单心室血液循环系统的零维建模与仿真.doc

单心室血液循环系统的零维建模与仿真


1.69万字 41页 原创作品，已通过查重系统


摘要 单心室是一种较少见的先天性畸形，其发病率在活婴中约为1∶6500，约占先天性心脏病1.5%。其生理表现为心室接受来自三尖瓣和二尖瓣二者或共同房室瓣的血液。先天性心脏病单心室由于它特殊的病理生理特点，一直是心脏外科治疗的难点之一。
为了尽可能地降低手术风险，减少临床手术的不确定性，近年来心血管手术的术前规划已经成为越来越热的相关学科研究方向。第一步，对外科手术关心的部位进行模拟和仿真，建立起在生理数据统计范围内准确的标准化仿真模型。第二步，根据每个不同病人的数据对标准化模型修改，从而得到针对单个病人模拟的模型。第三步，对得到的模型进行外科手术模拟仿真，例如针对股息手术中插入的导惯寸大小应该如何选择的问题，完全可以通过更改已经建立起的模型中的相关参数来模拟实际手术操作中可能遇到的结果（例如得到肺动脉压和主动脉压），这样能得到术前评估和疗效预测，将会对临床治疗具有重要意义。
本文的主要研究内容围绕上述第一步展开，重点是建立一个常见单心室条件下血液循环系统的零维模型。首先介绍了心血管系统建模仿真的发展历史和研究意义，以及目前国内外关于心血管手术和心血管循环系统建模的研究现状。其次介绍了单心室的病理特征和相关的治疗手术，然后对先天性右心发育不全综合症条件下的血液循环系统（重点分为五大部分：心、肺、上下肢、主动脉、上下腔静脉）建立数学仿真模型——零维模型（集总参数电网络）。本文主要是运用了电网络方法，利用电气元件与血流动力学变量的对应关系对单心室条件下的血液循环系统建立零维模型。然后对单心室的电网络模型采用基尔霍夫定律列写状态方程组，并利用Matlab软件进行仿真，检验模型的可信度。


关键词：单心室 血液循环 血流动力学 集总参数网络 零维建模