基于心血管循环系统模型的肺癌脉搏波信号分析与研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tlf123
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
肺癌作为临床常见恶性肿瘤,近年来其发病率与死亡率不断攀升且趋于年轻化。肺癌常见的检测方法主要以计算机断层扫描为主,但由于其检测成本和检测要求等限制,该方法对日常潜在肺癌患者的早期诊断效果不佳,导致大部分患者首次确诊时已是中期甚至晚期。桡动脉脉搏波信号与心电信号类似,蕴含着丰富的人体生理病理信息。鉴于目前西医检测方法在早期肺癌诊断上的表现,本文从血流动力学理论出发,建立了心血管循环系统键合图模型与上肢动脉三维有限元模型,并在此基础上对脉搏波信号形成机制和肺癌桡动脉脉搏波信号特征进行了分析与研究,最后结合临床脉搏数据进行对比,分析了肺癌桡动脉脉搏波信号特征形成原因,并在一定程度上验证了理论模型的有效性。首先,介绍了心血管循环系统解剖结构和生理特点,并在一维管流的简化条件下推导了心血管循环动力学基本参数及其计算公式。之后,根据脉搏波在心血管循环系统中的传播特点,结合弹性腔模型与键合图理论,建立了心血管循环系统键合图模型。对模型进行了正常生理状况下的模拟分析,得到了体循环、肺循环相关部位血流动力学输出指标并对左右手桡动脉处血液压力波形进行了分析与研究。其次,依据上肢动脉血管解剖结构建立了上肢动脉三维有限元模型,以心血管循环系统键合图模型肱动脉处的血液压力作为该模型输入边界条件,对模型进行了双向流固耦合数值模拟分析,研究了桡动脉寸口脉搏波信号形成机制和切脉对脉搏波信号的影响,并结合心血管循环系统键合图模型,对桡动脉脉搏波信号波形特征进行了模拟分析。然后,根据肺癌患者心血管系统特征的变化,对肺癌可能引发的几种典型心血管病况下桡动脉脉搏波信号的变化规律进行了模拟分析,并采用实验室研发的穿戴式脉搏信号采集设备,对肺癌患者与健康成年人的临床脉搏数据进行了采集与对比分析,发现时域上,肺癌患者与健康成年人的基本特征参数h4、h5,间接特征参数h3/h1、t2-t1、(t2-t1)/T、(t4-t3)/T、(t5-t4)/T有显著性差异,频域上,二者在0~5Hz频段内瞬时频率及能量占比有一定的差异,为肺癌的脉搏信号辨识提供了一定的参考依据。最后,将模型仿真结果与临床脉搏数据对比分析,在一定程度上验证了理论模型的有效性,并对建立的理论模型与肺癌脉搏波信号分析研究工作进行了归纳总结。
其他文献
高性能共轴对转无人直升机装备是目前世界各国在直升机技术研究领域争先发展的前沿方向。共轴对转输出齿轮箱作为共轴双旋翼直升机的核心部件,其动态特性直接影响着直升机的飞行性能。齿轮箱在复杂多变的工况下,容易导致齿轮发生如齿面剥落和磨损等故障,从而对传动系统造成严重的振动与冲击,降低齿轮箱系统的动力学性能。此外,齿轮箱整机系统不合理的结构设计,甚至会导致直升机发生严重的动力学问题,造成安全事故。基于此,本
学位
在旋转机械设备中,轴系作为核心传动部件,其运行状态决定了整个机械设备是否能够稳定可靠的工作。但是,轴系在实际工作中会受到扭转振动的作用并产生扭振,当扭振的激励频率与旋转轴系的固有扭振频率一致时,旋转轴系上的应力将会发生剧烈变化,机械装置的可靠性和使用寿命也会因此受到影响。因此,设计合适的扭振测试方法,开发一套高精度的扭振测试系统,并对扭振测试过程中存在的误差进行分析和消除对扭振测试有着重要意义。本
学位
