體外血流動力學特性測試裝置研制.pdf

1、血液是一種復雜流體，人體血管內(nèi)血液的流動是一個復雜的過程，研究血管內(nèi)血流動力學特性具有重要的現(xiàn)實意義，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)血流動力學特性的測試一直是一個研究難點，直接在人體中對血管內(nèi)血流動力學特性參數(shù)進行測試，不僅程序流程復雜，且實驗環(huán)境和條件苛刻，難以實現(xiàn)。而通過搭建的體外血液循環(huán)系統(tǒng)對血液流動進行模擬，能有效地對血管內(nèi)血流動力學特性進行測試。體外血流動力學特性測試系統(tǒng)具有操作性強、可

2、控性高等優(yōu)點，被廣泛地應用于現(xiàn)代生物醫(yī)學研究和臨床醫(yī)學檢查等領(lǐng)域。
　　本文研制了一套體外血流動力學特性測試裝置，包括體外血流循環(huán)系統(tǒng)和動力學特性測試系統(tǒng)，測試并分析了模擬血管內(nèi)的血流動力學特性，其測試結(jié)果的規(guī)律與人體真實血流動力學特性一致，驗證了體外血流動力學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，為整個系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的脈動模擬血流。
　　其次，設計入口壓力特性測試系統(tǒng)，以擴散硅式壓力變送器、高速數(shù)據(jù)采集卡、計算機、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、工業(yè)顯微鏡頭、體視光源、計算機為硬件基礎(chǔ)；采用“參照白”光照補償算法改善了圖像質(zhì)量

4、并精確地標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、生成特征點描述符最后計算粒子圖像對中的斜面距離對粒子進行匹配，計算粒子的平均速度平均速度，表征模擬血流平均速度。設計了基于 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行血流動力學分析。通過染色線流場顯