心肺交互作用的心血管系统模型和仿真研究.pdfVIP

第 卷 第 期 中 国 生 物 医 学 工 程 学 报 ’ 8A*O8*’ 年 月 !!’ K M+NOP0PJQR.O/SQ,BNQEPHNM/SPOGNOPP.NOG J;:2!!’ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 文章编号： （ ） !#$%$!!!’%!’%(%!) 心肺交互作用的心血管系统模型及仿真研究 李新胜 ， 白 净 ， 崔树起 ， 王苏中 （ 清华大学电机系生物医学工程专业，北京 ； 首都医科大学预防医学系，北京 ） * !!!$(* !!!#( 摘 要： 在多元非线性心血管系统模型的基础上扩展了反映心肺交互作用的数学模型，就呼吸运动对心血 管系统的影响进行了仿真研究。为了验证模型的有效性，首先对比了模型仿真结果与文献中给出的检测结果，所 选取的指标为心率／收缩压变异信号中与呼吸相关的高频功率（ ， ）。模型仿真结果与临床检测结 +, !*#!!*(!+- 果基本一致，表明该模型能够正确反映出呼吸运动对心血管系统的影响。进一步就压力感受器和心肺感受器反馈 调节能力的变化对心率变异性的影响进行了仿真研究，指出压力和心肺感受性反射敏感度的降低是导致呼吸性窦 性心律不齐随年龄增长而减弱的主要原因。 关键词： 心肺交互作用；心肺感受器；自主神经系统；呼吸性窦性心律不齐 中图分类号： 文献标识码： .’$*! / 引言 呼吸运动引起的静脉回心血量变化及心肺感受器引起的心血管反射是产生与呼吸运动相关的心率／血 压变异信号的主要原因，医学上将心率随呼吸运动而波动的现象称之为呼吸性窦性心律不齐（ ， .0/ 123516% 4 ）。近几十年来，国内外学者从多种角度对心率变异性（ ， ）和血 781 35:;36117=56 +.6156@5A57 9 9 9 压变异性（ ， ）进行了较为深入的研究，使用的方法主要有频谱分析、系统辨识、 BC @A88D 1233;12?6156@5A57 4 9 ［ ］ 参数模型（ 、 ）等 !’ 。近几年非线性动力学理论在这方面的应用也日益增多，并取得了一些有价 /. /.E/ ［］ ( 值的研究成果 。以上方法主要是利用临床实验获得的心率、动脉血压和呼吸深度等生理参数，分析每种 参数中所蕴涵的生理机制，以及各参数间的相互作用关系和相关程度。相比之下，以人体生理学为基础，对 心肺和血管系统的血液循环及自主神经调节过程建立数学模型的方法，可以从另一个角度揭示心肺系统中 各子系统间的相互作用机制，开拓人们对心血管系统各种生理、病理现象的认识，这是