人工心脏泵辅助对左心室血流动力学影响的数值研究

• 作者: 万峰 常宇 王得水 谷凯云 陈佳 高斌
• 来源期刊: 北京生物医学工程
• 学科: 医学
• 关键词: 心力衰竭 人工心脏泵辅助 计算流体力学 血流动力学
• 年，卷（期）: 2015,（4）
• 所属期刊栏目: 论著
• 页码范围: 331-339
• 页数: 9页
• 分类号: R318.04
• 字数: 5201字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1002-3208.2015.04.01

摘要

目的：采用数值模拟方法研究人工心脏辅助装置植入对左心室内血流动力学的影响。方法首先利用心血管集中参数模型获取了健康状态、心衰状态以及人工心脏泵辅助状态下收缩末期左心室三维几何模型，其中选取超弹性材料 Ogden 为心肌材料，以左心房压力，主动脉压力以及通过左心室容积计算获取的左心室壁面位移作为边界条件，利用 CFD 方法对上述三种情况进行左心室的数值模拟。同时对比了健康时的模拟结果和生理状态下的左心室压力，以及心衰和人工心脏泵辅助两种状态下的血流动力学指标的差别。通过左心室压力和流速等评价灌注和负荷的情况，通过壁面切应力和涡流，评价人工心脏泵辅助后的左心室血流动力学变化规律。结果健康状态下模拟的左心室压力与生理指标相符合。在心衰和人工心脏泵辅助状态下，收缩期内左心室压力与健康状态比分别降低了1718 Pa和8455 Pa，辅助后左心室最大压力下降速度高于心衰时。人工心脏泵辅助后，舒张期壁面切应力峰值由4.3 Pa 降低至3.8 Pa，收缩期壁面切应力峰值由4.1 Pa 降低至1.3 Pa，射血速度峰值由1.61 m / s 降低至0.68 m / s，主动脉瓣开放时间由0.25 s 增加至0.65 s，左室射血分数由43.6%增加至52.7%，心室底端漩涡持续时间由0.35 s 增加至0.51 s，顶端漩涡出现血流分离。结论左心室压力对比表明本研究方法可以用来模拟左心室的行为。人工心脏泵辅助能够快速降低心室内压力和心室负荷，增加灌注时间，提高器官灌注，降低左心室壁面切应力以及提高左心室内血液流场的涡流强度，延长涡流持续时间。

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	万峰	北京大学第三医院心血管外科	100	397	11.0	15.0
2	常宇	北京工业大学生命科学与生物工程学院	34	87	5.0	7.0
3	高斌	北京工业大学生命科学与生物工程学院	17	61	5.0	7.0
4	陈佳	北京工业大学生命科学与生物工程学院	2	3	1.0	1.0
5	王得水	北京工业大学生命科学与生物工程学院	1	3	1.0	1.0
6	谷凯云	北京工业大学生命科学与生物工程学院	11	49	4.0	6.0