功率键合图方法在多分支血液循环系统建模和仿(2)
2016-08-09 01:12
导读：图1 血液循环系统模型 1.2 功率键合图模型 应用功率键合图建模方法的第一步是将原系统表达为功率键合图的图示模型。功率键合图由功率键、结点和作用
图1 血液循环系统模型
1.2 功率键合图模型 应用功率键合图建模方法的第一步是将原系统表达为功率键合图的图示模型。功率键合图由功率键、结点和作用元等主要元素构成，多分支血液循环系统的功率键合图如图2所示。rnv chv rhh cha rna
图２ 多分支血液循环系统功率键合图模型(此图有省略) 参考图2，绘制多分支血液循环系统功率键合图的步骤可简述如下： (1)根据对多分支循环系统各个功率流程分支的分析，依次确定各0结点和1结点。 ０结点表示集总的流容容腔，如心室腔、主动脉弹性腔，在0结点处血液压力为等值，而该结点输入的血流量等于输出的血流量。１结点表示集总的流阻管路或流感管路，如大动脉血管，在1结点处血流量为等值，而该结点的压力降等于上流压力值减去下流压力值。在图2 的循环系统模型中共有15个0结点和21个1结点。 (2)画上各结点周围的功率键，并标注功率流向。 功率键是带有箭头和因果线表示功率的线段。本模型中构成功率的两个变量是血压和血流。箭头表示系统作用元中的功率流向，即循环血液的流动方向。 (3)在功率键的一端标注上相应的c、r、l作用元。 为了能够全面、细致地刻画系统特性，本模型中应用了三种作用元：流容、流阻和流感。 流容反映血管的顺应性，画在０结点上，用c来表示，简称c元。例如，图2 中的cta、car、cvn、cpa、cpv是分别表示与图1相对应部分的胸主动脉、大动脉、腔静脉、肺动脉和肺静脉顺应性的流容。 流感反映血流的惯性特性，画在1结点上，用l来表示，简称l元。如图2中的lta、lar、lvn、lpa、lpv、lco是分别表示相对应的胸主动脉、大动脉、腔静脉、肺动脉、肺静脉及冠状动脉血流惯性的流感。 流阻反映血流粘滞阻力的特性，简称r元，画在１结点上。例如图2中rta、rar、rvn、rpa、rpv和rco是分别表示胸主动脉、大动脉、腔静脉、肺动脉、肺静脉及冠状动脉血流粘滞阻力的阻性作用元。 (4)在各功率键上标注因果线，以便于建立系统的数学模型。 功率键上的因果线表示各作用元上流量与压力两变量之间的因果关系，确定了自变量和因变量，便于建立系统的状态方程。对于c元，其功率键上两个变量间，自变量是流量，因变量是压力；对于l元和r元，其功率键上两个变量间压力是自变量，流量是因变量。 经过以上步骤，就完成了循环系统的功率键合图模型。可以看出，键合图模型就是通过结点、功率键和作用元这些元素对心血管循环系统直观而形象的描述和反映。在将循环系统翻译成键合图模型后，就可以方便、有条不紊地推导系统数学模型。
