Particle Image Velocimetry Study of Pulsatile Flow in Bi-leaflet Mechanical Heart Valves with Image Compensation Method

Particle Image Velocimetry (PIV) is an important technique in studying blood flow in heart valves. Previous PIV studies of flow around prosthetic heart valves had different research concentrations, and thus never provided the physical flow field pictures in a complete heart cycle, which compromised their pertinence for a better understanding of the valvular mechanism. In this study, a digital PIV (DPIV) investigation was carried out with improved accuracy, to analyse the pulsatile flow field around the bi-leaflet mechanical heart valve (MHV) in a complete heart cycle. For this purpose a pulsatile flow test rig was constructed to provide the necessary in vitro test environment, and the flow field around a St. Jude size 29 bi-leaflet MHV and a similar MHV model were studied under a simulated physiological pressure waveform with flow rate of 5.2 l/min and pulse rate at 72 beats/min. A phase-locking method was applied to gate the dynamic process of valve leaflet motions. A special image-processing program was applied to eliminate optical distortion caused by the difference in refractive indexes between the blood analogue fluid and the test section. Results clearly showed that, due to the presence of the two leaflets, the valvular flow conduit was partitioned into three flow channels. In the opening process, flow in the two side channels was first to develop under the presence of the forward pressure gradient. The flow in the central channel was developed much later at about the mid-stage of the opening process. Forward flows in all three channels were observed at the late stage of the opening process. At the early closing process, a backward flow developed first in the central channel. Under the influence of the reverse pressure gradient, the flow in the central channel first appeared to be disturbed, which was then transformed into backward flow. The backward flow in the central channel was found to be the main driving factor for the leaflet rotation in the valve closing process. After the valve was fully closed, local flow activities in the proximity of the valve region persisted for a certain time before slowly dying out. In both the valve opening and closing processes, maximum velocity always appeared near the leaflet trailing edges. The flow field features revealed in the present paper improved our understanding of valve motion mechanism under physiological conditions, and this knowledge is very helpful in designing the new generation of MHVs.     

不同剂量舒芬太尼对直肠癌患者全麻气管插管应激反应和血流动力学的影响

目的:研究不同剂量舒芬太尼对直肠癌患者全麻气管插管应激反应和血流动力学的影响。方法:选择2017年1月～2019年12月在我院择期进行腹腔镜直肠癌切除术患者90例作为研究对象,依据随机数字表法分为A组、B组、C组,每组各30例。A组:0.4μg/kg舒芬太尼、B组:0.5μg/kg舒芬太尼,C组:0.6μg/kg舒芬太尼,观察并比较各组气管插管应激反应,插管前后血流动力学指标,麻醉恢复指标以及不良反应的发生情况。结果:插管后1 min及3 min,各组去甲肾上腺素(NA)、肾上腺素(AD)水平均较基础值显著上升,A组以上指标依次高于B组、C组(P0.05);A组、B组心率、平均动脉压水平均较基础值上升,A组以上指标高于B组,C组以上指标低于基础值(P0.05);A组、B组BIS值均较基础值下降,A组以上指标高于B组、C组(P0.05)。A组、B组自主呼吸恢复时间、呼吸睁眼时间和拔管时间比较无统计学差异(P0.05),但均短于C组(P0.05)。A组呛咳率显著高于B组、C组,C组恶心呕吐率高于A组、B组(P0.05)。结论:0.5μg/kg舒芬太尼能够减轻直肠癌全麻气管插管应激反应,减少血流动力学波动,且无苏醒延长,不增加药物不良反应。     

