（机械设计及理论专业论文）深静脉血栓预防仪的研制.pdf

摘要 摘要 深静脉血栓( d e e pv e n o u st h r o m b o s i s ，d v t ) 是指血液在静脉腔内不正常的 凝结，导致血液回流障碍而引起组织淤血。二十世纪8 0 年代以来，随着血管外科 专业的迅速发展，多种诊疗技术的推广应用，d v t 的检出率增多，并成为周围血 管疾病中的常见病、多发病，并有逐年上升的趋势。目前对于深静脉血栓的预防 有药物预防和机械预防。抗凝药物的应用存在出血倾向、胃肠道不良反应及过敏 问题。周期性充气加压( i n t e r m i t t e n tp n e u m a t i cc o m p r e s s i o n ，i p c ) 方法是一种采 用机械装置实现d v t 预防的方法，其原理是对病人患部施加一定梯度的压力，从 而促进血液流动，增强血液蛋白溶解活性，达到预防深静脉血栓的目的。该方法 与其他治疗方法相比，操作简便、安全，科室适用范围更广泛。 本文主要工作如下： 1 、综合国内外的有关文献，介绍了国外关于深静脉血栓预防仪方面的研究 现状。最后指出了基于周期性充气加压的深静脉血栓预防仪的主要研究内容和研 究意义。 2 、介绍了血液循环模型，结合模型论述了深静脉血栓的发病机理及预防方 法，最后着重介绍了基于周期性充气加压方法预防深静脉血栓的机理。 3 、研制了以 t 8 9 c 5 1 单片机为主控单元的深静脉血栓预防仪。根据功能分 析方法，研究了深静脉血栓预防仪的功能组成及功能要求，结合功能要求和相关 标准，给出了仪器的性能指标，进行了系统的总体方案设计、仪器的布局设计和 气路设计。 ， 4 、设计了仪器电气测控部分的整体方案，并根据生物信号特点设计了相应 的信号接收电路。然后介绍了后向通道的特点和要求，结合方案设计了系统的后 向通道最后根据模块化的设计原则设计了人机接口电路及其它辅助电路。 5 、结合文献阐述了模糊控制的基本理论，指出了该理论与单片机相结合的 可能性和必然性，并介绍了模糊控制在单片机上的实现方法。最后着重阐述了用 查表法将模糊控制应用到本系统中的过程，最终得到了系统的模糊控制表。 6 、介绍了系统软件的整体资源分布，设计了系统的主程序。根据相应模块 的功能要求设计出了数据采集、数据处理、人机接口及各辅助模块的软件部分。 7 、深静脉血栓预防仪属医疗器械i i 类范畴，根据相关法规，阐述了医疗器 械产品注册过程，并建立了产品企业标准，根据标准对仪器进行了全性能指标测 试，并进行了临床试验，测试结果表明仪器达到设计要求，临床使用效果良好。 本项目得到杭州市医药产业发展资金资助。 关键词；深静脉血栓预防周期性充气加压模糊控制医疗器械 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e e pv e r i o b st h r o m b o s i s ( d v t ) i st h ed i s e a s et h a tv e n o u sb l o o dh a sc u r d l e d a b n o r m a l l y ，c a u s i n gt h eb l o o dc a l l f l o wb a c ka n dt i s s u e sh a v eg o r e s s i n c e1 9 8 0 s ，a s t h ed e v e l o p m e n to f t h ev e i ns u r g e r ya n dt h ep o p u l a r i z a t i o no f t h ed i a g n o s i sa n dt r e a t t e c h n o l o g y ，t h ed e t e c t a b l er a t eo f d v t h a si n c r e a s e d , a n di th a sb e c a m ea c o m m o n l y e n c o u n t e r e ds y n d r o m ei np e r i p h e r a lv e s s e l s ，w h i c hh a so c c u r r e dm o r ef r e q u e n t l yy e a r b yy e a r a tp r e s e n t , t h ep r e v e n t i o no f d v tm a i n l yi n c l u d e st h ep h a r m i cm e t h o da n d m e c h a n i c a lm e t h o d t h ea n t i c o a g u l a n tm a yc a 璐eb l o o dr i s k u m o w a r de f f e c to f t h e g a s t r o i n t e s t i n a lt r a c ta n di r r i t a b i l i t y w h i l et h ei n t e r m i t t e n tp n e u m a t i