用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，包括一個(gè)倒Y形下腔靜脈分叉部模型、一個(gè)水槽、兩個(gè)流量計(jì)及調(diào)速裝置、兩個(gè)循環(huán)動(dòng)力泵；水槽中設(shè)置循環(huán)動(dòng)力泵，下腔靜脈分叉部模型包括一個(gè)垂直設(shè)置的端口和2個(gè)傾斜設(shè)置的端口，傾斜設(shè)置的端口為進(jìn)液口，垂直設(shè)置的端口為出液口，傾斜設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管伸入到水槽中并連接水槽中的循環(huán)動(dòng)力泵，傾斜設(shè)置的端口與循環(huán)動(dòng)力泵之間的透明軟管上安裝流量計(jì)及調(diào)速裝置，垂直設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管伸入到水槽中。該模型結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，與人體下腔靜脈分叉部的形態(tài)類似，符合進(jìn)行PIV研究的要求，可用于PIV技術(shù)測(cè)量，進(jìn)而可以幫助研究人體該部位的血流動(dòng)力學(xué)。
【專利說(shuō)明】用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種人體血管系統(tǒng)中的血管幾何形狀和流場(chǎng)特征的探查系統(tǒng)技術(shù)，具體涉及一種研究下腔靜脈下段的流體力學(xué)物理模型，屬于醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)學(xué)研究中，如何檢測(cè)體內(nèi)心血管系統(tǒng)的流體動(dòng)力學(xué)一直是困擾研究者的難點(diǎn)，由于血管內(nèi)的血液流動(dòng)的流場(chǎng)較為復(fù)雜，目前的一些臨床診斷和科研儀器，例如彩色多普勒、磁共振等，雖然能夠獲得血流速度等參數(shù)，但對(duì)復(fù)雜流動(dòng)的心血管系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行簡(jiǎn)便、直接、精確的數(shù)據(jù)測(cè)量。
[0003]近10余年來(lái)，構(gòu)建體外血管模型、采用粒子成像測(cè)速技術(shù)(PIV)對(duì)流場(chǎng)測(cè)試方法取得較大發(fā)展，其原理是通過(guò)在流體中加入跟隨流體運(yùn)動(dòng)的示蹤粒子，這些粒子在流經(jīng)特定平面時(shí)被連續(xù)照亮2次，利用照相技術(shù)將被照亮的粒子記錄起來(lái)，再通過(guò)圖像的后續(xù)處理，就能得到粒子在一定時(shí)間內(nèi)的位移，從而得出流體的速度場(chǎng)。PIV技術(shù)是目前國(guó)際上最先進(jìn)的一種非介入式的瞬態(tài)全流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，空間分辨率高，通過(guò)對(duì)流速數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理就能獲得血流動(dòng)力學(xué)中一些重要的參數(shù)，比如剪切率，剪切力，渦量等，能很好地應(yīng)用于定常流及非定常流的流場(chǎng)分析，能詳盡地描述流場(chǎng)內(nèi)切應(yīng)力的分布情況。近年在國(guó)內(nèi)外，PIV流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)已成功地應(yīng)用于包括血管分岔模型在內(nèi)的不同心血管模型流場(chǎng)研究，并獲得較為理想的效果。
[0004]在外周血管疾病的臨床研究中，髂靜脈狹窄是外周血管疾病中研究的重要課題，由于該部位的解剖特點(diǎn)，局部的流體動(dòng)力學(xué)異常導(dǎo)致相關(guān)的下肢靜脈疾病，但在人體內(nèi)其血流動(dòng)力學(xué)研究很難通過(guò)現(xiàn)有儀器進(jìn)行準(zhǔn)確研究。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的提供一種用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，該模型結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，與人體下腔靜脈分叉部的形態(tài)類似，符合進(jìn)行PIV研究的要求，可用于Piv技術(shù)測(cè)量,進(jìn)而可以幫助研究人體該部位的血流動(dòng)力學(xué)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，設(shè)有一個(gè)倒Y形下腔靜脈分叉部模型、一個(gè)水槽、兩個(gè)流量計(jì)及調(diào)速裝置、兩個(gè)循環(huán)動(dòng)力泵；水槽中設(shè)置循環(huán)動(dòng)力泵，下腔靜脈分叉部模型包括一個(gè)垂直設(shè)置的端口和2個(gè)傾斜設(shè)置的端口，傾斜設(shè)置的端口為進(jìn)液口，垂直設(shè)置的端口為出液口，傾斜設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管伸入到水槽中并連接水槽中的循環(huán)動(dòng)力泵，傾斜設(shè)置的端口與循環(huán)動(dòng)力泵之間的透明軟管上安裝流量計(jì)及調(diào)速裝置，垂直設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管伸入到水槽中。
