带压力反馈的人体血液循环系统建模方法与设备技术方案

本发明专利技术属于人体血液循环系统建模领域，提供了一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法与设备

【技术实现步骤摘要】
带压力反馈的人体血液循环系统建模方法与设备


[0001]本专利技术属于人体血液循环系统建模领域，尤其涉及一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法与设备
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]人体血液循环系统是一种高度复杂的动态系统，蕴含着丰富的动力学信息，研究的路线与其他研究领域一样，分为实验研究和数值模型研究两种方法
。
实验研究可分为在模拟搭建的血液循环系统上进行的体外研究以及在动物或人体内进行的体内研究
。
由于设备的局限性，体外研究往往过度简化了研究对象，难以精确复现更加复杂的生理或病理状态
。
更真实和更复杂的实验研究通常是在体内进行的，测量各种生化和血流动力学参数，以探讨心血管疾病的发病机制以及药物或装置干预的效果
。
受伦理道德规范的限制，通常会使用动物进行体内研究，然而，人和动物之间的生理反应存在差异
。
受技术限制，并不是所有的体内信号都可以测量
。
此外，体内研究不仅成本高
、
周期长而且实验模型不可重复使用
。
[0004]近年来，数值建模已经发展成为一种成熟的技术，在各行业都有应用
。
鉴于人体心血管系统的建模研究不涉及伦理问题，而且可以重复实验，并且模型容易调整等诸多优势，在心血管医学研究中得到越来越多的应用
。
但是，人体血液循环系统非常复杂，随着患者身体活动和各种情绪变化，必然会引起患者心跳
、
血液流速
、
血压的变化等，这样使得人体心血管系统的整个控制涉及多种机制，对于人体心血管系统的模型构建造成难度
。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法与设备，其将压力反射模型集成到心血管集中参数模型上建立心血管耦合系统血流动力学模型，以用于模拟患者的生理
、
病理情况以及模拟实验研究
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法
。
[0008]一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其包括：
[0009]采用左心模型
、
右心模型
、
体循环模型和肺循环模型这四个部分，模拟人体血液循环系统中的血液动力过程，构建出心血管集中参数模型；
[0010]采用传入神经通路模型
、
传出神经通路模型和效应器这三个部分，模拟预设短期的神经调节机制，构建出主动脉压力反射模型；
[0011]耦合心血管集中参数模型及主动脉压力反射模型，得到带有生理反馈控制的人体血液循环系统模型；
[0012]其中，所述主动脉压力反射模型的输入为心血管集中参数模型中的主动脉压力，
输出将作用于心血管集中参数模型中的体循环外周血管阻力
、
左心室收缩末期弹性
、
右心室收缩末期弹性和心动周期
。
[0013]作为本专利技术的第一个方面的一种实施方式，所述左心模型由左心室
、
左心房
、
二尖瓣和左动脉瓣四个模型组成；
[0014]所述右心模型由右心室
、
右心房
、
三尖瓣和肺动脉瓣四个模型组成
。
[0015]作为本专利技术的第一个方面的一种实施方式，所述体循环模型由主动脉
、
动脉
、
小动脉和毛细血管以及各级体静脉四个模型组成；
[0016]所述肺循环模型由肺动脉
、
肺部小动脉
、
肺部微动脉和肺部毛细血管以及各级肺静脉四个模型组成
。
[0017]作为本专利技术的第一个方面的一种实施方式，所述传入神经通路模型包含压力感受器的传入通路，压力感受器能感受到主动脉压力的瞬时变化
。
[0018]作为本专利技术的第一个方面的一种实施方式，所述传出神经通路模型由通往心血管系统各个器官的交感神经通路和迷走神经通路组成
。
[0019]作为本专利技术的第一个方面的一种实施方式，所述效应器用于接收神经活动，以改变心率
、
心脏收缩力以及血管状态
。
[0020]本专利技术的第二个方面提供一种带压力反馈的人体血液循环系统建模设备
。
