血液循環范例6篇

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血液循環范文1

凍瘡主要是長期寒冷(10℃以下)作用于皮膚而致,受凍后皮下動脈收縮,久之血管麻痹而無法擴張,靜脈瘀血,使局部血液循環不良,致組織營養不良,甚至可發生組織壞死。常發生于暴露及末梢循環較差的部位,發生在手指、手背、面部、足背、足緣、足跟、耳廓等處。

根據輕重程度,一般把凍瘡分為三度。一度:開始可因暫時滲出,色紫紅或青。可伴有浮腫,觸之有涼冷感。此時遇暖,顏色可轉為紅腫,并出現瘙癢、疼痛。二度:若受凍較重,小動脈收縮時間過久,組織損傷加重,則在紅斑的基礎上發生水皰或大皰,內容清晰,皰破后形成糜爛滲出液或結痂。三度:由于受凍較重而組織壞死,形成潰瘍。

一般來說,典型的凍瘡很容易被認識,但對癥狀、部位不典型的病例要注意與多形紅斑、紅斑狼瘡、結節性紅斑、硬結性紅斑等其他皮膚病相鑒別。

本病多由于運動不足、局部潮濕、局部皮膚受壓、氣溫寒暖突變、肥胖及營養不良等因素而發,所以預防的措施應針對這些原因制定,要從以下幾個方面入手:

1.初冬時節天氣突然變冷此時最易發生凍傷,要特別注意保暖,尤其是往年發生過凍瘡的部位。

2.堅持體育鍛煉,可改善周身血液循環,提高抗寒能力及機體的抵抗力,是預防凍瘡的最好方法。

3.堅持用冷水洗手、洗臉、洗腳、或進行冷水浴、冬泳等,可明顯改變局部血液循環,提高抗寒能力。

4.要穿寬大舒適、滲汗能力較強的鞋墊以保持干燥,避免局部受壓。

血液循環范文2

一、分析學生的知識水平,尋找教學切入點

剛進入中學的七年級新生,生物知識僅限于小學自然中,學習到的一點知識,小學五年級的自然課介紹了人體循環、呼吸、消化神經等系統的簡單結構和作用,循環系統介紹了心臟的結構和血管種類,還介紹了血管中動脈、靜脈概念,提到動脈是從心臟發出的血管,靜脈是回到心臟的血管,呼吸系統就簡單介紹肺的作用,吸入氧氣呼出二氧化碳等生理作用,生物知識量非常有限。

二、分析教材特點,明確教學目的

本節課通過對“血液”、“血管”“心臟”概念特點的復習,通過對脊椎動物血液循環特點、比較的復習,歸納人體“血液循環”的特點。利用掛圖,教學電動模型、錄像等手段來重點講述“血液循環”的概念和途徑。

本節課的教學重點、難點為:“體循環和肺循環的途徑”,教學另一個難點為:“血液的循環途徑中血液成分的變化“。在這節課的教學中,教師應當把握好三個要點:一是體循環和肺循環的途徑及其相互協同的關系;二是動脈與動脈血、靜脈與靜脈血以及它們相互之間的關系;三是血液循環的意義,也即血液循環在流經身體各部分組織細胞的毛細血管以及流經肺部主毛細血管時發生的物質交換。

本節課為兩課時完成,第一課時完成心臟的結構和功能的教學,第二節課時完成血液循環途徑的教學。

三、制定合理巧妙教學方法和教學手段

我在這節課中是這樣制定教學方法和教學手段的:復習、分析、歸納與多媒體相結合,利用掛圖、教學模型、實物解剖、教學光盤等手段。本節課是建立在“血液”“血管”“心臟”有關知識特點基礎之上的,通過對比、歸納、升華出人體血液循環的基本概念。體循環和肺循環的概念和途徑,可以利用畫示意圖、電動模型,對比、歸納出特點,由于是動態過程,在通過教學光盤演示循環的途徑,有利于突破本節課的難點,并通過動脈血和靜脈血在循環過程中的變化,物質交換的進行,為以后的教學打下基礎,顯示循環系統在人體新陳代謝中的核心作用。

四、教學過程

(一)新課導入

復習(1)血漿、血細胞的成分作用;(2)回憶小學自然學過動脈、靜脈概念:動脈、靜脈、毛細血管結構特點、概念并畫出血流方向示意圖:心臟動脈,心臟靜脈,動脈毛細血管靜脈;(3)心臟結構:二心房,二心室。并出示心臟結構示意圖(圖1)。

