失重对人体血液循环系统影响的仿真研究

1、失重对人体血液循环体系影响的仿真研究冯岱雅，孙喜庆，卢虹冰【关键词】失重模拟AsiulatinstudyneffetfEightlessnessnbldyle【Keyrds】eightlessnesssiulatin;bldpressure【摘要】目的：使用盘算机仿真失重对人体心血管体系的影响.要领：根据流体力学的根本原理，使用pspie语言创立革新后的多元非线性人体模子，模子包罗人体心脏模子、动脉体系模子、静脉体系模子以及外周血管模子等四部门.使用所创立的模子仿真人体在1G环境下心血管体系重要生理参数，与实行资料比拟，以验证其有用性，然后仿真0G与微重力环境下动脉血压与静脉血压的变革.结果：

2、模子仿真的1G环境下人体的自动脉压ABP、左室压LVP、左房压LAP、中央静脉压VP，结果与实行数据同等；仿真的0G环境下紧缩压SBP变革不显着，舒张压DBP有低落的趋势;0G和微重力环境下VP值靠近，且相对1G环境下VP有增长的趋势.结论：仿真模子是有用的，可以模拟失重条件下心血管体系的变革.【关键词】失重模拟；血压0弁言失重将对人体心血管体系产生倒霉影响.人体实行的要领获得了必然的希望，但是很多指标在现有的条件下难以得到.比年来普及开展了对这一范畴的盘算机仿真研究，以补充人体实行的不敷.我们在从前创立的人体仿真模子底子上，创立了人体的心血管体系的链式模子，同时仿真了失重对血压的影响，为人体

3、实行提供猜测和引导.1质料和要领1.1模子形貌流体力学的液体网络理论以为,心血管体系是一个由两个往复泵及庞大的黏弹性管道组成的流体管系.假设只体贴流体管系中某些点的压力和流量的瞬态特性及管系参数对它们的影响,就可以将流体管系思量成一个流体网络.由于流体网络所导出的传输方程与电学网落中相应的方程有雷同情势，以是可用电学网络中的很多观点和要领办理生物流体网络的题目，两者详细等效干系Tab1.表1电学参量与生理参量对应表略我们在这一底子上，以人体生理成效、剖解布局以及生物医学实行数据来确定模子的体系参量及其数学干系，创立了一个多元非线性人体心血管体系模子.根据我国航天员的选拔尺度，确定模子所用尺度人

4、身高170，体质量65kg.模子是以美国Drexel大学Jarn传授等创立的多元非线性人体循环体系模子以及白皙等1比年的事情为底子，应用pspie语言创立了人体心血管体系模子，模子是一闭环正反响体系，包罗两大部门，心脏模子和血管模子.心脏模子包罗左、右心两大部门，左、右心为布局雷同的两个等效网络，但各自参数取值差异，模子根据Suga等提出的时变弹性公式创立2.血管模子将血管分为16段，每段包罗动脉、静脉以及外周血管3部门，由NavierStkes方程得到各段血管压力、流量间的干系3,模子可调治G值的巨细以仿真0G和微重力对人体的影响.1.2仿真内容使用所建模子，仿真研究：1G环境下人体的ABP

5、,LVP及LAP的压力时间曲线，并和权力巨子实行资料中尺度曲线举行比拟，以验证仿真模子的有用性;在0G环境下人体ABP,LVP及LAP的压力时间曲线;在0,1G和微重力G=0.001环境下VP的压力时间曲线.2结果2.1仿真1G环境下的生理变量ABP变革范畴为78118Hg1Hg=0.133kPa,LVP为4116Hg,LAP为314Hg，权力巨子实行资料中ABP为75117Hg,LVP为2118Hg,LAP为212Hg，且两者波形相似Fig1,2，模子仿真结果与实行数据大要符合，说明模子有用.2.21G与0G环境下SBP,DBP仿真结果仿真的1G环境下人体SBP为118Hg，0G环境下为11

6、5Hg，变革不大；1G环境下人体DBP为75Hg，0G环境下为58Hg，有显着落落的趋势；0G环境下人体脉压比1G环境下大14Hg.0G和1G环境下ABP,LVP及LAP的压力时间曲线波形相似Fig2,3.3讨论比年来普及开展了失重对人体血液循环体系影响的仿真研究.我们所接纳的模子属于链式模子范畴，在思量到体系的输入输出的同时对体系内部根据其自身的布局，结合研究的目的举行细分，这就使创立的模子具有较好的正确度，更靠近于现实.理论也证实，链式模子在精度、动态相应方面远优于黑箱理论模子和集总参数模子4.本模子盘算速率快，所仿真的实行数据与尺度曲线靠近，证实白链式模子确着实仿真研究中具有有用性和良好

7、性.在验证模子有用性的底子上，我们模拟了失重后人体血压的变革.仿真结果表白，失重后SBP变革不大，提示失重后心输出量大概改变不大，从而对SBP影响有限.仿真盘算出的DBP在失重后显着低落，说明失重后在心输出量变革不大的环境下，心舒张期中血液向外周活动的速率加速，心舒张期末存留在自动脉中的血量淘汰，使DBP低落，提示外周阻力大概减小.VP是权衡人体在0G或微重力环境下体液头向转移的一个紧张指标，也是连续监测心充盈压唯一大概的本领，它的巨细取决于心脏射血本领和静脉转意血量之间的彼此干系.VP与心脏射血本领呈负相干，与静脉转意血量呈正相干.0G时VP较1G时增长，提示失重后心脏射血本领削弱或静脉回流

8、加速，导致VP升高，而外周静脉压升高也大概导致同样结果.比年研究表白，0G环境中人体实行初期VP升高，微重力环境下早期未出现VP升高5.仿真结果表白，0G与微重力环境下，初期的VP均较1G时升高，并且两者的VP险些在同一范畴内变革，这与人体实行结果存在抵牾，尚待进一步研究.【参考文献】1白皙.生理体系仿真.清华大学出书社，1994:85-115.2白皙.血液循环体系仿真.清华大学出书社，1995:134-179.3JarnD,reT,BaiJ.ardivasularrespnsestaeleratinstress:Aputersiulatin.PreedingsftheIEEE,1988;76(6):700-707.4任挺进，李志刚，谢茂清，等.链式布局模子与多段集总参数模子的比力J.清华大学学报，1999:10(39):251-255.RenTJ，LiZG,XieQ,etal.parisnstudybeteenhainstruturedelandult