[發明專利]模擬體內流動環境下心臟瓣膜模型的測試系統及測試方法

在審

• 申請號: 202110248885.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112945310A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 魏來;劉順;王文碩;趙赟;王春生
• 申請（專利權）人: 復旦大學附屬中山醫院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M13/00;G05B19/042
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 劉宗磊

本發明提供了一種模擬體內流動環境下心臟瓣膜模型的測試系統及測試方法，測試系統包括有：流體循環系統；瓣膜支撐系統，包括瓣膜支架、步進旋轉電機，瓣膜支架固定在轉子上；流體監測系統，用于實時監測流體的各項數據；成像系統，用于在流體中監測瓣膜模型的位置信息；控制系統，控制系統包括驅動器、控制器、中央處理系統，驅動器分別與步進電機和控制器相連，負責接收控制器傳達指令并驅動步進電機轉，控制器分別與驅動器和中央處理系統相連接，負責接收步進電機的反饋信息和接收中央處理系統的程序指令，形成閉環控制系統。本發明可模擬心臟瓣膜在不同流動環境中的流體力學變化，為心臟瓣膜疾病的早期診斷、干預及治療提供有力的依據。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，涉及一種模擬體內流動環境下心臟瓣膜模型的測試系統及測試方法。

背景技術

在我國，心血管類疾病是威脅人類健康的首要原因。受當今社會競爭激烈，生活環境差的影響，呈現出發病人群年輕化，發病率逐年上升的趨勢。而心臟瓣膜作為保證心臟推動血液循環定向流動的生物閥門，對心臟的健康狀況有著重要影響。心臟瓣膜的病變將會影響人體正常血液循環，甚至危及生命。目前心臟瓣膜病的病因包括先天性結構異常、風濕性、感染性等，這些因素會造成瓣膜不同程度的狹窄或者關閉不全，從而導致血流動力學的改變，進而會造成一系列的并發癥，目前關于心臟瓣膜疾病的研究主要針對病因、遺傳基因等方面，對于血流動力學方面的研究較少，關于此類的心臟流體模型更是少見。

發明內容

為從流體動力學角度研究心臟瓣膜疾病的發生與轉歸，我們設計了一種以體外循環為基礎，模擬體內流動環境下的心臟瓣膜開合過程，可以研究心臟瓣膜疾病早期的關閉不全、反流等疾病過程，從根本機制出發研究瓣膜疾病的發病原因、發病過程及轉歸，為瓣膜疾病的早期診斷、早期干預、早期治療提供有力的依據。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種模擬體內流動環境下心臟瓣膜模型的測試系統，所述操作測試系統包括：

流體循環系統，包含有流體動力泵和水箱，水箱的兩側分通過入水管路、出水管路和流體動力泵相連形成回路；

瓣膜支撐系統，包括瓣膜支架及步進旋轉電機，步進電機設有一向下豎直伸入到水箱內的轉子，瓣膜支架固定在轉子上，所述瓣膜支架用于固定瓣膜模型；

流體監測系統，用于實時監測流體數據，所述流體監測系統包含流量監測儀以及具有多種監測功能的傳感器，流量監測儀與入水管路相連，所述傳感器設有位于水箱內部的多個傳感器探頭；

成像系統，用于在流體中監測瓣膜模型的位置信息；

控制系統，與流體循環系統、瓣膜支撐系統、流體監測系統、成像系統相連，所述控制系統包括驅動器、控制器、中央處理系統，驅動器分別與步進電機和控制器相連，負責接收控制器傳達指令并驅動步進電機轉，控制器分別與驅動器和中央處理系統相連接，負責接收步進電機的反饋信息和接收中央處理系統的程序指令，形成閉環控制系統。

進一步的，流體動力泵為搏動泵或者持續非搏動泵。

進一步的，水箱設有在豎直方向上分布或者矩陣分布的多個入水口，在入水管路上裝有帶加注溶液開口的三通閥門；

在水箱內部位于入水口及出水口之間布置有至少一片隔水柵，隔水柵兩側抵接在水箱內壁上，隔水柵密布有水孔，水箱內的流體通過所述水孔流通。

進一步的，在水箱上方固定有水平導軌，步進電機在水平導軌上沿水箱內部液體流動方向滑動。

進一步的，瓣膜支架由連接桿以及瓣膜固定環構成，連接桿頂端與轉子固定連接，瓣膜固定環的頂部通過鎖扣關節鉸接在連接桿底部，由鎖扣關節來調節瓣膜固定環與水箱流動方向之間的夾角。

進一步的，瓣膜模型通過縫線展開固定在瓣膜固定環上，瓣膜固定環沿周向設置有一圈固定孔洞用于縫線的固定。