基于多尺度心血管系统模型的脉搏波分析及其在中医脉诊中的应用

发布时间：2017-08-15 17:20

  本文关键词：基于多尺度心血管系统模型的脉搏波分析及其在中医脉诊中的应用

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【摘要】：心脏的周期性搏动以及血管系统的弹性扩张和收缩作用形成了人体脉搏波的复杂特征,脉搏波沿动脉网络传播过程中不断复合各个血管段外周反射波,最终在人体浅表检测到的脉搏波信号里包含了丰富的人体生理、病理信息。中医脉诊通过分析桡动脉寸口部的脉象诊断人体的生理和病理状态,为无创心血管疾病诊断积累了丰富经验,为了将中医脉象诊断量化,需要研究和分析脉搏波的传播和反射过程,以及不同状态下生理参数改变对应的脉象变化,本文使用心血管系统模型实现了多种生理病理状态下的中医脉象仿真,同时探讨了人体血管网络中的脉搏波的传播和反射过程以及脉象形成机理。本文通过对固液耦合流动的Navier-Stokes方程的简化和假设求解,得到依赖于血管段生理参数的血管段本构方程,将描述血管段的集总参数单元以等效电网络的方式搭建血管系统仿真模型；引进符合三阶段动作模式的心脏瓣膜模型并优化心脏模型,观察主动脉根部压力波切迹的形成和变化过程,并为研究血管网络中脉搏波的变化提供多种输入；利用一维脉搏波求解器分析了血管网络中的脉搏波传播和反射过程,分析了中医寸关尺三部诊脉对脉搏波的影响,试验了人体动脉网络末端反射波对桡动脉处脉搏波的影响；建立左上肢动脉耦合左心循环模型以仿真心血管生理参数改变对应的中医脉象的变化情况,实现了典型平弦滑脉象以及高血压弦脉的脉象仿真。以模型方法模拟心血管系统参量的状态变化,不仅有益于研究脉搏波的传播和反射过程,也能为现代医学的研究提供佐证和实验思路,帮助医生预测病人心血管疾病的病变过程,除此之外,可以模拟生命辅助设备在临床测试中的应用效果,并提供病人特异性的设计方案。随着对脉象形成机理的进一步研究,心血管生理参数改变对应脉象变化的内在机制会逐渐明确,这有利于推广中医脉诊,提供便利高效的无创诊疗手段。
【关键词】：等效电网络模型 Navier-Stokes方程 一维脉搏波求解器 脉搏波分析 脉象仿真
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH776
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第1章 引言11-19
• 1.1 课题的背景及研究意义11-12
• 1.2 心血管建模方法12-15
• 1.2.1 等效电网络模型12-13
• 1.2.2 键和图模型13-14
• 1.2.3 高维模型14-15
• 1.3 国内外研究进展15-18
• 1.3.1 集总参数模型15-17
• 1.3.2 一维模型17-18
• 1.4 本文的主要工作18-19
• 第2章 人体血管网络与脉搏波19-31
• 2.1 人体血管网络概述19-21
• 2.1.1 人体血管网络的属性19-20
• 2.1.2 血管网络的血液动力学特征20-21
• 2.2 血管网络中的脉搏波21-25
• 2.2.1 脉搏波的传播22-23
• 2.2.2 脉搏波的反射23-24
• 2.2.3 中医脉象24-25
• 2.3 血管网络的建模25-29
• 2.3.1 模型参数25-26
• 2.3.2 模型搭建26-27
• 2.3.3 动脉网络建模27-28
• 2.3.4 模型求解工具28-29
• 2.4 本章小结29-31
• 第3章 左心模型的建立与仿真31-49
• 3.1 心脏概述31-36
• 3.1.1 心脏的组织结构31-32
• 3.1.2 心动周期32-33
• 3.1.3 心脏的血液动力学特征33-36
• 3.2 左心模型的建立36-42
• 3.2.1 心脏的Frank-Starling定律36-38
• 3.2.2 简化左心模型38-39
• 3.2.3 优化左心模型39-42
• 3.3 左心循环系统模型的仿真42-48
• 3.3.1 简化左心循环系统的建模仿真42-45
• 3.3.2 优化左心循环系统模型的仿真45-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 人体血管网络中的脉搏波仿真49-62
• 4.1 一维血管网络中的脉搏波仿真49-58
• 4.1.1 一维脉搏波仿真求解器49-50
• 4.1.2 血管分支处的反射波仿真50-51
• 4.1.3 左臂动脉段的脉搏波仿真51-53
• 4.1.4 不同压力下寸口脉三部的脉搏波变化53-55
• 4.1.5 桡动脉脉搏波试验55-58
• 4.2 等效电网络模型的脉搏波仿真58-61
• 4.2.1 经典模型的脉搏波仿真58-60
• 4.2.2 左心循环系统的脉搏波仿真60-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 中医脉象仿真分析62-72
• 5.1 左上肢耦合左心循环模型62-63
• 5.2 典型脉象的仿真分析63-66
• 5.2.1 平脉的仿真分析63-64
• 5.2.2 滑脉的仿真分析64-65
• 5.2.3 弦脉的仿真分析65-66
• 5.3 模型参数对桡动脉输出脉搏波的影响66-67
• 5.3.1 外周阻抗对仿真脉搏波的影响66
• 5.3.2 升主动脉顺应性对仿真脉搏波的影响66-67
• 5.3.3 心肌弹性对仿真脉搏波的影响67
• 5.4 人体病理脉象仿真分析67-71
• 5.4.1 心脏瓣膜病变仿真分析68-69
• 5.4.2 高血压弦脉仿真分析69-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 总结和展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-81
• 致谢81-82
• 附录182-83
• 附录283-86
• 附录386-87
• 攻读硕士期间成果87

【参考文献】

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1 史O驮，

本文编号：679373