一种模拟颈总动脉血流电阻抗的离体循环系统

发布时间：2020-05-26 07:41

【摘要】：高血压与动脉粥样硬化一直是导致心脑血管疾病的危险因子,其发生通常伴随着一系列血液动力学参数的改变,而且其改变通常早于影像学指标的改变。由于颈总动脉是汇聚上游主动脉以及下游脑血管床血流信息的重要供血器官,因此对其血液动力学参数的检测对于早期诊断心脑血管疾病具有非常重要的临床意义。传统的多普勒超声检测颈总动脉血液动力学参数精度高,但具有价格昂贵、操作复杂的缺点。生物电阻抗技术可以克服以上缺点,但血流电阻抗与血液动力学参数的定量关系仍有待深入研究。由于在体颈总动脉系统受人体呼吸、神经等其他系统的影响,因此,迫切需要一种模拟颈总动脉血流电阻抗信号的离体循环系统,为进一步深入研究电阻抗信号与血液动力学参数之间的定量关系提供一个实验平台。本论文首先利用超声多普勒技术检测颈总动脉的轴心血流速度和管径波形,结合动脉脉动血流的Womersley理论和血液电导率的Maxwell-Fricke理论,计算得到颈总动脉血流电阻抗的波形及其影响因素,发现颈总动脉血流阻抗同时受到血管管径与血流流速的影响。其次,基于人体血液循环系统的五元件弹性腔模型,构建了模拟颈总动脉血流电阻抗的离体循环系统。该系统主要由模拟心脏泵血功能的离心泵、模拟血管顺应性的弹性腔、模拟血流阻力的阻力阀、模拟颈总动脉的弹性管与弹性管对照的刚性管等连接而成。最后,使用压力传感器和阻抗测量系统组成了血压、压差以及血流阻抗检测系统,实现了压力波形的采集与动态血流电阻抗的精确测量。同时,利用STM32控制器实现了离心泵工作频率和工作能级的控制。该模拟颈总动脉血流的离体循环系统可以根据需要模拟不同生理情况下的模拟动脉血流电阻抗信号,通过改变离心泵的工作频率与工作能级模拟了不同心率与不同血流流速情况下的血流电阻抗信号。测量结果证明该离体循环系统能够模拟颈总动脉血流阻抗的影响因素,即血管管径与血流流速的变化,并且能够检测到血流阻抗的相应变化。因此,该离体循环系统可作为一个离体实验平台,为进一步深入研究颈总动脉血流电阻抗信号与血液动力学参数之间定量关系奠定了基础。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318

【参考文献】