cc o m p r e s s i o n o p c ) ，a so n eo f t h em e c h a n i c a lm e t h o df o rp r e v e n t i n gd v t , p r o m o t e st h eb l o o df l o w a n dp r o t e i ns o l u b i l i t yt h r o u g ht h ed e f i n i t eg r a d i e n tc o m p r e s s i o nf o r c eo nt h ep a t i e n t s a f f e c t e dp a r t t h ei p cm e t h o dh a sa l la d v a n t a g eo f e a s ya c c e s s 、s a f e t ya n de x t e n s i v e a p p l i c a b i l i t yw h e nc o m p a r e dw i mo t h e rc o n v e n t i o nd v tp r e v e n t i o nc l i n i c p r o d u c t i o n s t h em a i nt a s k so f t h i sp a p e ra r ea sf o l l o w s ： 1 、t h r o u g ht h es y n t h e s i so f r e l a t e dm a t e f i a l si nd o m e s t i ca n da b r o a d ，t h ep a p e r i n t r o d u c e st h ep r e s e n tr e s e a r c hs t a t u so nd v t p r e v e n t i o na p p a r a t u si nd o m e s t i ca n d a b r o a d a tl a s t , t h ep a p e ri n d i c a t e st h em a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n ds i g n i f i c a n c eo f t h i s i p cb a s e dd v t p r e v e n t i o na p p a r a t u s 2 、t h ep a p e ri n t r o d u c e st h eb l o o dc i r c u l a t i o nm o d e la tf i r s t ，t h e nb a s e do nt h e m o d e l ，i td i s c u s s e sp a t h o g e n i cm e c h a n i s ma n dp r e v e n t i o nm e t h o do f d v t a tp r e s e n t a tl a s t , t h ep a p e rm a i n l yi n t r o d u c e st h em e c h a n i s m 、e f f e c t i v e n e s sa n da d v a n t a g eo f t h i sd v t p r e v e n t i o na p p a r a t u s 3 、t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ep r o c e d u r eo f d e v e l o p m e n to f t h ed v t p r e v e n t i o n a p p a r a t u st a k e nt h ea t 8 9 c 5 1a st h em a i nc o n t r o lu n i t b a s e do nf u n c t i o n a la n a l y s i so f t h ea p p a r a t u s ，t h ep a p e re m p h a s i z eo nt h ef u n c t i o n a lc o m p o s i t i o na n df u n c t i o n a l r e q u i r e m e n tc o n s u l t i n gr e l a t e ds t a n d a r d s ，w ep u tf o r w a r dt h ep e r f o r m a n c ei n d e xo f t h ea p p a r a t u sa n dd e s i g nt h eg e n e r a lp l a n n i n g 、g e o g r a p h i c a ll a y o u ta n dg a sp a t h 4 、a c c o r d i n gt ot h ef e a t u r eo f b i o l o g i cs