×

分析动脉网络中脉搏波的模式:时域研究。 (英语) Zbl 1168.76388号

小结:使用柔顺血管中血液流动的时域一维(1-D)方程研究了系统动脉网络中脉搏波形状的潜在机制。网络中任意位置的脉冲波形最初被分离为一个外周分量,该外周分量取决于网络的心输出量、总顺应性和总外周阻力,以及一个由大导管动脉连接处和主动脉瓣处的反射控制的导管分量。然后,使用一种新算法分析导管组件的动力学,该算法描述了线性一维模型网络中由从根部开始的单个波前产生的所有波。该算法允许系统跟踪到达测量现场的所有波,并识别这些波访问过的所有反射现场。将此方法应用于使用人体最大55条全身动脉的一维模型模拟的脉搏波,表明外围组件对主动脉压力波形的贡献大于导管组件。导管成分与收缩早期左心室流出密切相关。在心脏周期的后期,它们是动脉连接处和主动脉瓣反射的结果。反射波的数量大约增加为\(3^{m}\),其中\(m})是遇到的反射点的数量。与这些波相关的压力变化可以是正值,也可以是负值,但其绝对值往往呈指数下降。因此,在舒张末期,当压力和流量的外围成分占主导地位,主动脉压力趋向于由心输出量、总顺应性和总外周阻力决定的空间依赖性值时,波活动最小。结果还表明,脉搏波传播是动脉系统达到由心输出量和灌注微循环所需总阻力决定的平均压力的机制。总顺应性决定了当系统偏离稳态振荡的平衡状态时,压力恢复的速率。这项研究为识别和测量对模拟脉冲波形影响最大的动脉网络参数和通路提供了有价值的信息。

MSC公司:

