考虑心肺调节的人体心血管系统模拟研究

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在人体心血管系统中,脉搏波由初始脉搏波与来自全身血管段的反射波叠加形成,因而蕴含丰富的人体生理病理信息。本文建立了考虑心肺调节的心血管系统模型,研究心血管系统相关参数对血流动力学指标的影响,以便为中医脉诊提供理论支撑,为心血管系统疾病提供更方便、更实惠的诊断方法。本文以人体55段动脉树模型和Ursino的心肺模型为基础,改进心肺模型并与体循环模型耦合,建立人体心血管系统模型,用于探讨不同器官与脉搏波谐波的关系以及心肺调节对心血管系统的影响。分别改变动脉树始端器官和动脉树末端器官的心血管参数,通过频域分析,发现心、肾、脾、肝分别对应桡动脉脉搏波的第1、2、3、5谐波,从理论角度证明了器官与脉搏波谐波之间的客观联系;通过时域分析,发现桡动脉脉搏波的收缩压、舒张压和平均动脉压都随心脏的瓣膜阻力比和心室弹性模量比的增大而减小,随着肺脏的肺血管阻力比和顺应性比的增大而减小,随着动脉树末端器官分支外周阻力比的增大而增大。另外,心脏和肺脏对器官供血量影响明显,心室弹性减弱、心脏瓣膜阻力增大、肺血管顺应性增加、肺血管阻力增加,都会导致各器官的每搏供血量减少,可能引起供血不足,不利于机体健康。最后,对心肺调节高血压疾病进行定量分析,发现适度降低心室弹性或增大肺血管顺应性是一种调节高血压的可能方式,但需要更深入细致的研究。本文从理论角度证明了器官和脉搏波谐波之间的客观联系,但是对脉象的形成机理、脉搏波形的特征参数等还需进一步研究,以便阐明脉搏波形与心血管疾病的对应关系,提供便利高效的无创诊疗手段。
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