心血管生物物理学教育创新实验装置的开发与应用

为解决医学生在心血管生物物理学和流体动力学学习中面临的数学复杂性难题，研究人员开发了一套模拟血管树的生物物理模型。该模型采用硅胶血管、压力传感器和泵系统，通过实时数据可视化演示脉搏波传播(PWV)、波形分析和阻力效应，为替代传统实验教学提供了创新方案。

　　

这项研究构建了一套突破性的心血管生物物理教学系统，巧妙地将硅胶主动脉与橡胶泵、蠕动泵联用，在水环境中模拟人体脉管系统。透明硅胶管组成的分级血管网络（直径逐级递减）配合单向阀门，精确复现了血液流动的生理环境。研究人员创新性地采用40%乙醇溶液模拟血液粘度，通过多点压力传感器实时采集数据并数字化呈现。

实验设计极具教学价值：手动压缩橡胶泵产生输入信号后，学生可直观观察脉搏波前向传播至主动脉分叉处产生的反射波，以及反射波遇到阀门后的二次反射现象。通过计算不同传感器间波形的时间延迟，可准确测定脉搏波传导速度(Pulse Wave Velocity, PWV)。系统还支持通过添加狭窄段和阻力模块，研究血管收缩对波形叠加的影响，训练学生解析复杂波形的能力。

该装置成功将抽象的流体动力学原理转化为可操作实验，涵盖波传播、压力波形分析、PWV计算和阻力效应等核心教学内容，为现代医学教育提供了兼具伦理合规性和教学实效性的创新教具。