo)致流量不夠穩(wěn)定。由于沒(méi)有瓣液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)，泵的轉(zhuǎn)速必須足夠大，使得泵出口的壓力大于主動(dòng)脈中壓會(huì)出現(xiàn)血液倒流等現(xiàn)象，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪也增大了血液被破壞的可能性成溶血等現(xiàn)象，危及患者的生命。a) Jarvik 2000 VAD[24]b) HeartMate II[26]
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2608869