体循环系统建模与仿真

根据流体网络与电气网络的等效关系,用电流表示血液的流动,用电阻表示血液流动的黏滞阻力,用电容表示血管的顺应性,用电感表示血流的惯性.采用1个时变电容和1个心肌电阻模拟左心室,建立了改进型五阶集总参数体循环系统电路模型.根据人体实际生理状况和临床数据制定模型参数,仿真健康心脏、不同部位病变导致的衰竭心脏的血流动力学特性,探讨了衰竭心脏的仿生控制机理,验证了所建模型的可行性.根据基础电路法列写状态方程,应用MATLAB软件进行仿真.结果表明:改进的左心室模型能全面地反映心脏的工作机理和功能,可以模拟健康状态血液动力学特性,通过改变参数又可以模拟因左心室弹性变化、外周阻力变化、心肌阻抗特性变化分别导致心衰的血流动力学特性.     

不同血压环境下椎动脉粥样硬化仿真研究

针对椎动脉粥样硬化后脑组织缺血现象,探讨血管狭窄及血压变化下的血流动力学响应,根据剪切应力及流速对动脉易损部位进行预测.基于CTA影像数据,利用逆向方法构建了椎动脉单侧狭窄模型,开展椎动脉壁面与血流双向流固耦合仿真,观察血流矢量速度与血管壁面剪切应力变化.通过与临床椎动脉狭窄术前术后流速对比,验证了椎–基底动脉有限元模型有效性.结果显示,随血压级别升高,基底动脉顶端产生动脉瘤区域局部发生壁面剪切应力下降现象,狭窄侧椎动脉流速下降,健康侧椎动脉流速提升,基底动脉整体流速上升,加剧血液对动脉瘤冲击作用.研究结果为进一步开展对椎–基底动脉粥样硬化模型的血流动力学的响应机理研究奠定基础,为椎–基底动脉血管扩张手术提供理论依据.     

弯曲动脉血管中血液流动对血栓形成的影响

血栓性疾病大多发生在弯曲和血管分叉的位置附近,其形成机制和原因比较复杂,目前的研究主要集中在临床病例的治疗护理方面.临床观测表明,动脉疾病的发病机制和病变发展与血流动力学特征(如流场分布、壁面剪应力等)密切相关.采用计算流体力学方法,从血流动力学角度研究了弯曲血管中血液流动的改变对血管栓塞形成的影响.主要从血流入口初始速度、弯曲曲率半径、血管管径及血液黏度方面研究血液流动对血栓形成的影响.同时结合相关医学病例.从多学科角度分析并验证医学研究中有关血管弯曲对血栓形成机理的猜测.     

复杂形状血管中血液两相流动研究

从液固两相流的角度出发,针对人体心脑动脉血管中典型的血管形状,利用计算流体力学的方法和血流动力学的基本原理,考虑血液两相流动的影响,进行了相关的血流动力学分析,获得了血液两相流动的有关动力学参数,并揭示了考虑两相流动影响造成的血液动力学特性的差异,为进一步研究复杂形状血管中血流动力学提供了理论参考。     

第95百分位人体头部有限元模型的构建及分析

为了获得人体头部的损伤机理,构建了研究所需的有限元计算模型,研究了人体头部生物力学响应.通过第95百分位中国人头部的CT扫描图像提取相关头部结构,利用三维医学建模软件和逆向工程软件进行几何模型的重构,借助有限元前处理软件构建具有较高生物仿真度的人体头部有限元模型.最后,使用有限元分析软件对模型进行仿真计算,仿真数据合理解释了头部损伤机理.     

基于CT影像的颈动脉分叉血流动力学特性分析

利用实际病人的CT影像数据构建颈动脉分叉血管几何模型,利用ANSYS有限元软件计算血流速度和压力分布,对颈动脉血流动力学的特征进行分析,如颈动脉剪切应力在一个心动周期里不同时刻的变化情况,颈动脉窦部的血流速度场随时间变化情况,涡流形成的特点;然后分析颈总动脉、颈内动脉和颈外动脉的血流阻力变化情况.数值仿真结果表明,在心动周期的不同时刻,颈动脉窦部的剪切力几乎是最小的.在颈动脉窦部下方附近,涡流易于形成.在收缩期的开始阶段,动脉阻力有一个很大的高峰.这些特点会对研究颈动脉血管疾病有一定的启发.     

