具有压力感受性反射调节机制的体外循环模拟系统研究
发布时间：2022-02-04 16:50
近年来,在心力衰竭的治疗中,左心室辅助装置（Left Ventricular Assist Device,LVAD）的应用越来越广泛。这类装置在进入临床试验前,需要经过严格的测试评估。体外循环模拟系统（Mock Circulation System Loop,MCL）能够在体外模拟不同生理条件下的脉动流环境,被广泛用于心血管人工器官的体外性能评价。在人体循环系统中存在多种生理反馈调节机制,其中压力感受性反射（Baro-Reflex,BR）调节机制是维持人体动脉血压稳定的关键性机制。通过位于颈动脉窦的压力感受器感受人体动脉血压的变化,经过中枢神经将信号传递给动脉、静脉和心脏,改变静脉无压体积、体循环外周阻力、左/右心室收缩末期弹性以及心动周期五个效应器的输出,达到维持血压稳定的目的。因此本课题通过对前期搭建的MCL进行改造,建立了具有部分BR机制的体外循环模拟系统,为LVAD提供一个与人体血液循环系统更相似的环境,并通过实验研究系统的血流动力学参数响应特性,验证MCL系统有效性和BR调控的生理合理性。本课题主要从以下几个方面进行研究:首先,以课题组前期完成的具有BR算法的CAMSIM数学...
【文章来源】：苏州大学江苏省211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１国外经典的体外循环模拟系统设计??
第一章绪论?具有压力感受性反射调节机制的体外循环模拟系统研宂??疗的抽吸问题，该ＭＣＬ进一步扩展了?ＬＶＡＤ与ＭＣＬ交互研究的临床问题［３９１然??而忽略了右心和肺循环，未建立起全身血液循环系统，如图ｌ－２（ｂ）所示。??ｆ７－７?Ｉ?ｎ－ｎ?７？－＾｝７７ＪＩＩＪ?ＪＩ?ｉｊＪｌｒ－７７１?、??Ｊ?＊??＂心ｓ??ｆｊ－，?Ｍ＊ｒ．?０?｜?ＢＢＫ?｜??（ａ）樊瑜波等人设计含主动脉分支的ＭＣＬ?（ｂ你庆设计模拟心肌扩张的ＭＣＬ??图１－２国内体外循环模拟系统设计??然而，在真实的人体循环系统中存在多种生理反馈调节机制，其中ＢＲ机制作??为一种具有双向作用的负反馈调节机制，在快速调节血压、缓冲动脉血压急剧变化??过程中有着重要的作用％１。自Ｇｕｙｔｏｎ等人提出循环系统调节模型以来研宄者??们开始将研宄重点逐渐转移到如何在ＭＣＬ中实现ＢＲ生理调节机制中。通过在心??血管系统中引入ＢＲ机制的建模仿真研究，Ｕｒｓｉｎｏ等人获得了相对成熟的神经系统??对动脉压力的短期调节数学模型，用于模拟急性失血的情况下ＢＲ机制调节血压的??功能［４２１。随后研究者基于算法模型的结果作为指导，开始研究ＭＣＬ系统中ＢＲ机??制的实现。２００８年，Ｍｕｓｈｉ等人设计了一款新型ＭＣＬ，并在ＭＣＬ中模拟了短期??ＢＲ机制反馈调节，同时在各种生理状态下进行负载变化的模拟实验，研宄系统的??血流动力学响应，表明具有ＢＲ机制的ＭＣＬ更符合真实人体的生理现象［４３】。??Ｏｃｈｓｎｅｒ团队搭建了一套全混合新型模拟循环实验系统，基于硬件在环的概念，使??用已经含有系统心排量和外周阻力自动调节的ＢＲ模型，建立了仿真模型与ＶＡＤ??之间通讯、控制
