文摘

我们开发了一个集总参数,计算机模型的等效电路one-atrium one-ventricle(青蛙)心脏血管电路,模拟心血管生理学的基本概念,Frank-Starling心脏的法律。一系列的模拟执行,观察心血管变化变量(例如,动脉压、心室体积和阀流)如果预加载或后负荷增加。模拟数据同意定性和定量实验数据可用时,获取的数据在两栖动物或哺乳动物心肌。此外,在这些模拟获得的数据的改善我们的理解机制(s),心肌适应本身膨胀增加(增加预加载)或阻碍收缩收缩(后负荷增加)。测量阀流的分析表明,心室泵输入是一个高度敏感,因为输入压力确定舒张压膨胀,因此,心室收缩收缩的力量。另一方面,心室泵输出是一个相对不敏感。因此,不仅心房收缩,而且主要是前面的心室收缩收缩的主要机制是随后的舒张期心室充盈性。我们得出结论,提出模型使心血管生理学的基本概念的研究。

1。介绍

最初,心血管生理学是由数学模拟(1- - - - - -4)或模拟(5- - - - - -8)方法。最近,采用集总参数模型的计算机模拟的心血管系统(单独或结合数值方法)介绍了(9- - - - - -15]。我们发现使用集中参数模型与计算机模拟的等效电路(电)有助于理解基本的生理学概念,用于教学16,17]。通过适当的升级,我们可以利用这些电模拟定性,在某些情况下甚至定量,心血管生理和心血管病理,包括著名的临床条件(18,19]。这种高度EECs升级集总参数模型使我们记录很多有趣的变量,例如,时间的心房和心室的压力在收缩和舒张,心肌收缩和舒张,阀门流,心室体积考虑重置交感神经张力的心和系统电路,在呼吸,胸内压波动和心室在舒张的被动的放松。

在临床实践中,在整个动物或人类的研究中,短期和长期的补偿机制修改心脏功能从而阻碍研究的孤立地全心的基本力学性能。因此,将感兴趣的研究中,通过使用电模型,心肌功能(s)的基本决定因素,因为它最初试图通过使用在体外青蛙心脏模型(20.,21]。我们应该记住,这是一个one-atrium one-ventricle准备。它的功能,由心房压力(输入压力、预加载)和输出压力(后负荷),像心脏的Frank-Starling法律制定(20.]。

提出了模拟的心脏的法律是试图回答以下基本的问题。(1)的角色是什么心房心室的填充,如果后者是受增加预加载或增加后负荷?(2)为什么心室泵高输入敏感,但同时相对不敏感输出泵吗?(3)是什么改变压力-容积(p - v)循环图如果受到增加预加载或心室后负荷增加?

2。方法

在实验布局一个atrium-one心室心脏(例如,青蛙)应附在人造“系统性”电路,具有三个特点部分:(一)高压/低电容“动脉”一节,(b)一个变量“外围”电阻部分,和(c)低压/高容量“静脉”部分包括血液水库。在本通知安排压力、流量、体积和中风将取决于前负荷和后负荷。预加载的高度是由静脉水库,和后负荷是由“流动阻力”部分(图1(一))。如果心脏收缩,流动是单向阀门,阀门“输入”和“输出”。的“动脉”,高压部分,主要取决于后负荷的压力,也就是说,变量流动阻力和心脏的输出。相反,在“静脉”低压部分,主要取决于预加载的压力,也就是说,水库在静脉血液水平的高度。

(一)
(一)
(b)
(b)
图1
表示的one-atrium one-ventricle心里准备。(a)的示意图表示one-atrium one-ventricle心,都是由他们决定的收缩性舒张压膨胀。如果是承包,流动是单向由于两个阀门,“二尖瓣”和“主动脉”阀门。这one-atrium one-ventricle心连着一个人工循环,建立了三个部分:(1)一个弹性“动脉”高压部分,(2)一个“外围”,可变电阻部分,和(3)“静脉”低压部分。欧共体模拟(b)的示意图表示的属性one-atrium one-ventricle心连着一个人工循环。当前(相当于血液流动)测量结束时“静脉”一节,因为此时的电路的脉动电流很小。