讓學生將這三部分知識整合在一起,得出血液在心臟與血管之間的流動的方向和順序(圖2)。

導入血液循環的概念:血液在由心臟和血管組成的密閉的管道中流動,即血液循環。

提問:血液循環的動力是什么?學生回答:“是心臟”,復習心臟起到“泵”的作用,回憶心臟四個腔室、名稱和肌肉層的厚度,強調左心室最厚,其次是右心室。

(二)新課講述

1.根據學生在小學自然已學過的“肺的呼吸”的知識

提問:肺的作用是什么?學生回答:“吸入氧氣,呼出二氧化碳”。問:“吸入氧氣,呼出二氧化碳”在人體如何運輸的呢?是由人體內的液體運輸通道即血液循環進行運輸的。

2.體循環和肺循環:人體內血液循環非常復雜,大致可分為兩條循環途徑:(1)體循環(2)肺循環。

(1)介紹體循環和肺循環展示掛圖:體循環和肺循環比較,兩條循環途徑:讓學生得出體循環較長、肺循環途徑較短。

(2)介紹與心臟四個腔室相連的血管提問:“體循環出發點應從心臟的哪個腔室出發?”提示學生看圖(1)心臟左心室肌肉層較厚,收縮力最大,射血最有力,在根據圖(1)介紹心臟四個腔室所指的血管名稱:左心室肺動脈,上下腔靜脈右心室,肺靜脈左心房,并在圖(1)上標出四種血管與心臟的連接。

得出圖(3)示意圖。

(3)指導學生將圖3和上面的圖2內容結合起來,推出體循環和肺循環的血流途徑:體循環為:左心室主動脈各級動脈

右心室 右心房上下腔靜脈各級靜脈體內毛細血管

肺循環為:右心室肺動脈肺毛細血管

左心室左心房肺靜脈

(4)指導學生判斷血液循環中,各部位的血液成分。

強調在肺循環中肺泡毛細血管進行全體交換,排出二氧化碳,吸入氧氣,則從肺泡中流入的含二氧化碳的血液,將二氧化碳擴散到肺泡中,氧氣擴散到血流中,則血液變為含氧氣多,含二氧化碳少的鮮紅動脈血,由此得出肺靜脈中為動脈血,肺動脈中為靜脈血。為了便于學生理解血液成分的變化,我把肺比喻成人體的“加氧站”,進入肺中的血液含二氧化碳多含氧氣少為靜脈血,流出肺的血液含氧氣多二氧化碳少為動脈血。

在體循環中:在體內各器官毛細血管產生二氧化碳由血液運走,這樣則血液變為含二氧化碳多氧氣少的暗紅的靜脈血,由此得出體動脈中為動脈血,體靜脈中為靜脈血。

3.總結

(1)心臟四個腔室所連接的血管口訣:“房連靜,室連動”,即心房連接靜脈,心室連接動脈。

(2)體循環和肺循環的途徑:口訣:“體左右,肺右左”,即體循環起點從左心室出發,途徑動脈,毛細血管,靜脈終點回到右心房。肺循環從右心室出發,途徑動脈、毛細血管、靜脈回到左心房。

(3)體循環和肺循環途徑中各部位的血液成分:口訣:“體名符,肺相反”,即體動脈中為動脈血體靜脈中為靜脈血。肺動脈中為靜脈血,肺靜脈中為動脈血。

血液循環范文3

推拿系中醫學的重要組成部分。近幾年來,本人根據多年的臨床經驗不斷研究推拿在^體生理病理方面的作用機理。發現推拿對血液循環系統擴張血管,增強血液循環,改善心肌供氧,加強心臟功能,從而對人體的體溫、脈搏、血壓等產生一系列的調節作用。

1對血管的作用機理

1,1擴張毛細血管各種推拿手法對血管的作用,主要表現在促使毛細血管擴張,使儲備狀態下的毛細血管開放。實驗證明,推拿可引起一部分細胞內的蛋白質分解,產生組織胺和類組織胺物質,使毛細血管擴張開放。說明推拿手法不僅能使毛細血管的開放數量增加,而且直徑和容積也擴大,滲透性能有所增強,增加了血流量,改善了肢體循環,因而大大地改善了局部組織的供血和營養。施行大面積的推拿手法治療可使全身血液得以重新分配,降低血流阻力,減輕內臟瘀血,有助于靜脈回流,降低中央動脈的壓力,減輕心臟負擔。

