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心血管循环系统建模和仿真研究中的功率键合图方法

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中国生物医学工程学报 2001年第1期20卷 67-71,52页

作者：冯宇军田树军大连理工大学机械系流体传动教研室大连116023

提出心血管循环系统的血流动力学功率键合图模型 ,应用状态空间方法和计算机仿真技术 ,对一个简化的心血管循环系统模型进行了仿真研究 ,所得仿真数据同基本的生理规律具有较好的符合性 ,证明了功率键合图这种系统动力学建模方法在循环... 详细信息

提出心血管循环系统的血流动力学功率键合图模型 ,应用状态空间方法和计算机仿真技术 ,对一个简化的心血管循环系统模型进行了仿真研究 ,所得仿真数据同基本的生理规律具有较好的符合性 ,证明了功率键合图这种系统动力学建模方法在循环系统仿真中具有良好的可行性和有效性。

关键词：心血管循环系统计算机仿真功率键合图法建模

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心血管循环系统建模(英文)

中国组织工程研究与临床康复 2009年第20期13卷 3986-3990页

作者：徐林吴效明陈丽琳华南理工大学计算机科学与工程学院广东省广州市510641 华南理工大学生物科学与工程学院广东省广州市510006

人体血液循环系统是一个非常复杂的有机体,仍有许多问题无法解决,但是借助于现代的科学技术将会逐渐揭开心血管循环系统的神秘面纱。心血管循环系统是人体生理系统的核心,建立其数学模型,模拟其血液循环,可为心脏病医疗设备的设计提供... 详细信息

人体血液循环系统是一个非常复杂的有机体,仍有许多问题无法解决,但是借助于现代的科学技术将会逐渐揭开心血管循环系统的神秘面纱。心血管循环系统是人体生理系统的核心,建立其数学模型,模拟其血液循环,可为心脏病医疗设备的设计提供辅助工具,对研究心脏疾病的成因和治疗具有指导意义。文章描述了心血管循环系统建模的历史、种类及其各种建模方法,并以Harvard-MIT(哈佛-麻省理工)建立的心血管仿真模型——RCVSIM模型为例,阐述了模型建立的思路。

关键词：心血管循环系统建模 RCVSIM

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多分支心血管循环系统的建模和仿真研究

生物医学工程学杂志 2000年第2期17卷 186-191页

作者：冯宇军杭晓明田树军大连理工大学管理学院大连116024 大连理工大学化工学院大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024

应用功率键合图方法，建立了一种多分支心血管循环系统的计算机仿真模型，即描述心血管循环系统内血流动力学变量变化规律的状态方程。该仿真模型较为细致地刻画了心血管系统的生理特性，形成了较完整的人体心血管循环系统的数字计算模... 详细信息

应用功率键合图方法，建立了一种多分支心血管循环系统的计算机仿真模型，即描述心血管循环系统内血流动力学变量变化规律的状态方程。该仿真模型较为细致地刻画了心血管系统的生理特性，形成了较完整的人体心血管循环系统的数字计算模型，此模型可模拟心血管系统生理特性，给出相应的心血管动力学的仿真数据和波形，为进行心血管系统生理和病理等方面的计算机辅助数学和科研工作开辟了广阔途径。

关键词：心血管循环系统计算机仿真功率键合图法

改进型五阶集总参数心血管循环系统的建模与仿真

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中国生物医学工程学报 2012年第1期31卷 13-19页

作者：刘苓苓李岚钱坤喜江苏大学生物医学工程研究院江苏212013 江南大学物联网学院江苏214000

为更好地研究人体心衰的工作机制,为临床诊断与治疗提供理论依据与仿真工具,根据电网络模型法建立了一个改进型五阶集总参数心血管循环系统模型。应用Matlab软件进行仿真。结果表明:该模型简单有效,可模拟健康状态血液动力学特性,模拟得... 详细信息

