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完成人

岳超 张兆臣 刘照军 刘桂娟 张东升 刘建波 张敬军 李海霞 孙艳丽 卢海威 崔广阳

完成单位

泰山医学院

关键词

约化摄动法 动力学数学模型 动脉血管病变

摘要

1.课题来源与背景 生命体是完全非线性的复杂介质,以血液和血管为媒介而产生和传播的脉搏波也具有非线性特征。1960年,McDonald从实验上测量了动脉血管中血液流动速度波和压力波的振幅,发现了速度波和压力波跟振幅之间的关系。1987年, Sigeo Yomosa假设大动脉血管是充满理想流体的无限长均质直圆薄壁弹性管,推导出了血液流动速度所满足的带有色散的KdV方程,从理论上解释了压力波在传播过程中“陡化”等现象。1988年以后,Yasuo Hashizume和Jean-Francois研究了动脉血管中孤立子波的传播。随后,段文山等学者研究了小动脉血管中孤立波的衰减,Hilimi Demiray, L.J. Myers, E. Shalman等学者同样以动脉血液流动为研究对象,应用非线性理论方法研究了血管中的非线性波。但对孤立子波的性质的研究还不够深入,本研究对血管壁应变满足的孤立子方程,运用齐次平衡法进一步求其解,通过计算机做出清晰的物理图像,以便辅助诊断动脉血管病变。 2.技术原理及性能指标 ①在长波近似情况下,考虑血液流动的对流项以及血管壁的大变形,二维情况下...更多

1.课题来源与背景 生命体是完全非线性的复杂介质,以血液和血管为媒介而产生和传播的脉搏波也具有非线性特征。1960年,McDonald从实验上测量了动脉血管中血液流动速度波和压力波的振幅,发现了速度波和压力波跟振幅之间的关系。1987年, Sigeo Yomosa假设大动脉血管是充满理想流体的无限长均质直圆薄壁弹性管,推导出了血液流动速度所满足的带有色散的KdV方程,从理论上解释了压力波在传播过程中“陡化”等现象。1988年以后,Yasuo Hashizume和Jean-Francois研究了动脉血管中孤立子波的传播。随后,段文山等学者研究了小动脉血管中孤立波的衰减,Hilimi Demiray, L.J. Myers, E. Shalman等学者同样以动脉血液流动为研究对象,应用非线性理论方法研究了血管中的非线性波。但对孤立子波的性质的研究还不够深入,本研究对血管壁应变满足的孤立子方程,运用齐次平衡法进一步求其解,通过计算机做出清晰的物理图像,以便辅助诊断动脉血管病变。 2.技术原理及性能指标 ①在长波近似情况下,考虑血液流动的对流项以及血管壁的大变形,二维情况下,采用应变能函数本构关系,研究人体动脉血管中非线性波的传播,借助约化摄动法从血液与血管壁耦合作用下的动力学方程组推导孤立子方程。 ②运用推广的Tanh方法、齐次平衡法、Darboux变换等方法求孤立子方程的解,通过计算机做出波动图像。 ③当人体内血管发生病变时,其厚度、材料的应变能密度函数、材料常数将随之变化,则孤立子波的波速、振幅都会相应变化。从临床应用的角度看,可以通过检测血管中孤立子波的振幅或速度来辅助诊断动脉血管病变。因此该项研究将加深对血液流动过程的进一步了解,并对某些疾病的临床诊断具有潜在应用前景。 3.技术的创造性与先进性 ①借助约化摄动法从血液与血管壁耦合作用下的动力学方程组推导出了KdV孤立子方程。 ②运用齐次平衡法求出了血管壁应变满足的KdV方程的解,然后以髂动脉为例,将正常人的生理参数代入大动脉血管壁应变表达式,借助于计算机作图,验证了大动脉血管壁扰动正是以应力波的形式传播的结论。 ③结合图像作了进一步分析：血管发生病变时,其厚度、材料的应变能密度函数、材料常数对孤立子波的波速、振幅的影响。因此,可以通过检测血管中孤立子波的振幅或速度来辅助诊断动脉血管病变。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 该课题以髂动脉为例,运用约化摄动法建立了血液与血管壁耦合作用下的孤立子波的动力学数学模型,揭示了血管发生病变时血管壁应力波的波速、振幅随血管壁的厚度、杨氏模量等参数的变化规律。通过仿真和临床数据,验证了该模型的有效性。该研究成果从临床应用的角度看,可以通过检测血管中孤立子波的振幅或速度来辅助诊断动脉血管病变,为临床大动脉血管病变的无创性诊断提供了新的检查方法。 5.应用情况及存在的问题 在泰安市中心医院、泰安市中医和泰山医学院附属医院的住院患者中临床应用了通过检测血管中孤立子波的振幅或速度来辅助诊断动脉血管病变技术。发现当人体内血管发生病变时,其厚度、材料的应变能密度函数、材料常数将随之变化,则孤立子波的波速、振幅都会相应变化。因此,从临床应用的角度看,可以通过检测血管中孤立子波的振幅或速度来辅助诊断动脉血管病变。该技术极大提高了大动脉血管病变的诊断效果,将具有很大的经济效益和社会效益。收起

文献类型

科技成果

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