心臟模擬器的開發(fā)與輸出流量特性的研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)，受人們生活節(jié)奏加快以及飲食的不規(guī)律的因素的影響，心血管疾病已經(jīng)成為人類健康的頭號殺手。因此，對心血管相關(guān)知識的研究一直以來都是國內(nèi)外科研人員的研究熱點(diǎn)，進(jìn)行有針對性的、系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)科研攻關(guān)已經(jīng)刻不容緩。心臟在人體中功能重要，結(jié)構(gòu)和工作原理復(fù)雜，大多數(shù)情況都難以對心臟進(jìn)行直接的在體操作和取樣研究，因此，建立一套能夠準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)心臟工作狀態(tài)的儀器就顯得至關(guān)重要，它將為相關(guān)醫(yī)療器械開發(fā)及心血管手術(shù)研究提供一個(gè)良好的平臺(tái)。
　　心

2、臟組織從工作原理上來講，可以理解為一個(gè)精密的、由電信號激勵(lì)的、有單向閥配合的隔膜式容積泵，心電信號有規(guī)律的發(fā)生保證了心肌的有序收縮，瓣膜的單向啟閉功能保證了心室在小幅度動(dòng)作下有足夠的收縮壓力以及血液的單向流動(dòng)，心纖維性支架為心臟及其各處結(jié)構(gòu)提供了有效支撐。對心臟的工作周期進(jìn)行仔細(xì)劃分，明確了心室是如何在瓣膜的配合下實(shí)現(xiàn)收縮、舒張的，分析影響心臟血流動(dòng)力學(xué)各參數(shù)的影響因素，提出該模型需要滿足的參數(shù)要求。
　　為了能夠獲得準(zhǔn)確的心臟造

3、型，我們采用CT技術(shù)對心臟采集圖像，通過醫(yī)學(xué)圖像處理軟件Mimics進(jìn)行修改并三維重建。為使制作出的模型能夠均勻動(dòng)態(tài)收縮、舒張，在模型外圍設(shè)有氣囊結(jié)構(gòu)，采用活塞缸向囊中壓入工作流體來提供動(dòng)力。通過Mimics中的逆向工程模塊處理，將重建的文件導(dǎo)入三維建模軟件Solidworks進(jìn)行氣囊外殼及介入接口的設(shè)計(jì)，并為模型設(shè)計(jì)了支撐框架和循環(huán)水槽。利用Mimics中的快速成型模塊生成模型的STL文件，結(jié)合快速成型設(shè)備制造母模，選用力學(xué)特性合適的

4、材料翻模成型。
　　由已知的左心室各狀態(tài)參數(shù)隨時(shí)間的變化曲線，推導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)活塞缸的機(jī)構(gòu)及動(dòng)力源所需要滿足的參數(shù)。借鑒加拿大Shelly Medical和阿姆斯特丹大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的心臟模型的驅(qū)動(dòng)方式，采用機(jī)械機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)的方法。選擇伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力源的精確控制，設(shè)計(jì)基圓半徑可調(diào)的凸輪機(jī)構(gòu)以滿足不同程度直線輸出的要求，連接活塞桿，進(jìn)而推動(dòng)活塞缸內(nèi)工作流體進(jìn)入氣囊，使模型受壓實(shí)現(xiàn)泵血功能。
　　最后，為了能夠測量模型泵出流量，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>