王芳群, 張志豪, 朱鳳蓮, 張 瑤, 徐 凡, 何辰楊

(江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院, 江蘇 鎮(zhèn)江 212013)

冠心病已成為心力衰竭的主要合并癥之一,占合并癥的49.5%.心力衰竭合并冠心病患者心臟的冠狀動脈供血不足,同時(shí)冠狀動脈循環(huán)也難以為心臟提供足夠的血液支持,由此引發(fā)的心肌缺血會進(jìn)一步加重心力衰竭程度[1].針對此類患者的治療不僅需要提高心臟的血流量,還需改善冠狀動脈血流量,以提高冠狀動脈循環(huán)效率,恢復(fù)心臟功能.

導(dǎo)管泵作為一種短期左心室輔助裝置,可以提高心血管和冠狀動脈系統(tǒng)的血液灌注量,近年來已成為治療心力衰竭及經(jīng)皮冠狀動脈介入治療的新手段.臨床研究證明了冠狀動脈介入(percutaneous coronary intervention,PCI)手術(shù)中預(yù)防性使用Impella2.5的安全有效性[2].文獻(xiàn)[3]發(fā)現(xiàn)Impella可以在高風(fēng)險(xiǎn)PCI手術(shù)中起到橋梁承接作用.美國心臟病學(xué)會等在高危患者PCI手術(shù)中使用心臟輔助裝置的建議中指出,如患者出現(xiàn)嚴(yán)重左心室功能不全、近期發(fā)生失代償性心力衰竭或需進(jìn)行PCI手術(shù),推薦使用Impella進(jìn)行輔助[4].文獻(xiàn)[5]利用Impella輔助PCI治療了一例左主干末端分叉病變患者.同時(shí)Impella可以改善急性心梗患者的血流動力學(xué)參數(shù)[1].Impella導(dǎo)管泵可為患者提供41.66～83.33 mL/s的血流量支持.文獻(xiàn)[6]證明Impella能有效輔助左心室卸載,維持血流動力學(xué).文獻(xiàn)[7]通過建立血流動力學(xué)仿真模型,預(yù)測Impella能提高冠狀動脈血流量,增加氧氣供應(yīng).文獻(xiàn)[8]研究表明,利用Impella輔助裝置對心力衰竭下血流動力學(xué)不穩(wěn)的冠心病患者進(jìn)行合理治療,能明顯改善術(shù)后癥狀及心臟功能.然而,目前較少針對導(dǎo)管泵輔助下心血管及冠狀動脈系統(tǒng)血流動力學(xué)變化方面的研究.

在心血管系統(tǒng)模擬仿真領(lǐng)域,集中參數(shù)模型的優(yōu)勢在于能夠定量地描述心血管系統(tǒng)的血流動力學(xué)參數(shù)變化,并可快速地對系統(tǒng)中的單一參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,最大限度地減少對復(fù)雜物理模型或體外試驗(yàn)的需求,為臨床研究提供參考.

對狹窄模型的研究表明:冠狀動脈的狹窄程度、狹窄分支對冠狀動脈血流影響顯著;狹窄造成冠狀動脈血流量急速下降,血流量和狹窄程度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;冠狀動脈分支中,左冠狹窄對血流量影響遠(yuǎn)大于右冠,左主干狹窄將造成左冠整體流量的降低.因此,本課題組忽略右冠狹窄的影響,以左主干狹窄合并心力衰竭患者為研究對象,采用集中參數(shù)模型,構(gòu)建基于導(dǎo)管泵輔助的心血管及冠狀動脈狹窄模型,研究模型的血流動力學(xué)及不同導(dǎo)管泵輔助模式對冠狀動脈血流動力學(xué)的影響.

