32、光学与心室辅助装置的研究与应用

光学与心室辅助装置的研究与应用

1. 引言

心室辅助装置（VADs）能让患者在进行心脏移植前维持稳定的血液动力学状态，这不仅提高了器官的利用效率，还减少了等待移植患者的数量。VADs主要分为两种亚型：
- 搏动型：作为心肺旁路使用，通过机械或气动方式推动隔膜将血液泵入主动脉。
- 植入式离心泵：通过转子持续泵送血液，体积比搏动型小，且能提供更动态的流量控制系统。

离心泵由轴转子和两个轴承组成，轴承材料有陶瓷、磁悬浮和聚氨酯三种类型。对这些轴承的分析研究之一是磨损与泵的运行时间的关系，因为磨损可能导致振动，危害患者健康，还可能造成轴承磨损后的血液污染。为研究轴承的变形，可使用云纹投影技术获取其轮廓并进行分析。该技术利用多媒体投影仪、数码相机和云纹度数（数字或物理）生成研究对象的变形或应力图。

云纹法基于两个网格的叠加，使线条方向之间形成90°角。网格由相同尺寸的明暗线组成，云纹条纹根据网格之间的相对位移产生。通过测试三到四张有小条纹位移的图像，可获得变形图和云纹条纹。条纹的位置能生成再现物体地形的地图，以三维形式呈现物体的几何设计，提供有关物体地形轮廓、曲率、形状以及平面内外变形的信息。光学方法的数据能更真实地反映结果，且具有实验设备成本低、图像处理简单的优点，适用于任何形状和颜色的物体。

2. 心室辅助装置

VADs是帮助心脏将左心室的血液泵送到身体其他部位的设备，适用于处于心脏病晚期（D期）的患者。它由泵、电子控制器和两块电池三部分组成。泵重约一公斤，永久性使用时可植入体内，患者等待永久性泵或心脏移植时可置于体外。电子控制器是控制泵运行的小型计算机，电池在体外充电，通过电缆与泵相连。植入这些设备需要4到6小时，其目