[发明专利]一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统

说明书

本发明涉及一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统，包括壁冠状动脉血液循环模拟子系统和周向应力体外加载子系统，壁冠状动脉血液循环模拟子系统利用调速电机通过主轴为心泵提供动力，心泵产生的脉动流经过蓄能器流向实验段和分支中，实验段和分支后端接有负载，脉动流经负载后回到储液槽中，实验段中心肌桥压块置于管道的径向两侧，由电机驱动，该子系统采集心肌桥压迫壁冠状动脉时血液动力学相关参数，而周向应力加载子系统由单片机控制伺服电机转动，硅胶片一端固定，另一端与滑块相连，伺服电机带动滑块在平行直线导轨上平动，进而实现对硅胶片的拉伸。与现有技术相比，本发明具有适用性更强、模拟与加载与真实环境更加接近等优点。

技术领域

本发明涉及体外模拟医疗设备技术领域，尤其是涉及一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统。

背景技术

壁冠状动脉是指被心肌桥覆盖的冠状动脉。大量研究表明，心肌桥压迫冠状动脉可能会导致冠状动脉壁结构发生变化，冠状动脉内血液动力学局部异常。力学因素影响着机体的生物学进程，力学对机体的诸多影响因素中包含着对血液循环整个过程的影响，包括血液的流动，血液和血管间的相互作用以及血细胞和血管的变形等。因此，血液动力学因素在人体血管系统的生理和病理研究中起着至关重要的作用。冠状动脉造影、腔内超声以及腔内多普勒频谱检查等现代医学技术的出现为临床观察和评价心肌桥导致的壁冠状动脉血液动力学改变提供一些途径。但由于本身固有的一些局限性使得临床观察和在体研究还存在一些局限。同时临床或动物实验研究对象的个体差异使得研究的系统性受到影响且难以进行定量研究，目前阶段大多致力于建立壁冠状动脉血管血液动力学体外模拟平台。

心肌桥的存在使得壁冠状动脉除了承受在体动脉均承受的三维应力之外，还有来自心肌桥的周期性压迫。现有的技术并不能实现壁冠状动脉周向应力的体外加载。现有的壁冠状动脉的血液动力学体外模拟装置仅限于通过体外模拟血液循环过程大致测量壁冠状动脉的血液动力学参数，而对于壁冠状动脉以及血管内细胞等的形态的改变、受力状态和结构与功能上的损伤等无法进行深入的观测和研究。而血管张应力体外加载装置只能实现特定值张应力、张应变或者某一范围内周期(正弦波等)变化的张应力、张应变内的模拟。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种壁冠状动脉周向应力体外模拟系统，包括用以模拟心肌桥压迫对壁冠状动脉内血流、正压力、周向应力、切应力的影响的壁冠状动脉血液循环模拟子系统和用以加载壁冠状动脉血液循环模拟子系统测得的相应的周向应力/应变变化曲线的周向应力体外加载子系统，所述的壁冠状动脉血液循环模拟子系统包括测量模块、模拟血流循环模块和心肌桥模块，所述的模拟血流循环模块与心肌桥模块通过实验段连接，所述的测量模块设置在实验段上，所述的周向应力体外加载子系统包括机械模块、控制模块和电源模块，所述的机械模块包括伺服电机、与伺服电机连接的硅胶片滑动机构，所述的控制模块与伺服电机连接，所述的控制模块与壁冠状动脉血液循环模拟子系统的测量模块连接，所述的电源模块控制整个系统的工作与非工作状态。

所述的模拟血流循环模块包括调速电机、主轴、心泵、蓄能器和储液槽，所述的调速电机通过主轴为心泵提供动力，通过调整心泵的脉动频率，模拟不同的心率，所述的心泵产生的脉动流经过蓄能器流向实验段和分支中，实验段和分支的后端均连接负载，脉动流经过负载后返回至储液槽中。

所述的心肌桥模块为一个密闭恒温箱体，该箱体内设有硅胶管、液体流入口、液体流出口和密封腔，液体流入口、液体流出口通过接口与模拟血流循环模块组合，形成一个循环的回路，所述的密封腔内设有所述的实验段，所述的实验段包括模拟壁冠状动脉、设置在模拟壁冠状动脉2的径向两侧的心肌桥压块，用以驱动心肌桥压块按照预设压迫程度沿导轨直线往复运动压迫模拟壁冠状动脉的驱动电机，所述的驱动电机设置在箱体外部。

优选地，所述的测量模块包括实验段入口的压力传感器、温差传感器，实验段两端的压差传感器以及实验段后端、负载后端的流量传感器。