一种颈动脉脉动血流模拟系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种颈动脉脉动血流模拟系统及方法，涉及临床医疗研究领域，该系统包括：利用控制电机控制容积泵内部柱塞往复运动，血液模拟液存储池提供血液模拟液，四通阀用于循环血液模拟液，向颈动脉物理仿体体模输出血液模拟液，以此模拟颈动脉脉动血流；当柱塞运动至容积泵的一端终点时需转换柱塞方向，而转换方向后容积泵的另一端瞬时流量变大，四通阀控制第一双向流通阀以及第二双向流通阀的阀门状态以导通容积泵流量大的一端并阻断容积泵流量小的一端，在转换柱塞方向的瞬间稳定四通阀内血液模拟液的流量。本发明专利技术降低了柱塞换向对血液流量的干扰，提升了颈动脉血管血液流量的稳定性，提高了系统鲁棒性。提高了系统鲁棒性。提高了系统鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种颈动脉脉动血流模拟系统及方法


[0001]本专利技术涉及临床医疗研究领域，特别是涉及一种颈动脉脉动血流模拟系统及方法。

技术介绍

[0002]随着生活水平的提升和饮食结构的改变，动脉粥样硬化导致的动脉相关性疾病已经严重威胁国民生命健康。动脉粥样硬化是一种进行性、全身性疾病，高发于冠状动脉、椎动脉、颈动脉等大以及中动脉血管。这类血管管腔相对较大，长期受到高压力血流冲击导致管壁受损，出现局部脂质积聚，组织纤维增生，钙质逐渐发生沉着现象，形成动脉粥样硬化，并引发相应疾病。
[0003]心脏动脉、脑组织动脉、颈动脉是人体最危险的三个动脉粥样硬化区。心脏动脉硬化易导致心肌梗塞；脑动脉硬化则易导致脑溢血；颈动脉是血液循环系统的重要组成部分，是血液从心脏流向脑部的主要途径，为大脑和头面部输送氧气和营养物质，脑部所需血液量的80％
‑
90％由颈动脉系统提供，颈动脉发生硬化会造成脑组织缺血，轻则使患者头晕目眩、思维能力明显下降，重则导致动脉血管阻塞，致使患者失明甚至危及生命。
[0004]研究证实颈动脉是全身动脉硬化最早发生的部位之一，对颈动脉的硬化程度进行无创检测对心脑血管疾病的早期预防和诊断具有重要意义。在体外再现真实颈动脉脉动情况对诸如颈动脉血流测速、波反射和脉搏波测速等临床研究大有裨益。而这些研究对脉动条件要求相当苛刻，需要脉动流量既准确又可重复，并且需要足够大的血流量保持一定的血流速度；应用模拟对象范围必须广泛，以产生不同人体的真实脉动波形。
[0005]在现有的相关研究中，容积式脉动泵常用作动脉血流脉动模拟动力转换，其利用泵缸内的液体容积周期性变化达到输送液体的目的，动力电机的机械能直接经泵转化为液体的压力能，具有良好的自吸性能，可重复性好；但使用容积泵进行动脉脉动血流模拟时，由于活塞达到端点时需要换向，使血液瞬间流量不稳定，同时还可能引起管路振动，从而影响脉动效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种颈动脉脉动血流模拟系统及方法，可降低容积泵柱塞换向对血液流量的干扰，提高系统鲁棒性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种颈动脉脉动血流模拟系统，包括：控制电机、容积泵、血液模拟液存储池、四通阀以及颈动脉物理仿体体模；
[0009]所述控制电机，通过连接线与所述容积泵相连接，用于驱动所述容积泵内部的柱塞；
[0010]所述容积泵，分别与所述控制电机以及所述四通阀相连接，内部设置有所述柱塞，所述柱塞平行于所述容积泵的短边，且所述柱塞的长度与所述容积泵短边的长度相同，所
述柱塞用于改变所述容积泵的容积，驱动所述四通阀中的血液模拟液流动，产生脉动流量；
[0011]所述血液模拟液存储池，分别与所述四通阀以及所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于向所述四通阀输出所述血液模拟液，接收所述颈动脉物理仿体体模输入的所述血液模拟液；
