面向心臟功能恢復的血泵輔助下左心室血流動力學研究

《面向心臟功能恢復的血泵輔助下左心室血流動力學研究》是依託北京工業大學，由常宇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：面向心臟功能恢復的血泵輔助下左心室血流動力學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：常宇
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

目前心衰治療的成果集中在維繫血液循環和器官灌注方面，而臨床發現血泵輔助治療中某種左心室血流動力學環境可以誘導心臟功能的恢復，但其血流動力學作用機理還不明確，尚未建立以心臟功能恢復為目的的心衰治療理論基礎。為了獲得其作用機理,本項目計畫從3個方面進行血泵輔助下左心室血流動力學特性的研究。首先，採用循環系統集中參數模型與左心室流固耦合模型相結合的方法，研究不同血流輔助指數條件下，左心室內血流流場、壁面切應力、周向應力、心肌形變數以及SHE和EEP等血流動力學參數的分布和變化規律。然後，採用實驗研究的方法，確定血流輔助指數與血流動力學參數（SHE、EEP與心肌形變數）、心臟功能參數（BNP與肌鈣蛋白的濃度）之間的變化規律，以及心肌病理學和生物力學特性的改變規律。最後，採用模型研究的方法，建立面向心臟功能恢復的血流動力學控制模型。項目的完成將為面向心臟功能恢復的心衰治療提供理論支持和治療指導。

結題摘要

目前心衰治療的成果集中在維繫血液循環和器官灌注方面，而臨床發現血泵輔助治療中某種左心室血流動力學環境可以誘導心臟功能的恢復，但其血流動力學作用機理還不明確。為獲得其作用機理,本項目計畫從3個方面進行血泵輔助下左心室血流動力學特性研究。首先，採用循環系統集中參數模型與左心室流固耦合模型相結合的方法，研究不同血流輔助指數對左心室內血流等參數的分布。然後，採用實驗研究的方法確定血流輔助指數與血流動力學參數、心臟功能參數之間的變化規律。最後，採用模型研究的方法，建立面向心臟功能恢復的血流動力學控制模型。本項目按計畫進行，取得如下結果：第一，對比心衰情況，部分輔助增加渦形成時間與渦強度且高剪下震盪區域最小，心室卸載後高時間平均壁面切應力區域增加，低時間平均壁面切應力區域減小，其中部分輔助低時間平均壁面切應力區域最小。第二，心尖-升主搭橋方式：脈動性指標隨轉速的增加均無持續降低的現象；左房-降主搭橋方式：隨著轉速的增加，左心室壓和主動脈壓變化不明顯，低於4800RPM左心房壓力高於正常值，隨後左心房壓力低於正常值，6000RPM以上左心房壓力峰值已經接近左心室壓力的極小值此後並無進一步降低，表明此時左心房已經不能正常收縮；主動脈搭橋方式：隨著轉速的增加血泵兩端壓力差增加，左右頸動脈流量略有上升但脈動性明顯降低，同時輸出流量增加左心室壓降低，左心室做功減小，系統輸入功增大。此外輔助前心肌細胞排列紊亂並伴有炎性細胞，輔助後心肌細胞尺寸有所減小，細胞結構清晰，肌絲排列整齊，表明輔助改善了心肌結構，隨著輔助水平的增大，冠脈血管內皮細胞間隙減小，心肌的彈性模量隨拉伸時間的增加呈現出先減小後增長的特性。第三，採用“替代數據分析”算法確定肌鈣蛋白濃度、BNP濃度、SHE與EEP指標的權重分別為0.33，0.27，0.12與0.28，採用非參數模型自適應控制理論建立了面向心臟功能恢復的控制模型。項目的完成將為面向心臟功能恢復的心衰治療提供理論支持和治療指導。