本研究致力于应用数学模型方法建立一个包含各分支循环和神经调节机制且便于扩展的心血管系统模型,在此基础上仿真了正常生理和常见病理状态的心血管系统血流动力学特性,并仿真研究了神经调节机制在高血压发生过程中的重要作用。论文主要工作包括: 针对目前心血管系统宏观模型研究中存在的问题,提出了由心脏,头部、颈部循环,左上肢循环,右上肢循环,肺循环,冠脉循环,腹部循环,左下肢循环和右下肢循环组成心血管系统数学模型。为了便于模型扩展,采用键合图方法建立心脏和血管网络模型,共由54个微分方程组成,并且通过心脏和血管网络的耦合约束进行求解。模型的输入是心脏和血管网络的参数如:心动周期、心肌弹性度、血管顺应性、血管阻力等,模型的输出是各血管段的压力、流量波以及反应心血管系统功能状况的生理参数如每搏输出量、心输出量、射血分数、每搏耗能和耗氧量等。 为了验证模型的正确性,仿真了正常生理情况下血流动力学状态,仿真得到的生理波形和参数符合人体正常生理时的特性,说明模型是有效的。此外,通过调整模型的输入参数,仿真了常见疾病,如动脉粥样硬化、阻力血管狭窄、高血压、左锁骨下动脉狭窄发生时的心血管功能状况及动脉粥样硬化、阻力血管狭窄疾病发展过程中动脉血压的的变化情况,仿真结果与临床表现一致。 在心血管系统基本模型的基础上加入了神经调节机制,建立了压力反射的数学模型,和心血管系统模型耦合并仿真了神经调节机制下高血压的发生情况。建立了高血患者心室肥大的数学模型,仿真了有神经调节机制和无神经调节机制下高血压对左心室壁厚度的影响。仿真结果表明神经调节机制在高血压发生过程中对心血管系统起着保护作用,可以减少心室壁肥厚的增加。 本研究建立的数学模型为心血管系统生理和病理研究提供了一个可扩展的仿真平台,在此基础上进行进一步完善,有望为基础和临床研究提供一种定量研