目的 本文旨在实现针对不同的患者个体,以较优的血流动力学效应为目标,实现个性化的体外反搏(enhanced external counterpulsation,EECP)的闭环反馈调控数值模拟.方法 通过集中参数模型模拟研究EECP反搏模式对不同的适应症的影响机制,根据PID控制系统的反馈调节原理,将其应用于体外反搏的研究中,把血液循环系统的闭环式0维集中参数模型作为被控对象,用于个性化体外反搏血流动力学仿真.结合体外反搏局部血流动力学效应评价模型为不同适应症(冠心病或脑卒中)患者设定血流动力学效应优化的个性化目标值,根据设定目标值和当前血流动力学指标之间的误差,通过设置适当的增益系数与误差进行运算来调节不同反搏模式(压力幅值或加压时长)使当前血流动力学指标达到设定目标值.结果 反搏压力对于冠状动脉血流动力学指标的增加更加明显.加压时长对于脑动脉的血流动力学效应的影响最为显著.因此对于冠心病患者设定优化目标值舒张压/收缩压(D/S),通过反馈调节反搏压力使当前D/S达到设定D/S,最终使它们之间误差e的绝对值降低至0.06(均<5％),并得到此时的压力幅值.对于脑卒中患者设定目标值脑血流量(cerebral blood flow,CBF),调节系统输入加压时长减小误差,控制系统的输出当前CBF达到设定CBF,使误差e的绝对值降低至0.06(均<5％)并得到此时的加压时长.结论 数值模拟中血流动力学指标达到优化目标值时应施加的压力幅值和加压时长可为临床体外反搏优化治疗提供理论依据.

目的:观察不同剂量艾司氯胺酮联合丙泊酚在体外受精-胚胎移植取卵术中的应用效果并筛选出其适宜剂量。方法:120例择期行体外受精-胚胎移植取卵术的患者，按随机数字表法分为3组（每组40例）:艾司氯胺酮0.3 mg/kg组（S1组）、艾司氯胺酮0.4 mg/kg组（S2组）、艾司氯胺酮0.5 mg/kg组（S3组）。在其他麻醉相同基础上，3组患者术前1 min静脉注射相应剂量的艾司氯胺酮和丙泊酚1.0~1.5 mg/kg。记录3组患者麻醉前（T 0）、麻醉诱导后1 min（T 1）、取卵开始后5 min（T 2）、苏醒时（T 3）、苏醒后10 min（T 4）的心率、平均动脉压（MAP）和脉搏血氧饱和度（SpO 2），丙泊酚用量及追加次数，苏醒时间，苏醒后清醒镇静（OAA/S）评分，苏醒后5 min、10 min、30 min时视觉模拟评分法（VAS）疼痛评分，苏醒后30 min内不良反应（幻觉、眩晕、呼吸抑制、恶心呕吐）发生情况。 结果:与T 0时比较，S1组、S2组T 1~T 3时心率、MAP降低（均 P<0.05）。与S3组比较，S1组T 1~T 3时心率、MAP较低（均 P<0.05），S2组T 2时心率及T 2、T 3时MAP较低（均 P<0.05）。与S1组比较，S2组、S3组丙泊酚用量及追加次数较少（均 P<0.05），苏醒时间较短（均 P<0.05），苏醒后OAA/S评分较高（均 P<0.05）；与S2组比较，S3组丙泊酚用量及追加次数较少（均 P<0.05），苏醒时间较短（ P<0.05），苏醒后OAA/S评分较高（ P<0.05）。与S1组比较，S2组、S3组苏醒后5 min VAS疼痛评分较低（均 P<0.05）。S1组、S2组患者呼吸抑制发生率高于S3组（均 P<0.05），S1组患者呼吸抑制发生率高于S2组（ P<0.05）；3组患者幻觉、眩晕、恶心呕吐发生率差异无统计学意义（均 P>0.05）。 结论:对接受无痛取卵的患者，麻醉诱导时单次静脉注射0.5 mg/kg艾司氯胺酮是安全、有效的，可以减少丙泊酚用量，保持术中呼吸循环系统稳定，并且术后苏醒时间短，不良反应少。