全身麻醉与腰麻对剖宫产术产妇和新生儿的影响

目的:比较分析全身麻醉与腰麻对剖宫产术产妇和新生儿的影响。方法:选择2018年1月～2018年12月在我院进行剖宫产术的81例产妇,随机分为两组。对照组的40例产妇在剖宫产术中采用腰麻,观察组的41例产妇在剖宫产术中采用全身麻醉。记录两组的切皮至娩出时间、手术时间和新生儿体质量;比较两组新生儿的Apgar评分、动脉血气分析检测值和神经行为评分;并比较两组产妇的平均动脉压以及心率。结果:两组的切皮至娩出时间、手术时间和新生儿体质量没有明显的差异(P0.05);两组胎儿娩出之后1 min和5 min的Apgar评分没有明显的差异(P0.05);两组新生儿出生后30 min的二氧化碳分压、pH值、氧分压、红细胞压积以及血氧饱和度没有明显的差异(P0.05);两组新生儿出生后1 d、3 d和5 d的神经行为评分没有明显的差异(P0.05);与麻醉前相比,两组产妇切皮时和取出胎儿时的平均动脉压以及心率均明显降低(P0.05),且观察组产妇切皮时和取出胎儿时的平均动脉压以及心率均明显高于对照组(P0.05)。结论:全身麻醉和腰麻都适用于剖宫产手术,全身麻醉不仅可以维持剖宫产产妇血流动力学稳定,而且对新生儿Apgar评分、动脉血气分析和神经行为评分无明显的影响,具有较高的临床价值。     

血毒清联合杂合肾脏替代治疗对重症脓毒症的疗效、血流动力学和预后干预作用的研究

目的探讨血毒清联合杂合肾脏替代治疗（HRRT）重症脓毒症的效果及对血流动力学、预后的影响。 方法选取2017年3月至2019年8月十堰市太和医院重症脓毒症患者135例,在常规治疗基础上,按简单随机化法分为血毒清组、HHRT组和血毒清联合HRRT组（联合组）,每组45例,治疗5 d。治疗前和治疗5 d后序贯器官衰竭评分（SOFA）、急性生理学与慢性健康状况评分系统Ⅱ评分（APACHEⅡ）、炎症因子指标[白细胞介素-10（IL-10）、IL-6、降钙素原（PCT）、C反应蛋白（CRP）]水平、血流动力学指标[全身血管阻力指数（SVRI）、血管外肺水指数（EVLWI）、胸腔内血容积指数（ITBVI）、心指数（CI）]及重症监护室（ICU）住院时间比较采用配对t检验,多组间差异采用方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验,3组28 d病死率采用c²检验。 结果治疗5 d后,与联合组比较,HHRT组和血毒清组SOFA评分[（4.29±1.17）分比（6.15±1.39）分、（7.03±1.52）分]、APACHEⅡ评分[（11.68±2.12）分比（14.26±3.04）分、（15.17±2.85）分]、血清IL-10 [（36.61±6.50）μg/L比（42.75±7.42） μg/ L、（45.06±8.37） μg / L]、IL-6 [（130.26±41.04） pg/ mL比（169.84±46.75） pg/ mL、（178.36±50.91） pg/ mL]、PCT [（0.87±0.29） ng/mL比（1.96±0.47） ng/mL、（2.24±0.53）ng/mL]、CRP [（34.93±9.71） mg/ L比（51.67±10.32）mg/L、（56.79±11.82）mg/L] 、EVLWI [（4.12±1.38）mL/kg比（5.38±1.69） mL/ kg、（6.04±1.85）mL/kg]降低,而SVRI [（2079.54±124.75） dyn·s·cm^{- 5}·m²比（1865.37±109.38） dyn·s·cm^-5·m²、（1796.28±131.75）dyn·s·cm^-5·m²]、ITBVI [（1189.40±92.36） mL/ m²比（986.97±75.32）mL/m²、（902.37±68.64） mL/ m²]、CI [（4.26±0.65） L·min^-1·m^-2比（3.83±0.58）L·min^-1·m^-2、（3.67±0.53）L·min^-1·m^-2]均升高,差异均有统计学意义（P < 0.05）。与联合组比较,HHRT组和血毒清组ICU住院时间[（14.82±4.40）d比（17.20±3.47）d、（18.46±4.25）d]缩短（P < 0.05）。 结论血毒清联合HRRT治疗重症脓毒症,对减少炎性因子水平,调节血流动力学具有一定作用,能够缩短ICU住院时间。     