1 方 法

1.1 心血管-冠狀動脈-導(dǎo)管泵的耦合模型

建模仿真過程以血流動力學(xué)為基礎(chǔ),根據(jù)流體網(wǎng)絡(luò)與電學(xué)網(wǎng)絡(luò)的相似性,采用心臟電路模型的參數(shù)來描述心血管系統(tǒng)中的血流動力學(xué)參數(shù)[8-10].在心臟電路模型中,通常采用文獻(xiàn)[11]中的彈性腔理論模擬數(shù)學(xué)建模的方法,構(gòu)建模擬心室收縮功能的集中參數(shù)模型,建立的3階Windkessel模型采用電阻-電感-電容(RLC)模擬心臟循環(huán)系統(tǒng).為模擬心肌對左冠狀動脈的擠壓作用,設(shè)定分段函數(shù)L(t),其計(jì)算式如下:

(1)

式中:pLV為左心室血壓;tc為一個(gè)心動周期.心臟處于收縮期時(shí),函數(shù)與左心室血壓相關(guān);心臟處于舒張期時(shí),函數(shù)設(shè)置為0.

本課題組設(shè)計(jì)了一種用于短期心室輔助的經(jīng)皮導(dǎo)管泵[12].前期研究結(jié)果[13-15]表明,在轉(zhuǎn)速為9 000 r/min、流量為66.67 mL/s時(shí),導(dǎo)管泵出入口壓差為82.60 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa),符合左心室輔助裝置所需的水力性能要求.由于導(dǎo)管泵采用軸流葉輪,因此采用前期提出的旋轉(zhuǎn)式心臟泵模型[16].耦合系統(tǒng)集中參數(shù)模型包括心臟模型、冠狀動脈模型及導(dǎo)管泵模型.耦合系統(tǒng)等效電路如圖1所示,其中導(dǎo)管泵的出口與冠狀動脈、主動脈相連,入口與左心室相連.數(shù)值模型的仿真在Matlab軟件中實(shí)現(xiàn).在數(shù)值仿真中,通過調(diào)整左心室收縮的最大彈性系數(shù)Emax來模擬左心室的心力衰竭程度[12].

圖1 耦合系統(tǒng)等效電路圖

由于在臨床中,受左、右心室生理性不同的影響,左心室的心肌較右心室更為肥大,同時(shí)左心室的表面積大于右心室,導(dǎo)致覆蓋左、右心室的左、右冠狀動脈不同,因此圖1中左、右冠的等效電路模型并非完全對稱.

生理中血液參數(shù)的阻力、慣性與順應(yīng)性分別對應(yīng)于電路參數(shù)中的電阻、電容與電感.等效電路圖中心血管及導(dǎo)管泵系統(tǒng)模型參數(shù)的生理意義及其取值參見文獻(xiàn)[13].耦合系統(tǒng)等效電路圖中的左、右冠狀動脈模型參數(shù)取值是通過對文獻(xiàn)[14]模型進(jìn)行模擬得到的.表1為模型中各系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的生理意義.

表1 狀態(tài)變量的生理意義

利用基爾霍夫定律建立耦合模型的狀態(tài)方程組,用以描述心血管系統(tǒng)及冠狀動脈血流動力學(xué)的變化.以一個(gè)心動周期中的心室舒張末期為仿真起點(diǎn),賦予狀態(tài)變量初始值.

考慮到數(shù)據(jù)的精度,仿真步長設(shè)置為Δt=0.000 1 s,則狀態(tài)變量推導(dǎo)公式[14]為

(2)

式中:x(tn)為此時(shí)刻狀態(tài)變量;x(tn+1)為下一時(shí)刻狀態(tài)變量.

1.2 研究方案

構(gòu)建心力衰竭模型、冠狀動脈狹窄模型和導(dǎo)管泵輔助模式的耦合系統(tǒng),對左主干狹窄合并心力衰竭患者的心臟展開數(shù)值仿真研究.