3D打印技术作为一种快速成型技术，近年来在心血管领域的应用愈加广泛。体外模拟循环系统是模拟人体血流动力学状态的试验装置。3D打印功能性心血管模型，并将其置于体外模拟循环系统中测试其功能特性，有助于心血管疾病的诊疗及预后评估。本文对3D打印结合体外模拟循环系统在心血管疾病诊疗中的应用及研究进展作一综述。

心室辅助装置(Ventricular Assist Device,VAD)主要功能是替代或者辅助心脏向主动脉供血,用于心力衰竭或者等待心脏移植的患者.随着心血管病患病率和死亡率的逐年升高,且心脏移植的不确定性较高,VAD受到越来越多的关注.本文对国内外VAD的研究进展进行了综述,主要对国内外发展历程及现状,装置的核心零部件及检测装置的体外模拟循环系统进行了分析,重点探讨VAD导致的并发症的类型和原因,以期为VAD未来的研究和发展指明方向.

目的 建立离体离心泵驱动闭式体外循环系统实验研究模型,研究离心泵工作效率影响因素.比较ROTA-FLOW(MAQUET)和Revolution 5(SORIN)离心泵的工作效率.方法 建立离体离心泵驱动闭式体外循环系统实验研究模型,以生理盐水作为研究介质,于模拟不同静脉回流及泵后阻力条件下,分别采用ROTAFLOW和Revolution 5离心泵进行转流,记录离心泵转速、流量、工作效率(即流量转速比值)、泵前压力、泵后压力,并绘制上述变量相关曲线.结果 离心泵流量与转速呈线性正相关,工作效率与转速正相关.ROTAFLOW工作效率低于Revolution 5.固定转速时,离心泵流量及工作效率与泵后压力呈负相关,与泵前负压值呈负相关.结论 离心泵工作效率受离心泵结构、转速、离心泵前压力及泵后压力的影响.离体条件下,Revolution 5离心泵工作效率高于ROTAFLOW.

背景:课题组前期应用体外循环系统模拟体内生理环境对离体断肢进行灌注保存,并取得了一定研究成果,达到了延长体外断肢寄养时间的目的.目的:研究体外循环系统下加压灌注疗法对改善缺血下肢血运的作用.方法:选取健康成年雄性巴马小型猪18只,随机分为3组(n=6).A组为正常对照组,不做任何缺血处理;B、C两组通过结扎右后肢股动脉建立下肢缺血模型;缺血4周后,C组进行加压灌注疗法,1 h/(次?d).1周后应用数字化 X 光机行右后肢股动脉造影,观察各组股动脉形态及远端侧支循环变化;取各组右后肢胫前肌标本,行苏木精-伊红染色测定毛细血管密度;并用Western blot法检测血管内皮生长因子蛋白相对表达量;采用ELISA法检测血清标本中血管内皮生长因子水平.结果与结论:①与 B 组相比,C 组右后肢股动脉造影直径明显增加,远端侧支循环明显丰富;②C 组毛细血管密度较B组明显增加(P < 0.05),但A、C两组差异无显著性意义(P > 0.05);③Western blot法显示,与A组相比,B、C 组血管内皮生长因子蛋白量均显著升高(P < 0.05),但以C组为最高(P < 0.05);④ ELISA法检测发现,与A组相比,B、C 组血管内皮生长因子血清含量均显著升高(P < 0.05),且C组最高(P < 0.05);⑤可见,体外循环系统下加压灌注疗法可以明显改善缺血下肢血运,可能为临床治疗下肢缺血提供新选择.

