发布时间：2021-05-26

文章标题：【人才培养】吴长松同学通过硕士学位论文答辩

内容：

5月26日下午3点逸夫工程馆二楼陕鼓讲习室，硕士研究生吴长松同学顺利通过硕士学位论文答辩。祝贺！长松在校期间踏实认真，获得行业奖学金并发表数篇学术论文。希望长松在未来的学术工作中沉稳激扬，不断突破自我！

 

 

 

 

 

论文题目：人工心脏瓣膜的体外流动测量及流体动力学评估分析
     论文作者：吴长松
     指导教师：张洋 副教授

 

论文摘要：

  心脏瓣膜作为人体重要组织之一，发挥着控制血液单向循环和维持正常供血的作用。随着不健康生活饮食习惯的泛滥和社会老龄化程度的加剧，心脏瓣膜疾病的发生率逐年上升；病变瓣膜存在关闭不全等问题，导致血流出现严重返流，并使心脏超负荷工作，继而引发心脏衰竭。目前，针对瓣膜疾病的主要手段是心脏瓣膜置换术，而在临床应用之前，针对人工心脏瓣膜的体外测试是不可或缺的一环。
       本文以人体真实血流流量波形为基准，构建体外循环流动系统，采用粒子图像测速技术对人工心脏瓣膜下游血管内流场进行重构，在获取运动学信息的基础上引入时间平均壁面剪切应力、震荡剪切指数、相对停留时间等动力学参数，结合瓣膜两端压差、返流比、漏流比等常规医用评价指标，对人工心脏瓣膜性能进行全面评估。研究内容要点如下：（1）为完善瓣膜性能评价体系，结合动力学参数和医用评价指标，对机械、生物、介入等三种基础类型瓣膜的性能进行分析比较，结果表明，相比机械及生物瓣，介入瓣在宽流量范围条件下的流体动力学性能更为优良，其下游流场更为稳定，返流比更低，满足ISO-5840标准，因此更适用于瓣膜置换术；同时，基于流固耦合模型对生物瓣变形过程进行了数值初探，初步实现了瓣膜的柔性变形及周期性开闭过程；（2）为研究血管形状差异条件下的单一介入瓣性能，使用不同瓣环夹具体外模拟血管约束，发现与瓣膜形状最为贴合的夹具可最大程度降低瓣膜脱落的可能性以及瓣叶关闭不全引起的回流及泄漏比，对应的瓣膜性能最优；因此，为保证移植之后的瓣膜性能，应设计外径与血管贴合、内径与瓣膜贴合的夹具；（3）为研究新型瓣中瓣结构的适用性，将其与单一介入瓣性能进行对比，发现在流量较大时，瓣中瓣会因诱发返流而导致一定程度的流动不稳定，但其性能总体上与单一介入瓣相同，因此可在宽流量范围内正常使用，从而有助于解决生物瓣膜的二次病变问题；（4）在保持当前实验构架的前提下，针对腹主动脉瘤内流场进行了粒子追踪测速分析，对瞬时颗粒运动进行了重构，基于射流、回流等特征时间节点结果验证了相关算法的有效性，为进一步研究大颗粒物质运动在异变血管中所施加的影响提供了技术支持。
       综上，本文结合瓣膜下游流场动力学参数和常规医用评价指标，对瓣膜性能进行详细分析，建立了一套有效的瓣膜性能体外评估体系，从而可为人工心脏瓣膜的设计与优化提供实验依据。