Устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналмстических респубики

<1ц 939013 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 05.02.80 (2! ) 288384! /28-13 с присоединением заявки ма (28) Приоритет (53)M. Кя.

А 61 М 1 03

9кударстваеый квмнтат

СССР ав делам изабратеннй и втнрьпий

Опубликовано 30.06.82. Бкмлетеиь М 24

Дата опубликования описания30.06.82 (53) УДК 6!5475 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Бедненко, А. С. Нехаев и А. Н. Козлов (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ

ЯВЛЕНИЙ В СИСТЕМЕ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, а именно к искусственным кардиоимитаторам процессов в системе кровообращения, и предназначено для использования с целью исследования гидродинамики кровообращения и метрологического обеспечения диагностической кардиологической аппаратуры.

Известны устройства для моделирования ге. модинамических явлений в системе кровообращения, содержащие эластичную трубку, эа. ключенную внутри жесткой емкости, заполненной жидкостью, соединительные шланги с патрубками, гндросопротивление, расходомеры, открытые резервуары н компрессор (! .

Однако этн устройства не позволяют моделировать пульсаторные динамические явления sсосудах организма,,что ограничивает их применение..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для моделирования гемодинамическнх явлений в системе кровообращения, включающее пульсирующий насос, открытую, всасывающую н нагнетательную ка2 меры, расходомеры, манометры, дросселя, предохранительный клапан, зажимы, соедини- тельные шланги, трубки из эластичного материала и компрессоры (2).

Однако это устфойство имеет ограниченные функциональные возможности, так как не обеспечивает задание скорости изменения статического объема сосудов и скорости изменения расхода крови.

Ограниченные функциональные возможнасти устройства затрудняют оценку основных факторов, определяющих характер гемодмамических процессов в системе кровообращения, сужают воэможности метрологического обеспечения диагностических кардиологических приборов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения задания скорости изменения статического объема сосудов и скорости изменения расхода крови.

Поставленная цель достигается тем, чт устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения, вклю.

3 .939013 чающее пульсирующий насос, открытую всасывающую и нагнетательную камеры, расходомеры, манометры, дроссели, предохранительный клапан, зажимы, соединительные шланги, трубки из эластичного материала и компрессоры, дополнительно снабжено двумя резервуарами, один нз которых заполнен жидкостью, а другой газом, жесткой емкостью, двумя поворотными платформами, двумя пщросопротивленнями, четырьмя трубками из эластичноупругого материала и двумя мягкими емкостями, при этом нагнетательная камера нульснрующего насоса через первое гндросопротнвленне, первую и вторую трубки из эластично-упругого материала, жесткую емкость

15 соединена с мягкими емкостями; через второе гндросопротнвление, третью н четвертую трубки нэ эластично-упругого материала нагнетательная камера пульсирующего насоса соединена с одной нз мягких емкостей, первая

29 и третья трубки иэ эластично-упругого материала размещены в первом резервуаре, вторая и четвертая трубки нз эластично-упругого материала размещены во втором резервуаре, причем резервуары размещены на первой пово25 ротной платформе, а последняя размещена на второй поворотной платформе.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для моделирования гемодннамических явлений в системе крово- 30 обращения.

Устройство содержит пульсирующий насос

1, открытую 2, всасывающую 3 и иагнетательную 4 камеры, расходомеры 5 и6,манометры

7 и 8, дроссели 9 и 10, предохранительный клапан 11, зажимы, соединительные шланги; трубки 2 —; компрессоры 16 — 18, а также резервуар 19, эаполненныи жидкостью, резервуар 20, заполненный газом, жесткую емкость 21, две по- е воротные платформы 22 и 23, два гидросопротивления 24 и 25, четыре трубки 26 — 29 иэ эластично-упругого материала; две мягких емкости 30 и 31.

Нагнетательная камера 4 пульсирующего насоса 1 через первое гидросопротивление 24, первую 26 и вторую 27 трубки из эластично-упругого материала, жесткую емкость 21 соединена с мягкими емкостями 30 и 31, Через второе гидросопротивление 25, третью

28 и четвертую 29 трубки из эластично-упругого материала нагнетательная камера 4 пульсирующего насоса 1 соединена с одной из мягких емкостей 31. Первая 26 и третья

28 трубки из эластично-упругого материала размещены в первом резервуаре 19, вторая 27 И и четвертая 29 трубки из эластично-упругого материала размещены во втором резервуаре

20, причем резервуары 19 и 20 размещены на

4 первой поворотной платформе 22, а последняя размещена на второй поворотной платформе 23.

