[发明专利]一种模拟人体动脉瘤内血液流动的体外仿生循环实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学研究领域，特别涉及一种适用于在不同心跳频率下，对人体动脉瘤内血液流动情况进行循环模拟的的体外仿生循环实验系统。

背景技术

人体血液流动体外仿生循环实验系统是利用流动相似性原理来模拟真实血液流动情况，从而得到与真实血液流动相近的信息。体外仿生实验系统成本低、操作性强，实验结论与真实情形接近度高，故被广泛采用到现代生物医学研究领域。

目前，模拟在给定心率下人体内血液流动的体外仿生实验循环系统在国内外已经较多，其中典型的研究如文献【1】Zhang X，Yao Z，Zhang Y，et al.Experimental and computational studies on the flow fields in aortic aneurysms associated with deployment of AAA sten-grafts.Acta Mech Sin，2007，23：495-501和文献【2】Lieber BB，Livescu V，Hopkins LN，et al.Particle image velocimetry assessment of stent design influence on intra-aneurysmal flow[J].Annals of Biomedical Engineer ing，2002，30：768-777。但是人体心率的分布范围较宽正常成人心率在60次/分到100次/分之间均有分布，在此区间之外的心率通常为病态心率。而心跳频率的变化对血流动力学因素产生着重要的影响，对动脉瘤的形成、生长、破裂和瘤内血栓的形成有着密切的关系。为此开展研究心跳频率与血流动力学因素之间作用机制的研究，对了解和认识动脉瘤的发展演化过程及瘤内血栓的形成机理显得尤为必要和有意义。

人体血液的流动状态在不同心跳频率下，对血流速度、壁面剪切应力及瘤内涡流的影响规律均不同，而心跳频率在传统的体外仿生实验研究中，目前无法实现快速和精确的调节。故对不同心跳频率下血液流动状态的模拟造成了较大的局限性，从而不利于对研究心率变化与血流动力学因素之间的作用机制，给认识和了解动脉瘤的发展演化过程和瘤内血栓的形成机理带来很大困难。

为了能够研究心跳频率对血流动力学因素的影响机制，需要一个能够很好模拟心脏蠕动的蠕动泵，而心脏的蠕动对人体动脉管内的血液流动状态的两个参数要求很高。第一个参数即为表征流体流动状态的雷诺数。第二参数为表征真实血流脉动程度的沃莫斯利数。这两个参数值的大小范围决定了体外仿生实验血流状态与真实动脉瘤管内的血流状态是否近似，也决定了整个体外仿生实验系统的有效性和合理性。

发明内容

本发明目的在于提供了一种模拟人体动脉瘤内血液流动的体外仿生循环实验系统，它能够模拟不同心跳频率下，动脉瘤内的血液流动状态，为获取瘤体内部的血流速度分布、瘤体壁面剪切应力、瘤内涡流等数据提供便利。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：包括通过管路相连、并形成闭合循环回路的上、下储液箱，在上、下储液箱内设置有流体工质，上储液箱的出口经硅胶软管与层流发生器相连通，且该硅胶软管穿过蠕动泵，层流发生器经橡胶管与实验段、流量计及下储液箱的入口相连，下储液箱的出口经橡胶管与上储液箱的入口相连，且在该管道上还安装有循环泵。

所述的上、下储液箱采用10mm厚有机玻璃加工制作而成。

所述的上储液箱1出口的压力为13kPa，且在上储液箱1的出口硅胶软管上安装有阀门。

所述的蠕动泵的转速可调，其转速为60rpm～120rpm，且硅胶软管穿过蠕动泵泵头固定轴与蠕动泵挤压轮之间。

所述的层流发生器由内径为1mm、外径为1.1mm、长度为10cm的空心细管捆扎而成，并穿过橡胶管。

所述的实验段固定于有机玻璃腔内，该有机玻璃腔填充满流体工质。

所述的流体工质采用甘油水溶液，其温度为25±1℃，运动粘度为12.38×10^-6m²/s，质量分数为64％，密度为1.125g/cm³。