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第1章 绪论1

1.1 生理系统仿真的意义与作用1

1.2 建立循环系统模型的基本方法4

1.2.1 基本概念4

1.2.2 物理模型6

1.2.2.1 几何相拟模型6

1.2.2.2 力学相似模型6

1.2.2.3 生理特性相似模型6

1.2.2.4 等效电路模型6

1.2.3 数学模型7

1.2.3.1 黑箱方法8

1.2.3.2 参数模型10

1.2.3.3 房室模型11

1.3 循环系统仿真的基本方法12

1.3.1 连续系统仿真分类13

1.3.2 数学模型的程序化14

1.3.3 仿真实验技术15

1.4 循环系统仿真的主要应用与发展16

1.4.1 在生理机理研究中的应用16

1.4.2 在病理及治疗方法中的应用17

1.4.3 对超常环境下循环状况的预测18

第2章 血液循环系统的生理机理19

2.1 循环系统的组成20

2.2.1 心脏的构造22

2.2 心脏的生理22

2.2.2 心脏的传导系统23

2.2.3 心肌的结构和功能24

2.2.4 心脏的动力学活动25

2.3 冠脉循环28

2.3.1 冠状动脉28

2.3.2 心脏的静脉29

2.4 体循环30

2.4.1 大循环31

2.4.2 微循环33

2.5 肺循环34

2.6 脑循环36

2.7 生理反馈调节机制37

第3章 加速力的生理影响及防护41

3.1 概述41

3.2 加速力的概念42

3.3 载荷的生理影响44

3.3.1 +Gz的生理影响44

3.3.1.1 总体性反应45

3.3.1.2 心血管系统反应47

3.3.1.3 呼吸系统反应51

3.3.1.4 +Gz载荷耐力54

3.3.2 -GZ的生理影响55

3.3.2.3 呼吸系统的反应56

3.3.2.2 心血管系统反应56

3.3.2.1 总体性反应56

3.3.2.4 -GZ载荷耐力57

3.3.3 ±GX的生理影响57

3.3.3.1 ±GX的生理影响57

3.3.3.2 -GX的生理影响58

3.4 座椅角度对+GZ耐力的影响59

3.4.1 俯卧式59

3.4.2 仰卧式60

3.4.2.1 靠背后倾角与载荷耐力的关系61

3.4.2.2 PALE座椅的防护效果63

3.5 抗荷服64

3.5.1 几种实用抗荷服的构造65

3.5.2 抗荷服的作用68

3.5.3 抗荷服的效果69

3.6 M-1和L-1防护法69

3.6.1 M-1动作70

3.6.2 L-1动作71

3.7 加压呼吸防护法72

3.8 综合防护及训练方法75

3.8.1 综合抗荷措施75

3.8.2 载人离心机78

3.8.3 飞行员抗载荷地面训练80

3.9 结语81

3.8.4 过载耐力评价及检测81

第4章 循环障碍的病理及辅助装置83

4.1 概述83

4.2 心肌缺血性心脏病84

4.3 其他器官缺血性疾患87

4.3.1 缺血性脑血管病88

4.3.2 缺血性五官疾病89

4.3.3 内脏缺血性疾病89

4.3.4 肢体缺血性疾病89

4.4 主动脉内气囊反搏89

4.4.1 发展历史90

4.4.2 基本原理92

4.4.3 临床应用95

4.4.4 IABP技术的进一步发展96

4.5 体外反搏97

4.5.1 发展历史97

4.5.2 基本原理99

4.5.2.1 序贯式反搏原理101

4.5.2.2 臀部气囊的作用102

4.5.3 临床应用103

4.5.4 体外反搏与主动脉内气囊反搏之比较104

4.5.5 体外反搏技术的进一步发展106

4.6 心室辅助装置107

4.6.1 基本构造108

4.6.2 临床应用112

4.6.3 心室辅助装置的进一步发展113

4.7 人工心脏114

4.7.1 人工心脏的发展历史114

4.7.2 基本构造和原理117

4.7.2.1 电能机械式117

4.7.2.2 电能液压式119