1.2.1心力衰竭模型

針對心血管的健康狀態(tài)與心力衰竭狀態(tài)兩種情況進(jìn)行數(shù)值模擬.收縮性心力衰竭是主要的心力衰竭類型,導(dǎo)管泵可以輔助心力衰竭患者提高血液灌注量,因此本課題組對心力衰竭狀態(tài)展開研究.收縮性心力衰竭特征為心臟收縮性能的減弱,對應(yīng)于集中參數(shù)模型中左心室收縮的最大彈性系數(shù)Emax和最小彈性系數(shù)Emin的改變.本健康模型中的Emax和Emin分別設(shè)為2.00和0.05,心力衰竭模型彈性系數(shù)則為1.00和0.05[16].健康人體處于靜息狀態(tài)時(shí),心率約為75次/min.

1.2.2冠脈狹窄模型

通過構(gòu)建冠脈狹窄模型,可以研究不同冠脈狹窄程度對心臟功能的影響,以及導(dǎo)管泵對不同狹窄程度冠脈的輔助影響.

基于冠脈狹窄部位分布特點(diǎn)和狹窄分類的復(fù)雜性[12],判斷冠脈狹窄程度需明確可行的標(biāo)準(zhǔn).冠脈狹窄程度評分標(biāo)準(zhǔn)主要包括Leaman積分、Gensini積分和ACC(American College of Cardiology)/AHA(American Heart Association)等評分法.本研究中以臨床試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用的Gensini評分法作為參考.依據(jù)各節(jié)段狹窄對總負(fù)荷的影響程度設(shè)置權(quán)重,即左主干權(quán)重為5.0,前降支近段、中段及遠(yuǎn)段權(quán)重分別為2.5、1.5及1.0,回旋支近段和末段權(quán)重分別為2.5和1.0,右冠權(quán)重為1.0,其余小分支權(quán)重為0.5.根據(jù)狹窄程度對冠脈進(jìn)行評分.

冠狀動脈狹窄的影響因素主要有管腔面積、狹窄長度及堆積方式等.零維集中參數(shù)模型將血管模型模擬為電路模型,而零維模型中將血管轉(zhuǎn)換為電路元器件,忽略了血管長度因素的影響.因此,本研究中主要考慮管腔面積即狹窄程度對冠狀動脈血流動力學(xué)的影響.根據(jù)臨床中冠脈狹窄的定義[17]及泊肅葉定理,將狹窄程度轉(zhuǎn)換為模型中對應(yīng)分支阻值的改變.采用控制變量的方法改變左主干血管阻力R5,對左主干狹窄程度分別設(shè)置為30%、60%和80%.

1.2.3導(dǎo)管泵定轉(zhuǎn)速及變轉(zhuǎn)速輔助模式系統(tǒng)

作為一種急性的左心室輔助裝置,導(dǎo)管泵可以增加心力衰竭患者心血管系統(tǒng)的血液灌注量,提高主動脈血壓與血流量.導(dǎo)管泵的輔助性能受到其輔助模式的影響.導(dǎo)管泵輔助模式主要分為定轉(zhuǎn)速模式與變轉(zhuǎn)速模式.定轉(zhuǎn)速模式常用于臨床中,為手術(shù)提供長期穩(wěn)定的血流量.患者處于不同狀態(tài)時(shí),對血液灌注的需求也不同,此時(shí)需要臨床醫(yī)生判斷患者生理狀態(tài),通過變轉(zhuǎn)速模式調(diào)節(jié)血泵轉(zhuǎn)速來滿足患者的灌注需求.

若導(dǎo)管泵轉(zhuǎn)速控制不當(dāng),容易引起心室抽吸、反流等異常工況.為降低異常工況的發(fā)生概率,可采用變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)輔助患者泵血.本研究中采用比例-積分(proportion-integral,PI)算法建立導(dǎo)管泵的變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng).圖2為變轉(zhuǎn)速輔助模式控制框圖,其中ω表示泵轉(zhuǎn)速.

圖2 變轉(zhuǎn)速輔助模式控制框圖

變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為

(3)

式中:u(t)為需要調(diào)整的轉(zhuǎn)速;Q(t)為耦合模型主動脈流量Qao與參考模型主動脈流量Qref的差值;Kp為比例系數(shù),通過對Kp與Q(t)作乘積處理,可以使瞬態(tài)誤差減小,從而加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度;Ki為積分系數(shù),通過調(diào)整Ki可以消除靜態(tài)誤差.

