吸气末平台通气物理过程的数学建模

论文摘要

目的:运用流体力学的基本理论,建立吸气末平台（EIP）通气物理过程的数学模型,完善定时型机械通气的流体力学理论。为机械通气的临床实践提供有益的提示和理论根据,也为进一步开发机械通气仿真软件打下基础。方法:运用流体力学的基本定理与分析方法,绘出机械通气的流程示意图并选取适当截面,对吸气期、吸气末平台期、呼气期和呼气末期各阶段的物理过程进行力学与能量分析,推导出机械通气过程中流速（v）、流率（Q）、肺容积（Vt）、肺泡压（PA）、气道压(Paw)随时间（t）变化的函数表达式。选择Excel 2003作为模拟工具软件,将各函数公式编入计算数表,进行计算机模拟,得到每一时刻的瞬时值及各函数相应的理论模拟曲线,并与相同条件下的临床实测曲线进行比较。结果:数学模型的计算机模拟系统能够流畅运行,其计算的速度和精度已满足设计要求。数学模型的各理论模拟曲线与同条件下的临床实测曲线非常逼近;数学模型的计算机模拟系统可真实再现不同情况下部分通气机的临床工作曲线。结论:吸气末平台通气物理过程的数学模型能够在Excel模拟系统通过运算,数学模型的各理论模拟图像与同条件下临床实测曲线逼近,证明机械通气物理过程的函数推导准确无误,计算机模拟系统编制合理、运算正确,数学模型成立。数学模型的理论计算显示,在平台期有气流转移。该数学模型能够揭示机械通气过程中各个阶段流速、流率、容量、压强等物理参量随时间变化的规律与趋势,反应了研究对象的物理过程的本质和特征,为进一步研究机械通气提供了理论分析平台;为机械通气进行计算机软件开发打下了基础。对于通气机的设计和性能改进也具有前瞻性的指导意义。

论文目录

• 论文摘要
• 中文摘要
• 英文摘要
• 论文正文
• 前言
• 研究背景
• 研究对象和研究目的
• 第一章 机械通气的基本理论
• 1.1 通气机的基本组成
• 1.2 通气机的主要工作参数及物理变量
• 1.3 通气对象相关物理参量
• 第二章 机械通气的物理过程分析与数学表达
• 2.1 吸气期
• 2.2 吸气末平台期
• 2.3 呼气期
• 2.4 呼气末期
• 2.5 函数的分段表达形式
• 第三章 机械通气数学模型的计算机模拟平台
• 3.1 编程工具的选择和程序计算原理
• 3.2 参数与变量的设定及单位换算
• 3.3 模拟系统流程示意图
• 第四章 结果
• 4.1 模拟系统的运行
• 4.2 吸气末平台通气数学模型的计算机仿真验证
• 4.3 数学模型平台期的通气数据
• 第五章 讨论
• 5.1 吸气末平台与临床
• 5.2 理论图像与实测曲线
• 5.3 吸气末平台与PCV
• 5.4 建立数学模型的意义
• 第六章 结论
• 参考文献
• 综述
• 正文
• 参考文献
• 个人简介
• 致谢