i g n a l ，w ed e s i g no v e r a l lp l a na n ds i g n a l r e c e p t i o nc i r c u i to f t h em e a s u r ea n dc o n t r o ls e c t i o n s a f t e ri n t r o d u c i n gt h ef e a t u r ea n d r e q u i r e m e n to f t h ee x e c u t i o nc i r c u i t , t h ep a p e rp r e s e n t st h ee x e c u t i o nc i r c u i to f t h e a p p a r a t u s a tl a s t , a c c o r d i n gt ot h em o d u l a rd e s i g np r i n c i p l e ，t h ed e s i g no f t h e m a n - m a c h i n ei n t e r f a c ea n do t h e ra u x i l i a r yc i r c u i tw a si n t r o d u c e d 5 、w i t ht h eh d po f t h ed o e u m e n t a t i o u s ，t h ep a p e rr e p r e s e n t st h eb a s i ct h e o r yo f n f u z z yc o n t r o l ，i n d i c a t e sp o s s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo f c o m b i n a t i o no f t h et h e o r ya n d t h e s i n g l e - c h i p ，a n di n t r o d u c eh o w t oa p p l yt h ef u z z yl o g i ct h e o r yt ot h es i n g l e - c h i p s y s t e m t h ep r o c e d u r e t h a th o wt oa p p l yt h et h e o r yi n t ot h i ss y s t e mt h r o u g hl o o k - u p t a b l ew a si n t r o d u c e d ，a n da tl a s tt h ef h z 巧c o n t r o lt a b l ew a sm a d e 6 、t h ep a p e ri n t r o d u c e st h eg l o b a lr e s o u r c ed i s t r i b u t i o no f t h es o f t w a r ea n dt h e d e s i g np r o c e d u r eo f m a i nr o u t i n e a c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n to f t h e r e l a t e dm o d u l e ，w ed e s i g nt h es u br o u t i n eo f d a t aa c q u i s i t i o n 、d a t ap r o c e s s i n g 、 m a n - m a c h i n ei n t e r f a c ea n do t h e ra u x i l i a r ym o d u l e 7 、a c c o r d i n gt or e l a t e dl a wa n dr e g u l a t i o n s ，t h ed v tp r e v e n t i o na p p a r a t u s b e l o n g st ot h ec l a s si i nt h em e d i c a la p p a r a t u si n d e x t h ep r o c e d u r eo f t h em e d i c a l a p p a r a t u se q u i p m e n tr e g i s t r a t i o nw a sp r e s e n t e di nt h i sp a p e r t h e nw ee s t a b l i s ht h e e n t e r p r i s es t a n d a r do f t h ep r o d u c t w i t ht h es t a n d a r d ，w ec o n d u c tt h ea l lp e r f o r m a n c e c r i t e r i o nt e s ta n dc l i n i ct e s t , t h ep e r f