[0012]所述四通阀，分别与所述容积泵、所述血液模拟液存储池以及所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于循环所述血液模拟液，形成血液模拟液通路；所述四通阀设置有第一双向流通阀、第二双向流通阀、第一单向流通阀以及第二单向流通阀，控制所述第一双向流通阀以及所述第二双向流通阀的阀门状态以导通所述容积泵流量大的一端并阻断所述容积泵流量小的一端，所述第一单向流通阀以及所述第二单向流通阀处于常时导通状态；所述阀门状态包括导通或截止；
[0013]所述颈动脉物理仿体体模，分别与所述四通阀以及所述血液模拟液存储池相连接，用于接收所述四通阀输入的所述血液模拟液，将所述血液模拟液输出至所述血液模拟液存储池。
[0014]可选的，所述四通阀具体包括：第一双向阀腔、第二双向阀腔、第一单向阀腔以及第二单向阀腔；
[0015]所述第一双向阀腔，通过第一管路连接头与所述容积泵的左端相连接，用于流通所述血液模拟液；
[0016]所述第二双向阀腔，通过第二管路连接头与所述容积泵的右端相连接，用于流通所述血液模拟液；
[0017]所述第一单向阀腔，通过第三管路连接头与所述血液模拟液存储池相连接，用于接收所述血液模拟液存储池输入的血液模拟液；
[0018]所述第二单向阀腔，通过第四管路连接头与所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于向所述颈动脉物理仿体体模输出所述血液模拟液。
[0019]可选的，所述第一双向阀腔、所述第二双向阀腔、所述第一单向阀腔以及所述第二单向阀腔处于同一平面内且相互垂直90
°
。
[0020]可选的，所述四通阀还包括：所述第一双向流通阀、所述第二双向流通阀、所述第一单向流通阀以及所述第二单向流通阀；
[0021]所述第一双向流通阀设置于所述第一双向阀腔内；所述第二双向流通阀，设置于所述第二双向阀腔内；当所述容积泵的左端流量大时，所述第一双向流通阀的阀门状态为导通，所述第二双向流通阀的阀门状态为截止；当所述容积泵的右端流量大时，所述第一双向流通阀的阀门状态为截止，所述第二双向流通阀的阀门状态为导通；
[0022]所述第一单向流通阀，设置于所述第一单向阀腔内，用于导通所述第一单向阀腔，使得所述血液模拟液存储池内的所述血液模拟液通过所述第一单向阀腔流入所述四通阀；
[0023]所述第二单向流通阀，设置于所述第二单向阀腔内，用于导通所述第二单向阀腔，使得所述四通阀内的所述血液模拟液通过所述第二单向阀腔流入所述颈动脉物理仿体体模。
[0024]可选的，所述第一双向流通阀由第三单向流通阀以及第四单向流通阀组成，所述第二双向流通阀由第五单向流通阀以及第六单向流通阀组成，所述第三单向流通阀以及所述第四单向流通阀在所述第一双向阀腔内呈阀瓣相对设置，所述第五单向流通阀以及所述
第六单向流通阀在所述第一双向阀腔内呈阀瓣相对设置。
[0025]可选的，所述第一单向流通阀、所述第二单向流通阀、所述第三单向流通阀、所述第四单向流通阀、所述第五单向流通阀以及所述第六单向流通阀均为多瓣式开合结构。
[0026]可选的，所述第一双向流通阀以及所述第二双向流通阀上均设置有流通阀转换开关连接头；所述流通阀转换开关连接头与流通阀转换开关相连接。
[0027]可选的，所述容积泵的两端均设置有所述流通阀转换开关；
[0028]所述流通阀转换开关，分别通过所述流通阀转换开关连接头与所述第一双向流通阀以及所述第二双向流通阀相连接，用于当所述容积泵的柱塞运动至两端时改变所述第一双向流通阀以及所述第二双向流通阀的导通方向。
[0029]一种颈动脉脉动血流模拟方法，所述颈动脉脉动血流模拟方法应用于如上述的一种颈动脉脉动血流模拟系统，所述颈动脉脉动血流模拟方法包括：