等效电路(EEC)应该有一个非常相似的结构;“系统性”电路,预加载控制分支电路,后负荷控制分支电路,心房收缩分支电路,和心室收缩分支电路,如图1 (b)。平行于方案图1(一)、电子子电路模拟预加载,心房收缩,心室收缩和后负荷。这些子电路适当纳入主电路模拟“动脉”部分,“外周阻力节”和“静脉”部分的系统电路。

应该注意的是,出于比较,在目前经济共同体心房和心室都与成人左心房和左心室。因此,在后者中,在静息压力和电容的情况下,它的体积(大小、EDVV)大约是117毫升和“动脉”压力峰值约为70毫米汞柱。原因简单起见,在模拟通常的术语也用于阀门在这个one-atrium one-ventricle心:在心室的输入输出的二尖瓣和主动脉瓣,分别。

欧共体的分析模拟one-atrium one-ventricle心,人造血管电路,通过使用电子工作台执行个人版本5.12 (22]。使用这个软件,因为电路可以定制几乎完全仿真的需要。电转换单位当量用于生理学表所示1。

表1
等效量和任意单位心血管系统的仿真。

欧洲经济共同体模拟one-atrium one-ventricle心脏和人工系统电路如图2。组件(如描述的数据1(一)和1 (b))由子电路模拟,dashed-lined框所示。


图2
电子电路模拟one-atrium one-ventricle心脏和人工系统电路。子电路(用于解释见图1 (b))是由dashed-lined和阴影框表示。模拟的模式是由三个开关:S1和S2的“空间”键,和S3的“A”键。各种变量可以记录并以点表示:压力(如心房、心室和“主动脉”);流(例如,二尖瓣、主动脉瓣和心脏输出);卷(如心室)。“系统性”电路由电阻/电容的链段。流的方向(当前)是由箭头表示。

如何模拟心房的细节和ventricle-both input-sensitive泵和其他地方描述的附加船只(例如,17- - - - - -19,23])。总而言之,EECs的模型的主要部分如下。(一)“系统性”电路由电阻/电容的链段。流的方向(当前)是由箭头表示。电阻串联连接。一个终端的一个电阻电容连接到链和其他电容器终端连接到地面。因此,电阻/电容部分模拟流动阻力和电容电路的单段附加到心脏。(b)预加载控制分支电路:通过应用0.6 V, 0.7 V和0.8 V的电池(平行于“系统性”电路)预加载可以设置为6毫米汞柱,7毫米汞柱,或8毫米汞柱。(c)后负荷控制分支电路:通过应用3 MΩ,6 MΩ,9 MΩ电阻(串联到“系统性”电路)后负荷增加。因为主动脉的串联电阻是1 U (1 MΩ)后负荷可以被设定为4 U,或7 U,或10 U。(d)心房收缩分支电路:本质上,它是一个反馈回路的名义获得0.5和0.1名义时间常数。它被激活/停用的心房起搏如下所述。(e)心室收缩分支电路:它是一个复杂的反馈回路的名义获得100。心室收缩的名义时间常数是心室松弛的0.1和0.2。收缩持续时间是0.2秒,因为这个值被用于几乎所有以前的模拟。获得循环激活/停用的心室起搏器(synchronous-but时移所述以上程度,心房起搏点)和两个电压特异性开关VS。(f)心脏瓣膜:二尖瓣和主动脉瓣模拟二极管(D1);cf。18,19])。相应的测量二尖瓣和主动脉流作为一个电压降穿过1Ω电阻(图2)所描述的18,19]。(g)起搏器的设计电路:由两部分组成:一个心房和心室起搏器。心房起搏是一个正弦波发生器的操作在1赫兹(60 /分钟),但192°的相移,开车两个电压特异性交换机(VS)。心室起搏是一个方波发生器的操作在1赫兹(60 /分钟,工作周期0.2 s)驱动两个电压特异性交换机(VS)。这样两个发电机,虽然身体分离,作为一个起搏器,心房收缩(名义获得0.5)心室收缩前(100年名义获得)。模拟变量的时间进程(例如,心室压力,心室体积;参见图3- - - - - -6)非常类似于前面所述的那些16]。(h)可能的方式模拟:模拟的模式是由三个开关:S1和S2的“空间”键,和S3的“A”键。