4.7.2.3 气动式120

4.7.3 人工心脏的控制策略123

4.7.4 临床应用124

4.7.5 人工心脏的进一步发展124

4.8 胸腹腔加压辅助方法126

4.8.1 咳嗽的复苏机制127

4.8.2 压胸式辅助129

4.8.3 胸腹交替加压式辅助130

4.9 结语132

第5章 循环系统仿真模型134

5.1 概述134

5.2 血管中血流的流体动力学模型135

5.3 心脏模型143

5.3.1 液压模型144

5.3.2 泵模型145

5.3.3 几何形体模型148

5.4 生理调节和控制机制150

5.5 循环系统动态模型154

5.5.1 物理模型154

5.5.2 数学模型157

5.6 心衰的仿真160

5.6.1 全局性心衰的仿真162

5.6.2 局部性心衰的仿真164

5.7 脉搏波的仿真167

5.7.1 中医脉诊中的概念168

5.7.2 用于脉搏波分析的数学模型172

5.7.3 仿真实验174

5.8 冠脉模型175

5.9 结语178

第6章 循环辅助装置的优化180

6.1 概述180

6.2 主动脉内气囊反搏的优化181

6.2.1 用于IABP研究的犬模型182

6.2.2 IABP模型184

6.2.3 影响IABP疗效的因素185

6.2.4 充排气时相的仿真优化187

6.2.5 气囊构造的仿真优化190

6.2.5.1 双囊充排气时相控制的优化191

6.2.5.2 多囊的体积分配优化192

6.2.5.3 多囊的直径优化194

6.2.5.4 单囊与多囊结构的比较195

6.2.6 IABP模拟实验台196

6.2.7 动物实验验证198

6.3.1 体外反搏模型201

6.3 体外反搏的优化201

6.3.2 体外反搏参数的优化204

6.3.2.1 加压起始时间的影响204

6.3.2.2 加压关闭时间的影响205

6.3.2.3 最大压力值的影响205

6.3.3 体外反搏的模式优化206

6.3.3.1 序贯与非序贯效果比较207

6.3.3.2 三级序贯式反搏的仿真208

6.3.4 体外反搏的多功能优化211

6.3.4.1 用于治疗心脏缺血的参数优化211

6.3.4.2 用于治疗肾缺血等腹部脏器的缺血性病症212

6.3.4.4 用于治疗下肢动脉阻塞性疾病213

6.3.4.3 用于治疗头部缺血的参数优化213

6.3.5 从能量角度研究体外反搏的优化214

6.4 胸腹腔内压作用的仿真218

6.4.1 心肺交互作用的仿真模型218

6.4.2 常态自主呼吸时的血液动力学仿真219

6.4.3 呼吸深度与频率变化的影响222

6.4.3.1 呼吸深度对血液动力学参量的影响222

6.4.3.2 呼吸频率对血液动力学参量的影响223

6.4.3.3 呼吸节律与深度的综合效应224

6.4.4 阶跃式呼吸的血液动力学效应224

6.5 心室辅助装置的优化228

6.5.1 含有左室辅助装置的心血管模型228

6.5.2 模型的验证230

6.5.3 左心辅助装置泵血时相的优化233

6.5.4 人工心室驱动压的优化235

6.5.5 心功能康复及解除LVAD的仿真236

6.6 结语237

第7章 过载防护方法的优化238

7.1 概述238

7.2 过载的仿真239

7.2.1 过载仿真模型的设计思想239

7.2.2 过载时血压的响应241

7.2.3 过载时的血流响应242

7.2.4 眼部收缩压峰值与G模式的关系243

7.2.4.1 载荷耐力与G增长率的关系244

7.2.4.2 载荷耐力与G值的关系245

7.2.4.3 眼部收缩压与G值和时间的关系246

7.3 抗荷服的仿真优化247

7.3.1 标准抗荷服的仿真248

7.3.2 脉冲式抗荷服的仿真249

7.4 抗荷动作仿真及模拟训练252

7.4.1 抗荷动作仿真253

7.4.2 综合防护仿真254

7.4.3 地面模拟训练台256

7.5 结语260

参考文献261