Способ определения гемодинамических характеристик искусственного клапана сердца

)5 А 6 24 ИЗОБРЕТЕИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИ К АВТОРСКОМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт проблем механики АН СССР(56) Юречко В.Н. и.др. Метод фотохромной визуализации гидродинамических потоков. Предпр,ИПМ АН.СССР, 9 203, 1982.Рц 11 о 1 а К.Я.,. Мце 11 ек Т.1.".Оп й 1)е 1)ево 1 уй 1 с .апй пЬковЬофеп 1 с. роеп па 1 ой ассц 1 цйеп ркоякЬек 1 с Ьеупп ча 1 чеэ апов 1 п-ч 1 йпо веавцпевеппз.1. ок В 1 овесЬап 1 са 1 Епа 1981, у 103, р.83-,89.(54) СНОСОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКИСКУССТВЕННОГО КЛАПАНА СЕРДЦА(57) Изобретение предназначено для кардиологии. Цель изобретения - повышение точности оценки качества клапана, Устройство содержит искусственный клапан сердца 1, обойму 2, гидро- канал З,.искусственный желудочек с. пневмоприводом 4, собирающую емкость 5 и насос 6, Насос б соединен с рас." пределительной емкостью 7. Устройство содержит еще тензодатчики 8, блок синхронизации и управления 9, кинофотокамеры 10 и лазеры 11, 12. Лучи от лазеров 11, 12 через поворотные призмы 13 и оптические системы 14, 15 формируют цветовые метки 16; Лучи от лазеров 11, 12 проходят: через поворотные призмы 13 и оптические системы 14, 15, через слой фотохромной жидкости в гидроканале,и образуют узкую цветовую метку 16, которая фиксируется кинокамерой 10. Профили скорости определяют по серии негативов, а снятых в одни и те же моменты времени после открытия клапана и получения.среднего лрофнля скорости. Реениде меяду средней скоростьм и мгнонен-. С ной является пульсационной составляющей скорости., Так как удается полу-, Чнтъ ПРОФИЛЬ СКОРОСТИ ПО ВСЕМУ СЕЧЕ- ф,дйА нию одновременно, то удается точно 1 определить области отрывных течений и застойные зоны. 2 ил. Ю 4 ьИзобретение относится к медицинской технике и предназначается для,исследования гемодинамических параметров протезов клапанов сердца.Целью изобретения является повышение точности оценки качества клапанаэв счет измерения мгновенных локальных и определения интегральных характеристик потоКа жидкости. 10На Фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предложенный сцособ; на фиг.2 - искусственный клапансердца (ИКС) в канале с созданнымицветовыми метками.15Устройство для реализации способасодержит искусственный клапан сердца1, обойму 2, гидроканал 3, искусстаенкый желудочек с. пневмоприводом 4,собирающую емкость 5 и насос 6. Насос 6 соединен с распределительнойемкостью 1. Устройство содержит такжетекэодатчики 8, блок синхронизации иуправления 9, кинофотокамеры 10 илазеры 11, 12. Лучи от лазеров 1 и12 через поворотные призмы 13 и оптические системы 14 и 15 Формируют цве"товые метки 16.Способ реализуется следующим образом.30Искусственный клапан сердца 1 помещают в специальной обойме 2 и устанавливают в гидроканал 3, искусственный желудочек с пневмоприводом 4 создает пульсирующий поток, который проходит в собирающую емкость 5, по тру.бопроводу и насосу 6 попадает в распределительную емкость 7, а от неев искусственный желудочек 4. На обратном цикле клапан закрывается, перепад давления изменяется и Фиксиру 40ется полупроводниковыми тенэодатчиками давления. Когда клапан близок к открытию, тенэодатчики 8 дают сигнал наблок синхронизации и управления 9, аок дает сигнал на. одновременное вклю 45чение кинокамер 1 О. Когда клапан начал открываться, тензодатчики даютсигнал на блок управления и синхронизации, а он одновременно включаетимпульсные лазеры 1.1, 2,Блок синхронизации и управления9, выполненный, например, из рядаэлектронных ключей, позволяет производить запуск фотоиндуцирующего лазера11, причем сигнал на запуск лазера11 поступает в пульт управления стенэодатчиков по достижении опреде"ленной величины давления. При подаче сигнала на запуск.лазера 11 с блокасинхронизации идут два сигнала на кинокамеры 10, причем эти сигналы имеютзадержку по времени д = и, + 3, которую необходимо учитывать, где Д, м110 с - время протекания ФотохромМой реакции; д " 0,.01 с - время разгона кинокамеры. Лучи от лазера 11,12 проходят через поворотные призмы13, оптические системы 14, 15, черезслой фотохромной жидкости в гидроканале и образуют узкую цветовую метку16, которая фиксируется кинокамерой10,Профили скорости определяют по се"рии негативов, на которых измеряютположения цветовых меток относитель"но ИКС, скятых в одни и те же моменты времени после открытия клапана иполучения среднего профиля скорости,разница между средней скоростью имгновенной скоростью и является пульсационной составляющей скорости. Ве-.