血压调节系统的仿真与建模

《血压调节系统的仿真与建模》由会员分享，可在线阅读，更多相关《血压调节系统的仿真与建模（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、生理系统仿真建模 血压调节系统的仿真与建模中山大学工学院心脏的泵血过程心室舒张期心室收缩期1、概念：心脏的一次收缩和舒张为一个心动 周期。 2、包括：心房收缩期、心房舒张期、心室收 缩期、心室舒张期。 3、心动周期时程的长短与心率有关。 N：成年人心率：75次/分心动周期：0.8秒心动周期（cardiac cycle） 心房和心室的舒张期均长于收缩期 当心率增快时，心动周期缩短，舒张期缩短 比收缩期缩短更明显。故此时心肌的工作时 间相对延长，而休息时间相对缩短，对心脏 的持久活动不利。0.1s0.7s0.5s0.3s代表收缩代表舒张心 房心室全心 舒张期全心 舒张期l 全心舒张期时血液不断的由

2、大静脉流入心 房，再流入心室。（约占每个心动周期心 室总回流血量75%。） l 心房收缩时，心房容积减小，房内压升高 ，进一步将心房内的血液挤入心室。（约 占每个心动周期心室总回流血量25%。） l 心房收缩结束后开始舒张，房内压降低， 而心室开始收缩。等容收缩期 快速射血期减慢射血期2. 心室舒张期包括等容舒张期心室充盈期快速充盈期减慢充盈期心房收缩充盈1. 心室收缩期包括（二）心室的泵血包括心室收缩期和心室舒张期。心室的泵血心脏泵血过程心室的泵血1. 等容收缩期 此期房室瓣关闭，半月瓣 尚未开启，心室虽然收缩 ，但并不射血，心室容积 不变，故称等容收缩期。 2. 快速射血期 室内压因心室收

3、缩继续升 高直至最高值。 此期射出的血量约占整个 收缩期射出血量的70。3. 减慢射血期 此期射出的血量约占整个 收缩期射出血量的30。 4. 等容舒张期 此期半月瓣关闭，房室瓣 尚未开启，心室虽然舒张 ，但容积不变，故称等容 舒张期。 5. 快速充盈期 6. 减慢充盈期 7. 心房收缩期心房收缩期 等容收缩期 快速射血期 缓慢射血期 等容舒张期 快速充盈期 减慢充盈期 心动周期中压力、容积等变化 心动周期 分期压力变化瓣膜开闭心室 容积心内血 流方向备注房 内 压室 内 压动 脉 压房 室 瓣半 月 瓣 心 室 收 缩 期等容收 缩期PaPA关 开快速 减小由心室 到动脉此期末Pv达峰值缓慢

4、射 血期PaPvPvPvPA开 关继续 增加心室容积达峰值综上所述1. 血液在心中单向流动的原因是：心室肌的收缩 和舒张引起的室内压变化和瓣膜的开闭活动。2. 左右心室的泵血过程相同，但左心室内压变化 的幅度远大于右心室。 3. 心脏射血过程中，心室活动占主导。心房起初 级泵的作用，有利于心脏射血和静脉血回流。心室的强烈收缩心室动脉间的压力梯度半月瓣开启和心室射血的直接动力：血液由心房流入心室的动力：房室压力梯度心室的舒张1. 产生：由于心脏瓣膜关闭和血液撞击心室壁引起 的心室壁振动而产生。 2. 一般情况下，在每一心动周期中可听到两个心音 ，分别称为第一心音和第二心音。 第一心音：由心室肌收

5、缩和房室瓣关闭时振动产 生。是心室收缩开始的标志。 第二心音：由主动脉和肺动脉的半月瓣关闭时振 动产生。是心室舒张开始的标志。 3.心音可反映心室收缩和瓣膜功能状态，判断心率 和心律。 4.在少年儿童，偶尔可听到第三、四心音。心音心音的产生第一心音第二心音第三心音第四心音 特 点音调低沉（勒） 持续较长音调高清（哒 ） 持续较短音调低浊 持续短音调低沉 持续较长成 因心室肌收缩和房 室瓣关闭的振动 ；射血大A扩张 及产生旋涡。动脉瓣关闭； 射血突停导致 大A和心室壁 振动。心室充盈减 慢，流速突 变导致室壁 及瓣膜振动 。心房强烈收缩 ，挤血击撞室 壁。标 志心室开始收缩（ 心尖区）心室开始舒

