左心循环系统建模及研究

论文摘要

心血管循环系统是最复杂的生命系统之一,具有高度的动态特性。心室的充盈和排空、器官中血流的再分配、心血管系统与其他系统的相互作用等等,都不断地发生变化。由于心血管系统的复杂性,迄今为止人们仍然无法完全了解其内在机理,故常应用模型方法对其进行研究。心脏是集电生理学、动力学、血液流体力学以及神经、生化控制等于一身的极其复杂的综合系统。建模仿真是研究复杂生物学问题的有效手段。利用计算机强大的计算能力和图形处理显示能力,建立心脏模型可以深入研究心脏活动机理。在分析了心血管循环系统模型的国内外研究进展与现状之后,本文采用左心脏和动脉系统耦合的左心循环系统模拟电路模型,在MATLAB语言中建立仿真模型。通过与实际生理状况进行比较,该模型的仿真结果符合实际生理变化规律。为了更直观、方便的了解心脏在跳动过程中的各泵血参数的变化情况,在VC下实现了心脏的三维动态跳动与曲线的显示。另外,本文还通过理论研究和数据分析,在动脉物理建模的基础上,对各种材质的管子作了阻抗及顺应性方面的初步研究,通过数据曲线,得出了各种材质的管子的一般的阻抗及顺应性方面的规律和性能指标。因为在整个人体循环系统中,血管扮演着极其重要的角色,它们负责整个人体的连通,营养物质,能量的运输。所以,动脉阻抗及顺应性的研究可以为人造器官特别是人造血管的研制提供理论参考,从而为动脉硬化、神经性动脉疾病等广大患者带来了福音。所以该研究具有重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景、意义
• 1.2 心血管系统建模研究历史回顾
• 1.3 课题的国内外现状
• 1.4 心血管系统建模仿真的发展趋势
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 心血管生理知识
• 2.1 心血管系统的生理知识
• 2.1.1 心血管系统的解剖与生理特点
• 2.1.2 血液循环的条件
• 2.2 心血管系统的生理参数
• 2.3 心血管系统的调节机制
• 2.3.1 神经调节机制的原理
• 2.3.2 神经调节机制的生理意义
• 2.4 心脏生理
• 2.4.1 心脏的位置及外形
• 2.4.2 左心房及其左心室
• 2.5 心脏的泵血功能
• 2.5.1 左心室的射血和充盈过程
• 2.5.2 心动周期中心房压力的变化
• 2.5.3 心房和心室在心脏泵血活动中的作用
• 2.6 本章小结
• 第3章 心血管心脏建模的方法
• 3.1 心血管建模的基本方法
• 3.1.1 物理模型方法
• 3.1.2 动物模型方法
• 3.1.3 数学模型方法
• 3.1.4 混合模型方法
• 3.2 心脏模型
• 3.2.1 心脏液压模型
• 3.2.2 泵模型
• 3.2.3 几何体模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 左心循环系统的建模
• 4.1 心室时变弹性模型
• 4.2 左心-动脉耦合循环系统模型
• 4.3 左心循环系统仿真
• 4.4 状态空间分析法
• 4.5 左心室建模软件介绍
• 4.6 心室仿真结果
• 4.6.1 时变弹性函数的仿真
• 4.6.2 状态方程
• 4.7 心脏泵血动态显示
• 4.8 本章小结
• 第5章 动脉阻抗及其顺应性研究
• 5.1 动脉顺应性定义及功能
• 5.2 动脉顺应性的影响因素
• 5.3 动脉系统模型
• 5.4 动脉阻抗及其顺应性曲线
• 5.5 阻抗及顺应性数值分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