随着人民生活方式的转变和社会逐步进入老龄化,冠心病已经成为危害人类健康的主要杀手之一。冠心病目前最主要的治疗方式之一是支架植入术,但支架内再狭窄是支架植入术的主要缺陷。血流动力学状况与支架内再狭窄密切相关,因此对植入支架后血管内血流动力学的研究显得尤为重要。为探究再狭窄与血流动力学因素的关系,本文以血管支架耦合系统为研究对象,对脉动流下的速度和壁面剪应力情况进行体外实验研究,取得如下研究成果:(1)提出一套血管支架耦合系统血流动力学体外测试的方法。首先,利用蠕动泵产生的脉动流来模拟人体心脏泵血的血流,通过加压装置来补偿回路中的压力,使模拟血液的流量和压力特性与人体血液高度类似。然后利用高速CCD技术并结合粒子图像测速技术,来测量模拟血管内的速度场分布。(2)搭建了血管支架血流动力学性能的测试装置。以压力变送器、流量传感器、信号变送器、数据采集卡、高速CCD和模拟血管以及其他硬件,完成整个测试装置的硬件设计。以LabVIEW为软件开发平台,利用数据采集卡完成对传感器的信号采集、分析处理与报表生成。(3)基于本套自主设计的装置,对狭窄血管、血管支架耦合系统、正常血管进行测试分析。获得测试结果如下:血管壁凸起会影响血液流线分布,高流速时会在凸起后方形成涡旋。一个周期内壁面处速度变化大,会加剧血液主流中的内摩擦,引起流体微团的前后撞击增加主流中的湍动性。壁面剪应力变化幅度大,会加剧对内皮细胞的剪切作用,增加炎症因子引起血管壁炎症反应,促进粥样硬化进程。支架植入后耦合系统内的血流速度显著低于狭窄血管,实验中没有发现明显的涡旋区存在,说明支架改善了狭窄血管的高流速、高剪切状态。但连接筋和支架杆的引入仍然局部阻碍了血液运动,一个周期中较长时间处于低壁面剪应力状态,有再狭窄风险。正常尺寸冠脉血管内的速度要比狭窄血管小很多,说明相同流速下的小直径血管所受速度变化冲击更为严重。其壁面剪应力变化幅值较小,说明血管内膜所受到轻微的脉动的冲击,具有良好的血流动力学性能。上述实验,不仅验证了自主设计测试装置的可行性和可靠性,还可为后续支架优化提供建议。