o r m a n c et e s tr e s u l t ss h o wt h a tt h ea p p a r a t u s r e a c h e st h ed e s i g nr e q u i r e m e n t ，a n dt h ec l i n i cr e s u l t ss h o wt h a tt h ea p p a r a t u sd oh a v e g o o de f f e c t i v e n e s s t h ep r o j e c tw a sf u n d e db yh a n g z h o um e d i c a li n d u s t r i a ld e v e l o p m e n tf u n d s k e y w o r d s ：d e e pv e i nt h r o m b o s i s ( d v n ；p r e v e n t i o n ；i n t e r m i r e n tp n e u m a t i c c o m p r e s s i o n ( i p c ) ；f u z z yc o n t r o l ；m e d i c a la p p a r a t u s 1 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝江盘鲎或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：1 茗、 厶鲷 签字日期： z 。年3 月彦日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解澎鎏盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅本人授权逝婆盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存，汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：行巧、毫 蛆 导师签名：豸琵匆妊争 签字日期：秒。年3 月? e l 签字日期：衫年；月扩日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编； 撼一章纬艳 第一章绪论 【摘要】车章舟鳃了谦静脉血栓前危害及发耩率，井论述了国肉、辨在谈痰病蓣妨仪嚣方面 的研究现状；说明了琏题的嗣的和意义最后指出了聋文研究的主要内容和目标* 1 1 深静脉搬栓概述 深静脉血栓( d e e pv e n o u st h r o m b o s i s ，d v t ) “1 是指m 液在静脉腔内不正 常昀凝结，最终阻塞了某支深静脉，导致血栓远删的血浚回流障碍蒋引起组织淤 疯，如图卜i 其临床特点为患部局部肿痛，受下有压痛的条索状物或伴有瘸变， 也珂因血栓脱落而造成肺拴塞p u l m o n a r ye m b o l i s m ，p e ) 。本瘸的早期治疗至 美重要，及甜正确盼预防和泊疗可取得满意的疗效，对患者生活和工作影响不太， 治疗较迟勰耍遗留功能障碍而使患者的生存质量受到影响，不情当的治疗和护理 可能会危及患者生命。 镯卜l 盘艘鹅形壤遵程 i j 。i 深静脉鹿栓静发病熊害 深静脉巍挂是外科常见并发症之一，多发生平下肢，笼以左懈常觅，轻者可 寄致下黢血糗形成后遴疰，严重影喻内韩科患者的磁蘑翔生活蕨霪。疼瘸是辫髂 血捡形成的主要痰状。疼痛多在血拴形成的部位和其远端，在急性期多袭现为暇 痛。瓣联是静脉血栓另一个特征，在莱一部键豹潭静艨内有盘辁形成屠，其远壤 的血液回流受阻。必然引起组织淤血肿胀。髂股静脉血栓是_ f 腱深静脉血栓较严 重静类銎，下驶照个静躲系统几乎全帮缝于阻塞状态，静艨压急捌舞商，肢体尉 痛伴整个患肢明摄肿胀。由予肢体极度肿胀对下肢动脉造成压迫，可导致下艘 动虢盎供障礴，局部可出现东泡。产重囊霹导致意黢严萋静强、缺矗垒鳝死 第一章绪论 肺栓塞被认为是深静脉血栓形成最为严重的并发症。静脉系中的血栓，经过 右心而进入肺动脉循环，会造成肺动脉或其分支的部分或大部分甚至全部阻塞 ( 肺栓塞) 脱落的血栓称为栓予，栓子的其中一个来源就是周围静脉血栓脱落。 体循环静脉血栓脱落，栓子随血流运行至肺循环，引起肺动脉及其分支的血管管 腔堵塞嘲。另外有研究表明，近端d v t 是肺栓塞的主要来源，致命的肺栓塞发生 率为2 9 6 3 。深静脉血栓形成常发生于骨科大手术后，约8 0 的深静脉血栓是 “沉默”的、发病前期常常无症状；7 0 以上的肺栓塞是在死亡后发现的，故静 脉血栓疾病常被称为是人类的“无声杀手”。由于认识不足和缺乏必要的防治措 施，容易导致严重后果。根据世界卫生组织2 0 0 1 年的报告，血栓疾病为全球总 死亡率的第一位常见原因。表卜1 为美国胸科医师协会关于外科手术过程中患者 静脉血栓的危险分层报道，根据发生d v t 的危险因素将患者分为低危、中危、高 危和极高危。 