體外血流動力學(xué)特性測試裝置研制.pdf

1、血液是一種復(fù)雜流體，人體血管內(nèi)血液的流動是一個(gè)復(fù)雜的過程，研究血管內(nèi)血流動力學(xué)特性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，如可通過研究某段血管血流情況來推斷該血管是否異常。一直以來，對于人體內(nèi)血流動力學(xué)特性的測試一直是一個(gè)研究難點(diǎn)，直接在人體中對血管內(nèi)血流動力學(xué)特性參數(shù)進(jìn)行測試，不僅程序流程復(fù)雜，且實(shí)驗(yàn)環(huán)境和條件苛刻，難以實(shí)現(xiàn)。而通過搭建的體外血液循環(huán)系統(tǒng)對血液流動進(jìn)行模擬，能有效地對血管內(nèi)血流動力學(xué)特性進(jìn)行測試。體外血流動力學(xué)特性測試系統(tǒng)具有操作性強(qiáng)、可

2、控性高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)檢查等領(lǐng)域。
　　本文研制了一套體外血流動力學(xué)特性測試裝置，包括體外血流循環(huán)系統(tǒng)和動力學(xué)特性測試系統(tǒng)，測試并分析了模擬血管內(nèi)的血流動力學(xué)特性，其測試結(jié)果的規(guī)律與人體真實(shí)血流動力學(xué)特性一致，驗(yàn)證了體外血流動力學(xué)特性測試裝置的可行性。
　　首先，根據(jù)三元件彈性腔模型搭建體外血液循環(huán)系統(tǒng)，以蠕動泵為動力裝置，0.9％NaCl溶液為模擬血液，硅膠軟管為模擬血液的輸送系統(tǒng)，抽濾瓶為

3、模擬血液儲室，搭建了體外血液流動裝置，為整個(gè)系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的脈動模擬血流。
　　其次，設(shè)計(jì)入口壓力特性測試系統(tǒng)，以擴(kuò)散硅式壓力變送器、高速數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、穩(wěn)壓電源為系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)；在Visual C++平臺編制數(shù)據(jù)采集界面，采集和保存數(shù)據(jù)；對該系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析，表明該系統(tǒng)可靠性較高。
　　再次，研制一套粒子圖像測速系統(tǒng)，以CMOS工業(yè)相機(jī)、工業(yè)顯微鏡頭、體視光源、計(jì)算機(jī)為硬件基礎(chǔ)；采用“參照白”光照補(bǔ)償算法改善了圖像質(zhì)量

4、并精確地標(biāo)定了像素與長度的關(guān)系；提出基于顏色空間轉(zhuǎn)換的粒子特征提取以及基于SIFT的粒子追蹤測速算法，通過構(gòu)造尺度空間、定位特征點(diǎn)、生成特征點(diǎn)描述符最后計(jì)算粒子圖像對中的斜面距離對粒子進(jìn)行匹配，計(jì)算粒子的平均速度平均速度，表征模擬血流平均速度。設(shè)計(jì)了基于 C++的粒子測速系統(tǒng)，將粒子圖像對映射到同一坐標(biāo)系，測試模擬血流的速度分布。
　　最后，對硬質(zhì)玻璃材料制備的直型、彎型和 Y型透明剛性模擬血管進(jìn)行血流動力學(xué)分析。通過染色線流場顯