2 結(jié)果與分析

2.1 模型有效性的驗(yàn)證

為驗(yàn)證模型的有效性,對冠狀動脈血流量及一個(gè)心動周期內(nèi)血流量變化趨勢進(jìn)行分析.

2.1.1健康狀態(tài)下主動脈與冠狀動脈血流動力學(xué)行為

由于冠狀動脈與主動脈相連,其血流量變化必然受到主動脈和左心室血壓的影響,并呈周期性變化.選用數(shù)值仿真模型穩(wěn)定后的3個(gè)周期內(nèi)血流量進(jìn)行研究.圖3為根據(jù)本數(shù)值仿真模型計(jì)算得到的健康狀態(tài)下主動脈和冠狀動脈的血流量變化曲線.

圖3 健康狀態(tài)下主動脈和冠狀動脈的血流量變化曲線

由圖3可知,健康狀態(tài)下,主動脈血流量為103.160 mL/s,冠狀動脈血流量為4.670 mL/s,約為心輸出量的4.5%.臨床試驗(yàn)中,冠狀動脈血流量為2.650～5.420 mL/s,約為主動脈流量的4.0%～5.0%[15].可見,仿真模型所得冠狀動脈與主動脈的血流量之比與臨床試驗(yàn)相符.與參考模型[13]對比,本研究的左、右冠流量誤差更小,分別為5.0%與4.3%.可見,零維模型可以模擬健康狀態(tài)人體心血管及冠狀動脈的血流動力學(xué)行為.

由圖3還可知:右冠血流量在收縮期(如0～0.28 s)達(dá)到最大值(3.470 mL/s),其后隨主動脈血流量的下降而降低,其與主動脈血流量變化趨勢相同;左冠血流量(如左主干血流量)與主動脈變化趨勢存在差異,在一個(gè)周期內(nèi)呈雙峰波動.由于左冠血流量變化受主動脈血流量和左心室血壓的雙重影響,因此,隨主動脈血壓的增加,快速射血期間左冠血流量增加,減慢射血期左冠血流量下降.舒張期(如0.28～0.80 s)內(nèi),左心室的擠壓作用降低,左冠血流量迅速增加,在舒張?jiān)缙谶_(dá)到血流量峰值(2.220 mL/s),前降支與回旋支最大血流量分別達(dá)到1.430和1.200 mL/s,其后血流量逐漸下降.模型的血流量變化趨勢與生理相符.生理中,左心室血液供應(yīng)量的50%來自左冠前降支,30%來自回旋支,20%來自右冠.因此,前降支血流量起關(guān)鍵作用,對其分支模型的構(gòu)建比重較高,使其在左冠血流量中占有更大比重[16].

2.1.2心力衰竭狀態(tài)下主動脈與冠狀動脈血流動力學(xué)行為

通過計(jì)算心力衰竭患者的冠狀動脈血流量變化,為冠脈狹窄模型的構(gòu)建提供一定的先決條件,便于根據(jù)左心室血液循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建心力衰竭狀態(tài)下的冠狀動脈循環(huán)系統(tǒng).健康狀態(tài)和心力衰竭狀態(tài)模型的冠狀動脈血流量匯總見表2,其中max表示對應(yīng)分支的最大血流量.