[0007]進(jìn)一步地，上述用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型設(shè)有固定支架，下腔靜脈分叉部模型安裝在固定支架上。
[0008]進(jìn)一步地，所述下腔靜脈分叉部模型為玻璃模型。[0009]進(jìn)一步地，所述下腔靜脈分叉部模型垂直設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為25_30mm。
[0010]進(jìn)一步地，所述下腔靜脈分叉部模型傾斜設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為16-18_。
[0011]進(jìn)一步地，所述下腔靜脈分叉部模型的其中一個(gè)傾斜設(shè)置的端口與其垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為20-25°，另一個(gè)傾斜設(shè)置的的端口與垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為40-50。。
[0012]本實(shí)用新型具有以下有益效果:第一，根據(jù)人體的部分解剖學(xué)指標(biāo)，設(shè)計(jì)出一款類似下腔靜脈分叉部的物理模型，即雙側(cè)髂靜脈向上匯入下腔靜脈呈現(xiàn)倒“Y”形態(tài)，其中右髂靜脈走行較陡直，與下腔靜脈成角約20-25度，左髂靜脈與下腔靜脈成角呈大約40-50度。下腔靜脈分叉部模型垂直設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為25-30_，與下腔靜脈形狀類似。下腔靜脈分叉部模型I傾斜設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為16-18_。下腔靜脈分叉部模型I其中一個(gè)傾斜設(shè)置端口與其垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為20-25°，與右髂靜脈形狀類似，另一個(gè)傾斜設(shè)置端口與垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為40-50°，與左髂靜脈形狀類似。如此設(shè)計(jì)的物理模型可用于PIV技術(shù)測(cè)量，進(jìn)而可以幫助研究人體該部位的血流動(dòng)力學(xué)。第二，該模型結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，與人體下腔靜脈分叉部的形態(tài)類似，用于在實(shí)驗(yàn)研究中，便于測(cè)定下腔靜脈下段流體動(dòng)力學(xué)的物理模型，符合進(jìn)行PIV研究的要求。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖中:1下腔靜脈分叉部模型、2固定支架、3透明軟管、4流量計(jì)及調(diào)速裝置、5循環(huán)動(dòng)力泵、6水槽、7電源插座。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但它們不是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0016]如圖1所示，用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，包括一個(gè)Y形下腔靜脈分叉部模型1、一個(gè)水槽6、兩個(gè)流量計(jì)及調(diào)速裝置4、兩個(gè)循環(huán)動(dòng)力泵5。循環(huán)動(dòng)力泵5安裝在水槽6中，循環(huán)動(dòng)力泵5通過(guò)電源插座7通電源。Y形下腔靜脈分叉部模型I用于流場(chǎng)測(cè)定。
[0017]下腔靜脈分叉部模型I包括一個(gè)垂直設(shè)置的端口和2個(gè)傾斜設(shè)置的端口，傾斜設(shè)置的2個(gè)端口為進(jìn)液口。垂直設(shè)置的端口為出液口。
[0018]傾斜設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管3伸入到水槽6中并連接水槽6中的循環(huán)動(dòng)力泵5，循環(huán)動(dòng)力泵5用于將液體泵入軟管中。傾斜設(shè)置的端口與循環(huán)動(dòng)力泵5之間的透明軟管3上安裝流量計(jì)及調(diào)速裝置4，保證液體通過(guò)一定流速進(jìn)入下腔靜脈分叉部模型中，用于調(diào)節(jié)軟管中液體流速。
[0019]垂直設(shè)置的端口通過(guò)透明軟管3伸入到水槽6中。
