人工心脏泵辅助水平对红细胞影响与脑供血影响的多相流研究

发布时间：2017-04-02 15:06

  本文关键词：人工心脏泵辅助水平对红细胞影响与脑供血影响的多相流研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：人工心脏泵是治疗心衰的一种有效手段，但是目前其血流辅助指数（Blood Assist Index）对红细胞形态和脑供血的影响机理尚不明确。本文的研究目标是阐明人工心脏泵的对红细胞形态与脑供血的影响规律。为此，本文采用多相流数方法解决人工心脏泵辅助中面临的3个问题：人工心脏泵的如何影响其切应力的时频域特性；切应力的时频特性对红细胞有何影响；人工心脏泵的对脑部供血能产生何种影响。针对上述问题，论文开展三方面研究。 第一，，采用人工心脏泵内部多相流模型，研究对人工心脏泵内部切应力时频域特性的影响规律。对比分析不同(47%，62%，74%，82%)下的切应力的时域指标切应力最大值和平均值以及频域指标谐波指数HI和低中高谐波指数，获取血泵不同对血泵内部血流切应力时域和频域分布的影响规律。 第二，采用体外实验的方法，研究切应力时频特性对红细胞的影响机理。利用数值计算获得人工心脏泵切应力的时频域范围，根据该计算结果对红细胞进行体外流体剪切实验，测量实验前后游离血红蛋白含量和非常态红细胞数量，分析血泵产生的不同量级和不同频率的切应力对红细胞的损伤的影响规律。 第三，采用主动脉多相流模型，研究人工心脏对脑部供血的影响规律。血液设定为由血浆和红细胞组成的两相流体，通过血流动力学模拟，分析对脑部供血的影响，对主动脉弓及其分支血管在血泵辅助下的血流动力学变化进行计算分析，并结合动物实验的数据研究对血流分布的影响情况。 论文的研究工作共获得三方面结论。 第一，数值计算结果显示时域指标切应力最大值和平均值随增加而增加。对应的切应力的幅值，谐波指数HI，低中高谐波指数均没有显著差异， 与切应力的频率成分的分布无关。影响切应力的时域特性，并不影响其频域分布。 第二，不同量级和不同频率切应力对红细胞的影响实验的结果显示，血泵产生切应力会导致非常态红细胞出现，切应力的量级和幅值影响红非常态细胞数目。在相同切应力暴露时间作用下，非常态红细胞数目随着切应力增大而增多（p=0.0270.05)；在相同切应力频率作用下，非常态红细胞数目随切应力幅值增大而增大。 第三，数值计算结果显示随着的增加，主动脉及分支血管流量增加，增加了血液灌注，左颈动脉灌注略高于右颈动脉灌注，血流脉动性降低。主动脉弓和分叉血管部位，红细胞相体积分数分布变化范围很小，基本在45%上下。血泵叶轮部分和间隙位置红细胞体积分数较大，可达60%，此区域也是血栓多发区。并且人工心脏泵的在体动物实验结果显示，随着的增加，左右颈动脉平均流量增加，且多数情况下，左颈动脉流量大于右颈动脉流量。随着的增加，左右颈动脉的搏动指数下降，颈动脉流量脉动性明显降低。动物实验结果与数值计算结果一致。
【关键词】：人工心脏泵 血流辅助指数 红细胞 脑供血 多相流
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 研究对象12-13
• 1.3 国内外研究现状分析13-16
• 1.3.1 人工心脏对血液的影响13-14
• 1.3.2 血流切应力的时频域特性14-15
• 1.3.3 人工心脏对脑部供血的影响15-16
• 1.4 计算流体力学在人工心脏中的应用16-18
• 1.4.1 血流动力学计算中的多相流研究16-17
• 1.4.2 滑移网格在人工心脏中的研究17-18
• 1.5 本论文的研究内容18-20
• 第2章 辅助水平对人工心脏泵内部切应力特性影响的数值研究20-32
• 2.1 辅助水平 BAI 的定义20-21
• 2.2 人工心脏泵内部流场数值研究21-30
• 2.2.1 计算模型与网格划分21-22
• 2.2.2 湍流设置22-23
• 2.2.3 离散模型设置23
• 2.2.4 边界条件与旋转模型设置23-24
• 2.2.5 计算指标24-25
• 2.2.6 计算结果与分析25-30
• 2.3 本章小结30-32
• 第3章 切应力时频特性对红细胞影响规律的实验研究32-44
• 3.1 实验目的32
• 3.2 实验设计32-36
• 3.2.1 不同量级切应力实验32-34
• 3.2.2 不同频率切应力实验34-36
• 3.3 实验材料36-37
• 3.3.1 实验仪器36
• 3.3.2 实验试剂36-37
• 3.4 切应力实验结果分析37-43
• 3.4.1 量级实验结果37-39
• 3.4.2 频率实验结果39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 辅助水平对脑部供血影响的研究44-64
• 4.1 人工心脏泵对脑供血影响的两相流数值研究44-58
• 4.1.1 计算模型与网格划分44-46
• 4.1.2 欧拉模型设置46-47
• 4.1.3 边界条件与旋转模型设置47
• 4.1.4 计算指标47-48
• 4.1.5 计算结果分析48-58
• 4.2 人工心脏泵的动物实验研究58-62
• 4.2.1 实验目的58
• 4.2.2 实验方法与材料58-60
• 4.2.3 实验结果分析60-62
• 4.3 本章小结62-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-74
• 攻读硕士学位期间取得的成果74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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  本文关键词：人工心脏泵辅助水平对红细胞影响与脑供血影响的多相流研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：282676