旋磨气动涡轮转子的设计及有效性分析
2021-12-18王常焰张劼叶萍常兆华
北京生物医学工程 2021年6期
关键词:结构
王常焰 张劼 叶萍 常兆华
0 引言
冠状动脉钙化(coronary artery calcification,CAC)是动脉粥样硬化的表现之一,其中内膜钙化是冠状动脉钙化的主要类型[1],而重度内膜钙化则会影响血管堵塞。目前对于重度钙化或者堵塞的血管,球囊无法扩张或者扩张受限,同时支架也无法植入,冠状动脉旋磨术(rotational atherectomy,RA)是最有效的治疗手段[2]。
冠状动脉旋磨术是利用带有金刚石颗粒的磨头对钙化病变位置进行打磨修饰,扩大管腔,使预扩张球囊和支架顺利通过及扩张[3]。目前的旋磨导管系统是采用镶嵌金刚石颗粒的磨头,其旋转速度达140 000~150 000 r/min,当钙化斑块被高速旋转的磨头磨成直径<10 μm的颗粒后随血液进入外周循环系统,可被肝、肺、脾的网状内皮系统吞噬[4-6]。
旋磨气动涡轮马达是旋磨导管系统的核心零部件之一,也是动力的来源,在很大程度上是影响旋磨头的磨削效率的,且磨削动力是通过旋磨推进系统中的涡轮转子输出的。目前涡轮转子驱动方式有两种:一是高频电机驱动,二是气压驱动。气压驱动的涡轮转子具有高转速、高运行效率以及机械加工容易等优点。气压驱动的涡轮转子按照气体流动方向分为径向式和轴向式。而气动涡轮转子结构又分为冲动式涡轮转子和变形冲动式涡轮转子。冲动式涡轮由于叶片形状是曲面,其气动效率和能量转换率更高,其能量转换形式是将气体的动能转化为机械能[7],但是机械加工困难。变形冲动式涡轮其叶片的形状是由冲动式涡轮改进而来,设计成局部圆柱结构[8]。局部圆柱结构有效地加大了气流冲击的面积,有利于提高涡轮转子转速[9]。……
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