76Z05个 生理流量
92立方35 生理流量
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Olufsen MS、Peskin CS、Kim WY、Pedersen EM、Nadim A、Larsen J(2000),结构化树流出条件下动脉血流的数值模拟和实验验证。Ann Biomed Eng公司28:1281–1299·doi:10.1114/1.1326031
[2] Steele BN,Wan J,Ku JP,Hughes TJR,Taylor CA(2003)预测心血管旁路移植术中血流的一维有限元方法的体内验证。IEEE Trans Biomed Eng公司50:649–656·doi:10.1109/TBME.2003.812201
[3] Alastruey J(2006)《心血管系统脉搏波传播的数值模拟:发展、验证和临床应用》。伦敦大学伦敦帝国学院博士论文
[4] Matthys KS、Alastruey J、PeiróJ、Khir AW、Segers P、Verdonck PR、Parker KH、Sherwin SJ(2007)《人体动脉网络模型中的脉搏波传播:体外测量的一维数值模拟评估》。生物技术杂志40:3476–3486·doi:10.1016/j.jbiomech.2007.05.027
[5] Hughes TJR,Lubliner J(1973)《大血管内血液流动的一维理论》。数学生物化学18:161–170·Zbl 0262.92004号 ·doi:10.1016/0025-5564(73)90027-8
[6] Pedley TJ(1980)大血管的流体力学。英国剑桥大学出版社·Zbl 0449.76100号
[7] Smith NP、Pulan AJ和Hunter PJ(2001)心脏内瞬态冠状动脉血流的解剖学模型。SIAM应用数学杂志62:990–1018·Zbl 0991.92029号 ·doi:10.1137/S00361399999359860
[8] Formaggia L,Lamponi D,Quarteroni A(2003)动脉血流的一维模型。工程数学杂志47:251–276·Zbl 1070.76059号 ·doi:10.1023/B:ENGI.00007980.01347.29
[9] 乔安尼奇·S,Kim EH(2003)双曲线模型血液流经顺应性轴对称血管的准线性效应的数学分析。数学方法应用科学26:1161–1186·兹比尔1141.76484 ·doi:10.1002/mma.407
[10] Sherwin SJ,Franke VE,PeiróJ,Parker KH(2003)时空变量中血管网络的一维建模。工程数学杂志47:217–250·Zbl 1200.76230号 ·doi:10.1023/B:ENGI.0000007979.32871.e2
[11] Alastruey J、Parker KH、PeiróJ、Sherwin SJ(2008),一维血流模拟的集总参数流出模型:对脉搏波和参数估计的影响。公共计算物理4:317–336·Zbl 1364.76248号
[12] Stergiopulos N,Young DF,Rogge TR(1992)《动脉血流的计算机模拟及其在动脉和主动脉狭窄中的应用》。生物医学杂志25:1477–1488·doi:10.1016/0021-9290(92)90060-E
[13] Franke VE、Parker KH、Wee LY、Fisk NM、Sherwin SJ(2003),单绒毛膜胎盘1D动脉网络的时域计算模型。数学模型数值分析37:557–580·Zbl 1065.92017年 ·doi:10.1051/m2an:2003047
[14] Alastruey J、Parker KH、PeiróJ、Sherwin SJ(2006)改良的Allen测试是否总能检测到手中有足够的侧支循环?计算研究。计算方法生物医学生物工程9:353–361·网址:10.1080/10255840600985477
[15] Alastruey J、Parker KH、PeiróJ、Byrd SM、Sherwin SJ(2007)《模拟Willis圆圈以评估解剖变异和闭塞对脑血流的影响》。生物医学杂志40:1794–1805·doi:10.1016/j.jbiomech.2006.07.008
[16] Alastruey J、Moore SM、Parker KH、David T、PeiróJ、Sherwin SJ(2008)脑循环中血流的简化建模:耦合1-D、0-D和大脑自动调节模型。国际J数值方法流体56:1061–1067·Zbl 1131.92021号 ·文件编号:10.1002/fld.1606
[17] Formaggia L,Gerbeau JF,Nobile F,Quarteroni A(2001),关于柔顺容器中流动问题的3D和1D Navier–Stokes方程耦合。计算方法应用机械工程191:561–582·Zbl 1007.74035号 ·doi:10.1016/S0045-7825(01)00302-4
[18] Vignon Clementel IE、Figueroa CA、Jansen KE、Taylor CA(2006)动脉血流和压力三维有限元建模的流出边界条件。计算方法应用机械工程195:3776–3796·兹比尔1175.76098 ·doi:10.1016/j.cma.2005.04.014
[19] Wang JJ,O'Brien AB,Shrive NG,Parker KH,Tyberg JV(2003),心室-动脉耦合的时域表示,作为一个风信子和波系统。美国心脏循环生理杂志284:H1358–H1368
[20] Davies JE、Hadjiloizou N、Leibovich D、Malaweera A、Alasturey J、Whinnett ZI、Manisty CH、Francis DP、Aguado-Sierra J、Foale RA、Malik IS、Parker KH、Mayet J、Hughes AD(2007)主动脉储液器在确定动脉压力波形形状中的重要性–Frank的遗忘教训。动脉研究1:40–45·doi:10.1016/j.artres.2007.08.001
[21] Aguado-Sierra J、Alasturey J、Wang JJ、Hadjiloizou N、Davies JE、Parker KH(2008),从动脉中任意位置的测量值中分离储层和波浪压力和速度。Proc Inst Mech Eng Part H工程医学杂志222:403–416·网址:10.1243/09544119JEIM315
[22] Frank O(1899)《动脉搏动》(Die Grundform des arteriellen Pulses)。Z生物37:483–526
[23] Lamb Sir H(1945)《流体动力学》,第8章。纽约多佛,p738
[24] Caro CG、Pedley TJ、Schroter RC、Seed WA(1978)《循环力学》。牛津大学出版社
[25] Khir AW、O'Brien A、Gibbs JSR、Parker KH(2001)《动脉中波速和波分离的测定》。生物技术杂志34:1145–1155·doi:10.1016/S0021-9290(01)00076-8
[26] Wang JJ,Parker KH(2004)动脉循环模型中的波传播。生物技术杂志37:457–470·doi:10.1016/j.jbiomech.2003.09.007
[27] Lynn PA,Fuerst W(1989)《计算机应用的数字信号处理导论》。纽约威利
[28] Suwa N,Niwa T,Fukasawa H,Sasaki Y(1963)通过动脉铸型的数学分析估算血管内血压梯度。东北实验医学杂志79:168–198·doi:10.1620/tjem.79.168
[29] Papageorgiou GL,Jones NB(1987)《动脉系统配置和波反射》。生物工程杂志9:299–301·doi:10.1016/0141-5425(87)90076-8
[30] Davies JE、Whinnett ZI、Francis DP、Willson K、Foale RA、Malik IS、Hughes AD、Parker KH、Mayet J(2006)使用同步压力和速度测量来估计人类单个部位的动脉波速度。美国生理学杂志心脏循环生理290:H878–H885·doi:10.1152/ajpheart.00751.2005
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。