心衰脈動(dòng)過程中兩級軸流血泵內(nèi)部血液損傷的數(shù)值模擬研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、心力衰竭現(xiàn)今已經(jīng)成為心血管疾病中致死率最高的疾病之一。心臟移植是治療終末期心衰患者唯一的治療手段。但是因?yàn)樾呐K供體的缺乏,很多患者在等待供體的心臟移植過程中死亡。因此,用于機(jī)械輔助支撐終末期心衰患者心臟做功的軸流血泵被發(fā)展起來,用以維持患者心血管循環(huán)中血液的正常循環(huán),延緩患者的生命。
  軸流血泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)帶來高剪切應(yīng)力,造成泵中血液損傷程度很高。論文所研究的經(jīng)皮下植入式微型軸流血泵有嚴(yán)格的徑向尺寸限制,但軸向尺寸限制小,所以

2、本文通過增加軸流血泵的級數(shù)來降低葉輪轉(zhuǎn)速,探索在滿足輔助要求條件下減小血液損傷的可能性。同時(shí),軸流血泵在進(jìn)行心衰輔助時(shí),由于衰竭的左心室仍然不斷地收縮舒張對血液擠壓做功,使血泵的進(jìn)口壓強(qiáng)和流量產(chǎn)生周期性變化,造成血泵處于非穩(wěn)定脈動(dòng)運(yùn)行狀態(tài),泵內(nèi)血液損傷也是未知的。
  綜上所述,本文發(fā)展了血液損傷的評價(jià)方法,結(jié)合溶血和血栓的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,通過CFD計(jì)算探究了在心衰脈動(dòng)過程中兩級軸流血泵內(nèi)血液損傷的程度。本文主要進(jìn)行了以下兩個(gè)方面的

3、研究:
  (1)對兩級軸流血泵進(jìn)行兩種不同直徑尺寸的水力設(shè)計(jì),并且根據(jù)首次級揚(yáng)程的不同分成三種組合。單級軸流血泵用于同兩級軸流血泵做血液損傷程度的比較。在進(jìn)口流量5 L/min、出口壓力100 mmHg的工況下,對這兩種類型的軸流血泵進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果顯示:外徑為14 mm的軸流血泵系列中,兩級軸流血泵的血液損傷比單級設(shè)計(jì)大;外徑為8 mm的軸流血泵系列中,兩級軸流血泵溶血程度優(yōu)于單級設(shè)計(jì),而血小板活化程度差于單級設(shè)計(jì)。三種不同

4、揚(yáng)程組合的兩級軸流血泵相比,在溶血程度和血小板活化程度的指標(biāo)上,兩級低-高揚(yáng)程葉輪組合血泵設(shè)計(jì)優(yōu)于兩級等揚(yáng)程和兩級高-低揚(yáng)程葉輪組合血泵設(shè)計(jì)。
  (2)為了理解血泵脈動(dòng)運(yùn)行時(shí)流動(dòng)對血液造成的損傷,我們建立了血泵和心血管循環(huán)系統(tǒng)多尺度模型。多尺度模型將0維尺度的心血管循環(huán)集中參數(shù)模型和3維尺度的軸流血泵內(nèi)部流動(dòng)分布式參數(shù)模型相結(jié)合。以兩級軸流血泵為例,用MATLAB仿真得到一個(gè)心動(dòng)周期中兩級軸流血泵的動(dòng)態(tài)進(jìn)出口壓差和流量變化。其次

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