一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置制造方法及图纸

本新型公开了一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，该装置的伺服驱动装置、心室模拟装置、人工瓣膜装置、主动脉夹层模型、阻尼片、单向阀和储液系统通过体循环管路依次连接并与透明外罩、主动脉支撑片一同固定于支撑板；伺服驱动装置、压力传感器、流量计和高速摄影机外接计算机控制系统。流体介质由伺服驱动装置脉动行程作用后，从储液装置出发流经心室模拟装置并在人工瓣膜装置单向作用下到达主动脉夹层模型的升主动脉根部，再经主动脉弓三支动脉回路与降主动脉末端内置的阻尼片和单向阀后回流进储液系统，高速摄影机采集夹层破口撕裂过程血流动力学变化情况。本装置通过改变模型种类、血压、流体粘度和位姿方式以实现血流动力学实时模拟。血流动力学实时模拟。血流动力学实时模拟。

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，具体涉及一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置。

技术介绍

[0002]心血管疾病随着社会发展的进程已经越来越引起人们的重视，像高血压、动脉粥样硬化等常见心血管疾病已经普遍被大众认知。相比之下，心血管疾病中更严重的“隐形炸弹”主动脉夹层疾病的发病数量也在逐年扩增。较其他心血管疾病相比，主动脉夹层疾病的发病率每年为十万分之一至二十万分之一，在患病数量上比高血压、动脉粥样硬化等心血管疾病低，所以也易会导致人们在主动脉夹层疾病的关注度低于其他心血管疾病。
[0003]目前，在主动脉夹层疾病的研究方法中，具有代表性的以工科思维方式对医学命题研究的主动脉夹层仿真研究已经有很多科研领域的学者研究出实质性的成果。对最终临床应用于人体的主动脉夹层装置而言，仿真的结论需要用实际的物理实验相验证。然而，模拟主动脉夹层物理实验方面较多为国外研究，研究方面主要在于简易的主动脉体外循环模拟装置。国内已研究的血管模拟装置请详见申请号CN201911252668.4，该模拟装置的优势在于准确地评估体外血管支架植入的有效性。在主动脉夹层物理模型实验中，评估个性化夹层、血压模拟、人体位姿影响等方面值得进一步深入研究。从主动脉夹层知识的大众化普及、实体发病过程演示到教育教学方面，理论与实际相结合的问题都需要逐步解决。

