一種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，具體地說是將脈動流與恒流相結合，并以周期性血液流態(tài)進行血管灌注的方法。
【背景技術】
[0002]肝病誘發(fā)的死亡率在國內、外不論是發(fā)達地區(qū)還是欠發(fā)達地區(qū)都很高，肝移植是目前治療終末期肝病的唯一有效手段。肝供體質量高低是影響肝移植手術成功率的關鍵環(huán)節(jié)之一，術前對肝供體的清洗(灌注)是必須操作的醫(yī)療過程。因此血管灌注的質量直接影響手術的成功與否。國內外多名學者研究了血管灌注的過程，分析不同的血管灌注方法產(chǎn)生的不同現(xiàn)象及最終效果，以尋找更好的血管灌注方法達到清洗血液的目的。截止到目前為止，國內外對于肝臟移植術前的血管灌注研究成果并不是很多。這些研究主要圍繞著對血管建模，推導其數(shù)學模型，并在此基礎上進行相應的力學分析。在醫(yī)學影像的輔助下，期望血液清洗能夠更徹底，降低肝供體灌注過程中的主觀因素對清洗質量的影響，用來指導醫(yī)學研究工作以及為醫(yī)學手術前準備(如肛腸手術前的腸道清洗，器官移植前的器官清洗等)提供理論支持。針對血管灌注主要采用了恒流灌注，有些還采用了旋流灌注等。恒流灌注操作簡便，但由于恒流的穩(wěn)定性，其對管壁的沖刷力很小，導致對于肝供體的清洗效果不是很好；而后出現(xiàn)的旋流灌注，一方面，使血流穩(wěn)定，減小湍流；另一方面，它可使血管壁得到光滑沖刷，減少血液中有害物質(如脂質等)在血管壁的沉積。而且近年來，有人已經(jīng)開始將此旋動流原理應用于臨床醫(yī)學的嘗試。該方法固然好，然而操作難度卻很大，而且成本消耗較高。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，該方法為一種周期性血管灌注方法，使脈動流與恒流相結合呈周期性進入血管，一方面脈動流態(tài)能夠給予粘附在血管壁上的異物一個外力，另一方面恒流流態(tài)在慣性力的作用下很好地沖刷血管壁，保證血管發(fā)生微小變形量的同時，達到減少異物在血管壁的沉積的目的。
[0004]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括如下步驟:
[0005]—種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，是將脈動與恒流相結合，以周期性流態(tài)進入血管進行灌注，包括以下步驟:
[0006]1、測明血管內異物的重量；
[0007]2、根據(jù)獲得的異物重量確定沖擊異物時所需的表面壓強，進而得出灌注速度；
[0008]3、在血管內引入間歇式雙脈動流，通過醫(yī)學手段觀察關注過程中產(chǎn)生的血管動力學現(xiàn)象，并根據(jù)醫(yī)學數(shù)據(jù)確定評價血管灌注質量的血管動力學參數(shù)。
[0009]進一步的，以上得出的灌注速度為恒流灌注所需要的流速，進行恒流血管灌注時入口速度為常數(shù)v = 0.273 [m/s]。
[0010]進一步的，以上所述采用間歇式雙脈動流血管灌注時入口速度需要根據(jù)恒流灌注速度進行等效為正弦函數(shù):
[0011 ] V = if (t> = 2 [s], 0.28 [m/s] sin (2 Xpi X t/1 [s]) +0.28 [m/s], 0.28 [m/s])
[0012]該式表明入口處初始流速為0.28 [m/s]。
[0013]進一步的，以上所述的血管動力學參數(shù)包括灌注流速、剪切力、血管變形量。
[0014]本發(fā)明的技術效果是:能夠提高肝臟移植過程中血管灌注質量，同時為臨床醫(yī)學提供更科學的理論指導，該方法結合脈動流態(tài)與恒流流態(tài)，不僅能夠減小血液紊流，而且能夠很好的沖刷血管壁，操作簡單，對血管壁內異物沉積清理效果理想。
