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《东南大学》 2018年
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模块化人工心脏瓣膜脉动流性能测试系统的研制

孟天  
【摘要】:心脏瓣膜疾病是目前主要的心脏疾病之一,有风湿性、退行性和先天性等多种病因,而多数瓣膜疾病患者唯一的治疗方法就是进行人工心脏瓣膜置换术。患者的安危直接受瓣膜好坏的影响,因此需要测试和评估心瓣的各性能指标。人工心瓣体外的测试是评估产品的重要手段,同时是进入临床试验前的必要检测。本文设计了一种模块式的人工心脏瓣膜脉动流性能测试系统。系统采用电机驱动组件往复运动模拟左心室,结合特定结构的流道、瓣膜、阻尼及调节顺应性的机构,可以模拟循环系统中血流动力学相关特征,产生人工心脏瓣膜脉动流性能测试所需的液体压力波形及流量等参数。不同器官采用不同模块的方式搭建,为人工心脏瓣膜性能测试提供了一条捷径。论文研究工作如下:1、针对瓣膜测试环境即人体血液循环系统进行生理学相关知识梳理,本文对人体血液循环系统相关的各部分组织器官进行了详细介绍。依据生理学知识,模拟仿真人体血液循环系统,对人工心脏瓣膜测试系统进行数学和电路分析,从而得出符合真实人体状态的主动脉血压曲线、左心室血压曲线、主动脉血流量曲线等。2、提出一种新型的人体血液循环系统建模仿真方法。将心脏和血管网络类比为液压系统,由液压泵和开关阀等组成。搭建液压型人体血液循环仿真系统,通过联合仿真实现控制,结果显示此种新型的建模方法具有可行性。液压仿真方法较为新颖,目前很少学者涉足。3、提出使用智能控制算法,实现闭环控制。脉动压周期性变化,提出一种实时提取平均压和脉压的策略。设计模糊算法,根据实时提取的脉动参数进行实时控制系统变量,使得系统更好的拟合人体血液循环系统的生理状态。4、搭建人工心脏瓣膜脉动流测试平台,完成机械设计和软件控制系统的搭建。实验结果显示,测试系统实现实时智能自动化地模拟人体循环系统脉动流环境,实时显示左心室和主动脉血压与血流量变化,适合对人工心瓣进行脉动流性能评测,为人工心脏瓣膜提供一个良好的测试环境。
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R318.1

【参考文献】
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