、?ｒ——＞?、??＇ＭＫｋ?Ｉ?ｖｍｕａｌ?ＰｔｍｕｆＴ?Ｐ＇？ｔｕ＞＊?Ｐｒａｔｔｕｎ?▼??ｒ－?－４?４ｌ??Ｕｌｌ＾Ａ＾Ｉ?ｉ?＾?ｌ?ｉ?ｉ?Ｊ??ＶｉｒｔｕｌｌｌＭｏＯｔｆＣｗｔｉｌ?ｌＭｌｈｗＭｎ＞ｖ?Ｈｖ？ｒＭＩ？?ＬＸｔｆｌ?ｙ??ｆｌ?．?１?＾?ｖ?－??ａ?＇?Ｗ?＊?＾ｊｎｎ－＊％?ＭｃｒＯｔ？ｒ??（ａ）?Ｃｕｅｎｃａ等人设计的含有ＢＲ机制用于全人工心脏的ＭＣＳ?（ｂ）?Ｆｒａｎｋ等人设计混合梭拟循环回路??图１－３具有ＢＲ机制模拟循环回路１４５？？??注：（ａ）ＭＣＬ硬件控制单元和用户界面（左）：系统原理图（右）。ＰＲ＝肺循环外周阻力：??ＳＲ＝系统外周阻力：ＶＲ＝静脉储液腔；ＶＶ＝静脉无压容积；ＴＡＨ＝全人工心脏；ＬＨ＝用户界面。??（ｂ）数学模型－水力学回路界面。Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｂｌｏｏｄ?Ｃｉｒｃｕｉｔ＝虚拟血液循环，包含虚拟ｆｆｉ力、流量传感??器：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?Ｃｉｒｃｕｉｔ＝水力学回路．包含真实压力、流量传感器以及管道夹；??迎过以上体外循环系统的国内外研宄现状可知，ＭＣＬ系统的研究勾设汁在国??内外已经获得较为成熟的发展，同时具有ＢＲ反馈调节机制的ＭＣＬ系统成为当前??的研究热点，国外学者以具有ＢＲ机制的数学模型仿真血流动力学结果为指导，在??ＭＣＬ中引入ＢＲ机制，完成含有压力反射调节机制的系统设计与实３１，并通过实??验验证了设计的合理性与反射调节的有效性，为ＶＡＤ在进行动物实验和临床试验??前提供一个良好的体外血流动力学性能测试平台。然而目前在国内体外循环模拟??系统的发展中，对于含有ＢＲ机制的ＭＣＬ系统研究较少，Ｋ屮浙江
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2018》要点介绍[J]. 马丽媛,吴亚哲,陈伟伟. 中华高血压杂志. 2019(08)
[2]用于心室辅助装置系统性能测试的标准化体外模拟循环系统研究[J]. 陈实,李澍,陈琛,支梦竹,黄鹏辉,马云善,陈紫文,徐博翎. 中国医疗设备. 2018(09)
[3]完全磁悬浮心室辅助装置的体外模拟循环系统实验研究[J]. 黄柊喻,党维国,陈琛,马骁,缪进静,徐博翎. 医用生物力学. 2017(02)
[4]基于集中参数模型的左心室辅助装置血流动力学仿真[J]. 肖大伟,徐博翎. 北京生物医学工程. 2016(04)
[5]左心室辅助装置治疗终末期心力衰竭进展[J]. 白龙,田海,陈巍,孙露,蒋树林. 哈尔滨医科大学学报. 2016(02)
[6]心脏移植受者生存质量现状的研究[J]. 薛梅,梁涛,邱建丽,刘波. 中华护理杂志. 2014(08)
[7]基于LM2596的不间断直流电源设计[J]. 潘传勇,丁国臣,陈世夏. 现代电子技术. 2013(17)
[8]STC12C5A60S2与PC机的交流电机闭环调速系统[J]. 李振东. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(09)
[9]体外模拟心血管系统血液动力学性能分析[J]. 李洪,钱坤喜. 生物医学工程学杂志. 2006(04)
[10]当今人工心室辅助装置[J]. 屈正. 中国医疗器械信息. 2006(07)
博士论文
[1]左心室辅助装置体外模拟循环测试系统及生理控制研究[D]. 黄峰.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于左心辅助的血液循环系统研究[D]. 徐庆.江苏大学 2017
[2]颈动脉窦压力感受性反射作用下左心室辅助装置的血流动力学仿真[D]. 肖大伟.苏州大学 2015
[3]多用途双心室体外辅助循环血泵的实验研究分析[D]. 张雷.暨南大学 2014
本文编号：3613574
【文章来源】：苏州大学江苏省211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１－１国外经典的体外循环模拟系统设计??