表2 健康和心力衰竭狀態(tài)模型冠狀動脈血流量匯總 mL/s

由表2可知:由于心力衰竭導(dǎo)致的左心室彈性降低和主動脈流量降低,影響了冠狀動脈流量變化,導(dǎo)致心力衰竭狀態(tài)模型冠狀動脈血流量較健康狀態(tài)均有所減小;結(jié)合計(jì)算結(jié)果還可知,心力衰竭狀態(tài)模型中,左冠流量QLCA較健康狀態(tài)模型減小了42.8%,右冠流量QRCA、左主干流量QLM、左冠中前降支血流量QLAD與回旋支血流量QLCX較健康狀態(tài)模型分別減小43.6%、41.7%、41.3%和42.7%.圖4為心力衰竭狀態(tài)模型的主動脈與冠狀動脈血流量變化曲線.心力衰竭狀態(tài)下,心室收縮能力降低,但其舒張末期血壓上升,容積增大.心衰狀態(tài)下,左心室血壓與主動脈血壓呈現(xiàn)同步變化,因此冠狀動脈仍受到左心室血壓影響.根據(jù)圖4可知,流量變化趨勢與健康狀態(tài)模型相似.

圖4 心力衰竭狀態(tài)模型主動脈與冠狀動脈血流量變化曲線

2.2 冠脈狹窄模型

2.2.1健康和心力衰竭狀態(tài)下冠狀動脈分支血壓

通過對比健康及心力衰竭模型冠狀動脈主要分支血壓的變化趨勢,為冠脈狹窄模型的研究提供參考.圖5為健康及心力衰竭狀態(tài)下右冠近段血壓、左主干血壓、前降支血壓及回旋支血壓變化曲線的對比.

圖5 健康及心力衰竭狀態(tài)下冠狀動脈血壓變化曲線對比

根據(jù)圖1的模型仿真,可以得到健康和心力衰竭狀態(tài)下主動脈血壓最大值分別為129.54和73.75 mmHg,左心室血壓最大值分別為129.93和74.03 mmHg,降低幅值約為50 mmHg.由圖5可知,心力衰竭狀態(tài)下各分支血壓最大值均下降了50.00 mmHg左右,說明心臟功能減弱,冠狀動脈血壓下降幅值與左心室血壓、主動脈血壓下降幅值相差不多.冠狀動脈血壓同樣受主動脈血壓影響,變化趨勢與主動脈相同.

由圖5還可知,各分支血壓相差不大,但左主干阻力較小.由于左主干位于左冠的入口處,流經(jīng)左冠的血液需經(jīng)過左主干,左主干生理變化會直接影響冠脈的血流動力學(xué),因此左主干是左冠的重要組成部位,可認(rèn)為左主干在冠狀動脈中起更為重要的作用.

2.2.2左主干狹窄程度對冠脈血流動力學(xué)的影響

考慮左、右冠具有相對的獨(dú)立性,本研究僅針對不同狹窄程度下左冠血流動力學(xué)進(jìn)行研究.假設(shè)左主干狹窄程度分別為30%、60%和80%時(shí),各分支血流量變化曲線如圖6所示.由圖6可知,隨著狹窄程度上升,左主干阻值增加,流量下降.同時(shí),右冠流量有小幅度的上升.

圖6 不同狹窄程度下各分支血流量變化曲線

表3為不同狹窄程度下左冠在收縮期和舒張期的血流量匯總,其中LAD表示左冠中前降支,LCX表示回旋支.由表3可知:隨著狹窄程度上升,左冠血流量(收縮期與舒張期中LAD和LCX的血流量總和)由1.090 mL/s逐漸降至0.478 mL/s;狹窄程度為80%時(shí),前降支收縮期血流量僅為0.110 mL/s,接近于舒張期血流量(0.150 mL/s),表明模型中左主干狹窄對前降支舒張期影響更明顯.

表3 不同狹窄程度下左冠在一個(gè)心動周期中血流量匯總 mL/s

由圖6和表3可知,隨著狹窄程度增大,總冠狀動脈血流量呈下降趨勢,且血流量下降越來越明顯.80%狹窄程度時(shí),不同于前降支,回旋支收縮期血流量僅為0.038 mL/s,回旋支收縮末期出現(xiàn)負(fù)值.原因可能在于此時(shí)心臟擠壓作用較明顯,收縮期血流量在循環(huán)中占比下降.模型中,左主干狹窄程度對前降支舒張期影響更明顯,而對于回旋支來說,則是收縮期更明顯.

