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二尖瓣是人体心脏的重要瓣膜组织,二尖瓣关闭不全是指二尖瓣在心脏收缩期不能正常关闭,造成左心室内血液部分反流到左心房,是心血管疾病中最常见的病理现象之一。二尖瓣反流会造成左心室扩张以及左心室功能障碍,严重时甚至会引发心力衰竭以致死亡。研究二尖瓣关闭不全时的血液动力学状态对于二尖瓣临床修复和瓣膜置换手术有着重要的指导意义。由于生理系统自身的错综复杂机制以及缺乏在体实验手段,常采用建模与仿真的方法无创伤地量化分析生理系统的不同特征。 论文以心血管系统的生理特征为基础,采用等效电路模型的方法来仿真二尖瓣关闭不全时心血管系统中的血液动力学变化。论文首先介绍了建模过程中涉及到的心血管系统生理知识、二尖瓣关闭不全时出现的病理生理现象、计算机仿真的理论基础以及生理系统建模常用方法;然后建立简单的左心主动脉循环系统模型,对人体正常状态下的血液循环进行仿真,验证分析仿真结果,并研究模型中主要参数与血液动力学的关系;在此基础上,根据二尖瓣关闭不全的病理特征建立更加精细的四腔室集总参数的心血管系统模型,该模型能更加精确的仿真二尖瓣关闭不全病理情况,分别仿真了不同程度(轻、中、重)二尖瓣关闭不全情况,仿真结果与临床实际生理现象相吻合。论文的主要研究工作与创新包括如下几点: 1.根据血流动力学与电路系统的等效规律,以心血管系统生理特征为基础,对心脏和血管分别进行建模。将左心模型和主动脉模型进行耦合,建立左心主动脉系统循环模型,模拟正常状态下的左心循环血液动力学状态,得到主要生理特征参数值和仿真曲线图,验证仿真方法的正确性。最后研究分析了模型中主要参数与实际生理系统的血液动力学的关系。 2.二尖瓣关闭不全会导致左心室、左心房和肺动脉的血液动力学的改变,因此本文建立更加精细的整个四腔室集总参数的心血管系统模型。该模型对左心、右心、体循环系统和肺循环系统进行耦合,模拟整个心血管系统中的血液动力学状态,进一步验证模型与仿真的合理性。 3.在四腔室集总参数仿真模型的基础上,仿真不同程度(轻、中、重)二尖瓣关闭不全的反流情况,分析二尖瓣反流对左心房、左心室和肺循环系统的血液动力学影响,定量地计算出二尖瓣反流量,对二尖瓣关闭不全的程度进行判断。建立具有参数可变的个性化的仿真系统,允许针对不同个体特征修改仿真模型参数,并将仿真结果直观显示出来。