CN111749880A - 一种基于大数据的血液泵数据测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：包括心脏辅助装置、右心房模拟腔体（2）、左心房模拟腔体（3）、左心室模拟腔体（4）、右心室模拟腔体（5）、肺静脉模拟导管（6）、肺动脉模拟导管（7）、腔静脉模拟导管（8）、腔动脉模拟导管（9）和若干模拟血管管道（10）；所述心脏辅助装置包括辅助轴流泵（1），辅助轴流泵（1）的出口端分别通过两根模拟血管管道（10）与肺动脉模拟导管（7）的入口端、腔动脉模拟导管（9）的入口端连通。本申请的技术方案模拟人体的血液循环系统，在此系统下对血液泵进行数据测试，可以方便的找到合适的转速数据。

Description

一种基于大数据的血液泵数据测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种基于大数据的血液泵数据测试系统及测试方法，属于医疗设备领域。

背景技术

人工血液泵(人工心脏血泵)是用来完全代替心脏工作的变速、变容量的小型泵,按照血泵的工作原理分类，血泵的类型分为容积式(脉动式)和叶片式(旋转式)；按照辅助方式不同，分为全人工心脏、心室辅助装置；按照驱动方式不同，分为气动、电动和磁驱动；按照植入位置分为体外式和植入式。血液泵是挽救心衰末期患者的有效治疗手段，是临床上短期或永久替代心脏功能推动血液循环的重要手段。

在血液泵植入人体内前，要根据患者的需要找到合适的血液泵转速，并设定血液泵的转速数值，以确保血液泵能达到预期的使用效果。

现有技术中，需要通过基于大数据的血液泵数据测试系统对血液泵进行测试，根据患者的心衰状态下的心律调整测试系统，以寻找合适的血液泵转速。但是现有的基于大数据的血液泵数据测试系统难以全面的模拟人体的血液循环系统，在现有的基于大数据的血液泵数据测试系统上对血液泵进行测试，也难以获得合适的血液泵控制转速数据。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种主动脉血流量监测方法及设备，模拟人体的血液循环系统，在此系统下对血液泵进行数据测试，可以方便的找到合适的转速数据。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种基于大数据的血液泵数据测试系统，包括心脏辅助装置、右心房模拟腔体、左心房模拟腔体、左心室模拟腔体、右心室模拟腔体、肺静脉模拟导管、肺动脉模拟导管、腔静脉模拟导管、腔动脉模拟导管和若干模拟血管管道；所述心脏辅助装置包括辅助轴流泵，辅助轴流泵的出口端分别通过两根模拟血管管道与肺动脉模拟导管的入口端、腔动脉模拟导管的入口端连通，肺动脉模拟导管的出口端、腔动脉模拟导管的出口端分别通过模拟血管管道与肺静脉模拟导管的入口端、腔静脉模拟导管的入口端连通；所述肺静脉模拟导管的出口端连接有一根模拟血管管道，肺静脉模拟导管出口端的模拟血管管道依次通过左心房模拟腔体、左心室模拟腔体并与辅助轴流泵的回流端连通；所述腔静脉模拟导管的出口端连接有一根模拟血管管道，腔静脉模拟导管出口端的模拟血管管道依次通过右心房模拟腔体、右心室模拟腔体并与辅助轴流泵的回流端连通；所述心脏辅助装置还包括泵体模拟控制装置，泵体模拟控制装置的控制输出端与辅助轴流泵的控制输入端电连接；所述辅助轴流泵的进液端连接有一个水槽，水槽内盛放有与人体血液粘稠度相同的液体。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述肺静脉模拟导管、肺动脉模拟导管之间的模拟血管管道上设置有肺循环血量计和肺血管阻力计，腔静脉模拟导管、腔动脉模拟导管之间的模拟血管管道上设置有体循环血量计和体循环阻力计。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述肺静脉模拟导管、肺动脉模拟导管、腔静脉模拟导管、腔动脉模拟导管均为内部压力可调的密封腔体，内部压力可调的密封腔体包括一个圆柱形的密封玻璃腔体，密封玻璃腔体内设置有一个密封的体积可变腔体，体积可变腔体的形状与密封玻璃腔体的内部形状配合设置；所述体积可变腔体的一端与密封玻璃腔体的一端内壁固定，体积可变腔体的另一端设置有一个圆形的密封盘，密封盘将密封玻璃腔体的内部分隔为两部分，密封盘的圆形边沿与密封玻璃腔体的内壁滑动接触；所述体积可变腔体通过气体导管连接有一个气泵，气体导管穿过密封玻璃腔体外壁并与密封玻璃腔体之间密封。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述左心室模拟腔体、右心室模拟腔体为内部体积主动可变的压缩腔体；所述内部体积主动可变的压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管，圆柱形玻璃管内设置有圆柱形的推动活塞，推动活塞与圆柱形玻璃管共轴设置；所述推动活塞与圆柱形玻璃管的内壁滑动接触，推动活塞的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管的内壁滑动密封；所述推动活塞连接有凸轮电机，凸轮电机的动力输出端通过凸轮连杆推动推动活塞在圆柱形玻璃管往复滑动；所述模拟血管管道与圆柱形玻璃管的封闭端连通。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述右心房模拟腔体、左心房模拟腔体为内部体积可变的被动压缩腔体，内部体积可变的被动压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管二，圆柱形玻璃管二内设置有圆柱形的推动活塞二，推动活塞二与圆柱形玻璃管二共轴设置；所述推动活塞二与圆柱形玻璃管二的内壁滑动接触，推动活塞二的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管二的内壁滑动密封；所述模拟血管管道与圆柱形玻璃管二的封闭端连通。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述右心房模拟腔体与右心室模拟腔体之间的模拟血管管道上、左心房模拟腔体与左心室模拟腔体之间的模拟血管管道上分别设置有一个下游压力计；所述肺动脉模拟导管入口端的模拟血管管道上、腔动脉模拟导管入口端的模拟血管管道上分别设置有一个上游压力计。

