轴承磨损导致的轴流式血泵偏心对其血流动力学性能和血液损伤的计算流体力学分析

作者：符珉瑞; 穆振霞; 常宇

来源：医用生物力学, 2019, S1: 94.

• 计算流体力学(CFD)
• 血流动力学
• 轴流式血泵
• 不同心
• 血液损伤
• 溶血
• 血栓

轴流式血泵(一种机械循环辅助装置),为晚期心力衰竭患者提供短期和长期的血流动力学支持。随着使用时间的增加,轴流式血泵的轴承系统会发生不同程度的磨损,导致轴流式血泵的转子出现不同心的情况,改变了轴流式血泵的内部流场环境,增加了长期使用轴流式血泵的患者产生并发症的风险。然而,对于由转子不同心带来的血流动力学性能的研究还不够广泛。在本研究中,认为轴承磨损是均匀的,即转子叶片的轴线与轴流式血泵轴线平行,同时用两个轴之间的距离(L)量化不同心的程度。L的最大值是叶顶间隙的尺寸,L的最小值是0。本研究中,建立了10个不同L的用于计算流体力学几何模型,并对其进行了详细的CFD分析,以研究转子不同心对(流动条件11 000 r/min,5 L/min)血流动力学性能和水力性能的影响。用标准剪应力在特定阈值(τ<1 Pa:血栓形成,τ>9 Pa:血管性血友病因子破坏,τ>50 Pa:血小板活化,τ>150 Pa:红细胞破裂)中的体积百分比来比较不同L时的血液损伤,并根据欧拉近似方法计算出不同L下轴流式血泵的改良溶血指数(MIH)。CFD模拟预测了轴流式血泵的压头、水力效率、流体的体积分数在临界值(9、50、150 Pa)以上的变化。当L从0增加到最大值时,上述结果更高。这意味着轴承磨损导致的不同心,是导致溶血、血栓形成、出血风险增加的原因之一。

• 单位
  生物工程学院; 北京工业大学