人工心脏体外模拟循环仿真与试验系统研究

发布时间：2023-04-20 04:11

　　心血管疾病是危害人类健康的严重疾病,它是造成人类死亡的主要原因之一。心血管疾病种类多样,其中最严重的是终末期心力衰竭,此时心室无法完成正常的泵血功能,从而使人体内的各器官和组织无法保证充足的供血功能。心力衰竭中又以左心室心力衰竭为主,所以左心室辅助装置(LVAD)是治疗左心室衰竭的有效方法之一。LVAD工作原理是通过血泵辅助左心室的泵血功能,从而维持左心室的血液输出量。在LVAD的制造完成后且临床应用之前,需要对LVAD的性能进行评估。通常是通过活体动物实验来完成,但是活体实验周期长耗费大量的人力和物力。由于LVAD在设计过程中需要不断地改进和修正,这样就需要多次反复的动物实验,所以研究人员希望在进行动物实验前,能够有一套实验装置可以评估LVAD的基本的性能,这时体外模拟循环系统就成为研究人员需要实现的一个装置。虽然体外模拟循环系统不能够完全代替动物实验,但是它可以缩短血泵的研发设计周期,并能完成设计的血泵的生理性能测试。本论文的主要研究工作如下:首先,对左心室辅助装置的使用环境人体血液循环系统,进行了基本生理学知识的梳理,详细地介绍了人体循环系统各主要组成部分的特征和功能。其次,对人...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 背景及意义
        1.1.1 人工心脏辅助装置概述
        1.1.2 人工心脏体外模拟测试系统
    1.2 人工心脏体外模拟测试系统国外研究现状
    1.3 人工心脏体外模拟测试系统国内研究现状
    1.4 课题主要研究内容
    1.5 本章小结
第二章 人工心脏体外测试系统生理学基础
    2.1 人体血液循环系统系统概述
    2.2 心脏的结构与功能
        2.2.1 心脏的基本结构
        2.2.2 心脏的泵血功能
    2.3 血液
    2.4 血流动力学
        2.4.1 血流阻力
        2.4.2 血流量
        2.4.3 血液压力
    2.5 心脏心力衰竭
    2.6 本章小结
第三章 人工心脏泵流场仿真与分析
    3.1 计算流体动力学及Fluent
        3.1.1 计算流体力学及应用
        3.1.2 计算流体力学软件FLUENT
    3.2 离心泵网格划分
    3.3 FLUENT仿真设置
        3.3.1 三维流动基本方程
        3.3.2 湍流模型
        3.3.3 流体参数设置
        3.3.4 旋转坐标系的选择
        3.3.5 算法选择
        3.3.6 控制微分方程组及边界条件
    3.4 仿真结果及分析
        3.4.1 离心泵工况分析
        3.4.2 离心泵流场分析
    3.5 本章小结
第四章 人工心脏体外模拟循环系统数学建模与试验台搭建
    4.1 人工心脏体外模拟循环系统理论
    4.2 人工心脏体外模拟循环系统建模和数值模拟
        4.2.1 离心泵数学模型建模
        4.2.2 心室腔、动脉腔数学模型建模
        4.2.3 电磁开关阀、节流阀数学模型建模
        4.2.4 体外模拟循环系统数值模拟
    4.3 人工心脏体外模拟循环系统实验台搭建
        4.3.1 离心泵选型
        4.3.2 电磁开关阀选型
        4.3.3 心室腔和动脉腔
        4.3.4 节流阀选型
        4.3.5 管配件与接头
        4.3.6 压力传感器选型
        4.3.7 流量计选型
        4.3.8 人工心脏体外模拟循环系统实验台
    4.4 本章小结
第五章 人工心脏体外测试系统实验与结果分析
    5.1 人工心脏体外测试系统数据采集和控制
        5.1.1 实验装置数据采集部分硬件选择
        5.1.2 实验装置数据采集控制流程设计
    5.2 人工心脏体外测试系统实验分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究工作的展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3794862