右美托咪定联合七氟烷对心脑血管介入患者血液动力学及苏醒影响

目的:探究右美托咪定联合七氟烷对心脑血管介入治疗患者血液动力学影响,并分析药物对患者苏醒干预效果。方法:选择2015年3月至2019年3月于我院均接受介入治疗的心脑血管系统疾病92例,按照随机数字表法将其均分为研究组与对照组(各46例),对照组采用七氟烷麻醉并以生理盐水进行连续泵注,研究组采用七氟烷联合右美托咪定的方式实施麻醉,对比两组T_0(麻醉诱导前)、T_1(气管插管后)、T_2(手术结束时)、S_1(苏醒即刻)、S_2(指令配合)、S_3(气管拔除)时的心率(Heart rate,HR)、平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP),对比两组苏醒时Riker镇静和躁动评分(Riker sedation and agitation score,SAS)及拔管时间。结果:(1)对比显示,T_0时,两组患者HR与MAP对比差异不具有统计学意义(P0.05),T_1及T_2时刻研究组HR及MAP均明显低于对照组(P0.05);(2)S_1时刻两组HR及MAP对比差异不具有统计学意义(P0.05),S_2及S_3时刻研究组HR及MAP均明显低于对照组(P0.05);(3)研究组苏醒时其SAS评分低于对照组,拔管时间短于对照组(P0.05);(4)观察组随访期间心脑血管事件的发生率为10.87%,显著低于对照组的28.26%(P0.05)。同时,两组随访期间各死亡1例。结论:心脑血管疾病行介入治疗患者应用右美托咪定联合七氟烷干预能够显著稳定患者血液动力学,同时还能够改善患者苏醒状态,缓解患者随麻醉作用减弱而出现的应激反应,减少心脑血管事件的发生,改善预后。     

瑞芬太尼复合异丙酚靶控输注对脊柱结核手术患者麻醉效果、血流动力学及应激反应的影响

摘要 目的：探讨瑞芬太尼复合异丙酚靶控输注对脊柱结核手术患者麻醉效果、血流动力学及应激反应的影响。方法：选取2018年3月15日~2019年12月24日期间我院收治的100例行脊柱结核手术患者,根据随机数字表法将患者分为对照组（n=50）和研究组（n=50）,对照组患者给予瑞芬太尼+异丙酚静吸复合麻醉,研究组给予瑞芬太尼+异丙酚靶控输注,比较两组患者麻醉效果、血流动力学、应激反应及不良反应情况。结果：研究组术后2 h 视觉模拟评分（VAS）低于对照组（P<0.05）,睁眼时间、睫毛反射时间、术后自主呼吸恢复时间、指令动作恢复时间、拔管时间均短于对照组（P<0.05）。研究组术毕时、拔管时、拔管后5 min平均动脉压（MAP）、心率（HR）高于对照组（P<0.05）。研究组术后1 d、术后3 d血管紧张素 Ⅱ（AngⅡ）、去甲肾上腺素（NE）、醛固酮（ALD）低于对照组（P<0.05）。两组不良反应发生率比较无统计学差异（P>0.05）。结论：脊柱结核手术患者采用瑞芬太尼复合异丙酚靶控输注,麻醉效果确切,可有效减轻血流波动及应激反应,且安全性较好。     

丹参酮IIA磺酸钠对肝门阻断术后血流动力学及流变学影响

目的:探讨丹参酮ⅡA磺酸钠注射液对行肝门阻断术患者血流动力学及血液流变学影响。方法:选取我院肝胆外科收治的原发性肝癌患者92例,随机数字表达法分为2组,其中对照组46例,全麻行肝癌根治术治疗;实验组46例,在手术前7 d予以丹参酮ⅡA磺酸钠注射液,80 mg注入150 m L 0.9%氯化钠注射液中,日一次静滴,连续治疗7 d。分别观察两组患者肝门阻断前及阻断后1 min,5 min,10 min,20 min和解除阻断后30 min血流动力学及血液流变学。结果:1实验组患者肝门阻断后10 min和阻断20 min两个时间段的心率(Heart rate,HR)明显低于对照组同时间段HR,平均动脉压(Mean arterial pressure,MAP)、心排出量(Cardiac output,CO)、左室做功指数(The left ventricular work index,LCWI)明显高于对照组同时间段,差异有统计学意义(P0.05)。2实验组患者肝门阻断后10 min和阻断20 min两个时间段的全血高切粘度、全血低切粘度、血浆比粘度和纤维蛋白定量明显低于对照组同时间段,差异有统计学意义(P0.05)。结论:丹参酮ⅡA磺酸钠注射液能够明显改善肝门阻断术引起的血流动力学及血液流变学各项指标,从而保证原发性肝癌手术过程中肝脏的供血量,防止血液凝聚导致的血栓形成。     