6、张 （动脉瓣区）快速充盈期 末（心尖）房缩强烈意 义心室收缩力与房 室瓣功能状态动脉瓣功能状 态部分健康青 年部分老年和心 舒末期压力高心泵功能的评定指标（一）每搏输出量和射血分数 1.每搏输出量（stroke volume，SV）：一次心跳， 一侧心室射出的血量（70ml）称为，又称搏 出量。 l SV=舒张末期容积收缩末期容积 2. 射血分数（ejection fraction，EF）l 75ml145ml60射血分数 = 心室舒张末期容积搏出量100（二）每分输出量和心指数 1.每分输出量：每分钟由一侧心室射出的血量称为 ，即心输出量（CO）。l 随机体活动和代谢情况而变化（运动、情绪、

7、怀 孕等）；女子心输出量较同体重男子约低10。 2.心指数（cardiac index，CI）： 在空腹和安静状态下，每平方米体表面积的心输 出量称为心指数，或静息心指数。 心指数在10岁左右最大（4L/min.m2以上）；以后 随年龄增长而逐渐下降,到80岁时，接近2L/min.m2 。CO SVHR56L/minCI = CO/体表面积=3.03.5L/min.m2（三）心作功量：衡量心室功能的主要指标之一。 （1）每搏功：心脏一次收缩所作的功。每搏功搏出量（平均动脉压平均心房压 ）13.6/1000 （2）每分功：心室每分钟所作的功。每分功=每搏功心率/1000 （3）心脏收缩不仅排出一

8、定量的血液，而且使这部 分血液具有较高的压强能和较快的流速。心脏作 功量评价心泵功能比心输出量更全面。（一）SV的调节: 大量实验证明，心脏的SV取决于： （1）前负荷：即心肌的初长度或心室舒张末 期容积 （2）心肌收缩能力 （3）后负荷：即动脉血压 （二）心率对心泵功能的影响心泵功能的调节心室肌的前负荷调节 是由心室舒张末期的血液充盈量（静脉回 心血量和心室射血后剩余血量的总和）来 决定的。 静脉回心血量受心室舒张充盈持续时间和 静脉回流速度的影响。 心脏的这种异长自身调节的意义在于对搏 出量进行精细的调节。心肌收缩能力调节 心肌收缩能力是指心肌不依赖于前、后负荷而能 改变其力学活动的一种内

9、在特性。当心肌收缩能 力增强的时，其心室功能曲线向左上方移位；反 之，则向右下方移位。 意义：能对持续的、剧烈的循环变化有强大的调 节作用。 收缩能力：儿茶酚胺受体(经G蛋白 )cAMPCa2+通道开放几率+开放时间 Ca2+内流 + 横桥ATP酶活性心缩力。后负荷调节搏出量恢复正常心肌初长度 心肌收缩能力心室内剩余血量每搏出量射血期射血速等容收缩期室内压动脉血压（正常范围）心率对心泵功能的影响 每分输出量心率每搏输出量 40150次/分:心率每分心输出量 150次/分:舒张期充盈时间 心输出 量。 40次/分:舒张期心室充盈接近最大限度 ，不能增加充盈量和搏出量充盈量每分心输 出量。 心率受

10、体温的影响，体温升高10C ，每分钟心搏 将增加12-18次。心泵功能的贮备 概念：心输出量随机体代谢需要增加的能力 。 意义：反映心脏健康程度、心脏泵 血功能。 组成：心力储备搏出量储备心率储备收缩期贮备舒张期贮备血压调节系统（nervous system ） 血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的 侧压力，即压强。由于血管分动脉、毛细血管 和静脉，所以，也就有动脉血压、毛细血管压 和静脉血压。通常所说的血压是指动脉血压。 当血管扩张时，血压下降；血管收缩时，血压 升高。 血压是一个调节系统，血压会随着人体的各部 分在不同时候的不同需求发生变化，通常通过 血压自动调节功能的调节，可以达到血