为更好地研究人体心衰的工作机制,为临床诊断与治疗提供理论依据与仿真工具,根据电网络模型法建立了一个改进型五阶集总参数心血管循环系统模型。应用Matlab软件进行仿真。结果表明:该模型简单有效,可模拟健康状态血液动力学特性,模拟得到CO(心输出量)为5.12 L/min,并可通过调节心率、心力、心室前负荷、心室后负荷模拟静息、轻度运动、中度运动、重度运动时的健康血液循环状态,模拟得出CO逐渐增大分别为5.09 L/min、8.86 L/min、10.74 L/min、14.7 L/min;也可以模拟Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级心衰的血流动力学特性,模拟得出CO逐渐减小分别为5 L/min、4.4 L/min、3.8 L/min、3.2 L/min,仿真结果与实际生理状态及文献中的试验数据相符,对诊断和治疗心衰疾病具有重要意义。

关键词：心血管循环系统建模仿真血流动力学心衰

重力改变对人体心血管循环系统影响的仿真研究

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重力改变对人体心血管循环系统影响的仿真研究

作者：赵金萍湖南工业大学

学位级别：硕士

随着人类航空航天事业的飞速发展，在飞行过程中如何为航天员提供舒适健康的工作环境，提高工作效率已经成为各国科研工作者的一致目标。航天飞行过程中面临的失重/微重力环境导致人体血液体液重新分布，影响心血管循环系统的正常运转... 详细信息

随着人类航空航天事业的飞速发展，在飞行过程中如何为航天员提供舒适健康的工作环境，提高工作效率已经成为各国科研工作者的一致目标。航天飞行过程中面临的失重/微重力环境导致人体血液体液重新分布，影响心血管循环系统的正常运转，危害航天员的舒适健康，阻碍飞行过程中各项工作的有效完成。因此，研究失重/微重力环境对人体心血管循环系统各项生理参数的影响以及重力改变后各参数的变化规律，对于预防重力变化引发的不良影响，保证航天员的舒适健康以及提高各项工作的完成能力具有重要意义。目前，对人体心血管循环系统的研究主要分为试验法以及建模仿真法。试验法包括直接对人体进行测量和试验以及通过动物实验将数据外推于人体，二者均受到伦理道德及技术手段等方面的制约，且耗时耗力。建模仿真方法可以突破上述限制，并且以其灵活有效的特点成为研究心血管循环系统的重要手段。本文根据弹性腔模型理论，在原有心血管循环系统数学模型的基础上，引入了重力变化对血液静压的影响，采用Simulink/Matlab软件建立了能够预测重力变化对人体心血管循环系统影响的仿真模型。模拟了正常重力环境下人体心血管循环系统的基本生理参数，与试验值比较验证了模型的准确性;仿真了失重/微重力环境下各生理参数的变化规律，得到失重/微重力环境下体动脉压力、左右心室压力、左心室容积及左右心室血流量的波形与正常重力环境下基本一致，重力减小导致舒张压与收缩压降低、左右心室压力升高、左心室容积增大、左右心室血流量增大;预测了重力改变对人体血液动力学参数的影响，随着重力增大，平均动脉压及心率将会升高。本文是研究重力变化对心血管循环系统生理参数影响的初步尝试，所建立的模型具有运行速度快、仿真结果精确、适用性广等优点。为进一步研究重力对人体血液分布的影响，建立适用于失重/微重力环境下的人体热调节系统数学模型，提高航天飞行过程中人体的热舒适程度打下了坚实的基础。

关键词：心血管循环系统重力改变数学模型仿真模拟热舒适

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重力应激下心血管循环系统建模仿真研究进展

湖南工业大学学报 2014年第3期28卷 99-104页

作者：王汉青赵金萍陈娟湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412007

重力应激通过改变血液流体静压对人体心血管循环系统产生不利影响。了解心血管循环系统在不同重力应激下的工作机制,有利于建立合理有效的防护措施。总结了人体心血管循环系统的建模方法,回顾了适用于重力应激下的心血管循环系统模型的... 详细信息

重力应激通过改变血液流体静压对人体心血管循环系统产生不利影响。了解心血管循环系统在不同重力应激下的工作机制,有利于建立合理有效的防护措施。总结了人体心血管循环系统的建模方法,回顾了适用于重力应激下的心血管循环系统模型的发展进程,阐述了重力变化对心血管循环系统影响的研究及应用现状,介绍了作者的研究成果,并指明了未来的研究发展方向。