优化的，上述基于大数据的血液泵数据测试系统，所述模拟血管管道为与血管有相同弹性和内壁粗糙度的硅胶制软管。

一种血液泵测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)控制凸轮电机的转速，使得推动活塞在圆柱形玻璃管内往复滑动的频率与患者心衰频率相同；

2)调整气泵的输出压力和输出间歇，使得密封盘在密封玻璃腔体内沿密封玻璃腔体的圆柱形轴线按一定频率做往复直线运动；

3)启动辅助轴流泵，使得辅助轴流泵保持转速为100转/分钟，记录肺循环血量计、肺血管阻力计、体循环血量计、体循环阻力计、下游压力计、上游压力计的数值；

4)将辅助轴流泵的转速从100转/分钟缓慢提升，辅助轴流泵的转速每提升100转/分钟，则保持辅助轴流泵的转速一分钟并记录肺循环血量计、肺血管阻力计、体循环血量计、体循环阻力计、下游压力计、上游压力计在此转速下的数值，直至辅助轴流泵的转速提升至4000转/分钟；

5)将步骤3)和步骤4)得到的数据与人体正常的肺循环血量值、肺血管阻力值、体循环血量值、体循环阻力值、心脏内心室心房间压力值做比对，寻找在人体正常血液数据值范围内的数据所对应的辅助轴流泵的转速。

本发明的优点在于：

(1)使用气泵控制体积可变腔体的膨胀和收缩，进而控制密封盘在密封玻璃腔体内移动，通过体积可变腔体的膨胀和收缩、密封盘的滑动，改变密封玻璃腔体内的内部体积，这样周期性的改变密封玻璃腔体内的内部体积可以周期性的改变密封玻璃腔体内的液体压力，模拟心脏活动收缩和舒张时，肺静脉、肺动脉、腔静脉、腔动脉的血液压力变化。

(2)凸轮电机通过凸轮和连杆推动推动活塞在圆柱形玻璃管往复滑动，使得圆柱形玻璃管内的体积发生周期性的变化，模拟心脏的舒张和收缩时左心室、右心室的变化。采用活塞的形式可以使得圆柱形玻璃管内的体积的变化平顺，模拟程度较高。

