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虚拟心脏仿真研究进展及其在临床中的应用
虚拟心脏就是利用计算机来模拟心脏的生理结构及功能,对心血管疾病的研究有重要意义.目前在心脏的各种仿真研究中,不同学科的研究小组所用的计算机模型相差较大,尚无统一的跨学科研究平台.本文从微观层次和宏观层次综述了虚拟心脏在功能性建模方面的研究进展,并对心脏疾病的模拟仿真以及虚拟心脏在临床上的应用进行了综述.后,简要地分析了虚拟心脏建模在临床应用中的优势,并对虚拟心脏发展方向进行了展望.虚拟心脏可以定量分析所有对心脏疾病诊断和治疗极为有价值的生理信息,从而系统地揭示心脏内部运行的机制,它是现代医学科学发展的重要方向.
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智能控制和建模仿真在机械通气中的应用
机械通气技术对危重医学的发展具有重要的意义.呼吸机不仅作为麻醉及急救的有效手段,而且是危重患者呼吸支持的一种常用的治疗手段.文中就智能控制和建模仿真在机械通气相关医学领域中的应用进行了综述,并对其发展给予了展望.
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味觉电生理建模和仿真的研究进展
味质的结构和化学多样性决定了味觉有基于不同味觉物质的多种传导机制.近年来,随着分子生物学、细胞电生理研究方法的发展,有关味觉受体细胞电生理特性、味觉传导机制及味觉编码的研究取得了很大进展.综述了目前国际上味觉受体细胞电生理特性及其建模仿真方法的研究进展,同时评述目前味觉电生理建模仿真的几种主要方法的特点,后论述了建模仿真方法对味觉机理以及味觉临床病理学研究的重要意义.
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心血管系统建模仿真的研究进展及医学应用
背景:近年来,建模仿真技术作为一种有效的测试研究手段在军事演练、工业试验及医疗检测等众多领域得到了越来越多的信赖和应用,其中以医疗心血管系统为例就汇集众多的学科及行业人员加入了该方面研究.目的:通过对相关论文的分析和总结,提供较为全面的心血管系统仿真介绍及方法参考.方法:以"心血管系统,建模仿真,心脏模型"和"cardiovascular system,modeling simulation,the heart model"为检索词进行查找,应用计算机在PubMed数据库、维普科技期刊全文数据库和中国知网-期刊论文库中检索1974年至2018年与心血管建模仿真相关应用的相关文章,对心血管系统建模方法、系统仿真分类种类以及近年来心血管建模仿真在冠心病、心瓣膜病、心力衰竭、高血压病、心肌梗死等心血管疾病中的应用进行了概括性总结,进而对心血管后续研究发展进行了展望和预测分析.结果与结论:①根据临床、医学教学及科研需求整理总结包括:冠状动脉循环系统的血流动力学模型,对冠心病情况下的冠状动脉循环系统进行仿真,解决了创伤性破坏及价格昂贵的问题;对冠心病的早期诊断和治疗具有重要意义;②二尖瓣三维仿真模型分析了二尖瓣的应力分布,在几何结构上体现更为精细,可以辅助完善治疗方案,间接降低手术风险;③心血管系统着重分析研究较多的电网络模型报道,对心血管系统疾病中的临床分析和诊断具有一定的辅助作用;④人体左心室的三维有限元力学模型的建立,对心肌梗死病变情况下电兴奋传播和心肌梗死病变进行仿真,可以指导临床分析验证;⑤通过心血管系统建模仿真全面总结,有助于进一步增进对心血管疾病机制的认识,同时对心血管疾病的预防、辅助诊断和临床治疗也具有重要意义.
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二维心室建模和Brugada综合症仿真
本文以Tusscher提出的人体心室单细胞计算模型为基础,用计算机建模仿真的方法,构建一个心室壁组织的二雏网格模型.通过修改细胞的离子通道参数,仿真了正常生理条件下和Brugada症状下三类心室细胞的动作电位和心电图波形.结果显示:Brugada症状下的心电图波形有明显的J波出现,ST-段抬高甚至T波倒置.这与临床医学上的报道基本符合,本研究为用计算机仿真建模研究Brugada综合症打下了基础.
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颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性
目的 建立C1 ～7全颈椎三维有限元模型,研究其在颈部肌肉作用下颈椎牵引的生物力学特性,为临床颈椎牵引的治疗提供参考.方法 建立正常颈椎的三维非线性有限元模型,在此基础上结合临床颈椎牵引的方法,利用生物力学分析软件进行建模仿真,在牵引重量一定的情况下,用后伸0°、10°、20°、30°、40°进行牵引,获得关节力和肌肉力,筛选合适的关节力和肌肉力对颈椎模型进行有限元分析.结果 颈椎后伸牵引过程中,在肌肉力的作用下,颈椎椎体、椎间盘、钩椎关节的平均大等效应力分别增加4.86、1.79、0.69 MPa,颈椎椎体的平均大相对位移在矢状轴、垂直轴方向上分别增加5.53、0.63 mm.颈椎后伸牵引的生物力学特性与文献中的有限元分析结果相近.结论 颈部肌肉对颈椎各椎体、椎间盘以及钩椎关节应力及位移的增加具有较大的促进作用.临床上行颈椎后伸牵引时,应考虑到颈部肌肉的作用,牵引角度不宜过大,推荐0°～ 20°是颈椎牵引初期相对安全的角度范围.
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二维人体心室心肌缺血模型中的折返波仿真研究
基于人类心室单细胞模型构建二维心室壁组织网格模型.通过增加细胞膜外钾离子浓度,模拟心肌缺血情况下折返波在二维心室组织中的传播状况.结果显示,折返波的不稳定性随着缺血程度的增加和缺血面积的增大而增强,在一定的缺血程度和缺血面积下,折返波会发生断裂.本文通过计算机建模仿真研究心肌缺血对折返波的影响,并且对心肌缺血维持室速和诱发室颤的机制,提供了相应的解释.
