连续流人工心脏：血流脉动对主动脉血流动力学的影响研究

本篇论文深入探讨了大数据和算法在心室辅助技术中的关键应用，特别是针对血流脉动量对主动脉血流动力学影响的数值模拟与实验研究。心力衰竭作为一种严重的临床问题，人工心脏作为潜在的解决方案，其血泵设计是关键技术之一。研究关注的核心是脉动流和连续流两种血泵类型，其中脉动流的第一代产品存在诸多问题，而连续流如并联和串联术式则成为研究热点。 传统并联术式中，血泵与左心室并联连接，血液通过心尖至升主动脉的搭桥输送，而本研究团队的创新在于开发了一款连续流血泵，采用串联连接方式，放置于主动脉根部，这改变了血流脉动性，引发学术界关于脉动流与非脉动流对人体影响的讨论，特别是对于不同程度辅助状态下的研究相对匮乏。 论文首先通过集中参数模型分析，研究了心室辅助不同术式下的血流特性，包括脉动指数（PI）、脉动能量指数（PPI）和等效能量压（EEP），以及残余血流动力能（SHE），揭示了这些脉动指标随辅助水平变化的规律。接着，通过数值模拟方法，进行了主动脉流固耦合（FSI）的计算，以量化不同脉动性血流对主动脉血流动力学的影响，这在理解血泵对血管系统动态响应方面至关重要。 实验部分，作者进行了体外和动物实验，进一步验证和细化了理论分析，得出的结论包括：一是在心室辅助过程中，脉动指数PI与血泵辅助指数BAI呈负相关，不同术式下这种关系呈现不同的多项式形式；二是在数值模拟结果中，脉动性的降低显著减少了主动脉血流的轴向变化和径向旋转，壁面切应力也随之改变，这可能对主动脉血流的稳定性和安全性产生重要影响。 这篇论文结合大数据和算法，从理论分析到实验验证，全面探索了血流脉动性在心室辅助装置中的影响，为人工心脏的设计优化提供了重要的科学依据，并可能对未来心血管疾病治疗策略产生深远影响。