[发明专利]一种模拟典型肺动脉高压发生发展过程的物理平台

说明书

本发明公开一种模拟典型肺动脉高压发生发展过程的物理平台，包括储液管道、恒压回流容器、顺应性容器、流量传感器、压力传感器、伺服电机硅胶心室、人工心脏瓣膜、人工血管树、阻尼器和硅胶管。储液管道中注满工作液体，循环回路中加入适量模拟液体，硅胶心室安装在储液管道上，伺服电机在计算机编程控制下挤压柔性膜片产生液压从而驱动心室向外泵血，经过外周血管树以及顺应性容器和恒压回流容器构成完整的血液循环。根据压力传感器、流量传感器以及电机驱动参数可以计算出血管系统中的弹性腔模型参数。通过调节阻尼器及顺应性容器体积或修改电机驱动参数，改变阻力及顺应性参数和心室驱动过程，使各项血流动力学指标接近肺动脉高压状态相似。

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，更具体地，涉及一种模拟典型肺动脉高压发生发展过程的物理平台。

背景技术

肺动脉高压是指动脉压力超过一定界值的一种血流动力学异常状态，是一种最终能够导致右心衰竭、功能严重受限甚至死亡的慢性疾病，其判断标准为在海平面，静息时通过右心导管插入术获得的平均肺动脉压大于等于25mmHg。由于肺循环系统所相关的血管基本都隐藏在胸腔内部的深处，远离体表，给测量、研究肺动脉高压的工作带来了极大的困难。

对于现今所存在的其它体外循环模拟装置，并未有针对肺动脉高压病人的血液模拟装置系统出现，由于肺动脉高压病人病因多且复杂，因此需要根据几种典型的肺动脉高压病因对该平台进行针对性的设计，存在一定难度。

发明内容

本发明设计了一种模拟典型肺动脉高压发生发展过程的物理平台，从物理建模的角度模拟肺动脉高压的发生发展。

本发明的物理平台具有参数调节自由，结构细致完整的特点。与其它血液循环物理平台不同的是，本发明根据几种典型的肺动脉高压病因的机制针对性地对该物理平台进行了设计，使其不仅能够模拟不同病因的肺动脉高压患者血流动力学参数情况，也能观察到其发生发展过程。

本发明的技术方案是：

一种模拟典型肺动脉高压发生发展过程的物理平台，包括血液循环系统、动力驱动系统和测量系统；所述的血液循环系统包括第一恒压回流容器6a、第二恒压回流容器6b、顺应性容器7、硅胶心室13、人工血管树14和若干硅胶管；所述的动力驱动系统包括伺服电机1、冲压头2、注水盖子3、柔性膜片4和储液管道5；所述的测量系统包括压力传感器、流量传感器和阻尼器。

所述的硅胶心室13由一个半椭圆球囊和一个隔板组成，半椭圆球囊和隔板上设有多个安装孔用于安装储液管道5以及左心室固定盖8a和右心室固定盖8b，隔板将半椭圆球囊分隔为两个对称的空间，称为左心室15和右心室16，隔板称为室间隔17。

所述的储液管道5有两个，储液管道5的一端上表面设有开口，开口形状与左心室15或右心室16的形状一致，两个储液管道5的端部固定安装在硅胶心室13的两侧，且左心室15和右心室16上方分别设有左心室固定盖8a和右心室固定盖8b，通过左心室固定盖8a和右心室固定盖8b以及螺钉将硅胶心室13和储液管道5密封为一体；储液管道5的另一端的上表面设有开口，开口形状与柔性膜片4一致，柔性膜片4通过注水盖子3和螺钉固定安装在储液管道5端部开口上。

所述的伺服电机1有两个，固定于可调节高低位置的支架上，每个伺服电机1上连接有一个冲压头2，冲压头2位于伺服电机1的下方且位于柔性膜片4的上方，且冲压头2初始位置与柔性膜片4相切；当伺服电机1按路径下降时，冲压头2挤压柔性膜片4，储液管道5中的液体产生液压。

所述的左心室固定盖8a上设有两个开孔，分别为第一人工心脏瓣膜固定孔9和第四人工心脏瓣膜固定孔12，所述的右心室固定盖8b上设有两个开孔，分别为第二人工心脏瓣膜固定孔10和第三人工心脏瓣膜固定孔11，孔中安装有人工心脏瓣膜；其中位于第一人工心脏瓣膜固定孔9和第三人工心脏瓣膜固定孔11上的人工心脏瓣膜开口向上，其它两处的人工心脏瓣膜开口向下。