[0020]上述用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型還設(shè)有固定支架2，下腔靜脈分叉部模型I安裝在固定支架2上。
[0021]下腔靜脈分叉部模型I為玻璃模型，采用模具進(jìn)行灌注制成。
[0022]下腔靜脈分叉部模型I垂直設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為25-30_，與下腔靜脈形狀類似。
[0023]下腔靜脈分叉部模型I傾斜設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為16-18_。
[0024]下腔靜脈分叉部模型I中右側(cè)傾斜設(shè)置端口與其垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為20-25°，與右髂靜脈形狀類似。下腔靜脈分叉部模型I中左側(cè)傾斜設(shè)置端口與垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為40-50°，與左髂靜脈形狀類似。
[0025]本實(shí)用新型用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，用于測(cè)定其流場(chǎng)分布的過(guò)程:將該實(shí)用新型與PIV系統(tǒng)連接，PIV系統(tǒng)包括激光器、同步器、攝像機(jī)、光路傳輸系統(tǒng)、圖像采集及分析系統(tǒng)；在水槽的液體中加入合適的示蹤粒子，常用空心的玻璃微球，通過(guò)循環(huán)動(dòng)力泵系統(tǒng)將液體泵入下腔靜脈分叉部模型中，并通過(guò)流量計(jì)及調(diào)速閥門(mén)將流速控制在需要數(shù)值，再通過(guò)Piv系統(tǒng)測(cè)出相應(yīng)部位的流場(chǎng)分布情況。
[0026]根據(jù)人體的部分解剖學(xué)指標(biāo)，設(shè)計(jì)出一款類似下腔靜脈分叉部的物理模型，即雙側(cè)髂靜脈向上匯入下腔靜脈呈現(xiàn)倒“Y”形態(tài)，其中右髂靜脈走行較陡直，與下腔靜脈成角約20-25度，左髂靜脈與下腔靜脈成角呈大約40-50度。如此設(shè)計(jì)的物理模型可用于PIV技術(shù)測(cè)量，進(jìn)而可以幫助研究人體該部位的血流動(dòng)力學(xué)。
[0027]該模型結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，與人體下腔靜脈分叉部的形態(tài)類似，用于在實(shí)驗(yàn)研究中，便于測(cè)定下腔靜脈下段流體動(dòng)力學(xué)的物理模型，符合進(jìn)行PIV研究的要求。
【權(quán)利要求】
1.用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，設(shè)有一個(gè)倒Y形下腔靜脈分叉部模型、一個(gè)水槽、兩個(gè)流量計(jì)及調(diào)速裝置、兩個(gè)循環(huán)動(dòng)力泵；水槽中設(shè)置循環(huán)動(dòng)力泵，下腔靜脈分叉部模型包括一個(gè)垂直設(shè)置的端口和2個(gè)傾斜設(shè)置的端口，傾斜設(shè)置的端口為進(jìn)液口，垂直設(shè)置的端口為出液口，傾斜設(shè)置的端口通過(guò)軟管伸入到水槽中并連接水槽中的循環(huán)動(dòng)力泵，傾斜設(shè)置的端口與循環(huán)動(dòng)力泵之間的軟管上安裝流量計(jì)及調(diào)速裝置，垂直設(shè)置的端口通過(guò)軟管伸入到水槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，設(shè)有固定支架，下腔靜脈分叉部模型安裝在固定支架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，所述下腔靜脈分叉部模型為玻璃模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，所述下腔靜脈分叉部模型垂直設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為25-30_。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，所述下腔靜脈分叉部模型傾斜設(shè)置的端口為圓筒形，直徑為16-18_。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于研究下腔靜脈分叉部流場(chǎng)測(cè)定的物理模型，其特征是，所述下腔靜脈分叉部模型的其中一個(gè)傾斜設(shè)置的端口與其垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為20-25°，另一個(gè)傾斜設(shè)置的的端口與垂直設(shè)置端口延長(zhǎng)線的角度為40-50°。
【文檔編號(hào)】G01M10/00GK203616094SQ201320781929
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張喜成, 李曉強(qiáng), 潘廣銳 申請(qǐng)人:張喜成, 李曉強(qiáng)