共轴对转螺旋桨装置作为一种飞行器动力装置,其主要通过改变桨叶角度实现推力性能的变化,以匹配在不同工作条件、不同应用范围的需求。因此共轴对转螺旋桨装置中变桨机构的运动精度直接影响装置最终的推力性能。实际情况下,变桨机构不可避免的受到各种误差因素影响,这些因素将反映在变桨机构输出角位移上,从而影响变桨机构的运动精度,最终影响共轴对转螺旋桨装置的推力性能。本文针对变桨机构基本尺寸误差、运动副间隙和转动副
学位
2K-V型渐开线变齿厚少齿差传动具有传动比大、结构紧凑、体积小和质量轻等特点,并且可以通过对变齿厚齿轮副施加轴向力控制齿轮侧隙实现高精度传动,可广泛的应用于航空飞控、兵器火控、机器人、石油、化工、农机、轻工、冶金、矿山、建筑机械等行业。其广泛及复杂的应用场合需求对2K-V型渐开线变齿厚少齿差传动的承载能力、传动精度、寿命和振动噪声等提出了更高的要求。因此,有必要针对2K-V型渐开线变齿厚少齿差传动
学位
随着汽车行业竞争的不断加剧,产品生产需高效率、低成本才能快速占据市场先机。发动机作为汽车的核心关键部件,很大程度上决定着汽车性能的优劣。发动机缸盖是发动机的主要零件,若其生产线效率低下、成本高昂,将严重削弱在汽车制造行业的竞争力。发动机缸盖生产线是由设备和缓冲区组成的复杂系统,其性能由设备和缓冲区共同决定,为防止因设备故障造成生产线停产,企业对该生产线的可用度性能要求极高。加工中心作为发动机缸盖生
学位
在永磁同步电机电磁振动的研究中,存在着未考虑绕组和外壳结构对定子模态的影响,且仅研究稳态工况下电机的振动响应的问题,不能全面掌握定子振动特性;此外在电机转子结构振动方面,少有涉及到对存在气隙偏心和质量偏心转子的不平衡力特性与振动规律的研究。针对上述存在的问题,本文以风扇电机为研究对象,采用理论推导和有限元分析法对电机的电磁力、不平衡力和振动噪声特性展开了研究。用磁势乘磁导法理论推导了永磁同步电机径
学位
随着5G、人工智能等新一代信息技术在制造行业领域的深度融合应用,基于信息物理系统的智能装备、智能生产线、智能工厂等逐渐改变传统汽车制造企业的生产运营模式,并对处理汽车零部件制造过程中所产生的多源、海量、异构数据提出了更高要求。然而在当前汽车变速箱箱体智能生产线运行过程中,由于制造数据自身的复杂性、动态性以及制造过程中数据采集失效、数据导入异常等,致使海量异构数据处理效率低、可靠性不高,难以支持变速
学位
齿轮传动涡扇(GTF)发动机在低压压气机和风扇之间引入星型人字齿轮传动系统,使得风扇和压气机均处于理想的工作转速,其具有结构紧凑,工作转速高,传递功率大等特点,致使齿轮系统使役工况恶劣,动力学特性复杂,而不均的载荷分配以及较大的振动响应将引起齿轮系统传动效率降低、使用寿命缩短、工作状态失稳等,因此开展多源激励下星型人字齿轮系统的动态特性研究具有重要的工程意义。本文以GTF发动机齿轮箱缩比样机为研究
学位
RV减速器具有体积小、传动比大、高精度、高刚度等优点,被广泛应用于航空航天、工业机器人等精密传动装置中。RV减速器中摆线轮齿廓修形量的确定对整机的传动性能至关重要。现有摆线轮修形方法在确定修形量时都是基于针齿、针齿壳和曲轴等零件的理论尺寸,其在设计阶段完成,这可能导致摆线轮修形量与零件误差不匹配,使得针齿与摆线轮齿间出现装配干涉,或间隙过大使得传动精度和啮合性能达不到设计要求。因此如何考虑加工误差
学位
齿轮是重要的机械基础件,广泛用于航空、航天、风电、舰船、高铁等高端装备领域,其疲劳寿命直接决定整机的服役性能。近年来,因齿轮接触疲劳失效导致的装备事故频发,接触疲劳失效已成为制约我国高端齿轮装备性能与可靠性提升的重要瓶颈。喷丸、滚磨光整等高表面完整性加工技术可以提高齿轮的抗疲劳性能。然而表面完整性参数众多,表面完整性参数和接触疲劳性能之间关联规律复杂,取值严重依赖经验,难以准确预估齿轮的接触疲劳性
学位