目的通過構(gòu)建計算機(jī)仿真模型分析全身麻醉引起的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)損傷和手術(shù)室低溫環(huán)境對個體化病人圍手術(shù)期體溫調(diào)節(jié)的影響。方法開發(fā)一個麻醉模型,通過降低基本代謝率、皮下血管收縮和骨骼肌顫抖的閾值來模擬麻醉效果,并耦合到作者建立的"皮膚-體核"二節(jié)點體溫調(diào)節(jié)模型中。該模型可通過設(shè)置骨骼肌顫抖產(chǎn)熱、出汗、及皮下血管舒縮能力的強(qiáng)弱模擬年齡衰老導(dǎo)致的熱調(diào)節(jié)能力損傷,設(shè)置不同脂肪厚度模擬肥胖以及設(shè)置心血管模型參數(shù)模擬不同的心血管疾病,進(jìn)而計算分析這些個體化特征對低溫麻醉條件下體溫調(diào)節(jié)的影響。結(jié)果在低溫環(huán)境下,與年輕人相比,老年人體核溫度較低,體表溫度較高。脂肪厚度增加或左心室功能衰竭加重,都有可能緩解低溫環(huán)境中體核溫度下降。風(fēng)速或相對濕度增加會導(dǎo)致體核溫度降低。當(dāng)麻醉引起的血管收縮閾值降低0. 5～3℃時,會引起體核溫度顯著降低。結(jié)論通過對比模型預(yù)測與實驗測量的結(jié)果,驗證了該模型的可靠性。身體的個體化特征對低溫環(huán)境下人體溫度調(diào)節(jié)具有重要影響。個體體征與全身麻醉結(jié)合進(jìn)一步復(fù)雜化了人體的體溫調(diào)節(jié),給臨床醫(yī)師帶來巨大挑戰(zhàn)。 

【文章來源】：醫(yī)用生物力學(xué). 2020,35(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

集成溫度調(diào)節(jié)模型示意圖

此外，考慮到熱應(yīng)力會導(dǎo)致顯著的心血管調(diào)節(jié)，以維持人體內(nèi)充分的血液灌注[18]，本文開發(fā)了一個以心肺循環(huán)為重點的閉環(huán)、多模塊心血管模型，與人體熱模型耦合，用于模擬人體內(nèi)的血液循環(huán)和灌注(見圖2)。從體核到皮膚的血流阻力Rsk模擬為人體熱信號的函數(shù)，體溫變化會影響Rsk阻值，從而影響皮膚血流量，具體計算公式[16]為:

圖3對比了在逐步變化外部熱環(huán)境下模型預(yù)測和實驗測量的體溫變化[23]，仿真得到的體核和皮膚溫度與實驗測量結(jié)果非常一致。當(dāng)外部溫度降低引起的人體溫度低于參考溫度時，溫差會觸發(fā)皮下血管收縮，減少體核到皮膚的散熱量，并引起骨骼肌的顫抖，增加體內(nèi)產(chǎn)熱量，以保持體核溫度恒定;而當(dāng)外部溫度升高引起的人體溫度高于參考溫度時，溫差會觸發(fā)皮下血管舒張和出汗，增加體核到皮膚的散熱量來保持體核溫度恒定。此外，皮膚溫度受外部環(huán)境影響較大，而在體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制下體核溫度穩(wěn)定的保持在37℃左右。Armstrong等[24]通過實驗研究在高溫環(huán)境下年齡對體溫調(diào)節(jié)的影響。對比相同實驗條件下數(shù)值模擬和實際測量得到的平均皮膚和體核溫度可知，在28℃時，年齡對于皮膚和體核溫度的影響沒有明顯差別。當(dāng)環(huán)境溫度從28℃升高到46℃時，人體體溫自主調(diào)節(jié)系統(tǒng)啟動，通過皮下血管舒張和出汗釋放熱量，保持體核溫度穩(wěn)定。但老年人由于身體機(jī)能的衰老，出汗率與血管舒張能力均下降，故表現(xiàn)出明顯較低的皮膚溫度和較高的體核溫度(見圖4)。需要注意的是，仿真中的模型參數(shù)和邊界條件都設(shè)置與實驗相同。結(jié)果表明，本文所提出的溫度調(diào)節(jié)模型可以較好再現(xiàn)人體對瞬態(tài)熱環(huán)境的動態(tài)熱反應(yīng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Gravitational effects on global hemodynamics in different postures:A closed-loop multiscale mathematical analysis[J]. Xiancheng Zhang,Shigeho Noda,Ryutaro Himeno,Hao Liu.  Acta Mechanica Sinica. 2017(03)
[2]全麻術(shù)后蘇醒延遲影響因素的Logistic分析[J]. 黃玲,黃冰,潘靈輝,蔣英.  臨床麻醉學(xué)雜志. 2006(07)



本文編號：3101765