Simuheart血流動(dòng)力系統(tǒng)在臨床中的研究與應(yīng)用

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研究血液在血管系統(tǒng)中流動(dòng)的力學(xué)稱為血流動(dòng)力學(xué)。

血流動(dòng)力學(xué)的臨床研究意義

血流動(dòng)力學(xué)可調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞基因和蛋白質(zhì)的表達(dá)，從而產(chǎn)生不同的生理和病理結(jié)果。

生理方面

在血管系統(tǒng)中，直管和彎曲/分支/分叉處呈現(xiàn)不同的流動(dòng)情形和血流動(dòng)力學(xué)分布。隨著心臟的間歇性收縮和舒張，血液壓力、血流速度和血流量的脈動(dòng)以及血管壁的變形和振動(dòng)在血管系統(tǒng)中的傳播，統(tǒng)稱為脈搏波或脈搏波在血管中的傳播。掌握脈搏波的傳播規(guī)律，確定血液壓力和流量之間的關(guān)系，揭示血流速度及應(yīng)力的時(shí)空分布，可評(píng)價(jià)血管系統(tǒng)的功能，檢測(cè)心腦血管系統(tǒng)疾病，設(shè)計(jì)定量的測(cè)量方法，解釋測(cè)量參數(shù)，例如心音、血壓、血液黏度、動(dòng)脈彈性等。

病理研究

低而振蕩的分離等血流動(dòng)力學(xué)因素被認(rèn)為與粥樣硬化等動(dòng)脈病理改變密切相關(guān)。擁有高剪切應(yīng)力的持續(xù)層流(直管段)，可以避免產(chǎn)生動(dòng)脈粥樣硬化;然而相關(guān)的擾動(dòng)流動(dòng)(彎曲/分支/分叉處)，有較低的剪切應(yīng)力，可促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化的形成。在靜脈系統(tǒng)中，擾動(dòng)流動(dòng)導(dǎo)致反流，外流障礙，淤積導(dǎo)致靜脈炎癥，血栓形成，并因此產(chǎn)生血管慢性疾病。對(duì)不同動(dòng)脈血管所處的力學(xué)環(huán)境進(jìn)行分析，并對(duì)這種力學(xué)環(huán)境的變異性提供確切的定量描述，可分析血管內(nèi)皮細(xì)胞在不同力學(xué)環(huán)境中的適應(yīng)性反應(yīng)，討論心腦血管疾病的形成和發(fā)展機(jī)制，從而研究血流動(dòng)力學(xué)與心腦血管疾病之間的關(guān)系。

研究進(jìn)展

對(duì)血管系統(tǒng)中血流動(dòng)力學(xué)研究一直是生物力學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程研究的熱點(diǎn)。但由于技術(shù)限制，目前國內(nèi)關(guān)于血流動(dòng)力學(xué)相關(guān)模擬系統(tǒng)依然局限于軟件模擬。

為了給臨床研究擁有更逼真的血流動(dòng)力模擬環(huán)境，創(chuàng)導(dǎo)三維研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)打磨，于2024年推出了國內(nèi)首款商業(yè)化的Simuheart心血管血流動(dòng)力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，不僅打破了進(jìn)口壟斷，更推動(dòng)行業(yè)從靜態(tài)解剖輔助向動(dòng)態(tài)功能驗(yàn)證躍遷。

血流動(dòng)力模擬系統(tǒng)

Simuheart血流動(dòng)力模擬系統(tǒng)

該系統(tǒng)搭配創(chuàng)導(dǎo)三維血管模型和相應(yīng)的流體組件，可精準(zhǔn)模擬人體血液循環(huán)的宏觀流體動(dòng)力學(xué)環(huán)境，為循環(huán)支持器械（如瓣膜、ECMO、IABP等）提供與植入人體后相似的運(yùn)行環(huán)境。例如，能高度還原動(dòng)脈壓波形（操作位點(diǎn)血壓波形與臨床動(dòng)脈測(cè)量結(jié)果高度吻合）、支持瓣膜性能測(cè)試（通過脈動(dòng)泵運(yùn)行驅(qū)動(dòng)瓣膜打開與閉合，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓣膜進(jìn)出口血壓、壓力梯度及開合動(dòng)態(tài)）；并可模擬ECMO、IABP等循環(huán)輔助裝置的運(yùn)行環(huán)境。

解決痛點(diǎn)

一、用戶可通過Simuheart心血管血流動(dòng)力模擬系統(tǒng)自定義心臟射血/充盈階段的細(xì)節(jié)波形（如快速射血期斜率、舒張末期波動(dòng)），生成與臨床有創(chuàng)動(dòng)脈壓測(cè)量高度一致的血壓曲線。該技術(shù)解決了傳統(tǒng)固定波形泵“生理失真”問題。

二、系統(tǒng)同步采集流量、多點(diǎn)血壓（如主動(dòng)脈/橈動(dòng)脈）、壓力梯度等數(shù)據(jù)，并自動(dòng)計(jì)算血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)（如瓣膜開口面積）。配合高清影像實(shí)時(shí)觀察器械工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)-影像雙閉環(huán)驗(yàn)證”。