(3)推动活塞二在圆柱形玻璃管二内滑动，其滑动变化的动力是圆柱形玻璃管的体积变化造成的液体压力变化。这样可以模拟右心房、左心房在左心室、右心室变化时的体积变化。

(4)肺循环血量计、肺血管阻力计、体循环血量计、体循环阻力计、下游压力计、上游压力计记录基于大数据的血液泵数据测试系统在模拟心脏收缩和舒张的状态下的心脏个部位的血流量、血压、血液阻力等数据，以便观察辅助轴流泵在各个转速下的心脏适应情况，以判断合适患者的辅助轴流泵的转速。

(5)模拟血管管道为与血管有相同弹性和内壁粗糙度的硅胶制软管，可以更好的模拟血流情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的内部压力可调的密封腔体的结构示意图；

图3是本发明的内部体积主动可变的压缩腔体的结构示意图；

图4是本发明的内部体积可变的被动压缩腔体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

本发明为一种基于大数据的血液泵数据测试系统，包括心脏辅助装置、右心房模拟腔体2、左心房模拟腔体3、左心室模拟腔体4、右心室模拟腔体5、肺静脉模拟导管6、肺动脉模拟导管7、腔静脉模拟导管8、腔动脉模拟导管9和若干模拟血管管道10；所述心脏辅助装置包括辅助轴流泵1，辅助轴流泵1的出口端分别通过两根模拟血管管道10与肺动脉模拟导管7的入口端、腔动脉模拟导管9的入口端连通，肺动脉模拟导管7的出口端、腔动脉模拟导管9的出口端分别通过模拟血管管道10与肺静脉模拟导管6的入口端、腔静脉模拟导管8的入口端连通；所述肺静脉模拟导管6的出口端连接有一根模拟血管管道10，肺静脉模拟导管6出口端的模拟血管管道10依次通过左心房模拟腔体3、左心室模拟腔体 4并与辅助轴流泵1的回流端连通；所述腔静脉模拟导管8的出口端连接有一根模拟血管管道10，腔静脉模拟导管8出口端的模拟血管管道10依次通过右心房模拟腔体2、右心室模拟腔体5并与辅助轴流泵1的回流端连通；所述心脏辅助装置还包括泵体模拟控制装置，泵体模拟控制装置的控制输出端与辅助轴流泵1的控制输入端电连接；所述辅助轴流泵1 的进液端连接有一个水槽，水槽内盛放有与人体血液粘稠度相同的液体。

所述肺静脉模拟导管6、肺动脉模拟导管7之间的模拟血管管道10上设置有肺循环血量计11和肺血管阻力计12，腔静脉模拟导管8、腔动脉模拟导管9之间的模拟血管管道10上设置有体循环血量计13和体循环阻力计14。

所述肺静脉模拟导管6、肺动脉模拟导管7、腔静脉模拟导管8、腔动脉模拟导管9均为内部压力可调的密封腔体，内部压力可调的密封腔体包括一个圆柱形的密封玻璃腔体15，密封玻璃腔体15内设置有一个密封的体积可变腔体16，体积可变腔体16的形状与密封玻璃腔体15的内部形状配合设置；所述体积可变腔体16的一端与密封玻璃腔体15的一端内壁固定，体积可变腔体16的另一端设置有一个圆形的密封盘17，密封盘17将密封玻璃腔体15的内部分隔为两部分，密封盘17的圆形边沿与密封玻璃腔体15的内壁滑动接触；所述体积可变腔体16通过气体导管连接有一个气泵18，气体导管穿过密封玻璃腔体15外壁并与密封玻璃腔体15之间密封。

所述左心室模拟腔体4、右心室模拟腔体5为内部体积主动可变的压缩腔体；所述内部体积主动可变的压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管19，圆柱形玻璃管19内设置有圆柱形的推动活塞20，推动活塞20与圆柱形玻璃管19共轴设置；所述推动活塞20与圆柱形玻璃管19的内壁滑动接触，推动活塞20的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管19的内壁滑动密封；所述推动活塞20连接有凸轮电机21，凸轮电机21的动力输出端通过凸轮连杆推动推动活塞20在圆柱形玻璃管19往复滑动；所述模拟血管管道10与圆柱形玻璃管 19的封闭端连通。