表1 - 1 外科( 骨科) 患者静脉血栓的危险分层1 7 l 、痨人状况 深静脉血栓( )肺栓塞( ) 年龄手术状况 危险分层 小腿 近端临床性致命性 较小手术( 3 0 = i n 以内) ，无 低度危险小于4 0 2o 4o 2 小于0 o l 其它危险因素，长期卧床 小于4 0有危险因素的较小手术 中度危险1 0 2 02 - 4t - 20 1 - 0 4 4 0 - 6 0 无危险因素的大手术 有危险因素( 既往静脉血捡 4 0 一病史，肿瘤，高凝状态) 的 高度危险 大手术 2 0 一4 04 8 2 - 4 0 4 - 1 0 大于6 0有危险因素的非大手术 既往有静脉血栓病史的大 手术；饿，膝关节置换术 极高危大于4 04 0 - 8 0l o _ 2 04 - l oo 2 - 5 0 馈部骨折手术，重度创伤 脊髓损伤 1 1 2 深静脉血栓发病率 2 0 世纪6 0 年代前，下肢深静脉血栓形成( d v t ) 被视为少见病。但二十世纪8 0 年代以来，随着血管外科专业的迅速发展，多种诊疗技术的推广应用，d v t 的检 出率增多，并成为周围血管疾病中的常见病、多发病，并有逐年上升的趋势伽。 在美国，d v t 是影响健康问题的主要方面之一。据资料统计在美国深静脉血栓的发 病率分别是i c u ( 3 3 9 6 ) 、神经内科( 4 2 ) 、急性心梗( 2 4 ) 、充血性心衰( 2 6 ) 、 2 第一帝绪论 普外科( 2 5 3 0 ) 、神经外科( 9 5 0 ) 、泌尿科( 1 0 - 4 0 9 6 ) 、妇产科( 7 - 4 5 ) 、骨科髋 膝关节术后( 5 0 7 0 ) 。据报道“1 ，在美国各种疾病死亡的患者中，有下肢d v t 者 占尸检的7 2 ，每年因肺栓塞导致死亡的人数达5 00 0 0 2 0 00 0 0 。1 9 9 6 年， n e v e l s t e e n 等报道，未采取预防措施的大手术术后深静脉血栓形成并发率分别 为：骨科5 0 、外科2 5 。根据英国1 9 9 1 1 9 9 2 年的统计资料，各种手术后，因肺 梗塞死亡的分别为：髋关节置换术4 2 、子宫切除术2 0 、前列腺切除术1 9 。 r a m a s w a m i 等”1 报道，在英国每l o 万人群中，每年有本症患者1 6 0 人，其中6 0 人并 发肿梗塞。在4 0 岁以上的人群中，有小腿溃疡史者占2 。此外，在每l 万人群中， 每年因静脉疾病的住院闩达2 8 2 天；每年损失工作日1 4 4 4 天。英国每年因此付出 的医药费用约2 0 亿英镑。 静脉血栓栓塞包括深静脉血栓( d v t ) 和肺栓塞( p e ) ，在国外是住院创伤病人 的第三位常见死亡原因。s e v i t t ( 1 9 6 1 年) 在对一般非致命性外伤的伤员统计中， 得出创伤后的d v t 和p e 的发生率分别高达6 5 和2 0 3 ，每年因患此病而丧失的劳 动力约2 0 0 力同 据美国胸科医师协会报道m ，骨科大手术后深静脉血栓总发生率：人工髋关 节置换术为4 2 5 7 、人工膝关节置换术为4 1 8 5 、髋部骨折手术为4 6 6 0 ； 肺栓塞总发生率：人工髋关节置换术为0 9 2 8 0 9 6 、人工膝关节置换术为1 5 1 0 0 9 6 、髋部骨折手术为3 o 1 1 0 9 6 。据l i e w 等报道，1 9 9 6 2 0 0 2 年间亚 洲入骨科术后深静脉血栓发生率为1 0 6 3 。 在国内，来自解放军2 2 6 医院的数掘显示，1 9 9 5 年4 月至1 9 9 7 年4 月，共 进行2 8 例全髋关节置换术，术后未采取d v t 预防措施，发生d v t 病例1 2 例，d v t 发病率高达4 2 5 。1 1 9 9 8 年1 月2 0 0 2 年1 0 月，河南省焦作市人民医院普外 科收治下肢深静脉血栓形成5 6 例。手术及外伤后2 4 例，占4 2 9 ：长期卧床和 制动1 8 例，占3 2 1 ，其他原因1 4 例，占2 5 嗍。术后d v t 有着高发病率，加 上d v t 高危性，近年来，人们越来越重视术后d v t 的预防，但与国外相比还存在 一定的差距。 1 2 深静脉血栓预防仪的研究现状 ，2 1 国外研究现状 静脉血栓形成多发生于下肢深静脉，临床比较常见，治疗效果不够理想，常 遗留下肢深静脉阻塞或静脉瓣膜功能不全。目前对于深静脉血栓的观点是以预防 为主，有药物预防和机械预防“”抗凝药物在预防深静脉血栓的形成方面已取得 了很好效果，但抗凝药物的应用存在出血倾向，胃肠道不良反应及过敏问题。2 0 0 6 年1 月5 同以色列总理沙龙多次脑出血，专家估计是抗凝血剂导致沙龙病情严重 3 第一章镱论 抟鞭髫。同时+ 酆分兵有出盘倾向灼赘者，举蜜使麓抗凝药鐾，对手照粪患赣， 运博无捌榫琢翡桩禳方法衷鬣瓣下黢渊静赫盘捻黟或，醒能虽罐静选择。机辘 谨压迫方法主簧是包括循滓减蕊弹力袜( g 嘞和震嚣瞧充气船雕枉鼢装置。 盎簧瓣，上世纪年拽好擐，襞 现循黟减压详力棘黼c ) 的辩性疆力 确实能螬妇艘锩盘流遵匿，瓣过多瞽 勒测量，飙足鳔向上，小腿捌膝盖到 丈腿下帮再刘大艟上熬，蓬女l g ，1 4 。 8 、1 0 、8 n 琏g 可 ；l 获得最佳增加斑 流速囊抟方式2 0 3 3 。美匿e e a a l l 公霹生产豹弹力栋矫形构造如图卜2 。 