关键词：心血管循环系统数学模型重力应激建模仿真热舒适

心脏瓣膜流动模型及其在心血管系统的应用和仿真

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心脏瓣膜流动模型及其在心血管系统的应用和仿真

作者：张桂杰江苏大学

学位级别：硕士

心血管循环系统是人体的基本系统,瓣膜是心血管系统中最重要的功能单位。瓣膜解剖结构的复杂性,导致了瓣膜性心脏疾病是心血管常见疾病,如二尖瓣反流、主动脉瓣钙化。临床上通常采用瓣膜置换术治疗瓣膜性疾病,即是把人工瓣膜植入到病变... 详细信息

心血管循环系统是人体的基本系统,瓣膜是心血管系统中最重要的功能单位。瓣膜解剖结构的复杂性,导致了瓣膜性心脏疾病是心血管常见疾病,如二尖瓣反流、主动脉瓣钙化。临床上通常采用瓣膜置换术治疗瓣膜性疾病,即是把人工瓣膜植入到病变的瓣膜位置,代替自然瓣膜的作用。研究健康和病理状况下心血管的血液动力学,可以在医学上为瓣膜置换术提供指导作用。论文基于心血管系统生理特征,利用等效电路图法模拟瓣膜健康和病况下周身循环系统中的血液动力学变化。论文首先引入心血管系统建模中涉及到的理论知识、心脏瓣膜的解剖结构和生理病理现象以及心血管系统基本建模方法和工具;其次基于机械瓣特性,提出二尖瓣的瓣叶运动流阻模型,接着在该瓣膜模型基础上对人体左心循环系统进行仿真,并分析仿真结果;然后在此模型的基础上,考虑到生物瓣的特性,提出关闭体积可控的瓣膜孔口模型,利用该瓣膜模型搭建周身循环系统的数值模型,分别模拟瓣膜健康和病理状况下的血液动力学特性,发现仿真结果与生理现象相符合。本文主要研究了以下三方面内容:1.分析影响瓣膜运动的因素:跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统中并得到血液动力学特性。在保持心输出量和反流分数一致的条件下,比较该模型、瞬态关闭的阶梯流阻模型和经验指定的时变流阻模型的结果。发现瓣叶运动流阻模型能反应瓣膜关闭过程中的血液动力学,例如压差和流量的滞后性以及关闭流量,同时该模型可以通过调整单位转动惯量跨瓣压差影响系数Kp和血流影响系数Kb值的大小,改变瓣膜打开过程和关闭过程所需时间,瓣膜打开和关闭时间分别为50.0 ms和40.2 ms。该模型弥补了阶梯流阻模型中的忽略瓣膜运动过程的瞬态关闭的缺点,同时也避免了时变流阻模型中的关闭起始时间的不合理性。2.建立关闭体积可控的瓣膜孔口模型,同时把流经瓣膜的血流量分成两部分:流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量。基于该模型建立左心循环系统,通过Matlab数值模拟研究瓣膜特性,得到瓣膜关闭体积、关闭时间与瓣膜运动特性的关系。然后利用实验测得的关闭体积和关闭时间,模拟出左心血液循环系统动力学参数,发现模拟结果和实验测得结果几乎一致。3.基于瓣膜关闭体积可控的孔口模型建立周身血液循环系统。在健康状况下模拟周身循环系统中的瓣膜运动、腔室压力以及流经瓣膜的血流量,并分析该系统的血液动力学特性。然后在该模型的基础上改变参数,分别模拟二尖瓣反流和主动脉瓣钙化状况下周身循环系统的血液动力学特性,并与健康状况下的特性对比,分析瓣膜病况下的血液动力学的变化。本研究为临床上瓣膜疾病的治疗提供技术辅助。

关键词：心血管循环系统二尖瓣反流主动脉瓣钙化瓣叶运动流阻模型关闭体积可控瓣膜孔口模型

基于心血管模型的中医脉象分析及球囊反搏术的仿真研究

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基于心血管模型的中医脉象分析及球囊反搏术的仿真研究

作者：刘洪艳江苏大学

学位级别：硕士

心脏是心血管系统的重要组成部分之一,为血液循环提供动力。当正常心脏功能发生障碍时,静脉回心血液无法正常泵出心脏,导致动脉系统供血不足,引起各种心血管疾病。瓣膜性心脏病是常见的心血管疾病,如主动脉瓣钙化,二尖瓣反流等。研究瓣... 详细信息

