7、心血管系统模拟器：历史、特点与应用

心血管系统模拟器：历史、特点与应用

1. 引言

心血管系统模拟器在辅助泵和人工心脏的“体外”测试中发挥着重要作用。尽管全球有众多模拟器，但本文将聚焦于一些“知名”的模拟器，探讨它们在操作和激活方式上的独特特性。此外，还将详细介绍一款在研究机构开发的混合心血管系统模拟器及其实验评估，该模拟器已用于循环辅助设备的研究。

2. 心血管系统模拟器的历史

2.1 早期模拟器

最初的模拟器是为评估人工心脏瓣膜而开发的，它们是由线性电机和执行器驱动的简单脉冲复制器，用于模拟主动脉的压力脉冲形态。
- Kolff 模拟电路 ：首个用于评估血泵性能的心血管系统模拟器，由压缩空气驱动两个心室，通过水柱获取主动脉和肺动脉的压力。
- 宾夕法尼亚州立大学模拟器 ：1971 年，Rosenberg 提出的物理模拟器，模拟了全身和肺循环，由活塞 - 气缸 - 弹簧装置模拟动脉顺应性，平板间的一组管子模拟流动阻力。

2.2 后续发展

随着技术的发展，出现了更多类型的心血管系统模拟器，以满足不同的研究需求。
- 基于可变弹性模型的模拟器 ：如 Williams 等人的集中参数模拟器，使用三叶瓣，左心室的泵血动作由扬声器驱动的活塞完成，基于 Sagawa 的可变弹性模型模拟左心室的压力 - 容积比。
- 混合模拟器 ：可能首个混合模拟器由 Ref. [7] 提出，结合了物理模型和数值计算，用于研究心血管系统与循环辅助设备的相互作用。