Forschungen zur Strukturoptimierung einer interventionellen mikroaxialen Blutpumpe basierend auf dem Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II

Diese Studie präsentiert einen Optimierungsansatz für eine interventionelle mikroaxiale Blutpumpe, der sich mit der steigenden Belastung durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen und der begrenzten Verfügbarkeit von Herztransplantatspendern in China befasst. Die Methodik integriert Design of Experiments (DOE), Computational Fluid Dynamics (CFD) Analyse und Response Surface Methodology (RSM), wobei der Multi-Objective Genetic Algorithm Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) zur Optimierung der Laufradgeometrie eingesetzt wurde. Die Hauptziele bestanden darin, die hydraulische Effizienz zu steigern und die Hämokompatibilität zu verbessern. Das optimierte Modell der Blutpumpe zeigte deutliche Leistungsverbesserungen unter verschiedenen Strömungsbedingungen: bei einer niedrigen Durchflussrate von 1 L/min erhöhte sich die Förderhöhe um 2,97 % und der Hämolyseindex sank um 12,04 %; am Auslegungspunkt verbesserte sich die Förderhöhe um 5,22 %, während die Hämolyse um 11,71 % reduziert wurde; unter Hochdurchflussbedingungen (4 L/min) stieg die Förderhöhe um 8,5 % und die Hämolyse verringerte sich um 12,57 %. Diese Verbesserungen tragen zu höherer Energieeffizienz und geringerem hämolytischem Risiko bei, wodurch die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Geräts in klinischen Anwendungen erhöht wird. Die Ergebnisse bieten eine solide Grundlage für zukünftige Fortschritte in Design und Optimierung von Blutpumpen.