心脏是心血管系统的重要组成部分之一,为血液循环提供动力。当正常心脏功能发生障碍时,静脉回心血液无法正常泵出心脏,导致动脉系统供血不足,引起各种心血管疾病。瓣膜性心脏病是常见的心血管疾病,如主动脉瓣钙化,二尖瓣反流等。研究瓣膜在健康和病理情况下心血管的血液动力学变化,为预测瓣膜性心脏病提供指导作用。而大多数心血管疾病的终末期均会发展为心力衰竭,主动脉内加入球囊是治疗心力衰竭的主要疗法之一。但传统的球囊反搏术最大的局限性在于不能主动辅助心脏,心输出量增加不大,辅助程度有限。因此本文提出一种在升主动脉放置球囊并在其后加瓣膜的治疗方法,并与仅在升主动脉处耦合球囊的传统方式进行对比,通过数值仿真探究新疗法对心力衰竭的辅助效果。仿真结果表明,在不同等级的心力衰竭病理情况下,升主动脉耦合球囊及瓣膜模型能更好的提高左心室的工作能力,有效地增加每搏输出量和左心室射血分数。具体研究内容如下:1.引入心脏和血管系统的建模方法对心血管血液循环系统进行建模。在课题组前人提出的关闭体积可控的孔口模型基础上,建立包括左、右心房,左、右心室和四个瓣膜在内的周身血液循环系统模型,考虑到了心脏四个腔室的主动收缩性以及四个瓣膜在整个心动周期内的运动。仿真结果表明,在健康、主动脉瓣钙化以及各级心力衰竭生理状态下模拟出的血液动力学数据与生理数据一致。2.建立手臂详细血管网络模型,并将其耦合至周身血液循环系统模型上,在耦合模型中对中医把脉时的寸、关、尺三部分别进行建模。通过改变模型中各血管段的相关参数(血管顺应性C、血液粘性阻力R、血液惯性L)仿真模拟人体的不同生理状态,得到相应的脉象。在此基础上通过改变主动脉瓣模型的参数模拟主动脉瓣钙化病理状态;定量预测和分析主动脉瓣钙化病理状态下寸部血液动力学变化,为中医诊脉中检测瓣膜性心脏病提供理论依据。3.建立新型球囊反搏泵模型,并利用等效电网络法对传统和新型球囊反搏泵建模进行仿真研究。首先,在周身血液循环系统模型的基础上搭建升主动脉耦合球囊反搏泵模型和升主动脉耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜模型;其次,通过仿真模拟得到不同心力衰竭等级下的血液动力学特性;然后,在不同心力衰竭等级下仿真模拟传统球囊反搏泵和新型球囊反搏泵对心脏和各血管的血液动力学的影响效果;最后,对比分析两种模型下各位置的血液动力学特性的变化,仿真数据显示升主动脉耦合球囊反搏泵并在其后加瓣膜方式对心力衰竭的辅助效果更佳,为治疗心力衰竭提供更有利的辅助手段。

关键词：心血管循环系统主动脉瓣钙化心力衰竭脉象球囊反搏泵

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造影剂药物进展与市场透视

中国医药技术经济与管理 2008年第9期2卷 16-21页

作者：蔡德山北京嘉林药业股份有限公司北京100121

近两年来，随着医学影像诊断技术水平的提高，在国内大中型医院的造影装备技术不断强化影响下，心血管循环系统介入放射学的步伐长足迈进，CT冠状动脉造影术在医院逐渐普及。造影剂类药物从品种到市场的快速发展，带动了这一类药物的更... 详细信息

近两年来，随着医学影像诊断技术水平的提高，在国内大中型医院的造影装备技术不断强化影响下，心血管循环系统介入放射学的步伐长足迈进，CT冠状动脉造影术在医院逐渐普及。造影剂类药物从品种到市场的快速发展，带动了这一类药物的更新换代。

关键词：造影剂类药物市场医学影像诊断技术心血管循环系统冠状动脉造影术大中型医院透视