本文關(guān)鍵詞：基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)研究

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【摘要】：心力衰竭是由于心臟疾病導(dǎo)致的心臟泵血功能衰退的臨床綜合癥狀,它是影響人類生活質(zhì)量甚至死亡的主要原因之一。目前,臨床上已應(yīng)用左心室輔助裝置進(jìn)行重癥左心室心衰的輔助治療。由于血液循環(huán)系統(tǒng)具有高度動(dòng)態(tài)特征,當(dāng)患者應(yīng)用左心室輔助裝置治療后,二者之間的交互作用將會(huì)使得人體血液動(dòng)力學(xué)更加復(fù)雜。研究左心室輔助裝置對(duì)人體血液動(dòng)力學(xué)的影響,是研制左心室輔助裝置及進(jìn)一步制定生理控制策略的基礎(chǔ)。本文借助數(shù)值方法和實(shí)驗(yàn)手段針對(duì)基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真以及體外循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)研究。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,構(gòu)建了改進(jìn)型血液循環(huán)系統(tǒng)模型。在分析了血液循環(huán)系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)上,對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)各關(guān)鍵組成部分進(jìn)行建模,并采用時(shí)變電阻和電感組合模型模擬二尖瓣,建立了改進(jìn)型的六階集總參數(shù)血液循環(huán)系統(tǒng)模型。針對(duì)健康、心肌擴(kuò)張病癥等生理狀況進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值結(jié)果表明,健康狀態(tài)和心肌擴(kuò)張狀態(tài)的血液動(dòng)力特性參數(shù)符合臨床生理特點(diǎn)。該改進(jìn)模型可以實(shí)現(xiàn)多種生理狀態(tài)的模擬,可用于構(gòu)建基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)模型。其次,從旋轉(zhuǎn)式左心室輔助裝置的水力特性出發(fā),根據(jù)旋轉(zhuǎn)泵的相似性原理,并考慮水力損失,構(gòu)建了新型左心室輔助裝置的數(shù)學(xué)模型。將新模型和血液循環(huán)模型耦合,構(gòu)建了基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)模型。然后,針對(duì)該模型仿真研究左心輔助后系統(tǒng)的血液動(dòng)力學(xué)特性和過(guò)度輔助導(dǎo)致的抽吸現(xiàn)象。數(shù)值結(jié)果表明,左心室輔助裝置明顯改善心肌擴(kuò)張狀態(tài)患者的血液動(dòng)力學(xué)特性,當(dāng)輔助裝置轉(zhuǎn)速為9000rpm時(shí),主動(dòng)脈流量達(dá)到5.90L/min,主動(dòng)脈壓范圍提高到77mmHg至100mmHg之間。同時(shí)輔助裝置對(duì)左心室能起到卸載作用,轉(zhuǎn)速為9000rpm時(shí)左心室收縮壓減小為78mmHg。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到12800rpm時(shí),檢測(cè)到明顯的抽吸現(xiàn)象。采用速度反饋控制后,可有效控制左心室輔助裝置的轉(zhuǎn)速維持在抽吸點(diǎn)以下,保持足量灌注并抑制抽吸。最后,設(shè)計(jì)并建立基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)體外實(shí)驗(yàn)平臺(tái),針對(duì)左心輔助裝置對(duì)血液循環(huán)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可模擬健康狀態(tài)和心肌擴(kuò)張病癥患者的血液動(dòng)力學(xué)行為;采用左心輔助后心肌擴(kuò)張狀態(tài)患者的血液動(dòng)力特性明顯改善。隨著轉(zhuǎn)速上升,左心室輔助程度增加,同時(shí)對(duì)衰弱左心室的卸載功能增強(qiáng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm增加到8000rpm時(shí),主動(dòng)脈平均壓從106mmHg上升到109.5mmHg,主動(dòng)脈流量達(dá)到3.7L/min,左心室收縮壓從101mmHg降至87mmHg;當(dāng)轉(zhuǎn)速為8200rpm時(shí),左心室舒張壓大幅下降,出現(xiàn)瞬時(shí)負(fù)值,產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象。結(jié)果證明了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可行性,所揭示左心室輔助裝置對(duì)血液動(dòng)力學(xué)的影響規(guī)律和數(shù)值結(jié)果基本一致。這些成果為研制左心室輔助裝置和生理控制策略制定提供技術(shù)支持。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：N941.3;R541.6

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本文編號(hào)：1280369