[0021]一种带压力反馈的人体血液循环系统建模设备，其包括：
[0022]心血管集中参数模型构建模块，其用于采用左心模型
、
右心模型
、
体循环模型和肺循环模型这四个部分，模拟人体血液循环系统中的血液动力过程，构建出心血管集中参数模型；
[0023]主动脉压力反射模型构建模块，其用于采用传入神经通路模型
、
传出神经通路模型和效应器这三个部分，模拟预设短期的神经调节机制，构建出主动脉压力反射模型；
[0024]人体血液循环系统模型构建模块，其用于耦合心血管集中参数模型及主动脉压力反射模型，得到带有生理反馈控制的人体血液循环系统模型；
[0025]其中，所述主动脉压力反射模型的输入为心血管集中参数模型中的主动脉压力，输出将作用于心血管集中参数模型中的体循环外周血管阻力
、
左心室收缩末期弹性
、
右心室收缩末期弹性和心动周期
。
[0026]作为本专利技术的第二个方面的一种实施方式，所述左心模型由左心室
、
左心房
、
二尖瓣和左动脉瓣四个模型组成；
[0027]所述右心模型由右心室
、
右心房
、
三尖瓣和肺动脉瓣四个模型组成；
[0028]作为本专利技术的第二个方面的一种实施方式，所述体循环模型由主动脉
、
动脉
、
小动脉和毛细血管以及各级体静脉四个模型组成；
[0029]所述肺循环模型由肺动脉
、
肺部小动脉
、
肺部微动脉和肺部毛细血管以及各级肺静脉四个模型组成；
[0030]作为本专利技术的第二个方面的一种实施方式，所述传入神经通路模型包含压力感受器的传入通路，压力感受器能感受到主动脉压力的瞬时变化；
[0031]作为本专利技术的第二个方面的一种实施方式，所述传出神经通路模型由通往心血管系统各个器官的交感神经通路和迷走神经通路组成；
[0032]作为本专利技术的第二个方面的一种实施方式，所述效应器用于接收神经活动，以改
变心率
、
心脏收缩力以及血管状态
。
[0033]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，包括：采用左心模型
、
右心模型
、
体循环模型和肺循环模型这四个部分，模拟人体血液循环系统中的血液动力过程，构建出心血管集中参数模型；采用传入神经通路模型
、
传出神经通路模型和效应器这三个部分，模拟预设短期的神经调节机制，构建出主动脉压力反射模型；耦合心血管集中参数模型及主动脉压力反射模型，得到带有生理反馈控制的人体血液循环系统模型；其中，所述主动脉压力反射模型的输入为心血管集中参数模型中的主动脉压力，输出将作用于心血管集中参数模型中的体循环外周血管阻力
、
左心室收缩末期弹性
、
右心室收缩末期弹性和心动周期
。2.
如权利要求1所述的带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，所述左心模型由左心室
、
左心房
、
二尖瓣和左动脉瓣四个模型组成；所述右心模型由右心室
、
右心房
、
三尖瓣和肺动脉瓣四个模型组成
。3.
如权利要求1所述的带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，所述体循环模型由主动脉
、
动脉
、
小动脉和毛细血管以及各级体静脉四个模型组成；所述肺循环模型由肺动脉
、
肺部小动脉
、
肺部微动脉和肺部毛细血管以及各级肺静脉四个模型组成
。4.
如权利要求1所述的带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，所述传入神经通路模型包含压力感受器的传入通路，压力感受器能感受到主动脉压力的瞬时变化
。5.
如权利要求1所述的带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，所述传出神经通路模型由通往心血管系统各个器官的交感神经通路和迷走神经通路组成
。6.
如权利要求1所述的带压力反馈的人体血液循环系统建模方法，其特征在于，所述效应器用于接收神经活动，以改变心率
、
心脏收缩力以及血管状态
。7.
一种带压力反馈的人体血液循环系统建模设备，其特征在于，包括：心血管集中参数模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑琴，边忠国，陈玉国，王甲莉，李瑞建，刘洪涛，
申请(专利权)人：山东大学齐鲁医院，
类型：发明
国别省市：