Устройство работает следующим образом.

Пульсирующий насос 1 создает в гидравлической системе устройства прерывистый поток жидкости, имитирующий пульсации давлении в сосудах организма; жидкость вытекает в нагнетательную камеру 4. Величина среднединамической составляющей давления контролируется манометром 7, подключенным через дроссель 10. Компрессор 16 предусмот-, рен для изменения давления в камере при необходимости увеличить или уменьшить эластичность. аналога аортальной системы. Выходящий из камеры пульсирующий поток контролируется расходомером 5. Предохранительный клапан 11 осуществляет защиту имитатора от повреждений при форсированной работе насоса и больших значениях входного сопротивления системы.

Гидравлический сигнал, разветвляясь через регулируемые гидросопротнвлення 24 н 25, имитирующие сопротивления сосудистого русла и создающие перераспределение аналога крови, по штуцерам поступает на эластичноупругие трубки 26 и 28, Первая иэ трубок является аналогом общей сонной, а вторая нодключичной артерии. Обе они расположены внутри жесткого резервуара 19, заполненного жидкостью. Жидкость, моделирующая эластические. свойства органов н тканей, расположенных в верхней части грудной клетки н вли иощих на скорости изменения статического обьема сосудов н расхода крови, играет роль демпфера. Компрессор 17, соединенный с полостью резервуара, имитирует изменения внутригрудного давления, имеющие место в реальных условиях (например, за счет дыхания). Таким образом, поток, состоящий из ослабленных пульсаций, наложенных на медленно меняющиеся "дыхательные" волны, из трубок 26 и 28 подается через штуцера соответственно на эластично-упругие трубки 27 и 29, первая из которых является анало OM системы внутренних, а вторая — наружных сонных артерий. Соотношение потоков в системах регулируется гидросопротивлениями 24 и 25. Трубки 27 и 29 размещены в полости жесткого резервуара 22, заполненного газом, который играет роль демпфера. Компрессор 18 имитирует воздействие атмосферного давлении на скорость изменения статического объема сосудов шеи н расхода крови в них. С выхода трубки 27 суммарный сигнал, отражающий изменения внутригрудного и атмосферного давлений, совместно с компонентами пульсаций через жесткую емкость 21, выполняющую роль накопительной

939013

5 и моделирующую свойства пазух твердой мозговой оболочки, поступает на мягкие емкости 30 и 31, имитирующие депоннрующие свойства глубокорасположенных вен черепа и поверхностных вен головы соответственно.

На емкость 31 подается также поток из трубки 29. Эта система нз трех емкостей регулирует перераспределение жидкости (в основном медленно меняющихся составляюa9tx потока) при функциональных нерепол- 10 пениях одной из сосудистых ветвей. При этом статический объем мягких емкостей за счет эластичности нх стенок по аналогии со статическим объемом сосудов прн увеличении расхода жидкости или при росте давления 1S в системе возрастает, увеличивая тем самым количество аналога депонированной крови.

С выхода емкостей 30 и 31 пульсирующий поток поступает на эластичные трубки 14 и

15, первая из которых является аналогом системы внутренних, а вторая — наружных яремных вен. Они размещены. внутри резервуара

22, в полости которого колебания трубок 14, 15, 27, 29 суммируются: к компонентам анаS лога артериальных пульсаций н медленно меняющихся составляющих внешнего давления здесь добавляются динамические компоненты венного пульса. За счет эластичности аналогов вен прн изменении внешнего избыточного (нли пониженного) давления нх стенки в этом узле модели могут частично илн полностью спадаться (а также расширяться), чем обеспечивается задание скорости изменения статического объема сосудов н расхода крови в этой части сосудистого русла.

