在心衰治疗中心室辅助已经超过心脏移植的手术量,成为心力衰竭的重要临床治疗手段。临床实践中心室辅助可以促进心脏功能恢复,但这种恢复发生率低、治疗效果不稳定。造成该现象的因素很多,其中心室卸载效果是重要因素,并引起了科学家们的密切关注。为阐明心室卸载治疗效果进而引起心功能恢复的机理,本论文从心室卸载对心室血流动力学和左室壁应力特性改变的规律展开研究,并探索心室卸载与药物共同作用后对血流动力学影响的规律。本论文主要研究内容分为三部分。第一,心室卸载对心室血流动力学影响的集中参数研究。本论文将心肌细胞离子浓度结合集中参数方法运用到心室卸载的研究中,建立心室卸载集中参数模型,进而研究心室卸载水平、辅助相位和卸载模式对心室血流动力学参数的影响规律。心室卸载集中参数模型包含多尺度心血管系统模型和心室辅助泵模型,其中多尺度心血管系统模型是基于心肌细胞内钙离子浓度和横桥动态交联模型计算心肌收缩力从而描述心室腔内压力变化。研究发现心室卸载水平与心肌收缩力、左心室压、左心室容积和左心室做功呈负相关关系,而与右心室负荷呈正相关,这刚好解释临床心室卸载增加右心衰风险的现象。0°相位差(又称同步辅助)时左心室做功最小,实现了最大限度的左心室卸载,且维持动脉压搏动性,此时右心室负荷影响最小。第二,心室内血流与心室壁应力特性流固耦合数值研究。首先,依据患者CT数据建立左心室几何模型。其次,采用线弹性时变杨氏模量来反映心室壁弹性特征,对比心衰、卸载水平(部分辅助与全辅助)和搏动辅助(同步辅助与反搏辅助)后心室血流分布的变化规律。在此基础上,建立左心室超弹性本构与各项异性有限元模型,研究心室卸载心室内血流与心室壁应力特性的规律。研究发现心室卸载后心室内涡的形成时间(心衰vs部分辅助,0.1 vs 0.25s;心衰vs同步辅助,0.1 vs 0.348s)增加,高壁面切应力面积和高剪切震荡面积发生改变(心衰vs恒速vs同步辅助,31.8 vs 37.3 vs 22.2 cm~2;9.9 vs 9.6 vs 9.2 cm~2),部分辅助与同步辅助对心室内涡与心尖处血液停滞改善效果优于其它。心室卸载后心室壁高应力区缩小,其中同步辅助高应力区最小,收缩末期同步辅助最大拉伸与压缩显著降低且心室外壁厚度变化显著。第三,心室卸载与药物共同作用的初步探索。本论文进行血管紧张素类药物对心室卸载模式效果影响以及心室卸载与肾上腺素类药物共同作用对心血管血流动力学的影响两方面研究。研究发现血管紧张素转化酶抑制剂降低了心率卸载模式的左心室后负荷,减小了主动脉压;血管紧张素转化酶抑制剂减小了卸载水平模式的外周阻力,从而减弱卸载水平,改变心室卸载与心脏的能量分配。此外β-blocker对左心室容积卸载有益,且同步辅助左心室卸载程度最大,并对右心室负荷无显著影响。上述研究结果的提出为心室卸载治疗心衰提供了心室卸载如何影响心室内血流与心室壁应力等方面的理论支持与临床参考。