技术实现思路

[0004]基于对
技术介绍
的深入研究，本专利技术的目的是：提供一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，该装置能够以实体模型模拟个性化主动脉夹层的血流动力学，在满足体外循环基本的脉动循环环境和血管顺应性条件的同时，适当的考虑了个性化血液粘稠度及主动脉夹层模型的差异性、血管的温德科赛尔机制、站立或仰卧的人体位姿、高低血压、心脏瓣膜、夹层破裂等情况下的影响因素，能够较为准确的模拟实际人体主动脉夹层血流动力学演变过程。
[0005]为实现上述目的，本专利技术拟采用如下技术方案：
[0006]所述装置包括伺服驱动装置(B)、心室模拟装置(C)、人工瓣膜装置(D)、主动脉夹层模型(F)、阻尼片(K)、单向阀(L)和储液系统(E)通过体循环管路依次连接并与透明外罩(H)一同固定于支撑装置(A)中的支撑板(A1)上，管路内置流体介质；透明外罩(H)中的主动脉支撑片(G)垂直固定在支撑板(A1)上，支撑板(A1)满足站立和仰卧两种位姿的设定，柔性的主动脉夹层模型整体形状随脉动情况直径相应变化，主动脉支撑片单自由度固定主动脉夹层(F)模型。伺服驱动装置(B)、压力传感器(J)、流量计(I)和高速摄影机(M)外接计算机控制系统(N)。
[0007]进一步的，所述伺服驱动装置(B)包括伺服电机(B1)、丝杠滑台(B2)和压缩缸(B3)，丝杠滑台(B2)设有限位开关(B4)，限位开关(B4)仅就与心脏搏动导致的压缩缸(B3)
中活塞行程相关，压缩缸(B3)的内部活塞与外部缸体间设置柔性密封圈(B5)，活塞与所述外部缸体间隙配合，且始终保持中心在同一条直线上的反复运动，润滑涂层为白色氟硅润滑脂。
[0008]进一步的，所述心室模拟装置(C)为方形腔体，如有需要也可以加工成其他形状的腔体但功用始终保持一致，心室模拟装置设置的进液后和出液后表面几何中心加工有男女主动脉直径平均值30mm圆孔，与压缩缸(B3)头部管路内嵌套连接，间隙配合后外部采用密封圈密封。
[0009]进一步的，所述储液系统(E)的上储液腔(E1)、下储液腔(E2)均为方体，配有开口端盖(E3)、手动气阀(E4)和储液开关(E5)；上储液腔(E1)在下底面靠近支撑板(A1)后侧相通于主动脉弓三支循环管路分支，分支从上储液腔背面低于1/4高度处穿过支撑板管路为总回流体循环管路，绕支撑板背部连接下储液腔，上储液腔设置的手动气阀(E4)调节装置整体的顺应性和内环境压力，适用于高血压情况下的实施例；下储液腔管路连接心室模拟装置(C)、上储液腔总回流管路和降主动脉回流管路且连接高度不超过下储液腔高度的1/2，上储液腔液体的总量低于上储液腔的4/5。前侧正面、后侧背面，下底面等一系列端面设定由位姿状态所选择参考。
[0010]进一步的，所述人工瓣膜装置(D)为人工主动脉瓣和人工二尖瓣；左瓣膜夹具(D1)和右瓣膜夹具(D3)及夹具套筒(D4)材料透明、瓣膜材料为硬质硅胶且厚度为2mm；人工二尖瓣设置两瓣、人工主动脉瓣为三瓣且完全填充体循环管路径向圆切面，人工瓣膜装置结构样式为有通孔的阶梯轴；阶梯轴大径50mm加工M2粗牙外螺纹，外套中径50mm内螺纹套筒，阶梯轴小径35mm过盈配合管路，内部通孔直径30mm。硅胶垫本身密封特性在左右两侧夹具拧紧后生效，套筒保持内应力。
[0011]进一步的，所述主动脉夹层模型(F)分为三层内、中和外膜厚度比1：5：2，自个性化患者模型3D打印制作，模型材料为软硅胶，夹层破口部位处按病变程度破口内膜单层或中膜与内膜双层，外膜不破口；Stanford A型夹层长度短于升主动脉及主动脉弓总长，Stanford B型夹层长度不得超过降主动脉全长。
[0012]进一步的，所述压力传感器(J)设于主动脉夹层模型入口管路和降主动脉回流管路处，主动脉弓三处分支与上储液腔连接管道内均置有阻尼片(K)和单向阀(L)，阻尼片(K)为厚度为2mm的多孔材料。主动脉弓动脉管路内先阻尼片后单向阀顺序不能改变用于简化温德科赛尔模型。
[0013]进一步的，所述透明外罩(H)内应包括全部主动脉夹层模型(F)，外罩整体为方体由透明亚克力板制成，外罩底部安装漏液开关(H3)，外罩上盖(H1)开合处设有外罩开关 (H2)并用密封圈密封。设置透明外罩防止实验过程外膜膜裂。
[0014]进一步的，所述支撑装置(A)包括支撑板(A1)、行走轮(A2)、支撑架(A3)、摄影机支架(A4)和血管支架；支撑板(A1) 螺栓连接固定元件，行走轮(A2)带有锁死装置，支撑架(A3)打开时支撑板置于水平。
[0015]综上，本专利技术的模拟主动脉夹层下血流动力学的装置，具有以下有益效果：改变夹层模型种类、内压力、流体粘度、个性化血流模拟、人体位姿影响和高血压以实现个性化主动脉夹层状态下的血流动力学模拟和相应的支架流场验证。
附图说明
[0016]图1为用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的流程示意图；
[0017]图2为用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的总体正视图；
[0018]图3用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的侧视图；
[0019]图4用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的伺服驱动装置示意图；
[0020]图5用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的人工瓣膜装置剖面及爆炸图；
[0021]图6用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的主动脉夹层模型示意图；
[0022]图7于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的储液系统示意图；
[0023]图8于模拟主动脉夹层血流动力学的装置的实施例二侧视图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，其特征在于：所述装置包括伺服驱动装置(B)、心室模拟装置(C)、人工瓣膜装置(D)、主动脉夹层模型(F)、阻尼片(K)、单向阀(L)和储液系统(E)，上述部分通过体循环管路依次连接并与透明外罩(H)一同固定于支撑装置(A)中的支撑板(A1)上，内置流体介质；透明外罩(H)中的主动脉支撑片(G)垂直固定在支撑板(A1)上；伺服驱动装置(B)、压力传感器(J)、流量计(I)和高速摄影机(M)外接计算机控制系统(N)。2.根据权利要求1所述的一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，其特征在于：所述伺服驱动装置(B)包括伺服电机(B1)、丝杠滑台(B2)和压缩缸(B3)，丝杠滑台(B2)设有限位开关(B4)，压缩缸(B3)的内部活塞与外部缸体间设置柔性密封圈(B5)。3.根据权利要求1所述的一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，其特征在于：所述心室模拟装置(C)为方形腔体，心室模拟装置(C)的进液后和出液后所在表面几何中心设有直径30mm圆孔，采用密封圈密封。4.根据权利要求1所述的一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，其特征在于：所述储液系统(E)的上储液腔(E1)、下储液腔(E2)均为方体，配有开口端盖(E3)、手动气阀(E4)和储液开关(E5)；上储液腔(E1)在下底面靠近支撑板(A1)后侧相通于主动脉弓三支循环管路分支，上储液腔低于1/4高度后侧穿过支撑板管路为总回流体循环管路，绕支撑板(A1)背部连接下储液腔(E2)；下储液腔管路连接心室模拟装置(C)、上储液腔(E1)总回流管路和降主动脉回流管路且连接高度不超过下储液腔高度的1/2，上储液腔(E1)液体的总量低于上储液腔高度的4/5。5.根据权利要求1所述的一种用于模拟主动脉夹层血流动力学的装置，其特征在于：所述人工瓣膜装置(D...

【专利技术属性】
技术研发人员：王义文，周长利，付鹏强，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：