С трубок 14 н 15 сигналы поступают на эластичные трубки 12 и 13; первая нз ких является аналогом системы безымянных и верхней полой вен, а вторая — подключнчных4в вен. В полости резервуара 19 пульсовые колебания аналогов сосудов 12, 13, 26, 28 суммируются, как в предыдущем случае. Режим скоростей изменения статического объема сосудов и расхода крови на этом участке русла задаются законом изменения внешнего давления в полости резервуара по аналогии с вышеуказанным. Далее сигналы со всех веноз ных аналогов поступают во всасывающую камеру 3, выполненную по типу накопительной емкости. На ее вход через дроссель 9 подается также жидкость нз открытого резервуара

2, играющего роль аналога депо крови в организме (напрнмер, в сосудах печени или кожи). Режимы работы аналога депо изменяются, в основном, во время имитации переходных процессов, возникающих в сердечнососудистой системе, т.е. не в моменты установления режимов работы устройства. Мано6 метр 8 служит для контроля величины давления во всасывающей части устройства.

С помощью поворотной платформы 22 (с расположенными ка ней элементами) достигается создание в аналоге сосудистой системы продольных нли поперечных гидростатических снл, которые являются одним из важнейших факторов, определяющих задание скоростей изменения статического объема сосудов и расхода крови. В этих ситуациях имитируется перераспределение жидкости сред организма при изменении положения головы и верхней части тела по отношению к нижней.

Аналогично указанному поворотная платформа 23 предназначена для задания указанных выше параметров во всех эвенвях сосудистого русла. При этом моделируется sepcpacapeделение крови, происходящее при изменении положения тела человека в пространстве.

Прн задании параметров биомеханики сосудов при метрологическом обеспечении диагностических приборов необходимо учитызатв, . что нульсацни давления внутри трубок вызывают колебания нх стенок но аналогичномузакону. Этн колебания могут быть использованы при наладке сфигмографов, применяемых для регистрации артериального и веноэного пульса н результирующих пульсаций сосудистых пучков, Аналогом пульса централвкых артерий являются колебания иа выходах трубок 26 — 29, и вен 12 — 15, а пулвсовых ко. лебакнй сосудистых пучков — пульсации аааления внутри резервуаров 19 и 20. Форма пульсограмм, нх амплитудные признаки и соотношения уровней могут быть подобраны в зависимости от целевого назначения приборов путем использования имеющихся регулировок.

Таким образом, нсполвзование предлагаемого устройство позволяет определятв характер изменения гемодинамики ири перераспределении крови в условиях изменения положения тела человека в пространстве; определять характер течения переходных процессов, возникающих в сосудистом русле при действии на человека продольных и поперечных ускорений; устанавливать основные гидродинамнческие н физические факторы, определяю. щие изменение режимов функционировайия механизмом регуляции гомеостаза лежащих в основе функциональных расстроиств и предболезней; повысить точность калибровки; тарировки и настройки диагностической кардиологической аппаратуры; расширить методические возможности построения автономных поверочных приборов, используемых в медицинской технике при испытаниях диагностической аппаратуры, придать указанным приборам более универсальный характер.

9390

ВНИИПИ Заказ 4527/13 Тираж 714 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для моделирования гемодинамических явлений в системе кровообращения, включающее пульсирующий насос, открытую всасывающую и нагнетательную камеры, расходомеры, манометры, дроссели, предохранительный клапан, зажимы, соединительные шланги, трубки из эластичного материала и компрессоры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональ- 1р ных воэможностей устройства путем обеспечения задания скорости изменения статического объема сосудов и скорости изменения расхода крови, оно дополнительно снабжено двумя резервуарами, один из которых за- >> полнен жидкостью, а другой газом, жесткой емкостью, двумя поворотными платформа-, ми, двумя гидросопротивлениями, четырьмя трубками иэ эластично-упругого материала и двумя мягкими емкостями, при этом нагнетательная камера Пульсирующего насоса

13 8 череэ первое гидросопротивление, первую и вторую трубки из эластично-упругого материала, жесткую емкость соединена с мягкими емкостями; через второе гидросопротивление, третью и четвертую трубки из эластично-упругого материала нагнетательная камера пульсирующего насоса соединена с одной из мягких емкостей, первая и третья трубки из эластично-упругого материала размещены в первом резервуаре, вторая и четвертая трубки из эластично-упругого материала размещены во втором резервуаре, причем резервуары размещены иа первой поворотной платформе, а последняя размещена на второй поворотной платформе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Регнрер С. А. Гидродинамика кровообращения. М., "Мир", 1971, с. 111-130.

2. Авторское свидетельство СССР М 212458, кл. 1 61 М 23/00, 1965. !