11、液输出 的稳定，这是一个高度自律的系统。血压常使用血压计 测定，血压计以大气压 为基数。血压通常以毫 米汞柱(mmHg)表示。如 果测得的血压读数为 12.0kPa (90mmHg) 即表 示血液对血管壁的侧压 比大气压高12.0kPa (90mmHg)。在每个心动周期中， 动脉内的压力发生周期 性波动，这种周期性的 压力变化引起的动脉血 管发生波动，称为动脉 脉搏。各段血管的压 力梯度： 主A:100mmHg 小A:85mmHg Cap:30mmHg V始:10mmHg 心房(大V):0 动动脉血压压影响因素 SpDP脉压Bp搏出量（明显）心率（明显）外周阻力（明显）有效血量（明显）（明显）

12、大A弹性（明显）(1)每搏出量心缩期射入A血量管壁侧压力 (2)心率心舒期心舒末期A血量管壁侧压力 影响动脉血压的因素：心舒末期A血量（不明显） DP（不明显）SP(明显) 血流速 DP(明显)搏出量SP（不明显）回心血量(3)外周阻力心舒期血流速心舒期A血量 心缩期血流速SP（不明显） (4)大动脉弹性缓冲SP维持DP (5)循环血量/血管系统容量的比例失调 如：大失血循环血量Bp（显著） 过敏休克血管容积回心血量BpDP（明显）管壁侧压力SP（明显）DP脉压体循环平均充盈压变Bp变心血管活动的调节心血管反射 颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射 心肺感受器引起的心血管反射 颈动脉体和主动脉体化

13、学感受性反射 躯体感受器引起的心血管反射 其它内脏感受器引起的心血管反射 脑缺血反应血压影响因素 (1)压力感受器机制 正常人心脏、肺、主动脉弓 、颈动脉窦、右锁骨下动脉起始部均存在有压力 受体(感受器)，位于延髓的血管运动中枢可以接 受来自感受器的冲动，同时也可以接受来自视丘 下部和大脑皮层高级神经中枢的冲动。汇集到血 管运动中枢的冲动，经过调整处理，通过传出神 经达到效应器，起着调节心率、心排出量及外周 阻力的作用。 压力感受器的适宜剌激是对动脉管壁的机械牵张 。其生理意义在于保持动脉血压稳定。 动脉和静脉管壁都有环形平滑肌，紧张性增高时 ，可使血管缩小，紧张性降低时，可使血管扩大 。会改

14、变血管容量及外周阻力，因而影响动脉血 压。 个别器官血管舒缩会影响该器官的供血量。 血管的舒缩运动主要是通过神经系统调节。 当血压升高时，压力感受器兴奋性增强而发生冲 动，经传入神经到达血管运动中枢，改变其活动 ，使降压反射的活动增强，心脏收缩减弱，血管 扩张，外周阻力下降，血压下降并保持在一定水 平；当血压降低时，压力感受器将冲动传入血管 运动中枢，使降压反射活动减弱，心脏收缩加强 ，心输入量增加，血管收缩，外周阻力增高，血 压升高。血压突然窦、弓感受器受到牵拉兴奋性窦、弓N孤 束 核缩血管中枢（-）心交感中枢（-）心迷走中枢（+）交感缩血管N（-）心交感N（-）心迷走N（+）阻力血管舒容量

15、血管舒心 脏 活 动外周阻力V回流量 心输出量血压 (2)化学感受器 颈动脉体和主动脉体化学感受性反 射：化学感受器感受血液某些化学成分的变化,适 宜剌激为缺氧,CO2分压过高及H+浓度过高等。 效应：主要是使呼吸加深加快，可间接加快心率 ，增加心输出量，外周阻力增大，血压升高。直 接效应是心率减慢,心输出量减少,冠状动脉舒张, 骨骼肌和内脏血管收缩。由于外周阻力增加的效 应大于心输出量减少的作用,血压升高。 平时,化学感受性反射对心血管活动的调节并不明 显。只有在低氧、窒息、动脉血压过低和酸中毒 等情况下才有作用。PO2 H+ PCO2 等 颈动脉体和主动脉体外周化学感受器（+） 窦、弓N 孤 束 核心血管中枢兴奋性改变呼吸中枢（+）心率、冠脉舒 心输出量皮肤、内脏 骨骼肌血管缩 心率、心输出量、外周阻力外周阻力心输出量血 压呼吸加深加快间接 (3)心肺感受器 感受器：心房、心室和肺循环大血管壁 血管壁的机械牵张：如心房容量感受器 化学物资刺激：如前列腺素、缓激肽 传入神经:迷走神经 效应： 大多数使交感紧张降低，心迷走紧张加强，心率 减慢，心输出量减