生物医学工程学杂志2024,Vol.41Issue(4) :782-789.DOI:10.7507/1001-5515.202312070

基于有限元方法的直接心室辅助加载模式研究

Study on direct ventricular assist loading mode based on a finite element method

李宸 强贤杰 张盛 王天博 刘晓翰 张悦 黄刚 张小刚 徐俊波 靳忠民
生物医学工程学杂志2024,Vol.41Issue(4) :782-789.DOI:10.7507/1001-5515.202312070

基于有限元方法的直接心室辅助加载模式研究

Study on direct ventricular assist loading mode based on a finite element method

李宸 1强贤杰 1张盛 1王天博 2刘晓翰 2张悦 2黄刚 2张小刚 1徐俊波 2靳忠民1
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作者信息

  • 1. 西南交通大学机械工程学院(成都 610031)
  • 2. 成都市第三人民医院(西南交通大学附属医院)(成都 610031)
  • 折叠

摘要

为了研究直接心室辅助的生物力学影响以及探究最优的加载模式,本文基于有限元方法建立了心衰患者的左心室模型,并提出了一种维持压迫力峰值的加载模式,从血流动力学和生物力学两个方面与传统的正弦加载模式进行了对比.结果表明,两种模式都能显著提升血流动力学参数,射血分数分别从基线29.33%增加到37.32%与37.77%,峰值压力、每搏量和每搏功等参数都有所增加;且两种模式的应力集中、过度纤维应变等现象均有所改善.然而,当考虑到辅助装置工作周期的相位误差时,本文所提出的辅助模式受到的影响更小,故本文研究或可为直接心室辅助装置的设计和优化提供理论支持.

Abstract

To investigate the biomechanical effects of direct ventricular assistance and explore the optimal loading mode,this study established a left ventricular model of heart failure patients based on the finite element method.It proposed a loading mode that maintains peak pressure compression,and compared it with the traditional sinusoidal loading mode from both hemodynamic and biomechanical perspectives.The results showed that both modes significantly improved hemodynamic parameters,with ejection fraction increased from a baseline of 29.33%to 37.32%and 37.77%,respectively,while peak pressure,stroke volume,and stroke work parameters also increased.Additionally,both modes showed improvements in stress concentration and excessive fiber strain.Moreover,considering the phase error of the assist device's working cycle,the proposed assist mode in this study was less affected.Therefore,this research may provide theoretical support for the design and optimization of direct ventricular assist devices.

关键词

心力衰竭/心外膜辅助/有限元/血流动力学

Key words

Heart failure/Epicardial assistance/Finite element/Hemodynamics

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基金项目

四川省卫生健康委科技项目(23LCYJ044)

四川省留学回国人员科技活动择优资助项目(2021-11)

成都市医学科研项目(2021200&2022392)

中央高校基本科研业务费专项(2682022ZTPY029)

中央高校基本科研业务费专项(2682021ZTPY026)

出版年

2024
生物医学工程学杂志
四川大学华西医院 四川省生物医学工程学会

生物医学工程学杂志

CSTPCD北大核心
影响因子:0.432
ISSN:1001-5515
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