單心室血液循環(huán)系統(tǒng)的零維建模與仿真


1.69萬(wàn)字 41頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)


摘要 單心室是一種較少見(jiàn)的先天性畸形，其發(fā)病率在活嬰中約為1∶6500，約占先天性心臟病1.5%。其生理表現(xiàn)為心室接受來(lái)自三尖瓣和二尖瓣二者或共同房室瓣的血液。先天性心臟病單心室由于它特殊的病理生理特點(diǎn)，一直是心臟外科治療的難點(diǎn)之一。
為了盡可能地降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，減少臨床手術(shù)的不確定性，近年來(lái)心血管手術(shù)的術(shù)前規(guī)劃已經(jīng)成為越來(lái)越熱的相關(guān)學(xué)科研究方向。第一步，對(duì)外科手術(shù)關(guān)心的部位進(jìn)行模擬和仿真，建立起在生理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)范圍內(nèi)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)化仿真模型。第二步，根據(jù)每個(gè)不同病人的數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化模型修改，從而得到針對(duì)單個(gè)病人模擬的模型。第三步，對(duì)得到的模型進(jìn)行外科手術(shù)模擬仿真，例如針對(duì)股息手術(shù)中插入的導(dǎo)慣寸大小應(yīng)該如何選擇的問(wèn)題，完全可以通過(guò)更改已經(jīng)建立起的模型中的相關(guān)參數(shù)來(lái)模擬實(shí)際手術(shù)操作中可能遇到的結(jié)果（例如得到肺動(dòng)脈壓和主動(dòng)脈壓），這樣能得到術(shù)前評(píng)估和療效預(yù)測(cè)，將會(huì)對(duì)臨床治療具有重要意義。
本文的主要研究?jī)?nèi)容圍繞上述第一步展開(kāi)，重點(diǎn)是建立一個(gè)常見(jiàn)單心室條件下血液循環(huán)系統(tǒng)的零維模型。首先介紹了心血管系統(tǒng)建模仿真的發(fā)展歷史和研究意義，以及目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于心血管手術(shù)和心血管循環(huán)系統(tǒng)建模的研究現(xiàn)狀。其次介紹了單心室的病理特征和相關(guān)的治療手術(shù)，然后對(duì)先天性右心發(fā)育不全綜合癥條件下的血液循環(huán)系統(tǒng)（重點(diǎn)分為五大部分：心、肺、上下肢、主動(dòng)脈、上下腔靜脈）建立數(shù)學(xué)仿真模型——零維模型（集總參數(shù)電網(wǎng)絡(luò)）。本文主要是運(yùn)用了電網(wǎng)絡(luò)方法，利用電氣元件與血流動(dòng)力學(xué)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)單心室條件下的血液循環(huán)系統(tǒng)建立零維模型。然后對(duì)單心室的電網(wǎng)絡(luò)模型采用基爾霍夫定律列寫(xiě)狀態(tài)方程組，并利用Matlab軟件進(jìn)行仿真，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目尚哦取?br>

關(guān)鍵詞：?jiǎn)涡氖?血液循環(huán) 血流動(dòng)力學(xué) 集總參數(shù)網(wǎng)絡(luò) 零維建模