【摘要】：心臟是心血管系統(tǒng)的重要組成部分之一,為血液循環(huán)提供動(dòng)力。當(dāng)正常心臟功能發(fā)生障礙時(shí),靜脈回心血液無法正常泵出心臟,導(dǎo)致動(dòng)脈系統(tǒng)供血不足,引起各種心血管疾病。瓣膜性心臟病是常見的心血管疾病,如主動(dòng)脈瓣鈣化,二尖瓣反流等。研究瓣膜在健康和病理情況下心血管的血液動(dòng)力學(xué)變化,為預(yù)測瓣膜性心臟病提供指導(dǎo)作用。而大多數(shù)心血管疾病的終末期均會(huì)發(fā)展為心力衰竭,主動(dòng)脈內(nèi)加入球囊是治療心力衰竭的主要療法之一。但傳統(tǒng)的球囊反搏術(shù)最大的局限性在于不能主動(dòng)輔助心臟,心輸出量增加不大,輔助程度有限。因此本文提出一種在升主動(dòng)脈放置球囊并在其后加瓣膜的治療方法,并與僅在升主動(dòng)脈處耦合球囊的傳統(tǒng)方式進(jìn)行對(duì)比,通過數(shù)值仿真探究新療法對(duì)心力衰竭的輔助效果。仿真結(jié)果表明,在不同等級(jí)的心力衰竭病理情況下,升主動(dòng)脈耦合球囊及瓣膜模型能更好的提高左心室的工作能力,有效地增加每搏輸出量和左心室射血分?jǐn)?shù)。具體研究內(nèi)容如下:1.引入心臟和血管系統(tǒng)的建模方法對(duì)心血管血液循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行建模。在課題組前人提出的關(guān)閉體積可控的孔口模型基礎(chǔ)上,建立包括左、右心房,左、右心室和四個(gè)瓣膜在內(nèi)的周身血液循環(huán)系統(tǒng)模型,考慮到了心臟四個(gè)腔室的主動(dòng)收縮性以及四個(gè)瓣膜在整個(gè)心動(dòng)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。仿真結(jié)果表明,在健康、主動(dòng)脈瓣鈣化以及各級(jí)心力衰竭生理狀態(tài)下模擬出的血液動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)與生理數(shù)據(jù)一致。2.建立手臂詳細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)模型,并將其耦合至周身血液循環(huán)系統(tǒng)模型上,在耦合模型中對(duì)中醫(yī)把脈時(shí)的寸、關(guān)、尺三部分別進(jìn)行建模。通過改變模型中各血管段的相關(guān)參數(shù)(血管順應(yīng)性C、血液粘性阻力R、血液慣性L)仿真模擬人體的不同生理狀態(tài),得到相應(yīng)的脈象。在此基礎(chǔ)上通過改變主動(dòng)脈瓣模型的參數(shù)模擬主動(dòng)脈瓣鈣化病理狀態(tài);定量預(yù)測和分析主動(dòng)脈瓣鈣化病理狀態(tài)下寸部血液動(dòng)力學(xué)變化,為中醫(yī)診脈中檢測瓣膜性心臟病提供理論依據(jù)。3.建立新型球囊反搏泵模型,并利用等效電網(wǎng)絡(luò)法對(duì)傳統(tǒng)和新型球囊反搏泵建模進(jìn)行仿真研究。首先,在周身血液循環(huán)系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上搭建升主動(dòng)脈耦合球囊反搏泵模型和升主動(dòng)脈耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜模型;其次,通過仿真模擬得到不同心力衰竭等級(jí)下的血液動(dòng)力學(xué)特性;然后,在不同心力衰竭等級(jí)下仿真模擬傳統(tǒng)球囊反搏泵和新型球囊反搏泵對(duì)心臟和各血管的血液動(dòng)力學(xué)的影響效果;最后,對(duì)比分析兩種模型下各位置的血液動(dòng)力學(xué)特性的變化,仿真數(shù)據(jù)顯示升主動(dòng)脈耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜方式對(duì)心力衰竭的輔助效果更佳,為治療心力衰竭提供更有利的輔助手段。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TP391.9;R259
【圖文】：

P 工作原理如圖 1.1 所示，球囊在主動(dòng)脈瓣關(guān)閉后（心臟舒張氣，使主動(dòng)脈舒張壓升高，冠狀動(dòng)脈的灌注壓上升，同時(shí)使灌注得到改善。球囊在主動(dòng)脈瓣開放前（心臟收縮前期）快射血阻力下降，同時(shí)減少了心室做功和氧耗，因而提高了左使每搏量和射血分?jǐn)?shù)上升[8]。為改善球囊反搏泵對(duì)心衰的輔助球囊后增加一個(gè)瓣膜，其作用是防止外周血液在球囊放氣時(shí)并增強(qiáng)升主動(dòng)脈的抽吸作用，降低主動(dòng)脈竇壓，減小左心室射

圖 2.1 所示是心臟的解剖結(jié)構(gòu)。一個(gè)完整階段：（1）當(dāng)心室壓高于主/肺動(dòng)脈壓時(shí)，主/肺動(dòng)血期開始，心室血液泵送到動(dòng)脈中；（2）射血時(shí)主動(dòng)脈瓣兩端壓差小于零時(shí)，半月瓣開始關(guān)閉，當(dāng)完室壓迅速下降；（3）當(dāng)心室壓低于心房壓后，二尖開，進(jìn)入充盈期，血液從左/右心房相應(yīng)的流入左/閉，且主/肺動(dòng)脈瓣也處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入等容收心室壓高于主/肺動(dòng)脈壓時(shí)進(jìn)入下一次循環(huán)。

如圖2.2 所示。在小動(dòng)脈和毛細(xì)血管中，血管壁是相對(duì)剛性的，血液流動(dòng)是穩(wěn)定的，摩擦損失是主導(dǎo)因素，因此局部流動(dòng)動(dòng)力學(xué)將他們與動(dòng)脈部分的阻力等效成一個(gè)純電阻元件描述。靜脈一般起存儲(chǔ)血液的作用，以適應(yīng)不同生理?xiàng)l件的過渡期間的血容量的再分配。由于靜脈血流相對(duì)穩(wěn)定，因此慣性效應(yīng)常被忽略，故用RC組合來描述其流動(dòng)特性，如圖 2.3 所示。肺循環(huán)建模時(shí)分為肺動(dòng)脈竇、肺動(dòng)脈和肺靜脈三部分，建模方法同體循環(huán)一致。圖 2.2 動(dòng)脈模型 圖 2.3 靜脈模型Fig.2.2 Arterial model Fig.2.3 Venous model2.2.2 心臟腔室模型（一）心室模型本文借用時(shí)變彈性函數(shù)模型描述左、右心室的收縮和舒張功能[11]，數(shù)學(xué)公式如（2.1）、（2.2）所示： sdmmdE t E EEt E（2.1） 1.91.921.90.710.7*0.711()1.55*mmmmmtttE t（2.2）公式（2.1）中 E（t）是時(shí)變彈性函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。其中 tc是一個(gè)心動(dòng)周期的時(shí)間，tc=60/HR，HR 是心率，tm=t/TMax

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2760499