[0030]构建成年健康受试者颈动脉脉动压力波数据库，所述成年健康受试者颈动脉脉动压力波数据库包含多个待模拟颈动脉脉动压力波形；
[0031]选择所述成年健康受试者颈动脉脉动压力波数据库中任意一个所述待模拟颈动脉脉动压力波形输入至所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种颈动脉脉动血流模拟系统，其特征在于，包括：控制电机、容积泵、血液模拟液存储池、四通阀以及颈动脉物理仿体体模；所述控制电机，通过连接线与所述容积泵相连接，用于驱动所述容积泵内部的柱塞；所述容积泵，分别与所述控制电机以及所述四通阀相连接，内部设置有所述柱塞，所述柱塞平行于所述容积泵的短边，且所述柱塞的长度与所述容积泵短边的长度相同，所述柱塞用于改变所述容积泵的容积，驱动所述四通阀中的血液模拟液流动，产生脉动流量；所述血液模拟液存储池，分别与所述四通阀以及所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于向所述四通阀输出所述血液模拟液，接收所述颈动脉物理仿体体模输入的所述血液模拟液；所述四通阀，分别与所述容积泵、所述血液模拟液存储池以及所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于循环所述血液模拟液，形成血液模拟液通路；所述四通阀设置有第一双向流通阀、第二双向流通阀、第一单向流通阀以及第二单向流通阀，控制所述第一双向流通阀以及所述第二双向流通阀的阀门状态以导通所述容积泵流量大的一端并阻断所述容积泵流量小的一端，所述第一单向流通阀以及所述第二单向流通阀处于常时导通状态；所述阀门状态包括导通或截止；所述颈动脉物理仿体体模，分别与所述四通阀以及所述血液模拟液存储池相连接，用于接收所述四通阀输入的所述血液模拟液，将所述血液模拟液输出至所述血液模拟液存储池。2.根据权利要求1所述的一种颈动脉脉动血流模拟系统，其特征在于，所述四通阀具体包括：第一双向阀腔、第二双向阀腔、第一单向阀腔以及第二单向阀腔；所述第一双向阀腔，通过第一管路连接头与所述容积泵的左端相连接，用于流通所述血液模拟液；所述第二双向阀腔，通过第二管路连接头与所述容积泵的右端相连接，用于流通所述血液模拟液；所述第一单向阀腔，通过第三管路连接头与所述血液模拟液存储池相连接，用于接收所述血液模拟液存储池输入的血液模拟液；所述第二单向阀腔，通过第四管路连接头与所述颈动脉物理仿体体模相连接，用于向所述颈动脉物理仿体体模输出所述血液模拟液。3.根据权利要求2所述的一种颈动脉脉动血流模拟系统，其特征在于，所述第一双向阀腔、所述第二双向阀腔、所述第一单向阀腔以及所述第二单向阀腔处于同一平面内且相互垂直90
°
。4.根据权利要求3所述的一种颈动脉脉动血流模拟系统，其特征在于，所述四通阀还包括：所述第一双向流通阀、所述第二双向流通阀、所述第一单向流通阀以及所述第二单向流通阀；所述第一双向流通阀设置于所述第一双向阀腔内；所述第二双向流通阀，设置于所述第二双向阀腔内；当所述容积泵的左端流量大时，所述第一双向流通阀的阀门状态为导通，所述第二双向流通阀的阀门状态为截止；当所述容积泵的右端流量大时，所述第一双向流通阀的阀门状态为截止，所述第二双向流通阀的阀门状态为导通；所述第一单向流通阀，设置于所述第一单向阀腔内，用于导通所述第一单向阀腔，使得
所述血液模拟液存储池内的所述血液模拟液通过所述第一单向阀腔流入所述四通阀；所述第二单向流通阀，设置于所述第二单向...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊丽，张榆锋，何冰冰，李支尧，郎恂，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：