颈内动脉狭窄时前交通动脉的血流动力学与血管受力分析

利用核磁共振图像以及CAD、CAE软件建立大脑Willis环有限元模型,视血液为不可压缩牛顿粘性流体,视血管为弹性体.通过ANSYS-CFX软件对正常情况与不同颈内动脉狭窄程度时的Willis环分别进行了流固耦合有限元分析,结果表明,前交通动脉部分的血流随狭窄程度增大呈增大趋势,血管应力集中位置与前交通动脉瘤的发生位置相一致,为临床诊断和治疗脑血管疾病提供了一定依据.     

14例胸腹部动脉瘤临床治疗经验分析

目的探讨胸腹部动脉瘤的治疗经验.方法 14例动脉瘤中,升主动脉瘤伴主动脉瓣关闭不全3例,胸降主动脉瘤6例,胸腹主动脉瘤1例,腹主动脉瘤4例.行Bentall手术2例,Cabrol手术1例,瘤切除人工血管置换2例,主动脉内覆膜支架9例.结果早期死亡2例(14.3%),其余12例痊愈.随访6个月至2 a,除1例合并喉返神经损伤伴声音嘶哑外,其余11例疗效良好.结论应根据动脉瘤的病变部位、范围采取不同的手术方式或介入治疗;尽可能彻底切除病变和使用准确的吻合技术,保留瘤壁进行包盖,使胸腹部动脉瘤的手术治疗更安全;主动脉内覆膜支架术符合血液动力学的要求,而且手术风险小,尤其适合DeBakeyⅢ B型夹层动脉瘤,值得推广.     

冠状动脉粥样硬化性心脏病冠脉循环建模与仿真

冠状动脉粥样硬化性心脏病发病率和死亡率都很高,对其进行建模与仿真有重要的医学意义.在左心循环系统的血流动力学仿真建模的基础上,结合冠状动脉粥样硬化的病理学特点及临床数据,建立描述心血管冠状循环与系统循环之间血液动力学关系的模拟电路模型,并运用Matlab/Simulink对模型进行仿真,模拟冠状动脉粥样硬化性心脏病病理状态下的冠脉循环血流情况.模型通过修改参数,能模拟不同个体生理情况特征,仿真不同程度的冠状动脉狭窄的血流情况.仿真波形与动物实验结果相吻合,通过对血流储备分数(FFRmyo)的计算,也进一步验证仿真结果的正确性.     

基于螺旋CT的人体颅脑三维有限元模型构建

阐述了基于螺旋CT图像构建颅脑三雏有限元模型的过程。首先，对人体颅脑进行CT断层扫描，然后采用CT图像三维重建软件和CAD软件构建轮廓线，用有限元软件ANSYS划分网格，构建了颅脑三维有限元模型，并对该模型进行了验证。此模型包括大脑左右半球、小脑、脑干、大脑镰、小脑幕，是完全真实的人体颅脑三维有限元模型。本模型以精确CT数据为依据，为宇航、交通事故、司法鉴定、创伤判断和临床治疗等提供了可用的颅脑有限元模型。     

肺心病并发冠心病68例临床分析

目的：探讨肺心病并发冠心病的临床特点．方法：对2000-01～2007-01在通辽市科尔沁区第一人民医院心内科住院确诊的68例肺心病并发冠心病患者。进行临床表现、心电图、X线胸片、超声心动图等分析．结果：肺心病并发冠心病缺乏典型心绞痛,心电图检查出现左胸导联S-T段压低或冠状T波及V1-3导联QS波者19例（27．9％）;21例患者做了24小时动态心电图11例（52．3％）有发作性心肌缺血改变;X线胸片左心室增大12例及双室扩大6例均伴有主动脉迂曲、延长、钙化（26．5％）;超声心动图左室前壁运动幅度减弱26例（38．2％）．8例行冠状动脉造影,发现右冠状动脉阻塞．结论：肺心病合并冠心病的临床症状不典型,诊断较为复杂,不能套用冠心病的诊断标准,必须结合病史、冠心病的危险因素、临床表现。心电图、24小时动态心电图、心脏超声、X线胸片、心肌酶谱、冠脉造影等综合分析做出诊断．     