(一)
(一)
(b)
(b)
图3
时间的主动脉压力(美联社)、心输出量(CO)、心室体积(VV)和心房压力(AtP)如果后负荷是常数(4 U)和预加载从6毫米汞柱增加到8毫米汞柱。(一)初始条件(20年代;预加载是6毫米汞柱)所有变量在稳定状态。心房脉压(AtP max / AtP min)是5.2/3.5毫米汞柱。预加载第一个增加到7毫米汞柱(60 - 120年代),然后到8毫米汞柱(120 - 180年)。注意每一步有限公司是暂时性的减少,但在大约10年代增加到一个新的稳态水平。同样,SV和AP正在增加。AtP脉冲增加。预加载后返回到6毫米汞柱,美联社,AtP, VV回到初始条件水平。公司短暂地增加但是在大约15年代也返回到初始条件水平。 (b) The P-V loop diagram in conditions above. Note that, if preload is increased from 6 mm Hg to 8 mm Hg, ESVV is about 40 mL, while EDVV is increased from 117 mL to about 158 mL. The EF increases from 66% to about 72%. Ventricular work is given in mm Hg·mL and in J.
(一)
(一)
(b)
(b)
图4
时间的主动脉压力(美联社)、心输出量(CO)、心室体积(VV)和心房压力(AtP)如果预加载恒定(6毫米汞柱)和后负荷增加4 U 10 U。(一)初始条件(20年代;后负荷是4 U)所有变量都在稳定状态。心房脉压(AtP max / AtP min)是5.2/3.5毫米汞柱。后负荷增加的第一个4 U(60 - 120年代),然后到10 U(120 - 180年)。注意每一步有限公司是暂时性的显著降低,但在20年代恢复到一个新的稳态,略低的水平。同样,SV略有下降。美联社是增加。AtP马克斯和AtP分钟增加到一个不同的程度;因此,AtP脉压下降。 After afterload is returned to 4 U, AP, AtP, and VV return to initial conditions level. CO is transiently increased but within about 15 s it also returns to the initial condition level. (b) The P-V loop diagram in conditions above. Note that, if afterload is increased from 4 U to 10 U, ESVV is increased from 39 mL to about 62 mL, while EDVV is increased to a smaller extent, from 117 mL to 127 mL. The EF decreases from 66% to 51%. Ventricular work is given in mm Hg·mL and in J.
(一)初始条件
(一)初始条件
(b)最大的预加载
(b)最大的预加载
(c)最大的后负荷
(c)最大的后负荷

图5
心血管变量的样本值在一个心动周期的初始条件(列),最大预加载(列b),或最大后负荷(列c)当心房萎缩。每一列在四个街区被细分。上两个街区:美联社,副总裁,AtP,有限公司(副总裁和AtP也在规模扩大后的压力)。中间块:二尖瓣和主动脉流流动。底块:EDVV ESVV, SV。注意“驼峰”在舒张中晚期AtP。也要注意早期二尖瓣流开始当AtP =副总裁。这是压力越高,是早期二尖瓣流峰值越高。(一)初始条件(57.6 - 58.4年代的模拟时间)。注意,心房收缩(立即心室收缩前)导致晚期二尖瓣流,增加EDVV约20毫升。 Aortic flow is synchronous with ventricular contraction; this flow is stopped abruptly as soon as VP is lower than AP. Early mitral flow starts as soon as VP is lower than AtP. (b) Preload increased to 8 mm Hg (177.6 s–178.4 s of simulation time). Note that AP and VP are strongly increased. Similarly, both mitral flows and aortic flow are increased, and consequently EDVV, SV, and CO are strongly increased. Almost no change in ESVV, in ICT, and in IRT. dp/dt is increased from the resting value 1886 mm Hg/s to 3125 mm Hg/s; consequently, TtP is decreased from its resting value 72 ms to 63.6 ms. (c) Afterload increased to 10 U (177.6 s–178.4 s of simulation time). Note that both AP and VP are strongly increased. However, both mitral flows and aortic flow are decreased. Consequently EDVV and ESVV increase in an unequal extent, so that SV and consequently CO are slightly decreased. Note also that both ICT and IRT are increased. dp/dt is slightly increased from the resting value 1886 mm Hg/s to 2127 mm Hg/s; consequently TtP is increased from its resting value 72 ms to 90 ms. (d) The P-V loop diagram of the conditions above. If preload is increased, the loop diagram becomes broader. Both ventricular pressure and SV are increased. If afterload is increased, the loop diagram becomes narrower. Ventricular pressure is increased, but SV is slightly decreased. Ventricular work is given in mm Hg·mL and in J.
(一)初始条件
(一)初始条件
(b)最大的预加载
(b)最大的预加载
(c)最大的后负荷
(c)最大的后负荷