圖7為不同狹窄程度下左冠分支血壓變化曲線對比.由圖7可知:左主干血壓、前降支近段血壓和回旋支近段血壓在30%狹窄程度下最大值分別為69.54、64.79和68.10 mmHg,在80%狹窄程度下三者的壓差分別為44.53、44.53和40.68 mmHg,說明隨著狹窄程度的增加,血壓逐漸下降;隨著狹窄程度的增加,壓力最大值和最小值的差值逐漸增大.在一個(gè)心動周期內(nèi),血管壓降的劇烈變化會造成動脈中層彈性組織退變受損,對血管表面造成更大的損傷,并可能損傷血管壁[18].

圖7 不同狹窄程度下左冠分支血壓變化曲線對比

2.3 輔助模式對血流動力學(xué)的影響

作為一種急性的左心室輔助裝置,導(dǎo)管泵可以增加心力衰竭患者心血管系統(tǒng)的血液灌注量,提高主動脈血壓與血流量,但不同輔助模式對心力衰竭合并冠脈狹窄患者的影響是不同的.表4為不同狀態(tài)及輔助模式下心臟血流動力學(xué)參數(shù)匯總.由表4可知,定轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)速輔助模式都不同程度地提升了心力衰竭患者血流量,說明導(dǎo)管泵對心室產(chǎn)生了輔助卸載作用,提高了血液灌注量.

表4 不同狀態(tài)及輔助模式下血流動力學(xué)參數(shù)匯總表

由表4可知,導(dǎo)管泵定轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)速輔助模式下平均主動脈血流量分別達(dá)到76.160和114.500 mL/s,高于無輔助心力衰竭狀態(tài)(48.000 mL/s),因此足以滿足患者的生理灌注.此外,兩種輔助模式下主動脈血壓均有所降低,這說明泵的輔助作用在提高患者血液灌注量的同時(shí),還會降低系統(tǒng)的搏動性.但變轉(zhuǎn)速模式下脈搏血壓可達(dá)到29.18 mmHg,符合正常生理范圍.左心室血壓的變化率峰值dpLV,max/dt代表心室收縮能力.心力衰竭患者收縮能力降低,定轉(zhuǎn)速模式下收縮能力未能得到提高,遠(yuǎn)低于健康狀態(tài),而變轉(zhuǎn)速模式下心室收縮能力有明顯提高.兩種輔助模式都提高了心力衰竭患者血壓和血液灌注量,定轉(zhuǎn)速模式下主動脈的血壓過低,不利于維持心臟活動.變轉(zhuǎn)速輔助模式可以提高心臟收縮性能,保證心臟的正?；顒?

導(dǎo)管泵一般用于改善重度冠狀動脈狹窄患者的心臟功能,因此筆者僅討論在定轉(zhuǎn)速和變轉(zhuǎn)速輔助模式下,導(dǎo)管泵對冠狀動脈狹窄程度為80%的左主干、右冠及多支狹窄模型血流動力學(xué)的影響.由于左主干供血量占左心室的75%,在冠狀動脈循環(huán)中起主導(dǎo)作用,因此,還需要討論導(dǎo)管泵對狹窄程度分別為30%和60%時(shí)左主干單支狹窄模型血流動力學(xué)的影響.

圖8為定轉(zhuǎn)速(8 000 r/min)模式下,不同冠狀動脈狹窄程度模型左主干血流量和血壓變化曲線對比.由圖8可知:與未加泵模型的圖6對比,狹窄程度分別為30%、60%和80%時(shí),導(dǎo)管泵輔助模式下左主干流量上升了33.8%、36.0%和37.5%;與圖3的健康模型中左主干流量相比,狹窄程度為80%時(shí)的導(dǎo)管泵輔助模式下左主干血流量仍相差1.330 mL/s.