所述右心房模拟腔体2、左心房模拟腔体3为内部体积可变的被动压缩腔体，内部体积可变的被动压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管二22，圆柱形玻璃管二22内设置有圆柱形的推动活塞二23，推动活塞二23与圆柱形玻璃管二22共轴设置；所述推动活塞二 23与圆柱形玻璃管二22的内壁滑动接触，推动活塞二23的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管二22的内壁滑动密封；所述模拟血管管道10与圆柱形玻璃管二22的封闭端连通。

所述右心房模拟腔体2与右心室模拟腔体5之间的模拟血管管道10上、左心房模拟腔体3与左心室模拟腔体4之间的模拟血管管道10上分别设置有一个下游压力计24；所述肺动脉模拟导管7入口端的模拟血管管道10上、腔动脉模拟导管9入口端的模拟血管管道10上分别设置有一个上游压力计25。

所述模拟血管管道10为与血管有相同弹性和内壁粗糙度的硅胶制软管。

一种血液泵测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)控制凸轮电机21的转速，使得推动活塞20在圆柱形玻璃管19内往复滑动的频率与患者心衰频率相同；

2)调整气泵18的输出压力和输出间歇，使得密封盘17在密封玻璃腔体15内沿密封玻璃腔体15的圆柱形轴线按一定频率做往复直线运动；

3)启动辅助轴流泵1，使得辅助轴流泵1保持转速为100转/分钟，记录肺循环血量计 11、肺血管阻力计12、体循环血量计13、体循环阻力计14、下游压力计24、上游压力计 25的数值；

4)将辅助轴流泵1的转速从100转/分钟缓慢提升，辅助轴流泵1的转速每提升100转/分钟，则保持辅助轴流泵1的转速一分钟并记录肺循环血量计11、肺血管阻力计12、体循环血量计13、体循环阻力计14、下游压力计24、上游压力计25在此转速下的数值，直至辅助轴流泵1的转速提升至4000转/分钟；

5)将步骤3和步骤4得到的数据与人体正常的肺循环血量值、肺血管阻力值、体循环血量值、体循环阻力值、心脏内心室心房间压力值做比对，寻找在人体正常血液数据值范围内的数据所对应的辅助轴流泵1的转速。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：包括心脏辅助装置、右心房模拟腔体（2）、左心房模拟腔体（3）、左心室模拟腔体（4）、右心室模拟腔体（5）、肺静脉模拟导管（6）、肺动脉模拟导管（7）、腔静脉模拟导管（8）、腔动脉模拟导管（9）和若干模拟血管管道（10）；所述心脏辅助装置包括辅助轴流泵（1），辅助轴流泵（1）的出口端分别通过两根模拟血管管道（10）与肺动脉模拟导管（7）的入口端、腔动脉模拟导管（9）的入口端连通，肺动脉模拟导管（7）的出口端、腔动脉模拟导管（9）的出口端分别通过模拟血管管道（10）与肺静脉模拟导管（6）的入口端、腔静脉模拟导管（8）的入口端连通；所述肺静脉模拟导管（6）的出口端连接有一根模拟血管管道（10），肺静脉模拟导管（6）出口端的模拟血管管道（10）依次通过左心房模拟腔体（3）、左心室模拟腔体（4）并与辅助轴流泵（1）的回流端连通；所述腔静脉模拟导管（8）的出口端连接有一根模拟血管管道（10），腔静脉模拟导管（8）出口端的模拟血管管道（10）依次通过右心房模拟腔体（2）、右心室模拟腔体（5）并与辅助轴流泵（1）的回流端连通；所述心脏辅助装置还包括泵体模拟控制装置，泵体模拟控制装置的控制输出端与辅助轴流泵（1）的控制输入端电连接；所述辅助轴流泵（1）的进液端连接有一个水槽，水槽内盛放有与人体血液粘稠度相同的液体。

2.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述肺静脉模拟导管（6）、肺动脉模拟导管（7）之间的模拟血管管道（10）上设置有肺循环血量计（11）和肺血管阻力计（12），腔静脉模拟导管（8）、腔动脉模拟导管（9）之间的模拟血管管道（10）上设置有体循环血量计（13）和体循环阻力计（14）。

