Строение кровеносной системы человека. Моделирование пульсовых волн в сосудах с использованием программного продукта МАТLAB 7.0.1. Модель кровообращения О. Франка для определения гидравлического сопротивления периферической части системы кровообращения.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

1

Курсовая работа

на тему

Моделирование процессов в системе кровообращения человека

РЕФЕРАТ

пульсовый кровобращение периферический

Курсовая работа с., рис., таблица, источника, прил.

МОДЕЛЬ, СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ, РЕГРЕССИЯ, МЕТОД НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ, АДЕКВАТНОСТЬ, КРИТЕРИЙ ФИШЕРА.

Объектом исследования является система кровообращения человека.

Исследуемые сосуды: венечная артерия левая, почечная артерия левая, общая сонная артерия.

Цель работы - Моделирование пульсовых волн в сосудах и использование модели кровообращения О. Франка для определения гидравлического сопротивления периферической части системы кровообращения.

Все расчеты, приведенные в работе, производились с использованием программного продукта МАТLAB 7.0.1 компании MathWorks, Inc.

ВВЕДЕНИЕ

Специалисты разных областей знаний, профессиональная деятельность которых связана как с изучением и коррекцией органов и структур человеческого организма, так и с созданием имплантантов и разработкой медицинской техники, сталкиваются в своей работе с необходимостью прогнозировать поведение структур человеческого организма и элементов технических систем при различных внешних воздействиях.. Исследование их поведения связано с необходимостью углубления знаний о функционировании биологических структур, внедрением новых медицинских технологий и созданием новой медицинской техники.

Изучение методов моделирования структур человеческого организма и протекающих в них физиологических процессов одна из основных задач при изучении дисциплины «МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ».

Курсовая работа посвящена вопросам построения моделирования процессов в системе кровообращения человека. Служит закреплению у студентов навыков решения задач математического моделирования, является логическим продолжением лекционного и лабораторного курсов «МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ», построена на основе знаний материала таких дисциплин, как «ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА», «ФИЗИКА», «ИЗМЕРЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА», «БИОФИЗИКА», “БИОЛОГИЯ».

Цель работы: Исследование модели пульсовой волны и модели кровообращения О. Франка, идентификация параметров модели О. Франка с использованием регрессионных процедур по методу наименьших квадратов.

1. КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА ЧЕЛОВЕКА

Сердце - центральный орган кровеносной системы, который представляет собой полый мышечный орган, функционирующий как насос и обеспечивающий движение крови в системе кровообращения. Сердце представляет собой мышечный полый орган конусообразный формы. По отношению к срединной линии человека (линии, делящей тело человека на левую и правую половины) сердце человека располагается несимметрично - около 2/3 - слева от середины линии тела, около 1/3 сердца - справа от срединной линии тела человека. Сердце находится в грудной клетке, заключено в околосердечную сумку - перикард, располагается между правой и левой плевральными полостями, содержащими легкие. Длина сердца взрослого человека колеблется от 100 до 150 мм, ширина в основании 80 - 110 мм, переднезаднее расстояние - 60 - 85 мм. Вес сердца в среднем у мужчин составляет 332 г, у женщин - 253 г. У новорожденных вес сердца составляет 18-20г.

Сердце состоит из четырех камер: правое предсердие, правый желудочек, левое предсердие, левый желудочек. Правое предсердие имеет емкость у взрослого человека 100 -140 мл, толщину стенок 2-3 мм. Правое предсердие сообщается с правым желудочком посредством правого предсердно-желудочкового отверстия, имеющего трехстворчатый клапан. Сзади в правое предсердие вверху впадает верхняя полая вена, внизу - нижняя полая вена. Устье нижней полой вены ограничено заслонкой. В нижнюю часть правого предсердия впадает венечный синус сердца, имеющий заслонку. Венечный синус сердца собирает венозную кровь из собственных вен сердца.

Правый желудочек сердца имеет форму трехгранной пирамиды, обращенной основанием кверху. Емкость правого желудочка у взрослых 150-240 мл, толщина стенок 5-7 мм. Вес правого желудочка 64-74 г. В правом желудочке выделяют две части: собственно желудочек и артериальный конус, расположенный в верхней части левой половины желудочка. Артериальный конус переходит в легочный ствол - крупный венозный сосуд, несущий кровь в легкие. Кровь правого желудочка поступает в легочный ствол через трехстворчатый клапан.

Левое предсердие имеет емкость 90-135 мл, толщину стенок 2-3 мм. На задней стенке предсердия расположены устья легочных вен (сосудов, несущих из легких обогащенную кислородом кровь), по два справа и слева.

