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)具有高度動態(tài)特征,當患者應(yīng)用左心室輔助裝置治療后,二者之間的交互作用將會使得人體血液動力學更加復雜。研究左心室輔助裝置對人體血液動力學的影響,是研制左心室輔助裝置及進一步制定生理控制策略的基礎(chǔ)。本文借助數(shù)值方法和實驗手段針對基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)進行了建模仿真以及體外循環(huán)模擬實驗研究。本文主要研究內(nèi)容如下:首先,構(gòu)建了改進型血液循環(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,對血液循環(huán)系統(tǒng)各關(guān)鍵組成部分進行建模,并采用時變電阻和電感組合模型模擬二尖瓣,建立了改進型的六階集總參數(shù)血液循環(huán)系統(tǒng)模型。針對健康、心肌擴張病癥等生理狀況進行了數(shù)值模擬。數(shù)值結(jié)果表明,健康狀態(tài)和心肌擴張狀態(tài)的血液動力特性參數(shù)符合臨床生理特點。該改進模型可以實現(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,針對該模型仿真研究左心輔助后系統(tǒng)的血液動力學特性和過度輔助導致的抽吸現(xiàn)象。數(shù)值結(jié)果表明,左心室輔助裝置明顯改善心肌擴張狀態(tài)患者的血液動力學特性,當輔助裝置轉(zhuǎn)速為9000rpm時,主動脈流量達到5.90L/min,主動脈壓范圍提高到77mmHg至100mmHg之間。同時輔助裝置對左心室能起到卸載作用,轉(zhuǎn)速為9000rpm時左心室收縮壓減小為78mmHg。當轉(zhuǎn)速達到12800rpm時,檢測到明顯的抽吸現(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)速維持在抽吸點以下,保持足量灌注并抑制抽吸。最后,設(shè)計并建立基于左心輔助的血液循環(huán)系統(tǒng)體外實驗平臺,針對左心輔助裝置對血液循環(huán)系統(tǒng)動力學的影響開展實驗研究。實驗結(jié)果表明,該實驗系統(tǒng)可模擬健康狀態(tài)和心肌擴張病癥患者的血液動力學行為;采用左心輔助后心肌擴張狀態(tài)患者的血液動力特性明顯改善。隨著轉(zhuǎn)速上升,左心室輔助程度增加,同時對衰弱左心室的卸載功能增強。當轉(zhuǎn)速從5000rpm增加到8000rpm時,主動脈平均壓從106mmHg上升到109.5mmHg,主動脈流量達到3.7L/min,左心室收縮壓從101mmHg降至87mmHg;當轉(zhuǎn)速為8200rpm時,左心室舒張壓大幅下降,出現(xiàn)瞬時負值,產(chǎn)生抽吸現(xiàn)象。結(jié)果證明了實驗系統(tǒng)的可行性,所揭示左心室輔助裝置對血液動力學的影響規(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。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：N941.3;R541.6

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本文編號：1280369