1,2恢復血管壁的彈 推拿手法對人體體表組織的壓力和所產生的摩擦力,可大量地消耗和清除血管壁上的脂類物質,減緩了血管的硬化對恢復血管壁的彈性,改善血管的通透性能,降低血液流動的外周摩擦力,都具有一定的作用。

總之,推拿治療對血管的作用,除了刺激作用之外,與血管本身的機能狀態以及人體整體的機能狀態,都有一定的密切關系。

2對血液循環的作用原理

2,1加進血液流動推拿手法雖作用于體表,但其壓力卻能傳遞到血管壁,使血管壁有節律地被壓癟、復原,當復原后,受阻的血流驟然流動,使血流旺盛,流速加快。但由于動脈內壓力很高,不容易壓癟,靜脈內又有靜脈瓣的存在,不能逆流,故實際上是微循環受益較大,使血液從小動脈端流向小靜脈端的速度得到提高。微循環是血清與組織間進行物質及氣體交換的場所,而動脈、靜脈只是流通的管道,可見促進微循環內的血液流動,對生命具有重要意義。例如用推拿治療頸椎病,發現椎動脈血流圖均有不同程度的波幅升高,說明推拿可緩解椎動脈受壓程度,使椎動脈中血液流動的速度加快,從而改善了腦血管的充盈度;推拿在單側委中穴上操作,可引起雙側小腿血流量增加;通過血流動力流變學參數來測定推拿后的作用,發現推拿能使脈率減慢,每搏輸出量增加,從而有節省心肌能量消耗,提高心血管機能,改善血液循環等作用。

2,2降低血液粘稠度在瘀血狀態下,由于血液流速降低,而使血液粘稠度增高,粘稠度的增高又進一步使流速降低,二者如此惡性循環,終使血液凝集、凝固。通過推拿手法有節律的機械刺激,迫使血液重新流動及提高血液流速,從而降低了血液粘稠度,使流速與粘稠度之間進入良性循環狀態。

總之,推拿治療通過放松肌肉,改變血液高凝、粘、濃聚狀態,可加快血液循環,改善微循環和腦循環,因此,可廣泛地用于治療高血壓、冠心病、動脈硬化等疾病。

3對心臟功能的作用機理

本人對100例冠心病患者的治療觀察后,發現推拿手法對心率、心律、心功能都有調節作用。研究證實,推拿可使冠心病患者的心率減慢。由于心率減慢,心臟做功減輕,氧耗減少,同時還可使冠心病患者的左心室收縮力增加,舒張期延長,使冠狀動脈的灌注隨之增加,從而改善了冠心病患者的心肌缺血、缺氧狀態,緩解了心絞痛的癥狀。手法按揉心俞、肺俞、內關、靈臺、神道穴治療心絞痛,心電圖恢復正常者可達33.30%。

總之,推拿對心臟功能的作用機理,主要是與降低外周阻力,改善冠狀動脈供血,提高心肌供氧,減輕心臟負擔,改善心臟功能有關。

4對血壓的作用機理

推拿后人體肌肉放松,肌肉緊張緩解,引起周圍血管擴張,循環阻力降低,從而減輕心臟負擔,并通過對神經、血管、血流改變的調節作用,從而影響人體的血壓。本人對300例原發性高血壓患者進行推拿后,發現患者的收縮壓、舒張壓、平均動脈壓均有明顯下降20-30毫米汞柱,且外周總阻力下降率達80.43%,血管順應性改善率達78.2%,心搏出量增加,射血分數增高,心肌耗氧量減少率達80.4%,從而達到降低血壓和改善臨床癥狀的目的。

研究證實,對高血壓病人進行推拿治療,確能降低其血壓,經過多次推拿治療后,可使血壓恒定在一定水平。

血液循環范文4

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關鍵詞 結構化 血液循環 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

結構化原則是指:注重學科的基本結構,一切科學理性知識都借助概念才能進行。系統、扎實的專業知識是教師上好一堂課最關鍵要素,也是進行其他教育活動的基礎。學生完整知識體系的建立一方面有賴于教師平時對教材的前后連貫,另一方面還有賴于教師不斷引導學生對知識的縱橫歸納。