瑶i 咭弹力辣 在蠹辩外耱啦最瓣蠹筹秘蛊，嚣糍撵力袜帮奄缀好韵预防侔瑚；1 9 9 3 年 e u r o p e a nh e a r t j o u r n a l 歇翻心脏杂志第1 4 卷第1 3 6 5 甄，急髓心税梗死 8 0 例意卷进行岛身对照，一条鼹穿撵力椽，舄一艇作为对照，不穿弹力糍，经 谈1 2 5 戴静辣逑影证实，治疗维没有豳琥一髓深静辣懿缝，嚣照疆发照g 柳深 静脉血挫，发瘸率为1 0 ，p 德为0 0 0 3 。综 所述，艇用罐鄢压力腿套帮腑控 袋在深静脒盘稔携羲荫中嘉罄确秘的簸罴，势置没有窭盘等辫捧耀。 周粥性充气加压( i n t e r m i t t e n tp n e u m a t i cc o m p r e s s i o n ，i p c ) 方法“是 预黪珏麓勇一种手势在散鹩撬攘窍浪，i 瓣辩瓤醢动为擎影嫡，裁够改善盘流 邂度，还能使血渡处予非高凝状态，犬丈降低0 v t 发生率。 美嚣氆织7 0 晕代研赣出第援i p c 嚣用投，羁静，驾廊翥场艇使霸髑期 住宠气舶压装置的产品离美孱k e n d a l l 公弱生产的s c ds e q u e ls y s t e o 。控谁4 器 戴号鸯k e n d a l ls e a ) 5 3 2 5 ，k e n d a l ls c d5 3 2 0 、k e n d a l ls 6 3 2 5 蒋。怒带受 辱有k e 5 3 2 9 ， 澎5 3 4 5 ，k e 5 3 3 0 ，k e 5 4 8 0 等。雕内代理鳇搋格裁葵匡k e n d a l ls c d 6 3 2 5 为错，箕控错器喻裕5 8 0 0 0 嚣 舞币，酐捧艇带) 趣代魏价罄均为1 2 0 0 茄 入民币。z e n d a l ls c d6 3 2 5 其肖体撩枣，噪音小，盘流速度器爵教率离等特盎。 壤据犍滕援告，媛裹增旗可逡i o 潞娃上，蕊鞫翦收集剿舫产赫信息中餐毒，嚣 照i - 3 酝耐8 l ls 6 3 2 5臻1 - 4k e n d a l ls s , 3 2 5孽l 峭k e n d a l ls c d 蓦3 船 4 第掌绪论 外s c d 设备气压控制方式根据型号不嘞，有自动和手动两类。同时还有预置压力， 鑫动蕊赉诲整，甄力显示簿基奉璃髓。嚣l 奄，弱l - 圣，匿i 咱是美毽建释k e n d a l l 公司生产的i 瑚睡疗仪的实物嗣片。冀中浙江丈学医学院附属嚣蹉疏手术窝， 来丽翁藏是隧l 一4 惩示瓣k e n d a l ls 器6 3 2 5 。 凰卜巷撼躁p u l s ep r e s 公司f 辑敢器 德鞫在i 瓮茨蔼役嚣研箭帮开发青霹也走在前巍，酋前脚i s ep r 0 5 公司甚 疑成功开发出褶应能产鼹，并开始进入蓬内市场。凰l 一6 中是p “l s ep r s s 公键 糯部分产品。$ 怒其膏l g 夺专弼泵i 怼声品，主要面商德宋随瘸，其磊撞个气 塞，有相当高的性能。b 只有单个d v t 象，主鉴用于临床d v t 捌防。但其显示聚 统可提供护理八爨疆好蛔镑惠爨幂，它鬻带秘d v t 带箕湃运气设计，霹轼键裔瘸 人舒适性。c 也鼠有单个泵，主耍在家庭使用，可以减少病人蛊医院的次数，并 罐| ；夔爨a 毒受簿韵薅滂羧曩。d 美育i 争专鞲泵，主簧在病房稻骛理治疗中成 用。它育便携手糯产品有很丈的可移动性、可携带性和方便性。e 有3 个泵+ 岛e 一群面彝家程蠹用，霹虢减多癌 去鞋稼鹩瘫矮，可班撵耩褰天翦豁逢撬。 f 是具有6 个泵，面向痛房监护和物理治疗中应用，具有6 个室，有很高的性能。 g 毒 弱熬，其有争专霸泵，骺蠹谥寐窿弼，最骞3 蠛8 令誊；菇构紧凑，谯 劫力比较强劲。 篷l 呵d r 啦煳r圈l - 8 燃i ) o m e r $ 第一麓绪论 日本伊藤胡短波株式会社生产的气压式【! ! j 肢血液循环促进装置，也是一种 i p c 搜器。它童要分鸯用于掰疆窝胡予手譬两丈粪，包捂d r m e d o m e r 翔 m e d o m e r 两种主要控制器，如图1 - 7 、卜8 。浙江犬学附属邵逸夫蠖院重症监 护室( i c u ) 采用鑫本浆m e d o m e r 控制器； 韩国( 株) 太星m a r e f $ 4 造也研制出备种系列的相荚仪器，并通过北京卓青伟 监科技膏限公蜀在孛嗣推出多款i p c 篷蘑农嚣。医蘑荼瓢d l 2 0 0 2 m ，i ) l 2 0 0 2 9 ， 瓤4 0 0 ，d l 8 5 0 k 、9 l 1 2 0 0 k ，家用系列i ) l 2 0 0 3 v 3 和美体系列l i f ei ip l u s 、d l 2 0 0 3 v 3 等多种类似产品，墅卜9 ，1 - 1 0 ，卜1 1 为几款主要产品。 爨l 嘈l i f ei ip l t t t ；鞠l 一 0d l 2 0 0 2 d ( 毒腔)爱1 - 1 1a l 8 , 粼6 照) 1 2 2 营内研究现状 嚣薪国内，在心驻梗死、藉梗死等以费辣粥棒硬纯为基戳髀动辣盘授塞睦疾 病的防治工作上，由于軎种药物和介入治疗开展的较为广泛大家对此类疾瘸的 瓿瑷榻对比较成热。