颈动脉窦压力感受性反射作用下左心室辅助装置的血流动力学仿真

发布时间：2017-09-20 11:20

  本文关键词：颈动脉窦压力感受性反射作用下左心室辅助装置的血流动力学仿真

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【摘要】：心力衰竭是严重威胁国人的健康的疾病,其发病率呈现逐年增加趋势而且终末期的心力衰竭的死亡率相对高。由于心脏供体的缺乏,在欧美等先进国家心室辅助装置已经成治疗终末期心力衰竭的重要手段。心室辅助装置(ventricular assist device VAD)是一种机械循环辅助方法,主要适用于终末期心力衰竭病人心脏移植前以及心肌功能恢复的过渡使用、甚至是永久的替代治疗。VAD可以代替病弱心脏维持血液循环,增加组织器官的灌注量、同时降低心脏的负荷。集中参数模型是利用弹性腔原理建立的电路模型,将人体的血液循环系统集中成数个具有器官、组织功能的模块,每个模块具有代表血液动力学参数的元件(包括血管顺应性、血液阻力、血流惯性以及心脏的收缩力等)。由于各个元件有其不同的生理意思,因而可以通过调整参数值来模拟人体处于不同生理状态的血流动力学特性。CAMSIM集中参数模型主要由心脏、肺循环、体循环、左右冠状动脉循环四个子模块组成。由于颈动脉窦压力感受性反射(Carotid sinus baroreceptor reflex BR)调节在短期心血管调节过程中起着至关重要的作用,因而在人体血液循环集中参数模型中应予以考虑。BR调节机制是通过位于颈动脉窦血管壁的压力感受器感应血压的变化,然后传入通道把信号传递给中枢神经,再由中枢神经通过交感神经和迷走神经传出信号,心脏、动脉、静脉接受信号,做出响应,分别改变左右心室收缩末期弹性、心动周期、静脉无压体积、体循环外周阻力,从而达到快速调节血压的作用。本文在现有的集中参数计算机模型CAMSIM基础上,根据人体生理学原理和前人的临床实验、研究建立BR模块,并对其进行验证,证实其在CAMSIM中调节动脉血压的作用。通过前人研究的实验和临床数据对健康和心衰基线模型进行调试、验证。再通过主动改变基线模型中前负荷(开环设定左心房压为5,10,15,20,25 mm Hg)和血容量(减少静脉初始体积250,500,750,1000,1250 ml)两种方式对BR模型作用进行验证。最后仿真BR作用下左心室辅助装置心衰病人模型血流动力学特性。研究结果显示,通过对比仿真实验和临床数据证实了基线模型的血流动力学仿真结果基本符合人体生理参数指标。在测试BR反馈调节的仿真中,通过主动升高左心房压,使CO(Cardiac output)增加,动脉压也随之升高,左右心室收缩末期弹性模量、体循环外周阻力也逐渐减少,心动周期、静脉无压体积增加,这些都符合生理特性。从仿真的血流动力学参数结果中得出,在同等前负荷实验条件下,由于BR作用使得主动脉升高幅度较少。主动减少血容量,CO随之减少,主动脉降低,左右心室收缩末期弹性模量、体循环外周阻力也逐渐增加,心动周期、静脉无压体积减少,这些都符合生理特性。从仿真的血流动力学参数结果中,在同等减少血容量下,有BR的模型主动脉降低幅度较小。三组实验都证实了五种效应器最终的作用结果的CO和m Ao P在同等的仿真条件下变化幅度较小。在心室辅助装置下心衰病人模型的仿真结果证实了在m Ao P低于调整值时,有BR的模型通过增加左右心室收缩末期弹性模量、体循环外周阻力,减少心动周期、静脉无压体积来达到增加CO,提高m Ao P。本文在CAMSIM集中参数模型加入颈动脉压力感受器模块进一步完善模型,使模型仿真结果更加符合血液循环的血流动力学特性,因而完善后的模型血流动力学仿真结果对心室辅助装置的临床试验更具有指导意义。
【关键词】：心力衰竭 集中参数模型 心室辅助装置 颈动脉窦压力感受性反射 仿真
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R541.6;TP391.9
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 左心室辅助装置10-12
• 1.1.2 心室辅助装置在人体循环系统中生理效应的评价技术12-13
• 1.1.3 集中参数模型研究现状13-14
• 1.2 研究目的14-15
• 1.3 人体血液循环系统15-25
• 1.3.1 心脏泵16-19
• 1.3.2 血管模型19-22
• 1.3.3 颈动脉窦压力感受器反射22-25
• 第二章 仿真模型和方法25-38
• 2.1 人体集中参数电路模型25-30
• 2.1.1 血管模块26-27
• 2.1.2 心脏模块27-30
• 2.2 颈动脉窦压力感受器反射调节模块30-34
• 2.2.1 颈动脉窦压力感受器反射调节机制30-34
• 2.2.2 Simulink模块34
• 2.3 左心室辅助装置34-35
• 2.4 实验方法35-38
• 2.4.1 健康基线生理状态35-36
• 2.4.2 左心衰基线生理状态36-37
• 2.4.3 颈动脉窦压力感受器反射模块开环测试37
• 2.4.4 LVAD辅助心衰状态37-38
• 第三章 仿真实验结果38-49
• 3.1 Baseline基线生理状态模型38-39
• 3.1.1 健康生理状态模型稳态血流动力学38
• 3.1.2 左心衰稳态血液动力学38-39
• 3.2 颈动脉窦压力感受性反射调节作用39-47
• 3.2.1 左心房压升高对模型血流动力学影响39-42
• 3.2.2 血容量减少对血流动力学影响的开环测试42-47
• 3.3 LVAD辅助下的左心衰生理状态47-49
• 3.3.1 无颈动脉窦压力感受性反射的LVAD辅助心衰生理状态47-48
• 3.3.2 有颈动脉窦压力感受性反射的LVAD心衰病人模型48-49
• 第四章 讨论49-62
• 4.1 Baseline基线模型的验证49-56
• 4.1.1 健康基线生理状态的验证49
• 4.1.2 左心衰基线生理状态模型的验证49-50
• 4.1.3 颈动脉窦压力感受性反射模型的开环验证50-53
• 4.1.4 颈动脉窦压力感受性反射调节的动态响应53-56
• 4.2 颈动脉窦压力感受性反射调节对LVAD病人的影响56-62
• 第五章 结论和展望62-64
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间本人出版或公开发表的论著、论文69-70
• 附录70-77
• 致谢77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 鄂珑江;吴效明;胡玉兰;;心血管系统建模的研究进展[J];现代生物医学进展;2008年08期

2 姜红;葛均波;;心力衰竭流行病学特点[J];中国医学前沿杂志(电子版);2010年01期

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本文编号：887746