“血液循環途徑”這部分內容自成體系,因為它建立在學生對“動脈、靜脈、毛細血管、靜脈血、動脈血”概念的理解以及心臟結構的學習基礎之上。氧氣及人體吸收的營養物質需要經過血液循環運送到身體的各種組織、器官,人體所產生的廢物也通過血液循環運輸到呼吸系統和泌尿系統排出體外,它既是前面所學知識的深化和發展,又為后面學習奠定基礎。因此血液循環途始終是學生學習的重點和難點。

筆者也嘗試過多種方法:小實驗情境體驗、動畫模擬、編順口溜,講練結合當堂檢測,都不能收到預期的效果。這與初一學生仍以形象思維為主,空間想象能力有待于提高有密切關系,也與教學中教師對這部分的教材前后聯系做的不夠,不能幫助學生建立完整的知識體系有關。為提高教學實效,筆者對結構化原則在這部分知識的教學應用進行了如下嘗試。

1 提前滲透概念,把握學習的起點

動脈血與靜脈血的概念是在“輸送血液的泵-血液”一節的第二課時才出現,而“動脈與動脈血、靜脈與靜脈血”是學生易混概念,再加上血液循環這個難點,學習難度相當大。在“發生在肺內氣體交換”時,教材有一段話“空氣中的氧氣透過肺泡壁和毛細血管進入血液,同時血液中的二氧化碳也通過毛細血管壁和肺泡壁進入肺泡,然后隨著呼氣的過程排出體外”。這里已經涉及到血液含氧量變化的問題,這時教師引導學生先學習“含氧豐富,顏色鮮紅的血為動脈血”,而未到肺進行氣體交換的“含氧少,顏色暗紅的血為靜脈血”兩個概念,既是對這部分知識的深化,同時也開始了血液循環途徑的學習。

2 圖文理解概念,找準知識的基點

對每個概念的真正理解是學習這部分知識的基礎,學習血液循環途徑需要學生具有很強的識圖能力。不論是在初中生物新課標,還是高中生物新課標都提出:學生具有利用圖文資料、繪制生物圖表等圖文轉換能力方面的要求。

筆者對“血管”這部分教學是這樣進行的:請學生閱讀課文后,試述什么是動脈、靜脈、毛細血管。學生閱讀后回答:“把血液從心臟送到身體各部分去的血管叫做動脈”;“靜脈是將血液從身體各部分送回到心臟的血管”;“毛細血管是連通于最小的動脈與靜脈之間的血管……便于血液與細胞充分地進行物質交換”?!罢埻瑢W們用簡圖正確表示這三種血管。”嘰嘰喳喳的聲音響起“對,不對”,經過學生的板演、判斷與糾正之后,最后在黑板上就會出現這樣的比較完美的3個圖(圖1)。

然后,教師引導學生在圖1的第三個圖中進行動脈、動脈血與靜脈、靜脈血的概念辨析,學生能較快地判斷出M是動脈,流的是動脈血,N是靜脈,流的是靜脈血。之后,教師讓學生將三者連成一個循環路線(即體循環大致路線)也就順理成章了。通過這樣教學知識顯得更加明了,學生的圖文轉換能力、思維也得到了發展。

3 引發認知沖突,凝聚思維的焦點

教師在教學過程中要能通過精心創設問題情境,讓學生面臨某個現有知識無法解決的新情境,引起其認知沖突,從而引發學生的好奇心。心臟是這個知識體系的核心,同時也是學生學習的難點,如何解決這個問題是重中之重。

教學過程中,當學生對體循環有了大體印象之后,教師再板畫出肺循環模式圖(圖2),讓學生再次判斷動脈、動脈血、靜脈、靜脈血。部分學生會認為1中流的是動脈血,3中流的是靜脈血,經過辨析之后絕大多數學生能正確判斷1中流的是靜脈血,3中流的是動脈血。這時教師再追問:“人只有一個心臟,可是前面一個圖心臟輸送出的是動脈血,輸回的是靜脈血;而后面一個圖心臟輸送出的是靜脈血,輸回的是動脈血,那么心臟的結構如何呢?”這時班級會出現一陣騷動:“老師,這是怎么一回事?”教師微微一笑:“這個問題我們下節課再來學習”。這樣給學生下一節學習心臟結構埋下伏筆,激起學生學習新知識的強烈愿望。