图6
心血管变量的样本值在一个心动周期的初始条件(列),最大预加载(列b),或最大后负荷(列c)当心房不是合同。每一列在四个街区被细分。细节图是一样的5。如果没有心房收缩,没有“驼峰”在舒张中晚期AtP。但是,也在这种情况下早期二尖瓣流开始当AtP =副总裁。然而,AtP是更高(cf图5)。因此,如果没有心房收缩,早期二尖瓣流峰值较高。数据,提出了列(a、b和c),是定性类似图所示5。同样,p - v循环图(d)是定性相似图所示5。

在图中给出的设置2心房收缩。后负荷是常数,4 U (3 MΩ+ 1 MΩ)和预加载逐步增加:最初6毫米汞柱(0.6 V)。在60.5秒增加到7毫米汞柱(0.7 V)和120.5年代的模拟时间增加到8毫米汞柱(0.8 V)。如果“空间”键操作,预加载是常数,6毫米汞柱(0.6 V)和后负荷逐步增加:最初4 U (3 MΩ+ 1 MΩ)。在60.5秒增加到7 U (6 MΩ+ 1 MΩ)和120.5 s仿真时间增加到10 U (9 MΩ+ 1 MΩ)。如果“A”键操作,电容器模拟心房断开其收缩性电路和连接到地面。中庭不收缩。

感兴趣的变量可以在点记录和测量(图表示2):压力(如心房、心室和“主动脉”);流(例如,二尖瓣、主动脉瓣和心脏输出);卷(如心室)。

文本和插图使用的缩略词表中列出2。

表2
记录的变量及其缩写。

数据显示为不同变量的时间进程和心室的p - v循环图。心室的工作量计算一般任意单位(毫米汞柱·毫升)以及焦耳(J)。

3所示。结果

3.1。欧共体法律的模拟心脏的心房收缩

增加预加载的影响在美联社的时间进程,公司和AtP如图3。在初始条件(20年代的模拟时间)预加载是6毫米汞柱和后负荷是4 U。在60年代,前负荷增加到7毫米汞柱,美联社,AtP, SV增加(图3(一个))。还请注意这两个AtP最大值和AtP最小值增加;AtP脉压增加。有限公司是暂时性的减少,但在大约10年代从大约4500毫升/分钟增加到近6000毫升/分钟。在下一步,在120年代,随着预加载从7毫米汞柱上升到8毫米汞柱,类似的这些变量发生水平进一步提高。在180年代,当预加载回到初始条件,美联社,AtP, VV回到初始条件水平。公司短暂地增加但是在大约15年代也返回到初始条件水平。性能(即。,work load) of the ventricle in these simulation conditions is shown by the corresponding P-V loop diagram (Figure3 (b))。如果增加预加载,ESVV只是略有增加。相反,EDVV和SV强烈增加(cf图3(一个))。

后负荷增加的影响在美联社的时间进程,公司和AtP如图4。在初始条件(20年代的模拟时间)预加载是6毫米汞柱和后负荷是4 U。在60年代,后负荷增加的4 U - 7,美联社和AtP是增加,但SV略有下降(图4(一))。还要注意AtP马克斯和AtP分钟增加到一个不同的程度;因此,AtP脉压下降。有限公司是暂时性的强烈下降,但在20多岁的复苏;在稳态略低于4500毫升/分钟的初始条件水平。在下一步,在120年代,当从7到10 U后负荷增加时,一个类似的进一步增加AP和AtP和轻微的SV减少发生。公司进一步略有下降。美联社,AtP, VV回到初始条件水平。公司短暂地增加但是在大约15年代也返回到初始条件水平。相应的p - v循环图(图4 (b))表明,如果增加预加载,ESVV和EDVV都增加,但后者在一个较小的程度上。因此,SV略有下降(cf图4(一))。