毽在静辕盘棱缝塞往疾藕发病率较高鲍鸯辩，霉静静试谈度 受重祝程度远低于国外，而且因为8 0 深静脉胞栓栓篷性疾病是无症状的，所以 许多骨科大手术詹由于瓣深势翳 盎栓形成缺步磐要鲍辅溃接藏，多数造成致瑟性 肺栓塞而导致患者死亡。 在荑蓬9 6 舸器秘医生都辩意在术中，寒后广泛使慝斋静潜藏颈臃静拣虚 径，而槎国内尚未广泛开展，萁原因主鬻有” ( 1 ) 常将术后深静脉皿栓当作一 般鲍术蜃反应，戳为发生率低，藤寿加以重程。( 2 ) 控心应用抗栓药勃g l 起的进 瓶等副作用，但抗凝的益处却很难直接感知。( 3 ) 以为抗栓预防性治疗会增加患 者的蹉疗费用，龆经少考虑发生深静脉盘拴秘肺栓塞所蠕要的颧黔费用。( 4 ) 对 深静脉瓶栓和肺栓塞所带来韵危害认识不足。 由于医学上对谖痰瘸的重程度欠缺，导致糍应疆爨仪器上的研究、开发投入 不够，嗣内舀前无商业他的i p c 医用仪。国内大医院普确采用谶口的i p c 仪器( 浙 疆大学醛属第一医院手术室采掰美国k e n d a l l 公霜产菇、浙江大学辫属耶逸夫医 硫的重癌益护赛采用猫本伊藤趣短波株式会社产品) ，由于该产品主薨靠进口一 进日产品价格昂贵。导数报多小的医院没有配铸相关设备。 第一章绪论 1 3 选题意义及研究内容 1 3 1 选题意义 由于目前该产品主要依靠进口，进口产品价格昂贵，影响了i p c 医疗仪在国 内的推广使用。研发具有自主知识产权的t p c 医用仪并形成规模生产，可以节约 大量外汇，改变此类产品依赖进口的现状。 。 在杭州医药产业发展资金资助下，本课题开展国产化i p c 医用仪器关键技术 研究和产品开发。 随着我国人民经济水平的提高，对医疗质量要求也越来越高。研究、开发国 产化的i p c 医用仪器，具有广阔的市场应用前景。 1 3 2 研究内容 1 、介绍了深静脉血栓概况，阐明深静脉血栓预防仪研究开发现状。从病理 学角度指出深静脉血栓的发病机理及目前预防方法，表明周期性充气加压装置 ( i p c ) 在预防深静脉血栓有着独特的优点。 2 、从医疗器械和功能分析的角度，结合国外相关产品，对基于i p c 的深静 脉血栓预防仪进行分析，设计出系统的总体原理图和整体结构图。 3 、据模块化的设计理念，结合实际成熟电路和仪器本身的要求，设计出系 统的电控部分，并完成样机制作。 4 、根据系统关于气压调节系统部分的特殊要求，结合模糊控制理论( 查表 法) ，并将该理论通过软件应用于系统，取得初步成功。 5 、结合硬件电路、实际操作流程及模糊控制理论的要求，运用结构化的设 计方法，设计出系统的软件部分，并完成样机的调试。 6 、制定相关企业标准，进行产品性能测验和临床试验，完成产品注册的技 术准备 。 7 第二章深静脉血栓的发病机理及预防 第二章深静脉血栓的发病机理及预防 【摘要】本章首先介绍了血液循环系统的模型。结合循环模型介绍深静脉血栓的发病机理， 同时阐述了当前该疾病的预防和治疗方法最后着重论述了基于周期性充气加压( i p c ) 的涤 静脉血栓预防仪的作用机制和特点。 2 1 血液循环系统模型m 叫8 1 心血管系统是人体物质运送的干线，担负着体内新陈代谢的交换功能，是生 命线。为了保证体内血液循环的正常运行，体内存在多种调节和控制机制。本部 分主要从心脏模型、动脉血管模型、静脉血管模型及心肌内泵模型加以阐述。 2 1 1 心脏模型 在心脏的四房室结构中，最重要的部分是左心室，这是由于心脏作为全身血 液循环的泵的作用，主要来自于左心室的周期性收缩和舒张活动。因此人们在研 究心脏的时候往往主要着眼于左心室。 图2 - 1f r a n k 实验装置图2 - 2s t a r l i n g 实验装置 鉴于对心脏在人体中重要作用认识，人们从1 9 世纪起就对心脏特性进行了深 入的研究。将心室视为用输入输出关系描述的液压装置，即心脏的液压模型。这 一类模型主要基于f r a n k 和s t a r l i n g 原理( 亦称为心脏定律) 。 德国科学家f r a n k 在1 9 世纪末为了研究心脏的收缩机理，用青蛙的心脏做了 如图2 - i 所示的实验。他采用两个压力计记录心房和心室压力，发现当增加心室 容积时，等容收缩压将增加，但当增加到一定限度时，此压力又呈下降趋势。 后来，英国生理学家s t a r l i n g 对恒温动物做了类似的实验，采用的实验设计 如图2 2 。该实验用水银计测定心室、主动脉、外周的压力，用可塌陷的管子代 表外周阻力实验结果表明，在生理极限范围内，当静脉回流增加时，心脏容积 第二章深静脉血栓的发病机理及预防 逐渐扩大，同时心缩力增强，心输出量增加，直至每次收缩时的输出量与每次舒 张时的回流量达到新的平衡为止；当增加心输出阻力，即升高动脉压时，起初每 搏输出量减少，心中血液积聚量增多，随后，由予心舒期容积扩大，心缩力增加， 能够克服增加的阻力，则每搏输出量恢复，重新取得平衡。上述结论即所谓心脏 定律这种输入与输出关系类似于一个液压装置，故称之为液压模型。 2 1 2 动脉血管模型 循环系统中的血管是遍布全身的营养和代 谢物质的运输线，动脉的新鲜血液体运载着机 体所需要的给养物质流向全身各个器官和组 织。由于血液是流体，可应用流体力学理论研 究血液在血管中的流动机理。