复方葛根片对衰老大鼠胸主动脉损伤的保护作用

为研究复方葛根片对D-半乳糖致大鼠衰老后血清中同型半胱氨酸（Hcy）水平的影响及胸主动脉损伤的保护作用,将大鼠分为模型组,正常组,复方葛根片高、中、低剂量组。采用皮下注射D-半乳糖的方法制备大鼠衰老模型,运用AU5800全自动生化仪测定血清中Hcy的含量,运用SPSS16分析各Hcy含量和体重差异。对大鼠胸主动脉进行HE染色,在光镜下观察血管的组织病理学病变。研究结果表明,模型组与正常组以及各给药组与模型组的Hcy水平、体重均存在显著性差异(P<0.01)）。复方葛根片各剂量组对胸主动脉血管具有不同程度的保护作用,高剂量组的保护作用最明显。 研究认为复方葛根片能降低D 半乳糖致衰老大鼠血清中Hcy水平,并对胸主动脉的血管损伤具有保护作用。     

运动对自发性高血压大鼠主动脉平滑肌内质网应激及胶原含量的影响

目的：观察运动对自发性高血压大鼠（SHR）胸主动脉胶原含量及TGFβ1表达的影响及平滑肌细胞内质网应激（ERS）的调节作用,探讨运动对ERS与血管重构关系的作用.方法：80只自发性高血压大鼠随机分为运动组和对照组,运动组进行连续16周的运动.每隔4周监测血压.分别于实验第0、4、8、12、16周时随机分批处死SHR（每次每组6只）,取胸主动脉行Masson染色,观察病理变化并计算主动脉胶原容积分数（CVF）,免疫组化法测定SHR胸主动脉管壁转化生长因子β1（TGFβ1）、主动脉平滑肌细胞GRP78和caspase-12的蛋白表达.结果：（1）实验第12、16周,对照组SHR主动脉CVF均较运动组高（P〈0.05）.（2）实验第4、8、12周时运动组SHR主动脉TGFβ1的表达均较对照组低（P〈0.05）.（3）SHR运动组大鼠主动脉平滑肌细胞GRP78和caspase-12蛋白表达较SHR对照组明显减弱.结论：运动可能抑制高血压大鼠主动脉血管平滑肌细胞内质网应激反应的激活,也可使SHR胸主动脉胶原含量的增龄性变化减缓,而局部TGFβ1含量降低可能是导致其胶原含量减少的重要机制之一.     

大鸨心脏冠状动脉的铸型观察

用血管铸型方法对大鸨心脏冠状动脉的分支分布情况进行了详细研究.发现大鸨心脏左、右冠状动脉均开口于同侧主动脉窦内.左冠状动脉先分出前室间隔支,分布于室间隔前1/3部,主干分为旋支和前降支.旋支先分出左心房支,分布于左心房,主干分支分布于左心室的左缘壁和隔壁及右心室隔壁的部分区域;前降支有两支,前支由左冠状动脉主干根部分出,依次分出后室间隔支和动脉圆锥支,主干延续至心尖,其分支分布于左心室壁面和右心室隔面.后室间隔支分布于室间隔后2/3部,动脉圆锥支分布动脉圆锥及肺动脉干;前降支后支分出左缘支后,主干沿锥旁室间沟下行,沿途发出4,5支平行型分支分布于左心室前壁,左缘支沿心左缘走行,分布于左心室侧壁.右冠状动脉分为浅支和深支.浅支分出窦房结支和右心房支,主干延续为右室后支,窦房结支分布于窦房结和升主动脉,右心房支分布于右心房,右室后支分出右缘支沿心右缘走行,分布于右心室侧壁,右室后支主干分布于右心室的隔壁;深支分出主动脉支分布于升主动脉,主干延续为右室前支分布于右心室前壁及心右缘壁.出后室间隔支,主干延续为右室前支,右室前支向前向下延伸,分支分布于右心室前壁和右心室下缘壁.     

全动脉化在非体外循环冠状动脉搭桥术中的应用

探讨全动脉化在非体外循环冠状动脉搭桥中的应用及效果。自2001年11月到2003年4月，运用单侧、双侧乳内动脉和桡动脉连续为29例患行冠状动脉搭桥手术，患男性22例、女性7例，年龄44～77岁(平均57．63岁)；单支病变19例，二支病变1例，三支病变7例，左主干病变2例，术前有心梗史14例，3例合并室壁瘤，均在非体外循环下行冠状动脉搭桥手术，手术方法为左侧乳内动脉(LIMA)到前降支(LAD)、右侧乳内动脉(RIMA)到右冠状动脉(RCA)、桡动脉到钝缘支(其中3例序贯至对角支)，3例搭桥4支，4例搭桥3支，3例搭桥2支，19例搭桥1支，3例同时行室壁瘤缝扎术，人均搭桥1．69支，术后无呼吸、脑、肾脏等系统的并发症，无围术期死亡；无病例需主动脉球囊反搏支持；随访患均无心绞痛再次发作，认为全动脉化在非体外循环冠状动脉搭桥中具有较好的应用效果，近期效果比较满意，远期效果尚待进一步随访。     

