有限差分的颅内动脉血压计算机仿真模型研究

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脑血管疾病因其在临床上的常见性和多发性,已经成为一种严重威胁人们身体健康、给人们带来生命威胁的主要疾病,其高患病率、高致残率、高死亡率使之成为当今社会关注的重要问题之一。而颅内压升高是许多脑血管疾病恶化或者产生脑疝危及生命的前兆,有效无创的监测颅内压对脑血管疾病的诊断及治疗有着重要的意义。基于颅内压机能模型能够体现具体的生理特性,本文采用机能模型对颅内动脉血压进行仿真。针对机能模型过于复杂,不利于计算的缺点,本文提出一种基于机能模型的无创的较为简化的一维有限差分颅内动脉血压检测模型。本文应用血液动力学原理,对有限差分颅内动脉血压计算机仿真模型进行简化假定,根据血液动力学方程给出模型的基本方程和控制方程,从基本方程中推出特征方程作为连续管段的计算依据,用有限差分元替换特征方程中的微分元,通过边界条件使用线性插值来计算动脉连续管段的血液压力和速度,而动脉管段的分支区域则利用控制方程来进行计算。为了验证该模型的有效性,本文进行了计算机仿真并得到一系列的的仿真结果,从其中重点选取了三个管段(颈动脉颅内分支、颞浅动脉、大脑中动脉)的仿真结果(即血液流量、血液流速和血液压力)进行对比分析。又把从本文模型中仿真得到的数据和已经发表文献中的临床数据和模型数据进行对比,结果显示本文模型仿真得到的血液流量和压力的数据范围和参考文献中的模型的数据范围基本一致,数据的变化趋势相同。由于本文模型进行了简化,仿真所得到的血液流量和压力数据丢失了一部分细节信息。本文所使用的有限差分的颅内血压计算机仿真模型得出的数据和真实的人体生理体征较为符合,并且模型简单,计算快捷,有一定的实用性。
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