一種基于集總參數(shù)的心血管系統(tǒng)仿真模型及心音產(chǎn)生機(jī)理的研究.pdf

1、心血管系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的循環(huán)系統(tǒng)，心血管疾病逐漸成為人類最大的困擾，分析心血管系統(tǒng)的生理機(jī)制，研究心血管系統(tǒng)的工作原理成為很多學(xué)者的研究內(nèi)容。心音信號(hào)是復(fù)雜的生理信號(hào)，研究心音信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理為心音聽診提供理論保障。本文從心血管循環(huán)系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu)出發(fā)，討論心血管系統(tǒng)的工作機(jī)制以及心音的產(chǎn)生機(jī)理，并提出了一種基于集總參數(shù)的心血管仿真模型。
　　首先，基于流體力學(xué)與電氣網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)基礎(chǔ)理論以及心血管循環(huán)系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu)，建立了一種基于集總參數(shù)的

2、心血管仿真模型，并且將該模型分為三個(gè)子模型：體循環(huán)子模型、肺循環(huán)子模型及心臟子模型。該心血管仿真模型與同類模型的不同之處主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)在對(duì)心臟子模型建模時(shí)，對(duì)瓣膜模型進(jìn)行改進(jìn)，將理想二極管換成一個(gè)伯努利阻抗來表示瓣膜，這樣更有助于反映瓣膜孔徑與血流的關(guān)系，更貼近瓣膜的生理機(jī)制，能夠方便地討論心音產(chǎn)生的機(jī)制以及影響因素。(2)基于集總參數(shù)的心血管仿真模型是在體循環(huán)子模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，用耦合壁對(duì)左右心室進(jìn)行耦合，增加肺循

3、環(huán)的各段血管使其形成一個(gè)閉合的循環(huán)，構(gòu)成了心血管系統(tǒng)模型。(3)在建立肺循環(huán)中的各段血管時(shí)充分考慮了彈性腔內(nèi)部阻力以及血液流動(dòng)過程中的血流阻力，將彈性腔模型進(jìn)行改進(jìn)，并給出了肺循環(huán)中的各段血管的血管兩端壓力與血管血容量之間的非線性關(guān)系。
　　然后，利用所建立的模型解釋心音的產(chǎn)生機(jī)制，并利用心臟子模型模擬仿真出正常的和兩種異常的第一心音波形，并分析解釋了第一心音的波形變化與心血管血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)以及模型參數(shù)之間的關(guān)系。通過探討模型參數(shù)

4、的變化對(duì)第一心音波形的影響來總結(jié)心音的產(chǎn)生機(jī)制。
　　最后，利用所建立的模型討論正常生理狀況下的心血管參數(shù)，仿真出健康狀況下的一組心血管仿真結(jié)果，并對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行修改，討論各個(gè)模型參數(shù)對(duì)心血管系統(tǒng)的生理參數(shù)的影響，仿真出兩組病態(tài)狀況下的心血管仿真結(jié)果，經(jīng)過分析對(duì)比，發(fā)現(xiàn)仿真的結(jié)果與心血管生理系統(tǒng)的臨床表現(xiàn)基本一致。
　　本文提出的心血管系統(tǒng)仿真模型能夠體現(xiàn)心血管系統(tǒng)的一些細(xì)節(jié)特征，為心音信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理分析奠定了良好的基礎(chǔ)，也