文档介绍：绕生
物
血液循环系统的仿真
与医学工程学院
小组成员:张萌吴志勇
张明峥张春光
血液循环系统描述
绕生
物人体的血液循环系统被抽象成7个区,即左右心
室、主动脉、主静脉、肺动脉、肺静脉和描述身体
医头和四肢的“全身循环区”,血液在左右心室有节
工/律地收缩作用下,被泵向体循环区和肺循环区
程在体循环区,血液流经主动脉、全身循环区和主
学静脉,回到心脏
院在肺循环区,血液流经肺动脉和肺静脉回到心脏
在心室和动脉、静脉和心室之间存在着防止血
液倒流的膜瓣(如主动脉瓣、二尖瓣、三尖瓣等)
肺动脉系统
肺静脉系统
绕生
物
肺动脉瓣
心脏的周期性
右心室
与医学工程学院
尖瓣
主动脉瓣
rv《r)
Crv()
主动脉
全身循环
图1简化的血液循环模型
仿真侧重点
绕生
物
血液动力学数字仿真模型可按其建模的侧重点分为强调局部特
性和强调整体特性这两大类。
矢
所谓强调局部特性的模型即指某一循环器官的局部模型或以局
学部为主的循环系统模型。例如,冠脉循环模型、血管模型阁、心
工脏模型、肺循环模型等等。这类模型的特点是可较细致地描述所关
程心器官的血液动力学状况,但较大程度地忽略了循环系统内部的
学相作用及关联效应
院
强调整体特性的循环系统动力学仿真模型则将血液循环做为
个闭合体系加以描述,强调了其内各器官间的相互耦合和相互作用
以及循环系统与外部作用的整体性反应,但在各组成部分的特性
描述上则引入了较多的简化条件
研究现状
绕生
物近几年来,心血管系统的血液动力学建
模与仿真工作不断取得新的进展,其趋势
学主要是朝着局部细化和整体系统化相结合
工的方向发展,模型的应用也由过去的单
一程学院
型向通用型发展
绕生
血液循环系统模型
物
( Blood Circulation System,简称BCS)
矢
血管中血流的流体动力学模型
绕生
物
因为血液是流体,可以应用流体力学理论
同来研究血液在血管个的流动机理。若假设血液
图为不可压缩的牛顿液体,且血管截面为圆形,
则血液在血管中的流动过程可以用流体力学中
工「的纳维斯托克思方程来描述
程
+v(V·v)=-VP+Nv+p
院
其中,D是血液的重力密度,v是血流速度
t是时间,p是血压,μ是血液粘滞系数,g是重
力加速度。
经过一系列简化和推导后,可以得出以下结论:血管
中的血压和血流的关系类似于电路中的电压和电流之间
生的关系,因此,可以用一个等效电路米模拟血流在血管
全物中的流动状态
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R
C
有了这样一个模型,对于给定的血管和血液参数
「就可计算当血压变化时的血流变化,或当血流变化时的血
压变化,以及各参量的改变引起的变化,如血管硬化时的
情况等。
通常血液循环系统的数学模型是在以下的假定条件下建立的
把心脏当作动力泵,心室可视为 Frank- Starling弹性时变模型;把瓣
绕生
膜当作理想的单向二极管;血管是弹性的圆形管;动静脉血管的血液可
物
视为不可压缩的牛顿流体;可将微循环血管当作是可以一个集总的系
统模型
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表1生理参数与工程学参数的转换
Table i The transform bet ween physiological arameter
and engineering pmra meter
流体参数
生理参数
电量参数
压力
血压(mmlg)
电压P(V)
流量
血流(m/sc)
电流/(A)
粘滞性
血流阻抗( mmhgsec/mL)
电阻R()
惯性
血流惯性( mmHgsec2lmd)
电感L(H
弹性系数血流顺应性(mmm)电容C(E
辅助心室(AV
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RMTD TE Ra
物
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Mn
左心空(LV)
心RV
图3血液循环系统RLC网络模型