3.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述肺静脉模拟导管（6）、肺动脉模拟导管（7）、腔静脉模拟导管（8）、腔动脉模拟导管（9）均为内部压力可调的密封腔体，内部压力可调的密封腔体包括一个圆柱形的密封玻璃腔体（15），密封玻璃腔体（15）内设置有一个密封的体积可变腔体（16），体积可变腔体（16）的形状与密封玻璃腔体（15）的内部形状配合设置；所述体积可变腔体（16）的一端与密封玻璃腔体（15）的一端内壁固定，体积可变腔体（16）的另一端设置有一个圆形的密封盘（17），密封盘（17）将密封玻璃腔体（15）的内部分隔为两部分，密封盘（17）的圆形边沿与密封玻璃腔体（15）的内壁滑动接触；所述体积可变腔体（16）通过气体导管连接有一个气泵（18），气体导管穿过密封玻璃腔体（15）外壁并与密封玻璃腔体（15）之间密封。

4.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述左心室模拟腔体（4）、右心室模拟腔体（5）为内部体积主动可变的压缩腔体；所述内部体积主动可变的压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管（19），圆柱形玻璃管（19）内设置有圆柱形的推动活塞（20），推动活塞（20）与圆柱形玻璃管（19）共轴设置；所述推动活塞（20）与圆柱形玻璃管（19）的内壁滑动接触，推动活塞（20）的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管（19）的内壁滑动密封；所述推动活塞（20）连接有凸轮电机（21），凸轮电机（21）的动力输出端通过凸轮连杆推动推动活塞（20）在圆柱形玻璃管（19）往复滑动；所述模拟血管管道（10）与圆柱形玻璃管（19）的封闭端连通。

5.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述右心房模拟腔体（2）、左心房模拟腔体（3）为内部体积可变的被动压缩腔体，内部体积可变的被动压缩腔体包括一个一端开口的圆柱形玻璃管二（22），圆柱形玻璃管二（22）内设置有圆柱形的推动活塞二（23），推动活塞二（23）与圆柱形玻璃管二（22）共轴设置；所述推动活塞二（23）与圆柱形玻璃管二（22）的内壁滑动接触，推动活塞二（23）的外表面通过滑动密封环与圆柱形玻璃管二（22）的内壁滑动密封；所述模拟血管管道（10）与圆柱形玻璃管二（22）的封闭端连通。

6.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述右心房模拟腔体（2）与右心室模拟腔体（5）之间的模拟血管管道（10）上、左心房模拟腔体（3）与左心室模拟腔体（4）之间的模拟血管管道（10）上分别设置有一个下游压力计（24）；所述肺动脉模拟导管（7）入口端的模拟血管管道（10）上、腔动脉模拟导管（9）入口端的模拟血管管道（10）上分别设置有一个上游压力计（25）。

7.根据权利要求1所述的基于大数据的血液泵数据测试系统，其特征在于：所述模拟血管管道（10）为与血管有相同弹性和内壁粗糙度的硅胶制软管。

8.一种基于权利要求1-7所述的基于大数据的血液泵数据测试系统的血液泵测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）控制凸轮电机（21）的转速，使得推动活塞（20）在圆柱形玻璃管（19）内往复滑动的频率与患者心衰频率相同；

2）调整气泵（18）的输出压力和输出间歇，使得密封盘（17）在密封玻璃腔体（15）内沿密封玻璃腔体（15）的圆柱形轴线按一定频率做往复直线运动；

3）启动辅助轴流泵（1），使得辅助轴流泵（1）保持转速为100转/分钟，记录肺循环血量计（11）、肺血管阻力计（12）、体循环血量计（13）、体循环阻力计（14）、下游压力计（24）、上游压力计（25）的数值；

4）将辅助轴流泵（1）的转速从100转/分钟缓慢提升，辅助轴流泵（1）的转速每提升100转/分钟，则保持辅助轴流泵（1）的转速一分钟并记录肺循环血量计（11）、肺血管阻力计（12）、体循环血量计（13）、体循环阻力计（14）、下游压力计（24）、上游压力计（25）在此转速下的数值，直至辅助轴流泵（1）的转速提升至4000转/分钟；

5）将步骤3）和步骤4）得到的数据与人体正常的肺循环血量值、肺血管阻力值、体循环血量值、体循环阻力值、心脏内心室心房间压力值做比对，寻找在人体正常血液数据值范围内的数据所对应的辅助轴流泵（1）的转速。

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