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

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