目的 设计血管壁平滑肌细胞不同力学刺激强度的三维培养环境,探究体外力学刺激强弱对血管壁细胞分泌细胞外基质功能的影响.方法 模拟人体循环系统,利用心室辅助装置罗叶泵为动力驱动装置,驱动液体在以硅橡胶管和硅胶管为连接通道的闭合循环环路中流动;选择同一材质及管径(直径5 mm)而壁厚不同(0.3 mm和0.4 mm)的硅胶管作为力学传递介质,使用高精度激光测径仪获取硅胶管形变参数并计算出硅胶管的表面应力强度;以高低两组不同强度的力学刺激条件,在体外血管生物反应器进行细胞三维培养,观察血管壁平滑肌细胞细胞外基质分泌的结果.结果 在给定罗叶泵参数为舒张压－10 mm-Hg、收缩压180 mmHg及频率1 Hz条件下,激光测径仪精确测得0.3 mm和0.4 mm壁厚硅胶管直径最大的形变值分别为4.9%与2.6%,使用拉梅解法计算出此状态下硅胶管表面应力值分别为165 KPa与118 KPa.采用这两组应力刺激参数对平滑肌细胞进行4周的三维培养,初步结果显示与118 KPa应力刺激的一组结果相比较,165 KPa应力刺激的一组的平滑肌细胞分泌的细胞外基质更丰富.结论 体外力学微环境强弱变化,可以直接影响平滑肌细胞分泌细胞外基质的功能.

目的 通过研究一种膜式顺应性腔,改进加速度环境下人体循环系统的体外模拟.方法 在人体循环系统体外模拟装置中装备了一种膜式顺应腔,通过硅胶膜(厚度分别为0.2 mm和0.4 mm)来分隔气体和液体,防止加速度引起的气-液界面倾斜造成空气进入实验系统.对顺应性腔施加20~200 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)压力来模拟加速度环境下的生理状态,用高分辨率照相机记录气液界面的分隔和硅胶膜的变形,计算不同压力下的顺应性值.结果 ① 顺应性腔在加压过程中,未发现有空气进入闭合液体回路,0.2 mm厚硅胶膜的变形量大于0.4 mm厚硅胶膜.② 膜式顺应性腔在压力加载和卸载过程中均显示出粘弹性特征,当循环加载达到3次时,0.2 mm厚硅胶膜顺应性腔的加载曲线和卸载曲线接近重叠,0.4 mm厚硅胶膜顺应性腔的加载曲线和卸载曲线尚未接近重合.③ 在20~200 mmHg实验压力下,0.2 mm厚硅胶膜的模拟范围为0~1.4 ml/mmHg,0.4 mm厚硅胶膜为0~0.4 ml/mmHg.结论 膜式顺应性腔解决了加速环境下体外模拟存在的气液界面分离问题,顺应性模拟范围能够满足人体循环系统体外模拟的需求.

本研究的目的是研制用于心室辅助装置(Ventricular Assist Device,VAD)标准化体外性能测试的体外模拟循环系统(Mock Circulation System,MCS).通过统计临床文献大数据,以涵盖文献中95%心力衰竭患者的生理参数的极值组合框定出MCS的测试条件矩阵.根据要求完成MCS元件设计,建立水力学回路,能够通过对生理参数的调节准确模拟不同的生理条件.同时集成传感仪器以及控制与数据采集模块,实现参数的实时运算和波形显示.最后将研制完成的MCS与待测VAD同步运行,模拟标称心衰状态下的VAD辅助性能实验.实验结果表明,MCS本身能够完全满足临床文献给出的测试条件,同时系统能够精准的模拟每一个生理参数的目标值.在VAD辅助性能实验中,待测VAD能够将系统流量和主动脉压恢复至健康生理范围.总而言之,本文研制的MCS能够满足ISO规定的VAD体外系统性能测试标准,提供科学有效的测试手段.同时,该MCS也能够提供VAD辅助下,循环系统的血流动力学变化的研究平台,具有重要的科学价值.

体外模拟循环系统(mock circulatory systems,MCS)是一个模拟人体循环系统血流动力学状态的试验平台,被广泛用于心室辅助装置和人工瓣膜等心血管人工器官的体外性能评价和生机电系统中的血流动力学响应研究.通过调整模拟心脏的驱动元件和模拟血管系统的集中参数元件,MCS可以模拟人体健康、运动、心力衰竭等不同生理状态的血流动力学特性.自1960年代至今,MCS研发目标从满足最基本的心室辅助装置或机械瓣膜的系统性能评价要求,已发展到能够复现局部重要器官的血流动力学状态.总结MCS目前的设计原则、系统搭建以及研究进展和未来展望.