有了前一節課留下的懸念,學生學習熱情較高,再加上教師引導學生三識心臟:“平面識心臟――模型識心臟――實物識心臟”層層遞進式學習,學生對心臟結構有了深入了解。當學生能識別心臟的四個腔及與之相連的血管后,教師再讓學生分析心臟內的血流情況,同時又復習了靜脈與動脈的知識:靜脈將血液送回心臟,動脈將血液從心臟送到全身各處。這樣學生比較快就能分析得出圖3。

4 自主構建途徑,探討思維的疑點

“血液循環途徑”容易讓學生糾結的地方是:血液從心臟的一側出發,是回到同一側呢,還是到另一側?學習血液途徑時,教師先采用了溫故而知新的方法:讓學生完成心臟解剖示意圖識圖練習,并標出心臟內的血液方向;再完成組織里毛細血管示意圖、肺泡毛細血管示意圖的識圖練習。教師設問:血液是在閉合的管道內流動的,這三者是如何有機形成一個整體呢?請學生嘗試自主構建。學生討論發現,因為血管都有一端連著心臟,在心臟處,血液循環路線只有兩種可能:要不左出左回,右出右回;要不左出右回,右出左回。然后經過嘗試、思考與討論,學生得出,血液從一側出發回到同一側沒有意義,因為肺交換來的血液無法送到組織細胞,疑點被自己解決了,學生的臉上也蕩起了微笑。

5 角色扮演游戲,激發思維的亮點

角色扮演法是指課堂教學中根據教學的需要,在教師的組織下由教師或學生依據教材扮演特定的人物,在扮演過程中開展學習的活動。

當學生自主構建血液循環途徑之后,教師引導學生觀察課本的靜態圖,形成比較正確的血液循環途徑,再輔以播放flash動畫:模擬一個紅細胞的循環路線。為了檢測學生的學習結果,因此,設計了角色扮演這一活動:以導游的身份介紹一個紅細胞在人體的“旅游線路”,介紹“景點”和沿途發生的“主要事件”,每組共同討論解說詞,并推選本組最佳解說員。經過小組一番討論之后,學生上臺繪聲繪色地介紹起來了:“我是一個紅細胞,我的家族很大,我們的看家本領就是能將氧氣送到主人的各個細胞里。我們壽命都不長,大約在主人的身體里游玩上120 d。讓我來介紹一下我在主人身體里的活動線路吧。我們從左心室開始我們的旅程,我們從左心室向主動脈前進。沿途中我的兄弟進入了不同動脈的分支,這樣一直流啊流啊,我終于到達了狹窄通道―毛細血管在這里,我將氧卸下來,與組織細胞進行氣體交換。交換完成后我從鮮紅色變成了暗紅色。隨即,我又流啊流啊,通過上、下腔靜脈流到了右心房,又流到了右心室,我完成了一次‘體循環’。緊接著,我又通過肺動脈到達肺,毛細血管跟肺泡進行了一次氣體交換,我有力量啦!哈哈!我又通過肺靜脈轉回到左心房,完成了一次‘肺循環’。怎么樣,我帥吧?轉了那么多圈都沒暈?!保ㄕ坡暎?/p>

另一個又上臺了……

血液循環范文5

關鍵詞:功率鍵合圖法 計算機仿真 血液循環系統

0 引 言

對人體的生理功能進行計算機模擬,借助于計算機仿真技術研究人體的生理特性和病理機制,是目前國內外生物醫學工程領域的一個研究方向。對人體血液循環系統(Human Blood Circulation System,簡稱BCS)的計算機模擬,則是國內外生理仿真領域內的研究熱點。BCS計算機仿真技術是以生理解剖數據和生理實驗數據為基礎,根據血流動力學和血液流體力學規律建立起血液循環系統的數學模型,通過計算機仿真實驗,可為人體血液循環系統生理研究提供定量性、預見性的分析和結論。

在建立人體血液循環系統整體的計算機模型,從系統量級上對BCS生理過程進行仿真研究方面,國內外已有過一些研究[1,2],其建模理論主要有傳輸線理論、線性流體網絡理論等。但在建立仿真模型這一環節上,仍缺乏一種直觀、方便、統一的建模方法。在某些研究中是利用電傳輸線理論(electric transmission) ,借用電學的概念,例如用電阻、電容、電感來表示血液的液阻、液容、液感,從而間接地推導出數學模型,很不方便。本文將一種普遍適用于流體系統動態仿真的建模方法——功率鍵合圖法(Power Band Graph Method),應用于對人體循環系統進行建模和仿真。

