一種經皮導管泵的設計與實驗研究.pdf

1、經皮導管泵是一種借助微創(chuàng)手術植入的新型左心室輔助裝置，因其植入簡便、創(chuàng)傷小等特點，可作為急性心衰患者的短期治療方法和急救措施，以維持患者的血液循環(huán)。
　　本課題基于左心室輔助的生理要求，設計了一種可用于短期心室輔助的經皮導管泵，并利用計算流體力學（CFD）技術對其流場的血液動力學行為進行了仿真，借助數學模型，對抗溶血、血栓性能進行了預測，最后通過水力實驗驗證了導管泵的可行性。
　　首先，確定了經皮導管泵的基本設計要求，在此基

2、礎上提出了經皮導管泵的設計方案，確定了葉輪的結構和電機的驅動參數。
　　其次，應用CFD技術分析導管泵的水力性能和血液相容性。采用非結構網格技術對流道進行網格劃分，應用k-ε湍流模型進行數值仿真，采用基于拉格朗的粒子示蹤技術，獲得血細胞粒子的活動軌跡。采用Giersiepen模型進行抗溶血性能預測，借助 Grigioni和Danny Bluestein模型進行血栓預測。導管泵的水力特性曲線表明導管泵在轉速為9000r/min時，流

3、量為4L/min時，泵的揚程可以達到94mmHg，達到左心室輔助要求；速度場顯示泵內流動模式規(guī)則，沒有明顯導致血損的流動模式；流道內，最大壁面切應力為158Pa，僅分布于靠近進口處的葉片工作背面，其他區(qū)域的壁面切應力均低于150Pa；導管泵的溶血值為2.70E-05，小于實驗允許值5.23E-03；Grigioni和Danny Bluestein模型計算得到的導管泵血小板活性值PAS分別為6.35E-06和7.68E-04，小于3.03

4、E-02的實驗允許值?；贑FD的數值分析表明，本文提出的導管泵可滿足水力性能和血液相容性的要求。
　　最后，搭建了血液循環(huán)模擬實驗臺，制作了導管泵樣機，并進行了水力實驗。水力實驗結果表明，實驗所得到的H-Q特性曲線與模擬特性曲線整體變化趨勢相同。在轉速為9000r/min、流量為4L/min時，揚程為為82.6mmHg，可達到水力性能要求。實驗的揚程數值在相同流量下比仿真結果低5-15mmHg，原因在于實驗過程中的機械、水力損失