心血管变量的时间进程在一个单一的收缩和舒张呈现在图5,列A、B和C,细分四个街区。上层块:压力(美联社、副总裁和AtP)和流(有限公司);中间两个街区:心房和心室的压力在一个扩大规模的压力,和主动脉瓣和二尖瓣流;底块:心室体积(EDVV ESVV, SV)。

初始条件,预加载6毫米汞柱和后负荷4 U图所示5(一个)。是57.6到58.4年代的时间窗口。峰副总裁约75毫米汞柱。主动脉流的同时,增加VP-curve。dp / dt是1886 mm Hg / s;TtP是72 ms。在信息通信技术和红外热成像没有流。“有效”舒张开始当副总裁低于AtP,从而导致二尖瓣流。它有两个高峰:大早期舒张早期二尖瓣流和小末二尖瓣舒张年末流动。后者恰逢EDVV增加约20毫升。 During IRT ventricle volume is constant, at ESVV. EDVV is about 118 mL, ESVV about 40 mL, and SV about 78 mL. End-systolic AtP is 4.5 mm Hg.

图5 (b)最大预加载(即显示心血管变量。增加了33%,从6毫米汞柱到8毫米汞柱;时间窗口是177.6到178.4)。峰副总裁约115毫米汞柱。主动脉流的同时,增加VP-curve。心室收缩强烈的速度增加;dp / dt增加休息的价值1886 mm Hg 3125 mm Hg / s / s;因此,TtP女士从其休息价值下降72.0至63.6 ms。峰副总裁恰逢峰主动脉流。注意,SV是主要是由于增加EDVV增加到115毫升、158毫升,ESVV几乎不变,40毫升。收缩末期AtP是5.9毫米汞柱。

图5 (c)在最大后负荷(即显示心血管变量。增加了250%,从4 U - 10;时间窗口是177.6到178.4)。峰副总裁约100毫米汞柱和主动脉流增加VP-curve是一致的。心室收缩的速度轻度增加;dp / dt略有增加休息的价值1886 mm Hg 2127 mm Hg / s / s;因此TtP女士从其休息价值增加72.0到90.0 ms。峰副总裁恰逢峰主动脉流。注意,EDVV增加到约128毫升,ESVV也增加到大约60毫升。因此,SV温和下降到70毫升。收缩末期AtP是4.5毫米汞柱。 The corresponding P-V loop diagram for Figure5 (c)是在图5(d),这表明,如果预加载的增加,循环图变得更广泛。它显示了一个高室压,高EDVV和SV。如果后负荷增加,循环图变得更窄;心室压力增加。而ESVV和EDVV不同程度增加,SV略有下降。

3.2。与Noncontracting欧共体法律的模拟心脏的心房

增加预加载或后负荷的影响在美联社的时间进程,CO和AtP非常类似如图5。唯一的区别在于,公司更低。因此,在初始条件有限公司大约是4200毫升/分钟。如果心房收缩,在初始条件有限公司大约是4500毫升/分钟。

心血管变量的时间进程在一个单一的收缩和舒张呈现在图6:在初始条件(图6(一)在最大预加载(图)6 (b)),在最大后负荷(图6 (c))。注意——心房不是契约制的时间AtP和心室体积没有“驼峰”舒张中晚期。同时,晚期二尖瓣流缺席。然而,如果没有心房收缩,早期二尖瓣流非常明显;其峰值更大(约710毫升/秒;图6(一))相比,其峰值心房收缩时(约550毫升/秒;图5(一个))。