所謂功率鍵合圖,就是描述系統功率流的傳輸、轉化、貯存和耗散的圖形表示。功率鍵合圖建模法的基本原則是把流體系統的結構及各主要動態影響因素以圖示模型形式加以表示,從圖形模式出發,建立系統的動態數學模型,然后進行計算機仿真求解。這種建模方法于50年代后期由美國的佩恩特(H.Paynter)教授提出,爾后由美國的卡諾普(D.Karnopp)和羅森堡(R.Rosenberg)兩位教授作了大量工作,使之逐步趨于完善。目前,這種功率鍵合圖建模方法已在國內外各類工程技術領域特別是液壓技術領域的動態特性分析研究中得到了廣泛應用。

1 功率鍵合圖法概述

功率鍵合圖法是對流體系統進行動態數字仿真時有效的建模工具,我們認為該方法不僅適用于工程流體系統,也同樣可以應用于生物流體系統的建模和仿真,本文的研究工作就是想在這方面作一個有益的嘗試和探索。為了說明功率鍵合圖法在人體循環系統仿真中的應用,本文采用了一個簡化的人體血液循環模型作為實例來進行說明。

2 系統建模和仿真

2.1 系統描述

人體血液循環系統模型如圖1所示。全身的血液循環系統被抽象成7個區,即左右心室、主動脈、主靜脈、肺動脈、肺靜脈和描述身體、頭和四肢的“全身循環區。血液在左右心室有節律地收縮作用下,被泵向體循環區和肺循環區。在體循環區,血液流經主動脈、全身循環區和主靜脈,回到心臟;在肺循環區,血液流經肺動脈和肺靜脈回到心臟。在心室和動脈、靜脈和心室之間存在著防止血液倒流的膜瓣(如主動脈瓣、二尖瓣、三尖瓣等)。

圖1 簡化的血液循環模型

2.2 系統的鍵合圖模型

應用功率鍵合圖建模方法的第一步是將原系統表達為功率鍵合圖的圖示模型。由圖1的人體循環系統結構圖,根據規則[4,5]可以得到循環系統的功率鍵合圖(圖2)。功率鍵合圖由功率鍵、結點和作用元構成。功率鍵是帶有半箭頭和因果線的線段,表示了血液循環的流動方向。結點有0結點和1結點兩種形式:0結點相當于一個集總的液壓容腔(如心室腔),該容腔中血液壓力為等值,而該容腔中輸入的血流量等于輸出的血流量,本文中的循環系統被集總為7部分,因此共有7個0結點;1結點相當于一個集總的液阻管路(如動脈血管),該管路中血流量為等值,而該管路上的壓力降等于上流壓力值減去下流壓力值,本模型中的1結點也有7個。在本模型中的作用元有兩種:容性元和阻性元。容性元也稱彈性元,簡稱C元,畫在0結點上,表示容腔的液容;阻性元簡稱R元,畫在1結點上,代表了該段血管的集總液阻。

圖2 人體血液循環系統的功率鍵合圖模型

2.3 系統數學模型

功率鍵合圖是推導系統狀態方程的依據,有了它,第二步就可以順利推導出系統的數學模型。為了便于建立狀態方程,取C元功率鍵上自變量對時間的積分為狀態變量,即引入每個集總容腔中的血液容量作為狀態變量:

=

(1)

其中, 是第i個集總容腔中的血液容量, 為輸入血流量, 為輸出血流量;則狀態變量的一階導數即為原來的自變量:

(2)

對于每個0結點的壓力,采用了線性的彈性關系式 :

(3)

此壓力驅動著血液流動,決定了每個1結點的血流量:

(4)

其中, 是第i個1結點處的血流量, 為上流壓力, 為下流壓力;

對每個節點都建立類似的關系式,則可以得到系統的數學模型。本模型的功率鍵合圖有7個0結點,即7個容性元,這就決定了其數學模型是7階的狀態空間方程,即模型由7個一階微分方程組成:

