摘要：对机械人工三叶心脏瓣膜的模型进行定常流测试，并与qt型双叶瓣膜进行比较。通过使用soildworks2005中的插件cosmosfloworks2005作为定常流测试的模拟软件，分别在定常流5l/min、10l/min、15l/min不同流量，不同开启角度79°、83°、87°下，测试出三叶瓣膜的跨瓣压差。测试实验结果表明三叶瓣膜跨瓣压差的确远小于双叶瓣膜，而且血流动力表现优于双叶瓣，符合瓣膜的设计要求。
关键词：机械人工心脏瓣膜三叶瓣膜定常流测试跨瓣压差cosmosfloworks2005
中图分类号：r319文献标识码：a文章编号：
experimentalstudyofsteadyflowpattersofatrileafletmechanicalvalvemodel
liaoxiao-song,luoyang,liusheng-qing,pantian-jia
(collegeofmanufacturingscienceandengineering,sichuanuniversity,chengdu610065,china)
abstract：theauthorsdidanexperimentonthesteadyflowpattersofatrileafletmechanicalvalvemodel.tcosmosfloworks2005wasusedassimulatingsoftwareandmeasurementsweremadeintheheartvlavemodelondifferentfluxinclude5l/min,10l/mini,15l/min,andoccluderdifferentopenanglesinclude79°,83°,87°.thetrileafletmechanicalheartvalvemodelshowsasmoothercentralflowanditalsoshowsfarlowerpressuredifferencethanbileafletvalve.
keywords：mechanicalheartvalve;trileafletheartvalve;steadyflowtests;transvalvularpressuregradient;cosmosfloworks2005
1引言
在过去40多年里，机械心脏瓣膜作为自然心瓣的替代品，并没有完全能够达到自然心脏瓣膜的理想功能。双叶机械心脏瓣膜是临床应用机械人工心瓣以来比较好的，例如跨瓣压差和流场表现最好的机械心瓣［1］，以及相对生物瓣有更长的耐用性；但其有并发症如［2］：血栓栓塞，溶血，还要终生服用抗凝药物等。因此离理想心瓣的要求还有较大的距离。理想的人工心瓣主要有［3］：跨瓣压差小，回流百分比小，不发生凝血和血栓等。
作为以往的人工心瓣，在设计上的限制，在血流经心瓣后有所滞留等现象，会激活血小板导致栓塞［4］［5］。本实验的三叶心瓣设计完全张开时是中心流型，完全闭合时三个瓣叶组合为一个圆锥形。
2材料和方法
1．材料模型
本测试实验中三叶瓣膜模型设计是由三个扇形瓣叶组成，而三个扇形瓣叶又在完全闭合位置形成一个圆锥状，瓣叶圆锥顶部位于血流的下游，圆锥的底部位于血流的上游，这样设计有利于在血压下迅速打开瓣叶，如图1所示；
三叶瓣膜模型qt双叶瓣膜模型
图1三叶瓣膜与qt双叶瓣膜模型
三叶瓣膜的瓣叶打开和关闭时是绕着靠近孔环内壁的柱形枢轴转动，瓣叶的开启角度范围大概为45°～90°，枢轴图上未显示出来。三个瓣叶合拢，完全关闭时形成一个圆锥形。另一种测试的瓣膜是qt双叶机械瓣膜，该瓣膜的孔环架（或支架）是由钛合金制成，瓣叶则是由热解碳加工而成。叶瓣开闭运动是绕着孔环壁上的四个8字形铰轴旋转，开启和关闭受8字形槽限制，开启角度大约为35°～90°。
图2定常流测试模型
2．测试的模型及软件
测试的三叶瓣膜和双叶瓣膜模型，把它们放在如图2所示的这样一个体外模型里进行定常流测试。
该模型分为三部分：装配模型内径为35mm，左下较短的一部分长35mm是流体的上游部分，右上较长的部分长105mm，为流体的下游部分，中间的标准孔口部分是放置瓣膜。即该三部分形成一个整体，流体在压力作用下从左下方，通过瓣膜向右上方流动。改变定常流流量和不同开启角度下，测量相应的压力。
该测试实验使用的软件是solidworks2005中的插件cosmosfloworks2005，在该插件中采用的流体没有血液这项，因此，我们把血液近似看成为水，并且在软件中自定义了流体的性质。
使用cosmosfloworks2005进行流体分析，大体的设定步骤有以下几步：
a)预先设定测试工程参数：包括工程名称、自定义系统单位、定义流体类型、模型壁体参数等。
b)设定各个工程参数的边界条件。选择需要分析的模型表面的流量、流速、压力等流体运动的物理量。
c)设定目的项。设定想要得到和输出的某一模型表面、某一模型部件或整体的目标参数。
d)进行分析运算。根据预先设定的参数系统进行分析计算。
e)得到结果。可通过设定模型剖面、轮廓、表面等以等高线、等值线、向量、流线轨迹、3d轮廓等形式表示结果参数数值，同时还可以以excel表格和图表形式给出报告。
3．测试的方法及依据
研究血流动力学的目的，是用力学的概念、理论、方法去了解和确定血液及心血管的流变学性质和流动规律：
表2双叶瓣不同流量和开启角度下跨瓣压差（mmhg）
流量瓣膜型号87°83°79°
