發(fā)布時(shí)間：2020-04-15 20:19

【摘要】：老齡化問題目前已經(jīng)成為中國和其他歐美國家要面臨的非常嚴(yán)重的社會問題,而老齡化所引起的心血管內(nèi)科疾病的人數(shù)逐漸增加,心血管系統(tǒng)是人體重要的循環(huán)系統(tǒng)之一,心血管相關(guān)疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)增大將會越來越成為人們困擾。研究心血管系統(tǒng)相關(guān)的工作機(jī)制、并分析心血管系統(tǒng)衰老與年齡的關(guān)系成為國內(nèi)外許多學(xué)者的研究內(nèi)容。本文從心血管系統(tǒng)的頸動脈血管出發(fā),分析與討論心血管系統(tǒng)的衰老機(jī)制,并研究其相關(guān)生理與物理特性的變化關(guān)系。首先,基于心血管系統(tǒng)的頸動脈血管的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),建立了一種頸動脈壁厚圓柱物理模型,并且分別定義切面模型的各項(xiàng)參數(shù)。該頸動脈壁厚圓柱物理模型的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以與:頸動脈血管形態(tài)非常接近圓柱體,將其簡化為圓柱模型能進(jìn)行相關(guān)的數(shù)學(xué)公式的計(jì)算與仿真研究。然后利用所建立的物理模型推導(dǎo)出關(guān)鍵的物理特性參數(shù)的計(jì)算公式,定義S為心血管衰老模型,S通過心血管系統(tǒng)的兩個(gè)重要評估標(biāo)志頸動脈內(nèi)中膜厚與頸動脈彈性模量與年齡的關(guān)系來描述心血管的衰老過程中的結(jié)構(gòu)與功能的特性變化。最后利用所建立的心血管衰老模型討論表示心血管系統(tǒng)頸動脈的衰老變化,利用matlab得到人群健康狀況下的仿真結(jié)果,并將仿真結(jié)果與實(shí)際醫(yī)學(xué)檢測數(shù)據(jù)相比較,驗(yàn)證本模型的合理性與可行性。心血管衰老模型不僅保留了傳統(tǒng)上用CIMT作為心血管風(fēng)險(xiǎn)評估的重要參考標(biāo)志,并且增加Es。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明結(jié)合CIMT與Es兩個(gè)因素的心血管衰老模型對于成人尤其是中老年人的心血管疾病的預(yù)防與輔助分析有著較大的參考價(jià)值,為多種衰老相關(guān)疾病的防治提供了新思路、開辟了新視野。心臟瓣膜作為一特定的發(fā)聲源,主要通過心室壁和心臟瓣膜等相關(guān)組織產(chǎn)生的機(jī)械振動和腔體共振產(chǎn)生心音,而瓣膜振動與瓣膜材料的物理特性關(guān)系密切,因此本文通過建立一種心臟二尖瓣振動模型研究瓣膜振動頻率與跨瓣壓差以及瓣膜的半徑、彈性模量、瓣膜厚度之間的關(guān)系,重點(diǎn)分析瓣膜振動頻率在等容收縮期隨著跨瓣壓差變化的規(guī)律,并且從瓣膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)出發(fā),將心臟瓣膜作為一種均勻彈性材料,基于有限元仿真方法模擬二尖瓣在房縮期到等容收縮期瓣膜閉合過程中的形態(tài)變化,直觀表述心臟瓣膜在房縮期到等容收縮期的開口變化過程及其頻率區(qū)域分布圖。結(jié)合二尖瓣振動模型與心血管電網(wǎng)絡(luò)模型能模擬仿真實(shí)際中人體二尖瓣振動頻率與跨瓣壓差在等容收縮期的變化,模擬得到的人體二尖瓣振動頻率值(內(nèi)心音)在50-120Hz,在第一心音(外心音)頻率正常變化范圍之內(nèi),表明本文方法具有一定的可行性。并且二尖瓣振動模型能反映人體老化過程中的瓣膜鈣化以及二尖瓣瓣膜半徑變小對于二尖瓣振動頻率的影響,因此二尖瓣振動模型對人體瓣膜老化方面的預(yù)防診治與臨床分析有一定的參考價(jià)值。瓣膜共振產(chǎn)生心音的共振峰頻率會因?yàn)榘昴さ奈锢硖匦愿淖兌l(fā)生改變,本文通過采集[20,80]年齡區(qū)間人群的心音數(shù)據(jù)將并將其按照年齡區(qū)間劃分,使用基于LPC的心音共振峰提取方法對分段后的心音提取共振峰第一頻率,經(jīng)過研究分析發(fā)現(xiàn)S1共振峰第一頻率與年齡成正相關(guān)。
【圖文】：

圖 3.1 建模示意圖動脈壁厚圓柱物理模型和彈性模量屬于大動脈，為彈性動脈，所有動脈的管壁由三層膜組成，即內(nèi)膜一般將內(nèi)中膜視為一體。頸總動脈沿氣管、喉的兩側(cè)上升，至甲狀脈和頸內(nèi)動脈，其中頸內(nèi)外動脈結(jié)合部位則為頸動脈分叉處�；谔攸c(diǎn)如圖 3.2 中頸動脈超聲檢測圖所示，本文將頸動脈血管視為雙層圓柱物理模型，頸動脈壁厚圓柱物理模型圖和 P 處切面圖如圖 3.3 所頸動脈血管內(nèi)腔半徑、內(nèi)中膜半徑， 0r、 R 0分別為頸動脈血管內(nèi)腔內(nèi)半徑加膜厚初始半徑， C i、oC 分別表示均勻的內(nèi)部與外部壓力。分析年齡-頸動脈內(nèi)中膜厚關(guān)系

3 頸動脈壁厚圓柱物理模型圖和 P 處切面圖：(a)頸動脈壁厚圓柱物理模型圖；(b)P 處切面獻(xiàn)[6]研究表明，隨年齡的增加，頸動脈血管壁彈性與伸展性逐漸下降，CIMT 增內(nèi)徑隨之呈依賴性擴(kuò)張，，這反映了健康人頸動脈血管系統(tǒng)隨著增齡的結(jié)構(gòu)老化和。定頸動脈由各向同性、均勻的組織組成，基于頸動脈壁厚圓柱物理模型可將圖 3.3問題轉(zhuǎn)化為圖 3.3(b)中切面的二維問題，那么剪切力應(yīng)力與剪切力應(yīng)變等于零，(b)進(jìn)行分析可以得到徑向應(yīng)力 rr 和環(huán)向應(yīng)力 [35,36]： 2 20 022 22110rr i ir rC -C C -CrR r-R （3. 2 20 022 22110i ir rC -C - C -CrR r-R （3.據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可以獲得圖 3.3(b)中的徑向應(yīng)變 rr 和環(huán)向應(yīng)變 ，有：1+
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R54

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本文編號：2628944