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

其中:血液容量V和血流量Q的下標rv、pa、pv、lv、ao、s、vc分別代表右心室、肺動脈、肺靜脈、左心室、主動脈、外周循環、主靜脈各部分。

考慮到循環系統中的膜瓣作用,可以作為模型的約束條件加入到系統數學模型當中:當血液正向流動時,膜瓣阻力為零;當血液反向流動時,膜瓣阻力為無窮大,即阻止血液倒流。

血液循環是由心臟的舒張-收縮動作推動的,本文采用了心室時變液容 來表示這種舒張-收縮動作, 是時間的周期函數。本模型液容、液阻參數均參照文獻[3]。

2.4 系統仿真及結果

本文采用4階定步長Runge-Kutta法來求解模型的狀態方程,設定仿真步長為0.001s,在奔騰586 PC機上進行數字仿真。當加入邊界約束條件,設置各狀態變量初始參數之后,7個狀態變量便以狀態方程為基礎被同步地展開。在每一步,心血管系統各部分的血容量V值根據式(5)~(11)被分別計算出來,同時根據式(3)和(4)可以分別計算出系統各部分的壓力值p和流量值Q。待仿真數據變化穩定后,即得到了每個心動周期內各部分的血液容量、血壓、血流量等各項生理參數數值。

圖3(a)、(b)分別給出了在兩個心動周期里的左、右心室血壓變化的仿真結果:每個心動周期大約是0.8s,左、右心室經過快速射血期后壓力迅速達到最大值,整個射血期大約持續0.3~0.4s;之后進入心室充盈期,大約持續0.4~0.5s,其間心室壓力平緩上升。與左心室相比,主動脈在心動周期內的壓力變化相對平緩,如圖3(c)所示,但變化幅度仍然很大(3.99~5.32kPa)。仿真結果符合基本的生理規律。

16

01.6

t/s

(a) 左心室壓力的周期變化

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01.6

t/s

(b) 右心室壓力的周期變化

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01.6

t/s

(c) 主動脈壓力的周期變化

圖3 心動周期內的壓力變化

圖4(a)和(b)分別給出了在兩個心動周期里的左、右心室血液容量變化的仿真結果:可以看到左、右心室血液容量變化過程中都有一段短暫的等容收縮期和等容舒張期,在等容收縮期內心室壓力急劇上升,在等容舒張期內心室壓力快速下降;從仿真曲線中還可以看到每個心動周期的射血量約為60~80 mL。這些仿真結果都與實際的生理規律相符合 。

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01.6

左心室血液容量的周期變化

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01.6

t/s

(b)右心室血液容量的周期變化

圖4 心室的容積變化

3 討論

本文在功率鍵合圖建模方法應用于人體生理系統仿真方面進行了初步嘗試和探索,從所建模型和仿真結果來看,將功率鍵合圖建模技術引入到人體循環系統仿真研究中是可行的,從而為人體循環系統的仿真建模提供了一種直觀、方便而又通用的建模工具,為進一步將功率鍵合圖方法應用于更為復雜的多分支人體循環系統的計算機仿真研究奠定了基礎,同時也為功率鍵合圖法這種系統動力學建模方法在生理醫學仿真中的廣泛應用起到了一定的促進作用。

參 考 文 獻:

[1] BAI Jing,YINH K, JARON D Cardiovascular responses to external counterpulsation: a computer simulation [J]Med&Biol Eng&Comput, 1992,30: 317—323

[2] Harnkazu Tsurnta, Toshira Sato, Masuo Shiratake Mathematical model of cardiovascular mechanics for diagnostic analysis and treatment of heart failure: Part 1 model description and theoretical analysis Med.&Biol.Eng.&Comput,1994,32:3—11

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[6] 何瑞榮. 心血管生理學.北京:人民衛生出版社,1987. p78-91

Use of power band graph method in the computer simulation of blood circulation system

Abstract :The power band graph (PBG) method is a convenient system dynamic modeling method, which is used successfully in fluid system dynamic character simulation. As there are many similarities to a great extent between biological fluid system and engineering fluid system, according to fluid dynamic theory, this paper use the PBG approach in the computer simulation of human blood circulation system,and complete a modeling and simulation study on a simplified human blood circulation system model. The results of the simulation are in good agreement with the basic physiological law. The study provides a simple and unitary simulation modeling method for physiologic medical simulation.