第一章绪论?具有压力感受性反射调节机制的体外循环模拟系统研宂??疗的抽吸问题，该ＭＣＬ进一步扩展了?ＬＶＡＤ与ＭＣＬ交互研究的临床问题［３９１然??而忽略了右心和肺循环，未建立起全身血液循环系统，如图ｌ－２（ｂ）所示。??ｆ７－７?Ｉ?ｎ－ｎ?７？－＾｝７７ＪＩＩＪ?ＪＩ?ｉｊＪｌｒ－７７１?、??Ｊ?＊??＂心ｓ??ｆｊ－，?Ｍ＊ｒ．?０?｜?ＢＢＫ?｜??（ａ）樊瑜波等人设计含主动脉分支的ＭＣＬ?（ｂ你庆设计模拟心肌扩张的ＭＣＬ??图１－２国内体外循环模拟系统设计??然而，在真实的人体循环系统中存在多种生理反馈调节机制，其中ＢＲ机制作??为一种具有双向作用的负反馈调节机制，在快速调节血压、缓冲动脉血压急剧变化??过程中有着重要的作用％１。自Ｇｕｙｔｏｎ等人提出循环系统调节模型以来研宄者??们开始将研宄重点逐渐转移到如何在ＭＣＬ中实现ＢＲ生理调节机制中。通过在心??血管系统中引入ＢＲ机制的建模仿真研究，Ｕｒｓｉｎｏ等人获得了相对成熟的神经系统??对动脉压力的短期调节数学模型，用于模拟急性失血的情况下ＢＲ机制调节血压的??功能［４２１。随后研究者基于算法模型的结果作为指导，开始研究ＭＣＬ系统中ＢＲ机??制的实现。２００８年，Ｍｕｓｈｉ等人设计了一款新型ＭＣＬ，并在ＭＣＬ中模拟了短期??ＢＲ机制反馈调节，同时在各种生理状态下进行负载变化的模拟实验，研宄系统的??血流动力学响应，表明具有ＢＲ机制的ＭＣＬ更符合真实人体的生理现象［４３】。??Ｏｃｈｓｎｅｒ团队搭建了一套全混合新型模拟循环实验系统，基于硬件在环的概念，使??用已经含有系统心排量和外周阻力自动调节的ＢＲ模型，建立了仿真模型与ＶＡＤ??之间通讯、控制
、?ｒ——＞?、??＇ＭＫｋ?Ｉ?ｖｍｕａｌ?ＰｔｍｕｆＴ?Ｐ＇？ｔｕ＞＊?Ｐｒａｔｔｕｎ?▼??ｒ－?－４?４ｌ??Ｕｌｌ＾Ａ＾Ｉ?ｉ?＾?ｌ?ｉ?ｉ?Ｊ??ＶｉｒｔｕｌｌｌＭｏＯｔｆＣｗｔｉｌ?ｌＭｌｈｗＭｎ＞ｖ?Ｈｖ？ｒＭＩ？?ＬＸｔｆｌ?ｙ??ｆｌ?．?１?＾?ｖ?－??ａ?＇?Ｗ?＊?＾ｊｎｎ－＊％?ＭｃｒＯｔ？ｒ??（ａ）?Ｃｕｅｎｃａ等人设计的含有ＢＲ机制用于全人工心脏的ＭＣＳ?（ｂ）?Ｆｒａｎｋ等人设计混合梭拟循环回路??图１－３具有ＢＲ机制模拟循环回路１４５？？??注：（ａ）ＭＣＬ硬件控制单元和用户界面（左）：系统原理图（右）。ＰＲ＝肺循环外周阻力：??ＳＲ＝系统外周阻力：ＶＲ＝静脉储液腔；ＶＶ＝静脉无压容积；ＴＡＨ＝全人工心脏；ＬＨ＝用户界面。??（ｂ）数学模型－水力学回路界面。Ｖｉｒｔｕａｌ?Ｂｌｏｏｄ?Ｃｉｒｃｕｉｔ＝虚拟血液循环，包含虚拟ｆｆｉ力、流量传感??器：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?