文档介绍：体温调节系统的仿真建模
班级：生医 101 班
PPT 主讲：李晓玉信息采集：刘杰高磊峰论文写作：刘晓潞吕永利
PPT 制作：郭金涛邵国帅
体温调节系统的仿真建模
前言：随着科学技术和医疗水平的不断发展，人们越来越注节活动是一个极为复杂的问题，其中某些机理，至今尚不十分清楚。
三、建模所用原理该模型是以负反馈为其基本特征的闭环控制系统，其基本框图如上图所示，一系统的激励信号为调节温度与下丘脑温度之差。调定温度在某一特定条件下的体核温，记为Ts,下丘脑温度变化代表体温，记为Ty,这一温度也同时为这一温度控制系统的输出，或称为受控变量。该控制系统的目的是尽量保持在任意时刻的下丘脑温度Ty等于或接近于调定温度Ts。当下丘脑温度偏离调定温度时，控制系统就发出调温反应信号（R-R0）。其中R0代表原来
的调温反应状态，R代表新的调温反应状态，调温反应可以包括各种形式，如出汗、血管收缩的。由于这些调温反应多发生在体表，因此，热量由体表到体核间的传递由一个传递函数 G （s）来描述，这一函数形式由热传导定律来决定。由于调温反应所得到的新的体温将在反馈至中枢神经控制系统，若（Ts-Ty）不等于零，则将导致一个新的调温反应。正是在这种不断地反馈调节下体温才得以维持基本恒定。
从热量在体内产生、传导、散出的过程中分析体温调节的内在规律，人们也研究了对体温调节起作用的热交换过程，提出了热交换模型。
对于体温调节来说，所谓体温恒定的概念是仅对体核而言的，即身体的核心部分，包括体内深部组织和内脏，这部分的温度基本维持不变，而体表的温度的变化幅度较大，一方面是受外界环境温度的影响，另一方面也随着皮肤表面的散热状况而改变，例如，出汗时，汗水的蒸发会带走皮肤表面的大量的热量，因而，皮肤的温度就会下降。在这内外两层之间为肌肉和脂肪组织，这些组织既有产热的作用，又有在内外两层间传导热量的作用。因此，为了研究热量在体内产生、传导、分布和散发的过程，人们将人体视为有三个不同层次的同心圆柱体。其中，最里面的圆柱代表体核部分，最外面一层代表皮肤，而中间层则代表肌肉和脂肪组成的中间组织，如图4-3所示。Tc表示体核部分的温度，在外界温度变化相当大的一个范围内，Tc都是恒定的，体核部分的热容量很大，用Cc来表示。在这一部分器官的代谢将产生热量，模型中以热源表示其产热机制。
综上所述，即可用图4-4中的等效电路来表示体内外热交换模型。其中电压代表温度，电流代表热流，电导代表热导，电容代表热容量，电流源代表热源，而环境温度的作用由一个电压源来描述，记为Ta。图中电流源He代表核的基础代谢，约占总代谢的75%, Hm代表肌肉的基础代谢以及由运动和颤抖时所产生的热量， Hc 则代表由皮肤表面蒸发到外环境的热量。
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4- 4热交换模地等效电略
由于这样的一个三层模型参数较多，要从生理实验中测定这些参数比较困难，往往将这一模型加以简化，将中间层的作用归并到体核中去，就可得到如图4-5所给出的两层模型。
无论是两层模型或是三层模型，都仅仅起着描述热量在体内外传递的作用，体温控制系统是一个负反馈控制系统，其反馈控制模式图如图4-6所示，体核温度的恒定是靠中枢神经系统的调节来实现的。这种调节主要包