血液循環范文6

【關鍵詞】 微量阿司匹林(M-ASA);血液流變學;體外血栓Q值;血小板聚集率;凝血酶原時間;甲襞微循環

文章編號:1005-619X(2007)04-0243-02

通常情況下,全血黏度、體外血栓、血小板聚集、凝血機制和微循環間具有良好的相關性。但由于其原理、方法、材料和病情的不同,尤其是治療前后同時進行系列檢測,會出現不合原本意義的結果,有的甚至相互矛盾,理論上也難以解釋,嚴重影響了病情分析和療效判定。為此我們隨機選擇65例缺血性心腦血管病人和34例正常人,分別用M-ASA和安慰劑同時治療并加以比較,分析其變化特點,試圖找出有用的實驗證據,供臨床參考,現報道如下。

1 資料與方法

1.1 對象 駐杭部隊干休所老干部,年齡60~76歲。M-ASA服用指征男性:血栓指數Q值40者,每天分別服用10mg、20mg、30mg、40mg、50mg;女性:血栓指數Q值8~16者每天餐后服用10mg,余同男性[1,2]。

1.2 方法

1.2.1 儀器設備 CAST-1型體外血栓模擬儀(合資捷佳有限公司,平陽微循環研究所);NXE-1型錐板黏度機(成都儀器廠);QX-200型號血小板聚集儀(上海醫科大學生物物理教研室,平陽微循環研究所);WX-753型微循環檢測儀(徐州醫療光學儀器廠);微量阿司匹林(M-ASA)10mg/片;安慰劑相當于10mg/片M-ASA大?。ㄉ虾P聛喼扑帍S)。

1.2.2 血栓指數Q值 餐后2小時用一次性注射器自靜脈抽取血液1ml注入硅化膠管內,置CAST-1型血栓儀(37℃),自控旋轉8分鐘后停止,將血栓平鋪在濾紙上,測其長度(mm),再用濾紙吸干水分(以濾紙上無滲透為準),用TX-A型天平稱其重量(mg)。

血栓指數Q值=[血栓濕重(mg)]-2+血栓長度(mg)/2。

1.2.3 全血黏度測定 取常規肝素抗凝血或血漿1.2ml,用NXE-1型錐板黏度計分別用230 S-1、23S-1、9.6 S-1 切變率測全血黏度和230 S-1血漿黏度(25℃),同時測潘氏法血沉(25℃),血球壓積(毛細管法)。

1.2.4 血小板聚集率(PAG) 用3.8%枸櫞酸鈉0.2ml加靜脈血1.8ml混勻,500r/min分離血小板層,用QX-200型血小板聚集儀和ADP誘導劑,測定其1min聚焦率和最大聚焦率。

1.2.5 凝血酶原時間(PT) 一步法(上海榮生生物制品廠)。

1.2.6 微循環指標檢測 用WX-753型微循環儀,顯微鏡放大100倍,用10V,20W高色溫燈,以45°斜落射角照射作為光源,田氏法觀察甲襞遠心端第一排毛細血管袢的形態、血流態、血管袢狀態等15項指標,并用加權積分法進行計算(由專人在上午8~11時室溫18℃~25℃中進行)。

1.3 統計學處理 用spss 10.0軟件包,將服用M-ASA和安慰劑前后3個月、6個月的全血黏度、血漿黏度,體外血栓Q值、血小板聚集率、凝血酶原時間及甲襞微循環各項積分值作配對比較t檢驗,并計算x±s值。

2 結果

服用M-ASA后血栓指數Q值,血沉、血沉K值、血小板1分鐘聚集率和最大聚集率、甲襞微循環流態積分值和綜合積分值較服用M-ASA前明顯下降,差異顯著(P

3 討論

血小板聚集性是間接反映血小板產生TXA2含量和血栓形成的可能性。含量越高,血栓形成的可能性也就越大;血栓形成是反映血液在循環中由血管壁,各種血細胞,凝血因子和纖維蛋白原在流體效應作用下,尤其是TXA2作用下所形成的病理性栓子及危險性[3,6];血黏度值是反映體循環血液是否存在著高黏滯性而引起血液循環障礙的表觀指標,其中230 S-1高切變主要反映血管內紅細胞變形能力,變形能力下降可引血漿度高切變率升高;9.6 S-1切變率主要是反映纖維蛋白原等多種高分子球蛋白含量,含量過高可增加紅細胞表面的聚集電荷,引起血黏度低切變率升高[4];凝血酶時間主要是反映血液高黏性和血栓性疾病是否由凝血機制亢進所致,凝血過強可導致血栓形成,凝血過低可出現自發性出血傾向[3,6];而微循環各項指標主要是反映微血管的結構、功能和血液的各種細胞在微血管內流動變化。由于其結構精細,功能復雜,不受神經控制并能自我調節等特點,對外界各種因素反應敏感,也是疾病的發生、發展、轉歸的基礎[5]。

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