相应的p - v循环图6(d)定性几乎一样的图所示5(d),定量,然而,p - v循环图显示了一个更小的心室容积范围和心室压力略低。

4所示。讨论

4.1。一般的评论

应该注意的是,在欧洲经济共同体,心脏瓣膜有微不足道的“返回”流。然而,阀分流术(返流)可以模拟,像最近被证明18]。由于血液的惯性不是模拟,没有重搏切迹压力记录。脉冲压力相对较大,因为电容的人造主动脉相对较低。因此,“Windkessel”效应相对较小。心率是常数(在欧洲经济共同体60 /分钟)因为在Frank-Starling准备没有紧张或体液的影响。似乎变量数据的不连续5和6因为它们记录了0.4秒的时间,而不是1 s(完成心脏循环)。如果需要,心率和心室收缩速度的影响可以研究如图所示(17]。在前面的仿真的燕八哥的准备16)以及人类的循环(17)收缩的时间是0.25秒。电路升级后胸内压(包括消极和负面反馈)这个值下降到0.2年代和用于所有模拟之后。

当讨论八哥心肺准备应该牢记,其行为严重依赖于实验布局;所谓“闭路心肺准备”(24]或所谓的“开路心肺准备”(25]([也看了20.,21])。

在“闭路心肺准备”血容量是恒定的。心脏的泵作用不仅取决于前负荷和后负荷,而且还附加的人工血管的电容电路(16]。它的基本行为类似于一个简化的人体心血管系统的仿真16]已不断升级18,19]。

展示法律的所谓的“开路心肺准备”(图1(一))应该作为已经报道(16]。附加的“血管”电路应该非常简化,包括静脉水库(16]。它应该记住,然而,也在这种情况下血管电路是有弹性的。电路中的血容量不是常数,取决于各部分的压力。例如,如果前负荷增加,“静脉”容量和压力增加。在欧洲经济共同体,血流计的末尾插入“静脉”部分,增加预加载瞬变减少CO。然而,一个新的、更高的稳态水平是建立在大约10 s(图3(一个))。类似的,瞬态减少公司发生如果后负荷增加。然而,随着美联社开始增加,公司逐渐复苏,在稳态条件下有限公司只是比初始条件(图略低4(一))。时间变化的动脉压力和心室体积的变化吻合较好对应的p - v循环图(数据3 (b)和4 (b))。

模拟提出了(例如,主动脉和心室压力,心室体积)定性非常类似于前面所述的那些([16];cf。20.,21])。然而定量,有许多期望和容易解释的差异(cf。25])。

4.2。具体评价法律的模拟心脏的心房收缩

在模拟心脏的法律定量差异预计因为在模拟电路不可能完全匹配的尺寸和详细布局实际心肺准备。所示(25- - - - - -27),哺乳动物的大小心室(变权的狗和猫)可以相差很大,resulting-even在现实心肺动脉压力准备相当大的变化。定性然而,法律的提出模拟心脏的同意与实验数据很好。例如,前负荷增加时,在动物心肺准备,从20毫米H2O H - 210毫米2啊,心输出量增加到40毫升/ 10到250毫升/ 10年代(25]。相反,在广泛的范围内,心输出量是动脉阻力(即独立的。,后负荷(27])。例如,如果动脉阻力从44毫米汞柱提高到208毫米汞柱,心输出量保持不变在大约820 mL / min - 860 mL / min(展示的26和了20.,21]。相比之下,相应的欧共体计算机模拟的结果如下:(1)中风的心室(因此心输出量和美联社脉压)是高度增加如果从6毫米汞柱前负荷增加到8毫米汞柱(由一个相对较小的程度上,增加了33%)。心室是input-sensitive泵(数字3- - - - - -6)。(2)中风的心室(因此心输出量和美联社脉压)只是略有下降,如果后负荷增加从4 U 10 U(明显,增加了250%)。心室是一个output-insensitive泵(图3- - - - - -6)。

解释的基本发现上面应该记住,如果心房和心室收缩/放松,血液循环附加电路。如果是这样,心房压力并不完全等于预加载。心房压力始终略低于预加载(图3)。由于血液流动,总有一个小的口之间通过管道的压降静脉水库和心房。在初始条件,例如,当预加载是6毫米汞柱,AtP最大/ AtP最小比例是3.5毫米汞柱(图5.2毫米汞柱3)。还应该指出,作为一个规则,AtP脉冲变化在平行于心室体积的范围;EDVV变化、ESVV和SV。如果从6毫米汞柱前负荷增加到8毫米汞柱(33%)、心房压力及其脉压增加;AtP最大/ AtP最小比例是4.3毫米汞柱(图6.7毫米汞柱3(一个))。从4.5毫米汞柱收缩末期AtP增加到5.9毫米汞柱(数字5(一个)和5 (b))。同样,SV增加。由于心室充盈性(增加EDVV)增加,心室收缩力和速度的增加,TtP却降低了。因此,公司,美联社,美联社脉压增加,和ICT仍然几乎不变。

