本文關鍵詞：心血管系統(tǒng)鍵合圖模型仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

網(wǎng)友2982835315近日為您收集整理了關于心血管系統(tǒng)鍵合圖模型仿真應用研究的文檔，希望對您的工作和學習有所幫助。以下是文檔介紹：浙江大學碩士學位論文心血管系統(tǒng)鍵合圖模型仿真研究姓名:代開勇申請學位級別:碩士專業(yè):生物醫(yī)學工程指導教師:寧鋼民20060501浙江大學碩士學位論文(20061摘要本研究致力于應用數(shù)學模型方法建立一個包含各分支循環(huán)和神經(jīng)調(diào)節(jié)機制且便于擴展的心血管系統(tǒng)模型,在此基礎上仿真了正常生理和常見病理狀態(tài)的心血管系統(tǒng)血流動力學特性,并仿真研究了神經(jīng)調(diào)節(jié)機制在高血壓發(fā)生過程中的重要作用。論文主要工作包括:/針對目前心血管系統(tǒng)宏觀模型研究中存在的問題,提出了由心臟,頭部、頸部循環(huán),左上肢循環(huán),右上肢循環(huán),肺循環(huán),冠脈循環(huán),腹部循環(huán),左下肢循環(huán)和右下肢循環(huán)組成心血管系統(tǒng)數(shù)學模型。為了便于模型擴展,采用鍵合周方法建立心臟和血管網(wǎng)絡模型,共由54個微分方程組成,并且通過心臟和血管網(wǎng)絡的耦合約束進行求解。模型的輸入是心臟和血管網(wǎng)絡的參數(shù)如:心動周期、心肌彈性度、血管順應性、血管阻力等,模型的輸出是各血管段的壓力、流量波以及反應心血管系統(tǒng)功能狀況的生理參數(shù)如每搏輸出量、心輸出量、射血分數(shù)、每搏耗能和耗氧量等。/為了驗證模型的正確性,仿真了正常生理情況下血流動力學狀態(tài),仿真得到的生理波形和參數(shù)符合人體正常生理時的特性,說明模型是有效的。此外,通過調(diào)整模型的輸入?yún)?shù),仿真了常見疾病,如動脈粥樣硬化、阻力血管狹窄、高血壓、左鎖骨下動脈狹窄發(fā)生時的心血管功能狀況及動脈粥樣硬化、阻力血管狹窄疾病發(fā)展過程中動脈血壓的的變化情況,仿真結果與臨床表現(xiàn)一致。/在心血管系統(tǒng)基本模型的基礎上加入了神經(jīng)調(diào)節(jié)機制,建立了壓力反射的數(shù)學模型,和心血管系統(tǒng)模型耦合并仿真了神經(jīng)調(diào)節(jié)機制下高血壓的發(fā)生情況。建立了高血患者心室肥大的數(shù)學模型,仿真了有神經(jīng)調(diào)節(jié)機制和無神經(jīng)調(diào)節(jié)機制下高血壓對左心室壁厚度的影響。仿真結果表明神經(jīng)調(diào)節(jié)機制在高血壓發(fā)生過程中對心血管系統(tǒng)起著保護作用,可以減少心室壁肥厚的增加。本研究建立的數(shù)學模型為心血管系統(tǒng)生理和病理研究提供了一個可擴展的仿真平臺,在此基礎上進行進一步完善,有望為基礎和臨床研究提供一種定量研究的手段。關鍵詞:心血管系統(tǒng),數(shù)學模型,鍵合圖,高血壓,神經(jīng)調(diào)節(jié)機制AbstractpurI)exmechanism,ptofinregulatjngcardiovascIIlarsystem.Themaint弱ks鋤drc蛐l(wèi)tsaresummafized勰follows,/Tbsolvetheexistingproblemsinthemacromodelof硼ioVascularsystem,amodelincludingheart,headalldⅡeckci刪lation,pulm咖aryc概lation,㈣narycirculatioⅡ,abdomencirculation柚dex佃珊ityc柵latiOndevdoped.wofk.Totally54equationsconstmcttheca耐ioV髂cularsystemmodel.Themodelw舔simulatedby∞重拿;謄凄i耄重噩。晶蘸乓鬟耍n門hH』i精8薹霧嘲鲞簍矍i}簍It童甲拍髓^:M凳l』剩纛馨;韓譬囂譬ga鬻積鬻掣{矗地峙0輦抽季I景辯6l生¨Y殖量蠢羹毒簍簍}理蠹莉。