【附圖說明】
[0015]圖1是一級血管模型示意圖，中間靠后的凸起部分是粘附于血管壁的異物；
[0016]圖2是間歇式雙脈動流灌注時入口速度示意圖；
[0017]圖3是恒流灌注過程中血管內血液流速示意圖；
[0018]圖4是間歇式雙脈動流灌注過程中血管內血液流速示意圖；
[0019]圖5是恒流灌注過程中血管壁面剪切力示意圖；
[0020]圖6是間歇式雙脈動流灌注過程中血管壁面剪切力示意圖
[0021]圖7是恒流灌注過程中血管整體變形示意圖；
[0022]圖8是間歇式雙脈動流灌注過程血管整體變形示意圖
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，由于特定的條件限制，本發(fā)明涉及到的實驗采用計算機仿真的形式進行，即通過有限元分析軟件進行一級血管灌注仿真模擬。
[0024]發(fā)明解決其技術的整體思路是:
[0025](I)肝移植手術前，對肝供體的清洗(灌注)過程中，首先測明血管內異物的重量；其次根據(jù)獲得的異物重量確定沖擊異物時所需的表面壓強，進而得出灌注速度；最后在血管內引入間歇式雙脈動流，通過醫(yī)學手段觀察關注過程中產(chǎn)生的血管動力學現(xiàn)象，并根據(jù)醫(yī)學數(shù)據(jù)確定評價血管灌注質量的血管動力學參數(shù)，表明間歇式雙脈動流能夠實現(xiàn)血管灌注目的。(2)所述異物重量等灌注物理參數(shù)均可由醫(yī)學手段測明并計算。(3)所述灌注速度是通過據(jù)計算得出的恒流灌注時需要的沖擊速度，需要將其進一步等效成間歇式雙脈動流的灌注速度，具體的灌注周期需要根據(jù)異物的重量確定。
[0026]下面給出本發(fā)明所述間歇式雙脈動流血管灌注方法的【具體實施方式】，包括以下步驟:
[0027](I)首先采用三維軟件進行一級血管建模，如圖1，中間凸起為粘附于血管壁的異物。然后將血管幾何模型導入有限元分析軟件進行仿真。仿真過程采用兩種方法，第一步應用恒流進行血管灌注。通過仿真將獲得恒流灌注的血管動力學參數(shù)，并以此來評價灌注質量，形成對比項。第二步應用間歇式雙脈動流進行血管灌注。同樣，與恒流灌注相同的血管動力學參數(shù)，如血液流速、剪切力等將會通過仿真獲取。最后根據(jù)兩組血管動力學參數(shù)對比，如圖3-圖8，分析評價采用間歇式雙脈動流進行血管灌注的灌注質量。
[0028](2)所述血管幾何模型由醫(yī)學成像(CT，或者MRI)數(shù)據(jù)提供，并設定流體為不可壓縮非牛頓流體?，F(xiàn)有醫(yī)學影像不能區(qū)分血流和血管，在逆向工程軟件中統(tǒng)一將血管壁厚度設為2mm。
[0029](3)所述示意圖內灌注液流向均為從左向右，所述一級血管內異物重量為0.03g。
[0030](4)所述采用恒流進行血管灌注時，入口速度為0.273[m/s]。
[0031](5)所述采用間歇式雙脈動流血管灌注時入口速度表達式為:v = if (t> =2 [s], 0.28 [m/s] sin (2 Xpi X t/1 [s]) +0.28 [m/s], 0.28 [m/s])
[0032]該式表明入口處初始流速為0.28[m/s]，時間周期t = 4[s]，入口速度示意圖，如圖2。該表達式是根據(jù)速度有效值與速度最大值之間的關系確定的，在這里速度有效值為0.273 [m/s]，最大值為0.28 [m/s]。并采用正弦函數(shù)的形式給出速度表達式，使得間歇式雙脈動流的入口速度曲線為脈動流。
[0033]圖3、圖4所示分別為采用恒流灌注和間歇式雙脈動流血管灌注過程中血管內血液流速分布，將兩圖中結果進行對比可以明顯看出，使用本發(fā)明提出的間歇式雙脈動流灌注方法后，血管內血液里流速明顯提升，更有利于將粘附于血管壁的異物帶走，達到異物在血管壁的沉積的目的。
