重力改变对人体心血管循环系统影响的仿真研究

发布时间：2017-06-12 01:06

  本文关键词：重力改变对人体心血管循环系统影响的仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人类航空航天事业的飞速发展，在飞行过程中如何为航天员提供舒适健康的工作环境，提高工作效率已经成为各国科研工作者的一致目标。航天飞行过程中面临的失重/微重力环境导致人体血液体液重新分布，影响心血管循环系统的正常运转，危害航天员的舒适健康，阻碍飞行过程中各项工作的有效完成。因此，研究失重/微重力环境对人体心血管循环系统各项生理参数的影响以及重力改变后各参数的变化规律，对于预防重力变化引发的不良影响，保证航天员的舒适健康以及提高各项工作的完成能力具有重要意义。 目前，对人体心血管循环系统的研究主要分为试验法以及建模仿真法。试验法包括直接对人体进行测量和试验以及通过动物实验将数据外推于人体，二者均受到伦理道德及技术手段等方面的制约，且耗时耗力。建模仿真方法可以突破上述限制，并且以其灵活有效的特点成为研究心血管循环系统的重要手段。 本文根据弹性腔模型理论，在原有心血管循环系统数学模型的基础上，引入了重力变化对血液静压的影响，采用Simulink/Matlab软件建立了能够预测重力变化对人体心血管循环系统影响的仿真模型。模拟了正常重力环境下人体心血管循环系统的基本生理参数，与试验值比较验证了模型的准确性；仿真了失重/微重力环境下各生理参数的变化规律，得到失重/微重力环境下体动脉压力、左右心室压力、左心室容积及左右心室血流量的波形与正常重力环境下基本一致，，重力减小导致舒张压与收缩压降低、左右心室压力升高、左心室容积增大、左右心室血流量增大；预测了重力改变对人体血液动力学参数的影响，随着重力增大，平均动脉压及心率将会升高。 本文是研究重力变化对心血管循环系统生理参数影响的初步尝试，所建立的模型具有运行速度快、仿真结果精确、适用性广等优点。为进一步研究重力对人体血液分布的影响，建立适用于失重/微重力环境下的人体热调节系统数学模型，提高航天飞行过程中人体的热舒适程度打下了坚实的基础。
【关键词】：心血管循环系统 重力改变 数学模型 仿真模拟 热舒适
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R852.22
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-15
• 1.2.1 心血管循环系统数学模型10-12
• 1.2.2 适用于重力变化条件的心血管循环系统数学模型12-15
• 1.3 研究课题来源及主要研究内容15-17
• 1.3.1 课题来源15-16
• 1.3.2 研究内容16-17
• 第二章 基本理论及研究方法17-36
• 2.1 心血管循环系统的生理知识17-21
• 2.1.1 心脏17-19
• 2.1.2 循环系统19-21
• 2.2 心血管循环系统的调节机制21-24
• 2.2.1 神经调节22-24
• 2.2.2 血容量调节24
• 2.3 失重或模拟失重对心血管循环系统的影响24-25
• 2.4 血液动力学参数与电学量的类比关系25-31
• 2.4.1 电流与血液体积流量26-27
• 2.4.2 电压与血液压力差27
• 2.4.3 电阻与粘性阻力27-28
• 2.4.4 电容与动脉顺应性28-29
• 2.4.5 电感与血液流动惯量29-30
• 2.4.6 电阻抗与血液阻抗30-31
• 2.5 弹性腔模型理论31-34
• 2.5.1 连续性方程32-33
• 2.5.2 弹性腔模型的基本方程33-34
• 2.6 建模仿真软件简介34
• 2.7 本章小结34-36
• 第三章 心血管循环系统仿真模型的建立36-54
• 3.1 心脏模块36-41
• 3.1.1 数学模型37-41
• 3.1.2 参数设置41
• 3.2 体循环模块41-46
• 3.2.1 数学模型42-44
• 3.2.2 参数设置44
• 3.2.3 重力应激作用44-46
• 3.3 肺循环模块46-48
• 3.3.1 数学模型46-48
• 3.4 神经控制模块48-53
• 3.4.1 数学模型48-51
• 3.4.2 参数设置51-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 仿真结果分析54-63
• 4.1 正常重力环境下心血管基本生理参数54-58
• 4.2 失重与微重力环境下心血管基本生理参数58-61
• 4.3 重力改变对血液动力学参数的影响61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 攻读学位期间主要成果71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 张乐宁,孟庆军,张立藩,马进;模拟失重大鼠动脉血管紧张素受体基因表达的研究[J];航天医学与医学工程;2002年05期

2 刘洋;焦纯;张国鹏;张立藩;卢虹冰;;不同角度倾斜对人体心血管系统影响的仿真研究[J];航天医学与医学工程;2009年02期

3 冯宇军,杭晓明,田树军;多分支心血管循环系统的建模和仿真研究[J];生物医学工程学杂志;2000年02期

4 郝卫亚,白净,张立藩,吴兴裕;失重后血量减少致立位应激时心血管反应改变的仿真研究[J];生物医学工程学杂志;2002年01期

5 胡U

本文编号：442885