личину скорости определяют по формулеХ- Х 1Уф еДСгде Х 1, Х - координаты метки вдоль потока при Фиксированном значении У (ось У - направлена ортогонально потоку) в начальный и фиксированный момент времени; д - интервал времени между данными моментами времени.Вычисляя скорости по выщепривеееннной формуле в равностоящих друг от друга вдоль оси У, получают про- Филь скорости поперек потока, Величи= ну касательного напряжения вычисляют по ФормулеЧ- Ч 13 гЛгде Ч, Ч, - значение скорости в двум точках У, У, на оси У; д У= =У- У ; р - динамическая вязкость.Вычисляя в последовательных точках вдоль оси.Ъ величину касательного напряжения, находят распределение касательного напряжения поперек потока, Так как метки Формирунцг вблизи запирающего элемента, то величины касательных напряжений вблизи этих концов известны. Профиль скорости до и эа клапаном во всем поперечном сечении определяют путем последовательного формирования меток в равно" удаленных друг от друга сечениях кла 142242335 пана. Выбирая из серий негативов, снятых для разных сечений, негативы, в которых диск клапана повернут на один и тот же угол, получают профили скорости во всем сечении как бы в один момент времени. Так как удается получить профиль скорости по всему сечению одновременно, то удается точно определить области отрывных тече ний и застойные зоны.Величину полной динамической регургитации ц определяют как рдзность между полным расходом рабочей среды цо клапана и после клапана за время 15Фе , т.е.,1 Фч ц,и)а -О,аД Я До.ЯЙ) - 3 ) Ч,.Мгаа (1=1,2); 20В д1. -,11, - С,И) .Здесь Ч; - скорость; 1 = 1, соответствует течению до клапана, а 12 - за клапаном; 11,(й) - мгновен ные расходы рабочей среды 3 С - интервал времени, включающий открытие и закрытие клапана; г радиус интегрирования,- азимутальный угол; К - радиус гидроканала; ц- величи на мгновенной регургитации.Одновременное определение перечис- . ленных выше характеристик позволяет выявить взаимное влияние запирающего элемента, его положения, а такжевспомогательных распорок на поток и наоборот - потока на них.П р"и м е р. В качестве исследуемого ИКС брали дисковый клапан БьеркШали. Согласно методике устанавлива ли в гидроканал, Состав фотохромной жидкости: индолиновый спиропиран (10 моль/л), неионогенный ПАВ(1%), дистиллированная вода остальное, Метки создавали твердотельным рубиновым 45 лазером ( 3 = 347 нм). Измерения проводили по описанной выше методике. Полученные гемодинамические характеристики имели следующие значения: динамическая регургитация " 0,46 см/с, напряжение трения на стенках - 530 дин/см , величина объемных напряжений Рейнольдса - 135 дин/см, За диском при угле отклонения диска клапана на 46и больше была обнаружена зона отрыва потока Усредненная скорость в местах нахождения вспомогательных распорок равнялась нулю и быстро возрастала за распорками, так что на расстоянии длины диска она составляла 0,75 от скорости близлежащих .слоев жидкости.Формула изобретенияСпособ определения гемодинамнческих характеристик искусственного клапана сердца путем установки клапана в гидроконтур и создания пульсирующего потока жидкости, измерения перепада давления на клапане и скорости жидкости посредством воздействия на жидкость лазерным импульсным излучением, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью повышения точности оцен- . ки качества клапана за счет измере- ния мгновенных локальных и определения интегральных характеристик пото" ка жидкости, в качестве рабочей жид-. кости используют фотохромный раствор, по достижении заданного перепада давления лазерными импульсами создают в фотохромном растворе серию двойных меток, расположенных на экране по разные стороны от клапана, метки регистрируют с помощью кинофотоаппаратуры, по кинофотокадрам измеряют перемещение кажцой метки и определяют величину скорости, области отрыва и застойные области потока жидкости, по одновременному перемещению пары меток определяют величину динамичес" кой регургитации и касательные напряжения.1422423 УЮ 5 Составитель 10,Ильиныххтор Л.Волкова Техред И,Дидык . Корректор И.Муск каз 33 одп та рцтийаб д вейно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород Проектная,Прона 83твенного комит бретений и отк 35, Раушская и Тираж 4 ВЦИИПИ Государс по делам иэо