残余脑血流的血流动力学模型研究

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1、残余脑血流的血流动力学模型研究【摘要】目的：定量研究血管闭塞发生后缺血脑组织残余血流变化和多种血流动力学变量间的关系.方法：应用血流动力学的相关原理，依据脑血流自动调节机制，在理论上建立影响残余血流的数学模型.结果：脑血管闭塞发生后的残余血流量与平均动脉压、颅内压、血液粘度、血管狭窄段的长度等多种因素有关，其中残余血流通道的平均半径是一个最重要的变量.结论：所建残余脑血流的模型较为准确，是新的一种研究脑血管系统的有效方法.【关键词】血液动力学；残余脑血流；模型，生物学　　【Abstract】AIM:Toquanti

2、tativelyinvestigatetherelationshipbetodynamicparametersaftercerebralvesselocclusion.METHODS:TheoreticalmathematicalmodelodynamicsandmechanismofCBFautoregulation.RESULTS:Variousfactorsincludingmeanarterialpressure,intracranialpressure,bloodviscosity,andlengthof

3、arterystenosiscontributedtotheresidualCBFaftercerebralbloodvesselinfarction.Amongthem,meanradiusofthecerebralbloodvesselsajorfactor.CONCLUSION:Theproposedmodelstudies.　　【Keyodynamics;residualcerebralbloodfloodels,biological　　0引言　　　　脑循环具有重要的生理功能，脑循环障碍与异常改变所引起的疾

4、病，严重危害着人类的生命，如：脑血管闭塞时可导致对应脑组织供应血流减少或丧失，进而引起脑组织缺血坏死、脑功能损害或丧失［1-2］.由于脑血管大多深深的被坚硬的颅骨所包围，其几何形态异常复杂，而且涉及的调节机制亦极其复杂，因此，目前国内外有关其研究仍主要集中在脑供血状况及其影响因素的观察与分析方面［3-4］.本研究运用计算机仿真与实验相结合的手段，建立一种即能反映脑血管闭塞生理事实，又能方便地应用到临床与实验研究中的血流动力学模型.所建模型，不仅能够研究众多因素对缺血脑组织血流（残余血流）变化的影响，确立影响病情发展

5、方向的主要变量，而且为今后研究脑血流变化对缺血脑组织状态改变的影响及其治疗具有重要意义.　　1材料和方法　　1.1材料　　研究脑血管循环系统动力学的传统方法是通过动物实验和人体实验来进行，由于动物生理与人体生理的差异性，动物实验具有局限性；人的个体差异性，需要大量的实验数据，耗费大量人力物力；此外，由于设备和技术的限制，以及伦理道德的约束，有些实验不能进行在体实验.而基于脑血管系统模型的建立，运用数学仿真技术对脑血管动力学进行模拟仿真，为脑血管系统的研究提供了新的方法和辅助手段，弥补了传统方法的不足.　　生理系统建

6、模是对系统整体各个层次的行为、参数及其关系建立数学模型的工作，最终希望用数学的形式表达出来.其将生物系统简化为数学模型并对此模型进行计算机分析，从而代替实际的复杂、长期、昂贵及至无法实现的实验，大大提高研究效率和定量性，并可研究人为施加控制条件以影响生物系统运行过程.　　随着电子技术的发展，模型的建立已由最初的静态发展为动态，由形态相似的实体模型发展为性质和功能相似的电路模型，由用简单数学公式描述的模型发展为用计算机程序语言描述的复杂运算模型.然而，尽管模型的概念是建立在与其原型具有某种相似性的基础之上的，但是，相

7、似并不是等同.尤其是对生理系统的模型而言，到目前为止，还无法构造一个与其原型完全一样的模型.因此，在建立模型时并不苛求与其原型的等同性，相反，往往依所研究的目的将实际条件理想化，将具体事物抽象化，同时还常常对一个复杂的系统进行一系列的简化以适应解决问题的需要.鉴于这一基本事实，把通过模型的方法对事物的表述称为模型空间.同时，由于模型是基于某一真实系统而构造的，因此，在模型空间所得出的问题的解就与真实空间同一问题的解有必然的联系.生理系统建模的过程如图1所示.　　1.2方法　　血流动力学主要研究血流量、血流阻力和血压

8、等变量以及它们之间的关系［5］.这里采用纯阻力模型，使用泊肃叶定律，结合脑血流的自动调节来对血管闭塞发生后的血流动力学变化进行分析研究.　　1.2.1闭塞血管的阻力变化血流动力学中泊肃叶定律（PoiseuillelamHg之间，脑血流保持在一个相对稳定的水平，即50mL/(100g·min).但血压过低或过高，脑血流的自动调节功能就会失效.此时，血流量Ｑ与全