心室辅助中血流脉动量对主动脉影响的研究

心室辅助逐步成为了晚期心衰的一种有疗效治手段，但它降低了主动脉内血流的脉动量，进而会引起主动脉病理学和生物力学特性的改变，甚至造成更深远的消极影响。遗憾的是血泵导致主动脉改变的规律尚不明确，血流脉动量安全范围还未确定。为了给心室辅助手术围期及长期治疗提供心室辅助血流脉动量的临床指导，解决心室辅助中，特殊脉动流对主动脉如何影响的问题，本项目进行机理、动物试验和检测3方面研究。首先，研究心室辅助特殊脉动流对主动脉的血流动力学作用机理。通过CFD数值模拟，研究相关血流动力学参数的变化与分布特点。其次，研究SHE、PI和PPI在动物实验中的变化规律。通过动物试验研究脉动量的临床表现、生理意义、脉动量与SHE、PI、PPI等生理指标的相互关系。最后，研究主动脉的病理学和生物力学特性。对比动物试验前后的主动脉管径、壁厚、内皮细胞和平滑肌病理学差异和内应力、应力松弛、蠕变和滞后环等生物力学差异。

本项目解决了心室辅助中特殊脉动流对主动脉如何影响的问题，取得了三方面研究结果：（1）获得了脉动指数PI、脉动能量指数PPI、等效能量压EEP和残余血流动力能SHE等脉动指标的变化规律。数值模拟结果显示，心衰状态的壁面切应力（WSS）值相比正常状态下降了约6.1%。串联术式在辅助指数（BAI）20%和80%下的WSS均与正常状态较为接近，而并联术式在低辅助水平下的WSS较小，在BAI达到95%时才超过正常水平。脉动性的降低削弱了主动脉血流的轴向变化及径向旋转，壁面切应力和压力梯度与BAI正相关，其平均值在脉动性降至最低值之前达到接近正常的水平；（2）揭示了心室辅助特殊脉动流对主动脉的血流动力学作用机理。心室辅助中PI与血泵BAI负相关，串、并联术式的PI与BAI的关系分别为四次和三次多项式。对于并联术式，BAI从20%到100%之间，PI下降了3.4%，PPI下降了27.3%。对于串联手术方式，BAI从20%到80%之间，PI值降低了6.6%，PPI下降了36.8%。EEP随BAI呈指数增加趋势。当BAI在0～30%之间时，SHE先下降后增加到辅助状态下的最高值；当BAI在30%以上时，SHE呈指数趋势下降至0。动物实验证实，心室辅助中，随着BAI的增加，器官灌注与心脏卸载增加，血流脉动性降低；（3）主动脉的病理学和生物力学特性。动物试验前后的主要脏器和血管病理切片显示无病理差异。主动脉弹性模量随拉伸时间的增加呈现出先减小后增长的特性，其区间为[1.74,13.2]MPa，符合血管的粘弹性特点。本项目为国内心室辅助研究在机理和分析方法上奠定发展的基础，并为手术围期和长期心室辅助程度提供有价值的指导，降低血管病变导致的并发症。