若假设血液为不 可压缩的牛顿液体，且血管截面为圆形，如图 2 3 所示，则血液在血管中的流动过程可以用流 体力学中的n a v i e r s t o k e s 方程来描述。图中， p 表示血压，q 表示血流，表示血管长度，r 表 示血管半径，h 为血管壁厚度。 图2 - 3 血管模型 对于这样一小段血管，其内血流的n a v i e r s t o k e s 方程如下 p 豢+ v ( v v ) = 一即+ u v 2 v + 昭 式中p 是血液的重力密度，v 是血流速度，t 是时间，u 是血液的粘滞系数，g 是重力加速度。 实验表明，血液流动速度在血管内壁处处零，而在血管的中心最大，所以作 为近似，假定血流速度，沿半径方向为阶梯形分布，即在每一个圆筒内为常数， 在最外筒内为零，然后由外至内逐级上升，在中心柱内为最大，如图2 4 所示， 将各级部分的速度由内向外用角标1 ，2 ，3 标志。 口 f j l 1 l - 1 1 1 一 图2 4 血液流速分布 9 第二帝深静脉舡栓的发病机理及顶防 2 i 3 静脉血管模型 静脉在人体血液循环中的作用是将卸去了给养而装人排泄物的血液送去更 新这种源源不断的血液循环是人体得以存活的必要条件。循环一旦发生障碍； 生命机能就不能正常进行。局部的循环障碍将导致局部器官和组织的损坏，而严 重的循环障碍将会导致死亡。 假定血管的截面积为圆形，这在一般情况下是合理的，但是对于管壁较薄且 内部血压较低的静脉血管，当血管内外压力差小于零时，就会出现所谓“塌陷” 现象。当然，当静脉血管的内外压力大于零时，血管的截面积也呈圆形。当存在 塌陷时，其血管顺应性将大幅度提高。此外，下肢静脉血管为了防止血液倒流存 在一些不完全闭合的单向瓣膜。 实验结果表明，薄壁管在内外压力差变化时将变形。若内外压差为零时的容 积为v ，半径为r ，呈圆柱形；则当内外压差小于零时，截面积不再是圆形，而近 似于椭圆形，甚至于压扁，如图2 - 5 所示 oo o o 一 只 o只；0 只 0 。只o 剀2 - 5 血管塌陷过程 根据这一实验结果，且注意到当内外压差p ， 0 4 ，管壁发生塌陷，血管的 周长却保持不变，等于n ：o 时的周长厶，即有 l o = 孙r o 因为，= r o 时，a = 0 ，血管壁内外压差相等，管壁上的张力为零，状态为 无张力状态，故上式中，o 称为无张力状态血管半径。 2 1 4 心肌内泵模型 ， 由于心肌不同与其他组织，它周期性地收缩舒张，且收缩力很强。这种收缩 力足以将其内的血管压扁。冠脉血管大部分深埋于心肌内，因此心肌收缩对冠脉 血流有很大影响尤其是左冠状动脉在心室收缩力的强烈压迫下，血液会急剧减 少，甚至发生倒流现象，那些深入心肌内部的血管段会部分塌陷对于冠脉血流 和血压的测量基本上限于较大的冠状动脉、静脉，而对于血流模式所知相对较少。 a r t s 和s p a n 等人提出心肌压力是通过改变血管壁的顺应性而发生作用。这 0 第- 二章深静脉血栓的发i 南机理及预防 种概念发展出的模型就是心肌泵模型，其结 构如图2 - 6 所示。模型中用到了血管的顺应 性，在等效电路中用c i m 表示。模型要求c i m 必须足够大，作用心肌内的压力才能传到血 管腔内。电阻r l 和r 2 代表了血管对血液的 流阻，可以实验得到。用此模型进行仿真得 到冠状静脉血流在心缩期多于心舒期的结 论，这与生理血流量结果是一致的。 2 2 深静脉血栓发病机理n 删舻2 妇 圈2 - 6 心肌泵樽删 深静脉血栓形成( 简称d v t ) ，是指血液在深静脉腔内不正常地凝结，阻塞静 脉管腔，导致静脉加注障碍，如图2 - 7 所示。如未予及时治疗，将造成程度不一 的慢性深静脉功能不全，甚至致残。全身主干静脉均可发病，尤其多见于下肢。 d v t 的发生主要是由于各种原因激活内源性及外源性凝血系统和纤溶过程失衡 引起，从而引起血液在血管内的不正常凝结。1 9 4 6 年，v i r c h o w 提出静脉壁损伤、 血流缓慢和血液高凝状态是造成深静脉血栓形成的三大因素。在不同的情况下， 其中某个因素起着主要的作用。在临床中发现，静脉血栓多在血流缓慢的情况下 发生，但是，仅仅是血流缓慢并不能发生血栓形成，还需要有足够的凝血因子的 作用。 图2 - 7 深静脉血栓原理图 第一二章深静脉血栓的发炳机理及预防 2 2 1 血流缓滞 下肢静脉血液向心脏回流，主要是依靠静脉瓣膜的正常功能、骨骼肌肉的不 断收缩和胸腔内的负压吸引等。d v t 常发生于疾病状态下，脑血管疾病、心脏病、 恶性肿瘤、手术后等患者，需长期卧床而导致下肢血流缓滞，尤以中风、恶性肿 瘤、充血性心力衰竭、慢性呼吸系统病变、胸部感染、心肌梗死者为著。术中、 术后患者卧床，肢体的活动受限导致静脉泵功能丧失，使静脉血流缓慢血液淤滞 静脉过度扩张，此时静脉血流缓慢，在瓣窦内形成涡流，不仅激活内源性凝血系 统，还会使血小板在血液中轴流动移向接近内膜，促成血栓形成，这种静脉的过 度扩张是引起术后d v t 的一个重要因素。此外手术或重病卧床时间较长、心力衰 竭、腹内压增高、下肢静脉曲张或因其他原因而长时问静坐后，均易引起深静脉 血栓形成。近年来研究发现旅行性d v t ，即由于长时间乘坐飞机、轮船等交通工 具，保持不变的体位而引起d v t 等。