新型微轴流血泵影响主动脉内血流动力学参数的数值仿真研究

目的为了改善因心肾综合症(CRS)导致的心衰患者肾脏灌注不良等问题,本研究通过数值仿真定量分析一种新型微轴流血泵对主动脉内血流动力学参数的影响。方法在心衰患者的CT图像中提取主动脉几何模型,将设计的新型微轴流血泵模型放置在肾上腹主动脉起始位置,采用计算流体力学计算血泵辅助时主动脉内的流场结构、速度、压力分布、壁面剪应力(WSS)和标量剪应力(SSS)等,并与无血泵支持的情况进行对比,分析其血流动力学差异。结果与无泵情况相比,血泵辅助时主动脉内血流变为更复杂的湍流模式,血泵下游区域的流动呈螺旋状且流速增大,主动脉内原生血流因泵出口血流的动量传递流动速度增大。泵上游的主动脉压减少,泵下游的压力增大,主动脉弓与腹主动脉之间压差增大,这对应颈总动脉和锁骨下动脉流量的减小以及腹主动脉各分支血管流量的增加。血泵支持下显著增大了WSS与SSS,泵出口血流冲击主动脉内壁使该位置处产生高WSS。此外,在压差作用下,部分血液从泵出口再次回流至泵内,这可能增加血液损伤,但随着泵速的降低回流血液减少。结论本研究验证了置于肾上腹主动脉的血泵可有效改善肾脏灌注。这项研究可用于临床治疗的指导和血泵手术干预的优化。