[0034]采用恒流灌注和脈動-恒流灌注的壁面剪切力分布，如圖5、圖6，對比該兩種方法的剪切力分布可知，采用本發(fā)明提出的間歇式雙脈動流灌注方法可以明顯增大壁面剪切應力，給與異物更大的沖擊力，實現(xiàn)了減少異物沉積、沖刷管壁的目的。
[0035]灌注過程中血管會發(fā)生變形，如圖7、圖8，分別表示恒流灌注和間歇式雙脈動流灌注產(chǎn)生的血管變形。通過對比可知，采用本發(fā)明提出的間歇式雙脈動流灌注方法與恒流灌注產(chǎn)生的血管變形相當，保證了灌注血管的穩(wěn)定性。
[0036]需要說明的是，本發(fā)明是針對肝臟血管壁內異物沉積所采取的灌注方法，其目的是提高肝臟移植過程中血管灌注質量，同時為臨床醫(yī)學提供更科學的理論指導，但并非屬于對疾病的針對及治療?！颈尘凹夹g】中所描述的肝臟移植及治療等內容，只是為了起到對本發(fā)明的背景的了解作用。另外，本發(fā)明操作簡單，費用低，異物清除效果理想，因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對于本發(fā)明做出的顯而易見的改進和修飾都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，其特征在于:將脈動與恒流相結合，以周期性流態(tài)進入血管進行灌注，包括以下步驟: (1)、測明血管內異物的重量； (2)、根據(jù)獲得的異物重量確定沖擊異物時所需的表面壓強，進而得出灌注速度； (3)、在血管內引入間歇式雙脈動流，通過醫(yī)學手段觀察關注過程中產(chǎn)生的血管動力學現(xiàn)象，并根據(jù)醫(yī)學數(shù)據(jù)確定評價血管灌注質量的血管動力學參數(shù)。2.根據(jù)權利要求1所述的減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，其特征在于:得出的灌注速度為恒流灌注所需要的流速，進行恒流血管灌注時入口速度為常數(shù)V =0.273[m/s]ο3.根據(jù)權利要求1所述的減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，其特征在于:采用間歇式雙脈動流血管灌注時入口速度需要根據(jù)恒流灌注速度進行等效為正弦函數(shù): V = if (t> = 2 [s], 0.28 [m/s] sin (2 Xpi X t/1 [s]) +0.28 [m/s], 0.28 [m/s]) 該式表明入口處初始流速為0.28 [m/s]。4.根據(jù)權利要求1所述的減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，其特征在于:所述的血管動力學參數(shù)包括灌注流速、剪切力、血管變形量。
【專利摘要】一種減少異物沉積血管壁的間歇式雙脈動流灌注方法，將脈動與恒流相結合，以周期性流態(tài)進入血管進行灌注，包括以下步驟：(1)、測明血管內異物的重量；(2)、根據(jù)獲得的異物重量確定沖擊異物時所需的表面壓強，進而得出灌注速度；(3)、在血管內引入間歇式雙脈動流，通過醫(yī)學手段觀察關注過程中產(chǎn)生的血管動力學現(xiàn)象，并根據(jù)醫(yī)學數(shù)據(jù)確定評價血管灌注質量的血管動力學參數(shù)。最后根據(jù)兩種血管動力學參數(shù)對比，分析采用間歇式脈動流進行血管灌注的灌注質量，保證灌注血管的穩(wěn)定，同時異物沉積血管壁的情況得到很好改善，有效地提高血管壁清潔。
【IPC分類】A61M3/02
【公開號】CN105194749
【申請?zhí)枴緾N201510487649
【發(fā)明人】劉軍, 王松麗, 范勇, 劉懿禾, 王肖鋒, 陳建恩, 葛為民
【申請人】天津理工大學
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月10日