Левый желудочек имеет коническую форму; его емкость от 130 до 220 мл; толщина стенки 11 - 14 мм. Вес левого желудочка 130-150 г. В полости левого желудочка имеются два отверстия: предсердно-желудочковое (слева и спереди), снабженное двустворчатым клапаном, и отверстие аорты (главной артерии организма), снабженное трехстворчатым клапаном.

Внутри сердца вследствие наличия клапанов кровь движется в одном направлении. В фазе диастолы (расширение полостей сердца, связанное с расслаблением миокарда) кровь поступает из предсердий в желудочки. В фазе систолы (последовательные сокращения миокарда предсердий, а затем желудочков) кровь поступает из правого желудочка в легочный ствол, из левого желудочка - в аорту.

В фазе диастолы сердца давление в его камерах близко к нулю; 2/3 объема крови, поступающей в фазе диастолы, притекает из-за положительного давления в венах вне сердца и 1/3 подкачивается в желудочки в фазу систолы предсердий. Предсердия являются резервуаром для притекающей крови; объем предсердий может возрастать, благодаря наличию предсердных ушек.

Изменение давления в камерах сердца и отходящих от него сосудах вызывает движение клапанов сердца, перемещение крови. При сокращении правый и левый желудочки изгоняют по 60 - 70 мл крови.

По сравнению с другими органами (за исключением коры головного мозга) сердце наиболее интенсивно поглощает кислород. У мужчин размеры сердца на 10 - 15% больше, чем у женщин, а частота сердечных сокращений на 10-15% ниже.

При максимальной физической нагрузке величина энергетических затрат сердца может возрасти в 120 раз по сравнению с состоянием покоя. Длительное воздействие физических нагрузок вызывает увеличение резервных возможностей сердца.

Отрицательные эмоции вызывают мобилизацию энергетических ресурсов и увеличивают выброс в кровь адреналина (гормон коры надпочечников) - это приводит к учащению и усилению сердечных сокращений (нормальная частота сердечных сокращений - 68-72 в минуту), что является приспособительной реакцией сердца.

Кровеносные сосуды - эластичные трубки различного диаметра, составляющие замкнутую систему, по которой в организме протекает кровь от сердца на периферию и от периферии к сердцу. В зависимости направления тока крови и насыщенности крови кислородом выделяют артерии, вены, и соединяющие их капилляры.

Артерии - кровеносные сосуды, несущие кровь, обогащенную кислородом, от сердца ко всем частям организма. Исключением является легочный ствол, который несет венозную кровь из правого желудочка в легкие. Совокупность артерий составляет артериальную систему.

Артериальная система начинается от левого желудочка сердца, из которого выходит самый крупный и главный артериальный сосуд - аорта. На протяжении от сердца до пятого поясничного позвонка от аорты отходят многочисленные ветви: к голове - общие сонные артерии; к верхним конечностям - подключичные артерии; к органам пищеварения - чревный ствол и брыжеечные артерии; к почкам - почечные артерии. В нижней своей части, в брюшном отделе, аорта делится на две общие подвздошные артерии, которые снабжают кровью органы таза и нижние конечности.

Артерии снабжают кровью все органы, разделяясь на ветви различного диаметра. Артерии или их ветви обозначаются либо по названию органа (почечная артерия), либо по топографическому признаку (подключичная артерия). Некоторые крупные артерии называются стволами (чревный ствол). Мелкие артерии называются ветвями, а мельчайшие артерии - артериолами.

Проходя по мельчайшим артериальным сосудам, насыщенная кислородом кровь достигает любой участок организма, куда наряду с кислородом эти мельчайшие артерии поставляют питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности тканей и органов. Артерии представляют собой цилиндрические трубки с весьма сложным строением стенки. В ходе ветвления артерий диаметр их просвета постепенно уменьшается, но суммарный диаметр возрастает. Различают крупные, средние и мелкие артерии.

Артериальное давление (АД) - давление, развиваемое кровью в артериальных сосудах. При измерении давления пользуются единицей давления, равной 1 мм ртутного столба.

Артериальное давление - показатель, состоящий из двух величин - показателя давления в артериальной системе во время систолы сердца (систолическое давление), соответствующего самому высокому уровню давления в артериальной системе, и показателя давления в артериальной системе во время диастолы сердца (диастолическое давление), соответствующего минимальному давлению крови в артериальной системе. У здоровых людей 17-60 лет систолическое артериальное давление бывает в пределах 100-140 мм рт. ст., диастолическое давление - 70-90 мм рт. Ст.

Минутный объем крови - количество крови, выбрасываемой сердцем крови за о...