完全磁悬浮离心式血泵脉动流模式的体外实验研究

摘要

心力衰竭已成为严重危害人类生命和健康的重大疾病，其发病率表现出逐年上升的趋势。心脏移植手术是手段治疗终末期心衰患者的最有效手段，然而严重缺乏心脏供体这一问题极大的限制了心脏移植手术的进行。在发达国家终末期心衰患者的主要治疗手段是植入心室辅助装置（ventricular assist device,VAD），通过植入VAD可暂时或永久的辅助或替代心脏的泵血功能，有助于心脏的卸负荷，促进血液循环。体外模拟循环系统（mock circulatory system,MCS）是一个模拟人体循环系统血流动力学状态的试验平台，被广泛用于心室辅助装置等心血管人工器官的体外性能评价。
　　苏州同心医疗器械有限公司研制开发的CH-VAD是我国首例采用完全磁悬浮驱动的第三代VAD，具有体积小，重量轻的特点，是世界上已知的最小磁悬浮VAD，具有非常好的植入性。本课题的目标就是评估CH-VAD脉动流模式的脉动性及其对心血管系统关键血流动力学参数的影响。主要的研究工作分为以下三个部分：
　　1．实验平台的搭建：该实验平台主要包括MCS和CH-VAD的硬件部分以及各自的控制模块。利用超声波流量计，压力传感器、位移传感器以及NI数据采集卡可对实验过程中各生理参数进行测量及采集，同时为了方便数据波形显示及电机的控制，采用Labview2014显示各参数波形图及电机控制。
　　2．实验环境的调试：实验是在中等心衰及极度心衰2种生理条件下进行，同时为评估CH-VAD辅助效果将其与健康状态各血液动力学参数作对比。通过调节心室模拟器驱动电机及微调外周阻力来复现人体不同生理状态。
　　3．CH-VAD辅助实验：将CH-VAD接入MCS系统，在心衰状态下分别以定常流及脉动流模式与MCS协同运行。当其以脉动流模式运行时，调整其中心转速、速度波形、振幅以及CH-VAD与心室模拟器运动起点间的相移，研究这些参数的改变对血液动力学的影响，评估其脉动流模式对心衰患者血流动力学的辅助效果。
　　研究结果显示，CH-VAD以定常流模式运行时心排量恢复到人体正常水平，但是血液脉动性急剧下降。当其以脉动流模式运行时，速度波形的改变仅仅对SHE(surplus hemodynamic energy)造成影响，sine波运行时相对于矩形波可获得更好的血液脉动性，对平均心排量、平均主动脉压和心搏功影响不大。同时，转速振幅的改变对心排量亦没有影响，但是振幅增加会导致平均主动脉压降低脉压及SHE却随之增大。此外，当相移为20％时SW出现最小值，其最大值位于相移70%处。心排量及平均主动脉压的最大值及最小值分别出现在70%及10%处。而SHE的最大值及最小值位于0%和50%的相移处。研究发现当相移为20%时CH-VAD以3500±600r/min的sine波运行可实现最理想的辅助效果。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 心力衰竭

1.2 心室辅助装置发展历程

1.3 体外模拟循环系统的应用

1.4 研究目标

第二章实验平台搭建

2.1 系统介绍

2.2 硬件组成

2.3 控制及数据采集程序

第三章 实验方法

3.1 MCS基线生理状态调试

3.2 CH-VAD辅助性能评价

3.3 实验步骤

第四章 实验结果与讨论

4.1基线生理状态

4.2 定常流模式水力学性能

4.3 脉动流模式水力学性能

4.4脉动流模式与定常流模式对比

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢

附录