嬲耳J,甲注}篙峙鏟強IPl封面冀瓠翁譬蛾削L}矗F￡【}辨醢鴦冀;:嘲酶耀ii耳滸曼i|葡回_11j瑚圣薹i蕊封萋墨羞垂豢薹;囂'li型1虛F莖薹l琶薹X艇”封笛11毒潮l蘭LL蠼堡rovidesanextendablesimulationtoolforstudyingthephysiologicalandpathologicalcharacteristicsofcardiovascularsystem.Owingtoitsflexibility,themodelcallbefurtherimprovedandtherebyappliedforresearchandclinicalpurpose.Keywords:Cardiovascularsystem,Mathematicmodel,Bondgraph,HypertensionBaroreflexmechanism,IV皚礙x浙江大學碩士學位論文(20061第一章緒論§1.1前言根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)公布的調(diào)查數(shù)據(jù),目前心血管疾病已成為威脅人類生命最危險的因素之一,全球每三個死亡者中就有一個是死于心血管疾病,其中百分之八十發(fā)生在低、中等收入國家,我國每年有大約240萬的患者死于心血管疾病,占總死亡率的34%(勞動報2000;中新社2002)。心血管疾病及其并發(fā)癥給社會和家庭帶來了巨大的經(jīng)濟負擔,據(jù)美國心臟協(xié)會資料報告,2000年全球用于心血管疾病的治療費用高達3266億美元(劉永軍2002),而我國用于心血管疾病的防治費用也超過1000億元人民幣。迄今為止,人們對于心血管疾病的治療研究已取得了巨大進展,但是仍然無法完全了解心血管疾病的內(nèi)在機理。有研究表明(解光亮2003)心血管疾病的發(fā)生前已有血流動力學參數(shù)的改變,因此研究心血管系統(tǒng)循環(huán)動力學過程,對于心血管系統(tǒng)生理、病理的科研工作和心血管疾病的早期診斷具有重要意義。心血管循環(huán)系統(tǒng)是最復雜的生命系統(tǒng)之一,具有高度的動態(tài)特性,心室的充盈和排空,器官中血流的再分配,心血管系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的相互作用等等,都不斷地發(fā)生變化。因此,當系統(tǒng)中的某一部位受到擾動時,不僅可能引發(fā)局部的反應,而且使系統(tǒng)的其他部位隨之而發(fā)生反應。心血管系統(tǒng)的復雜性導致迄今為止人們?nèi)匀粺o法完全了解其內(nèi)在機理,故常應用模型方法對其進行研究。本章回顧了心血管系統(tǒng)建模的基本方法和研究現(xiàn)狀,簡述了本文的研究意義和主要研究工作。§1.2心血管系統(tǒng)建模的基本方法心血管系統(tǒng)是較早并且較為成功地引入模型方法研究的生理系統(tǒng)之一。歸納心血管系統(tǒng)的模型方法,可分為物理模型方法,動物模型方法,數(shù)學模型方法和混合模型方法四種(文宗曜1984;王鴻儒1990)。§1.2.1物理模型方法物理模型根據(jù)實際人體循環(huán)系統(tǒng)的生理特性和解剖結構,由非生物物質(zhì)構成,用以模擬心血管系統(tǒng)的某一器官或組織(文宗曜1984),根據(jù)模型的形式,物理模型又分為三類:1.幾何模型:按一定比例放大、縮小或照原樣重建原型。強調(diào)原型與模型的某種幾何學上的相似。例如,為了研究主動脈弓內(nèi)血液的流體力學特性,制成與原型盡量相似的動脈弓模型。2.畸變模型:建立的模型與原型在動力學上(力、速度,雷諾數(shù)等)相似。由于按比例變換原型可能使模型中動力學條件發(fā)生變化,因此,為了得到動力學上的相似,將模型畸變是必要的。這樣模型與原型在幾何學上僅部分相似。例如在血流動力學研究中,往往認為具有相同雷諾數(shù)的模型與原型具有相同的流動力學特性,在模型實驗中,為了研究問題的方便,可以在雷諾數(shù)不變的情況下,改變液體的粘度和管徑使模型相對原型發(fā)生畸變,即建立畸變模型。3.非相似模型:與原型在幾何學上不存在任何相似,但存在物理上的某種相似,借助此模型可研究某些原型中的問題。例如,可通過動脈分支與電路網(wǎng)絡均是描寫流動這點相似上,可用熟悉的電路計算方法求得外周血管阻力的

12>

  本文關鍵詞：心血管系統(tǒng)鍵合圖模型仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。