Ｃｉｒｃｕｉｔ＝水力学回路．包含真实压力、流量传感器以及管道夹；??迎过以上体外循环系统的国内外研宄现状可知，ＭＣＬ系统的研究勾设汁在国??内外已经获得较为成熟的发展，同时具有ＢＲ反馈调节机制的ＭＣＬ系统成为当前??的研究热点，国外学者以具有ＢＲ机制的数学模型仿真血流动力学结果为指导，在??ＭＣＬ中引入ＢＲ机制，完成含有压力反射调节机制的系统设计与实３１，并通过实??验验证了设计的合理性与反射调节的有效性，为ＶＡＤ在进行动物实验和临床试验??前提供一个良好的体外血流动力学性能测试平台。然而目前在国内体外循环模拟??系统的发展中，对于含有ＢＲ机制的ＭＣＬ系统研究较少，Ｋ屮浙江
【参考文献】：
期刊论文
[1]《中国心血管病报告2018》要点介绍[J]. 马丽媛,吴亚哲,陈伟伟. 中华高血压杂志. 2019(08)
[2]用于心室辅助装置系统性能测试的标准化体外模拟循环系统研究[J]. 陈实,李澍,陈琛,支梦竹,黄鹏辉,马云善,陈紫文,徐博翎. 中国医疗设备. 2018(09)
[3]完全磁悬浮心室辅助装置的体外模拟循环系统实验研究[J]. 黄柊喻,党维国,陈琛,马骁,缪进静,徐博翎. 医用生物力学. 2017(02)
[4]基于集中参数模型的左心室辅助装置血流动力学仿真[J]. 肖大伟,徐博翎. 北京生物医学工程. 2016(04)
[5]左心室辅助装置治疗终末期心力衰竭进展[J]. 白龙,田海,陈巍,孙露,蒋树林. 哈尔滨医科大学学报. 2016(02)
[6]心脏移植受者生存质量现状的研究[J]. 薛梅,梁涛,邱建丽,刘波. 中华护理杂志. 2014(08)
[7]基于LM2596的不间断直流电源设计[J]. 潘传勇,丁国臣,陈世夏. 现代电子技术. 2013(17)
[8]STC12C5A60S2与PC机的交流电机闭环调速系统[J]. 李振东. 单片机与嵌入式系统应用. 2011(09)
[9]体外模拟心血管系统血液动力学性能分析[J]. 李洪,钱坤喜. 生物医学工程学杂志. 2006(04)
[10]当今人工心室辅助装置[J]. 屈正. 中国医疗器械信息. 2006(07)
博士论文
[1]左心室辅助装置体外模拟循环测试系统及生理控制研究[D]. 黄峰.浙江大学 2014
硕士论文
[1]基于左心辅助的血液循环系统研究[D]. 徐庆.江苏大学 2017
[2]颈动脉窦压力感受性反射作用下左心室辅助装置的血流动力学仿真[D]. 肖大伟.苏州大学 2015
[3]多用途双心室体外辅助循环血泵的实验研究分析[D]. 张雷.暨南大学 2014
本文编号：3613574
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