股神经联合坐骨神经阻滞麻醉用于老年单侧下肢手术的麻醉效果及对血流动力学的影响

目的:研究股神经联合坐骨神经阻滞麻醉用于老年单侧下肢手术的麻醉效果及对血流动力学的影响。方法:选取2014年1月到2015年1月我院收治的老年单侧下肢手术患者70例,按照随机数字表法将患者分为研究组和对照组,每组35例,研究组给予股神经联合坐骨神经阻滞麻醉,对照组给予蛛网膜下腔麻醉,比较两组麻醉效果,麻醉前、麻醉15 min、麻醉半小时收缩压(SBP)、舒张压(DBP)、心率(HR),并观察不良反应的发生率。结果:麻醉15 min、半小时后对照组SBP和DBP显著低于研究组,也显著低于麻醉前,比较差异有统计学意义(P0.05),研究组麻醉15 min、半小时后SBP和DBP与麻醉前比较无统计学意义(P0.05),麻醉15 min、半小时后两组HR与麻醉前比较无统计学意义(P0.05);研究组不良反应发生率显著低于对照组,两组比较差异具有统计学意义(P0.05)。结论:股神经联合坐骨神经阻滞麻醉用于老年单侧下肢手术麻醉效果与蛛网膜下腔麻醉相当,对血流动力学影响较少,安全性较高。     

右美托咪定对全麻胃肠手术患者血流动力学及苏醒期躁动的影响

目的:探宄右美托咪定(Dex)对全麻胃肠手术患者血流动力学及苏醒期躁动的影响。方法:选取2013年5月-2015年5月在我院接受全麻胃肠手术患者93例作为研究对象,根据麻醉方法不同将所选患者分为研究组(52例)和对照组(41例)。研究组患者给予全身麻醉联合右美托咪定持续泵入麻醉,对照组仅给予全身麻醉。观察并比较两组患者手术开始时(T1)、手术进行时(T2)及手术结束时(T3)的平均动脉压(MAP)、心率(HR)、脉搏氧饱和度(SpO_2)、呼吸频率(RR)以及睡眠障碍镇静评分(Ramsay评分)。结果:研究组患者在T1,T2及T3的HR,RR及MAP值均显著低于对照组,差异具有统计学意义(P0.05);两组患者各时间点SpO_2比较,差异均无统计学意义(P0.05)。研究组患者各时间点的血流动力学指标比较,差异无统计学意义(P0.05)。研究组患者Ramsay评分(2.81±0.28)显著高于对照组(1.51±0.41),差异具有统计学意义(P0.05);研究组不良反应发生率(5.77%)显著低于对照组(29.27%),差异具有统计学意义(P0.05)。结论:Dex对全麻胃肠手术患者具有良好的镇静、镇痛效果,能够稳定患者血流动力学,对苏醒期恢复影响较小,值得临床应用推广。     

Wall shear stress fixed points in cardiovascular fluid mechanics

Complex blood flow in large arteries creates rich wall shear stress (WSS) vectorial features. WSS acts as a link between blood flow dynamics and the biology of various cardiovascular diseases. WSS has been of great interest in a wide range of studies and has been the most popular measure to correlate blood flow to cardiovascular disease. Recent studies have emphasized different vectorial features of WSS. However, fixed points in the WSS vector field have not received much attention. A WSS fixed point is a point on the vessel wall where the WSS vector vanishes. In this article, WSS fixed points are classified and the aspects by which they could influence cardiovascular disease are reviewed. First, the connection between WSS fixed points and the flow topology away from the vessel wall is discussed. Second, the potential role of time-averaged WSS fixed points in biochemical mass transport is demonstrated using the recent concept of Lagrangian WSS structures. Finally, simple measures are proposed to quantify the exposure of the endothelial cells to WSS fixed points. Examples from various arterial flow applications are demonstrated.