[发明专利]多点驱动式心脏搏动模拟装置

说明书

本发明涉及一种心脏搏动过程的模拟装置，属于医疗器械领域。本发明装置包括模拟心脏、加载外壳、驱动装置和反馈控制系统。模拟心脏置于加载外壳内。所述驱动装置包括若干个各自独立的驱动子模块，对心脏不同部位进行单独加载，实现每个时刻下心脏腔室壁的位移，从而模拟还原心脏真实的搏动过程。本发明中的心脏模型可基于医学影像进行精确建模，通过多点分布的驱动子模块实现心脏真实搏动过程的模拟，有效的消除了传统心脏模拟器流量、流速、变形、载荷等无法反映真实力学环境的问题。在设置好驱动程序后，既可以模拟健康人心脏搏动的情况，还可以通过更改驱动程序模拟特定人群的心脏搏动特征。

技术领域

本发明涉及一种心脏搏动过程的模拟装置，主要用于实现植入物在心脏搏动状态下的特性和功能测试，属于医疗器械领域。

背景技术

心血管病是由心脏和血管疾患引起的疾病，是全球人类死亡的主要原因之一。在中国，近四分之三的人存在心血管问题，且有明显的年轻化趋势；在美国，20～40岁人群中有11％患心血管疾病，40～60岁人群患病率达到71％。在心脏中安装植入物是治疗心血管疾病的常见方式，例如植入心脏起搏器可以有效治疗某些心律失常引发的心脏功能障碍，植入心律转复除颤仪能有效识别并及时终止恶性心律失常，置换人工心脏瓣膜可实现对天然心脏瓣膜(如主动脉瓣、二尖瓣、肺动脉瓣及三尖瓣)的功能替代，植入心脏封堵器可治疗先天性房室间隔缺损、动脉导管未闭等。

一般来说，心脏植入物需要在患者体内长期存在。因此，在植入物设计研发、性能验证试验、医疗器械执照审定、产品质量检验等过程中，需要在心脏的真实搏动载荷条件下对植入物的特性和功能进行优化、测试、评估和检验，才能科学地评价其在体内是否可以长期稳定可靠工作。现有的心脏搏动模拟装置通常采用液压方式来驱动模拟心脏实现整体收缩和舒张，从而对其中所安装的植入物进行特性功能测试。例如，公告号为CN102949252B的中国发明专利公开了一种用于介入瓣膜体外模拟及性能测试的装置，通过控制脉冲驱动产生模拟健康人体单心室的循环博动状态。然而，使用液压整体驱动心脏搏动时，由于心脏腔室各个部分受载相同，产生的腔室壁变形呈均匀分布，与实际心脏搏动状态不符。在公告号为CN206342566U的中国实用新型专利中，通过控制人工二尖瓣前后的液体压力来测试植入物的耐久度，但并未考虑二尖瓣植入物在心脏真实搏动过程中所产生的非均匀形变及其潜在影响。公告号为JP2006276258A的日本发明专利公开了一种模拟心脏各腔室单独输入输出液体的装置，以此来模拟心脏的泵血过程。这一装置在供液时需要在心脏原有解剖结构上增设新的通道，会改变心脏在搏动时的变形情况和内部液体流场，无法科学有效模拟心脏的真实搏动状态。此外，该装置的驱动方式是通过外部液体在心脏腔室内的抽出和泵入来驱动心脏腔室壁运动，与真实心脏搏动时通过腔室壁变形来引发液体的流入流出不同，所模拟出的心脏内部状态与实际情况差异较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有心脏搏动模拟技术不精确的问题。本发明提供了一种多点驱动式心脏搏动模拟装置，该装置能够实现对心脏搏动过程中各房室变形的精确模拟。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的多点驱动式心脏搏动模拟装置，包括模拟心脏、加载外壳、驱动装置和反馈控制系统。

所述模拟心脏为左右分开的两部分，两部分在心脏间隔部位分开。左心部分包括左心室和左心房的完整腔室壁及其所连接的主要血管，右心部分包括右心室和右心房的完整腔室壁及其连接的主要血管。心脏主要血管按真实人体的解剖特征与对应心脏腔室连接，左心室血管与右心房血管在心脏外连接形成闭合回路，右心室血管与左心房血管相互连接形成闭合回路，用以模拟真实的循环连接方式。通过对心脏各房室的完整腔室壁进行加载，进而还原心脏的真实搏动过程。

所述加载外壳包括左心外壳和右心外壳两部分，每部分由上下分开的两个薄壳零件组成，上下零件在端面处通过连接件进行装配。模拟心脏的左心和右心部分可分别置于左心加载外壳和右心加载外壳内。加载外壳上设计有多个法向通孔，孔的位置按照模拟心脏分区进行分布，每个分区至少设置一个法向通孔。