圖8 定轉(zhuǎn)速模式下模型血流量和血壓變化曲線對比

圖9為變轉(zhuǎn)速輔助模式下,左主干不同狹窄程度模型血流量和血壓變化曲線對比.由圖9可知,變轉(zhuǎn)速輔助模式下,狹窄程度分別為30%、60%和80%時(shí),左主干流量初始值分別提升至1.470、1.230和0.720 mL/s,較圖6分別上升33.4%、38.1%及47.4%,原因在于主動脈血壓提高能明顯提高冠狀動脈血流量.

圖9 變轉(zhuǎn)速模式下模型血流量和血壓變化曲線對比

由圖8和9可知,當(dāng)左主干狹窄時(shí),右冠處于正常生理狀態(tài),因此左冠血流量受到影響減小.加載導(dǎo)管泵的圖8b模型數(shù)據(jù)與圖6相比,冠狀動脈血流量明顯上升.圖9中,變轉(zhuǎn)速輔助模式下,收縮期和舒張期存在峰值.在左主干狹窄程度為60%和80%的重度狹窄情況下,變轉(zhuǎn)速輔助模式能提高冠狀動脈灌注量,保持冠脈搏動性,整體上對冠脈血流量的提高程度大于定轉(zhuǎn)速模式.

由圖9還可知,變轉(zhuǎn)速輔助模式下的血壓與血流量變化具有同步性.結(jié)合表4數(shù)據(jù),變轉(zhuǎn)速輔助模式下,脈搏血壓可以達(dá)到29.18 mmHg,同時(shí)對比圖8和圖9中的右冠近段血壓,發(fā)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速輔助模式對右冠血壓的提升程度高于定轉(zhuǎn)速模式.對比圖5和圖9,發(fā)現(xiàn)變轉(zhuǎn)速模式下整體左冠血壓較無輔助心力衰竭狀態(tài)提高約20.00 mmHg.根據(jù)對右冠和左冠的血壓提升情況可知,變轉(zhuǎn)速輔助模式對冠脈血壓的提升效果整體上大于定轉(zhuǎn)速模式.

綜上,與未加泵輔助模式相比,兩種輔助模式對于冠狀動脈血流的提升都有明顯作用,其中對前降支血流量的提升更明顯,符合前降支對血流量更敏感的特點(diǎn).變轉(zhuǎn)速輔助模式對血壓和血流量的提升效果整體上大于定轉(zhuǎn)速輔助模式,說明前者輔助效率優(yōu)于后者.左主干在冠狀動脈中起主要作用,因此針對左主干進(jìn)行了不同狹窄程度的研究,隨著狹窄程度的增大,左主干壓力、前降支近段壓力和回旋支近段壓力的最大值與最小值之間的差值變大,即壓差變大,容易增大血管壁的負(fù)擔(dān).而采用導(dǎo)管泵輔助模式可以有效緩解這一現(xiàn)象.變轉(zhuǎn)速輔助模式雖能在冠脈狹窄治療前提高冠狀動脈灌注量,保持冠脈搏動性,使其血流動力學(xué)達(dá)到生理要求,但這種輔助作用并沒有從根本上改變生理狀態(tài)下的冠脈狹窄病理狀況.為了使血管恢復(fù)正常,需要進(jìn)行支架植入治療,使冠狀動脈恢復(fù)正常狀態(tài).

3 結(jié) 論

1) 構(gòu)建了基于導(dǎo)管泵輔助模式的心血管及冠狀動脈系統(tǒng)的集中參數(shù)模型,導(dǎo)管泵兩種輔助模式均可有效提高狹窄情況下冠狀動脈的血液灌注量和冠脈血壓,維持血流動力學(xué)的穩(wěn)定.

2) 在左主干高狹窄程度(狹窄程度為60%和80%)下,變轉(zhuǎn)速輔助模式對血液灌注量的提升程度高于定轉(zhuǎn)速模式,同時(shí)變轉(zhuǎn)速模式可有效提高血流的搏動性,總體上其輔助效率更高,能更好地維持心臟活動.