Lessons on the pathogenesis of aneurysm from heritable conditions

Aortic aneurysm is common, accounting for 1-2% of all deaths in industrialized countries. Early theories of the causes of human aneurysm mostly focused on inherited or acquired defects in components of the extracellular matrix in the aorta. Although several mutations in the genes encoding extracellular matrix proteins have been recognized, more recent discoveries have shown important perturbations in cytokine signalling cascades and intracellular components of the smooth muscle contractile apparatus. The modelling of single-gene heritable aneurysm disorders in mice has shown unexpected involvement of the transforming growth factor-β cytokine pathway in aortic aneurysm, highlighting the potential for new therapeutic strategies.     

小脑顶核电刺激对心肌梗死大鼠心肌细胞内钙超载的影响

 研究预先电刺激小脑顶核(Fastigial Nucleus Stimulation,FNS)对心肌梗死(Myocardial Infarction,MI)大鼠心肌细胞钙超载的干预作用。将SD大鼠90只,随机分为3组,每组30只：MI组,仅结扎左冠状动脉前降支(LAD);FNS组,预先FNS 1h再予以LAD结扎;小脑顶核毁损组,毁损小脑顶核5d后FNS 1h,再行LAD结扎;各组又分MI后1,7,21d 3个亚组。另取8只设为假手术组。LAD结扎1,7,21d后,摘取心脏,分离大鼠左室心肌细胞,激光扫描共聚焦显微镜下观察心肌细胞内钙含量变化。结果显示,LAD结扎1,7d后,与假手术组比较,MI组或小脑顶核毁损组大鼠心肌细胞内钙含量均明显增加(P<0.05);与MI组比较,FNS组大鼠心肌细胞内钙含量显著减少(P<0.05);小脑顶核毁损组与MI组心肌细胞钙含量比较差异无统计学意义(P>0.05)。LAD结扎21d后,各实验组大鼠心肌细胞内钙含量比较无统计学差异。因此认为,FNS可减少心肌梗死大鼠早期心肌细胞内钙含量,并可能通过抑制心肌细胞的钙超载减少MI后大鼠死亡率。     

肾静脉套管法建立大鼠腹部心脏移植模型

目的建立一种快速、有效的大鼠异位心脏移植模型。方法以雄性SD大鼠为供体,Wistar大鼠为受体,将供心的升主动脉与受体的腹主动脉行端侧吻合,切除受体的左肾,将供心的肺动脉与受体的左肾静脉以自制聚乙烯管直接插入法连接。结果35例实验成功32例,成功率91.4%,受体存活时间平均为(25.3±9.8)d。失败的原因:吻合口出血,血栓形成。结论本术式操作简单实用,不需手术显微镜,易于推广。     

冠脉结扎法与给药法制做大鼠心肌缺血模型的比较

目的观察与分析冠脉结扎法与给药法制做的大鼠心肌缺血模型。方法缝扎大鼠冠脉左前降支,于左室前外侧壁形成缺血区域,约占左室壁面积的20%～50%;经给药造模,在皮下一次性多点注射盐酸异丙肾上腺素(Iso)。结果结扎18例动物制作模型,存活11只,病理检查证实50%有明确的心肌缺血,心功能下降;而给药组18只动物模型,存活17只,病理检查证实80%有明确的心肌缺血。结论给药方法制作更简单可行,动物存活率高;而结扎模型欠稳定,需标本量较大。     

Simulation study and function analysis of the dynamic aortic valve

The dynamic aortic valve (DAV) is a new left ventricular assist device, a micro-axial blood pump implemented at the position of the aortic valve, pumping blood from the left ventricle into the aortic artery. The present dynamic aortic valve operates at 7 different rotation speeds, ranging from 3000 r/min (speed 1) to 9000 r/min (speed 7). Because in vivo experiments need a lot of live animals and take a long period of time, modeling and simulation have been widely used to simulate and analyze hydra-dynamic property of the DAV and its assisting effects. With the measurements from the mock circulatory loop, a mathematic model of the DAV is established and embedded into the previously developed canine circulatory system. Using this model, the effect of the DAV on the failing heart at each rotation speed level is investigated. The vital cardiac variables are computed and compared with in vivo experimental results, which are in good agreement with an acceptable difference mostly 15%. The establishment of the DAV model and its simulation are useful for further improvement of the DAV device.