后负荷主要取决于“外围”阻力;其大幅增加(250%)的结果在一个相对较小的降低心输出量(−17%)。因此,它的影响可以忽略。如果后负荷增加从4 U - 10 (250%)、AtP略有增加,而AtP脉冲却降低了;AtP最大/ AtP最小比例是3.9毫米汞柱(图5.6毫米汞柱4(一))。然而,收缩末期AtP仍然几乎不变,4.5毫米汞柱(数据5(一个)和5 (c))。因此,EDVV略有增加,反映出稍微增加舒张压膨胀。因此,副总裁峰值,峰值美联社增加。dp / dt和TtP轻度增加。这意味着更好的填补左心室(反映在增加了EDVV),但另一方面,稍微降低左心室清空(ESVV增加)。所有这些变化几乎完全补偿后负荷增加。因此SV、CO和美联社脉冲压力仅略有下降。

有点意外的是发现在早期和中期的心房心室舒张压差很小。尽管这个事实早期二尖瓣流相对较大。这表明心室充盈性主要是通过其快速放松。二尖瓣流入心脏舒张末末,心房收缩,影响比较大,但是非常短暂,只有0.1秒。因此,在休息的情况下,心房收缩只占20%左右心室舒张末期容积的增加;心输出量大约是4570毫升/分钟。

4.3。具体评价法律的模拟与Notcontracting心脏的心房

增加预加载或增加后负荷的影响,当心房不收缩,是定性当心房收缩(图一样6)。然而,定量有差异。(1)如果心房收缩,心输出量大约是4200毫升/分钟,略低于4570毫升/分钟如果心房收缩。(2)晚期二尖瓣流,由于心房收缩,(图缺席6)。然而,早期二尖瓣流动比较大,如果心房收缩。这一发现是在协议上面表示:心室的舒张压灌装实现主要是通过激烈的心室收缩其次是心室舒张。(3)应该注意的是,早期二尖瓣流开始就心房压力等于心室的压力,也就是说,当AtP =副总裁。如果没有心房收缩,这种压力等于5.2毫米汞柱(图6(一))。早期二尖瓣峰值流量大约是710毫升/秒。如果心房收缩,这种压力较低;它等于4.5毫米汞柱(图5(一个))。早期二尖瓣流峰值较低,大约550毫升/秒(图5(一个))。类似的数据得到了通过比较数据6 (b)(6.8毫米汞柱)5 (b)(5.9毫米汞柱),或6 (c)(5.3毫米汞柱)5 (c)(4.5毫米汞柱)。虽然看似矛盾,这一发现是在良好的协议与心房心室收缩末压力越高,较弱的心房收缩,低心输出量。

总而言之,如果心房收缩,心输出量大约是4500毫升/分钟和AtP,心室收缩的末尾,是4.5毫米汞柱。因此,早期二尖瓣最大流量大约是550毫升/秒,几乎完全取决于AtP。然而,如果心房不收缩,心输出量较低,约4200毫升/分钟,AtP,心室收缩的末尾,是高,5.2毫米汞柱。因此,早期二尖瓣最大流量也更高,约710毫升/秒,几乎完全取决于AtP。增加早期二尖瓣流部分赔偿总二尖瓣流量的减少,由于缺乏心房收缩。

4.4。三个基本问题的答案在心室的机械性能

(1)的角色是什么馅的心房心室,如果后者是受增加预加载或增加后负荷?
在休息的情况下,心房填满的心室的作用相对较小的,因为首先,心房收缩部分的缺失补偿增加早期二尖瓣流其次,心室充盈性主要是通过其快速放松。如果受到心室后负荷增加预加载或增加,快速心室舒张放松的主要机制是心室舒张压灌装。

(2)为什么心室泵高输入敏感,但同时相对不敏感输出泵吗?
心室泵输入是一个高度敏感,因为输入压力确定舒张压膨胀,因此,心室收缩收缩的力量。另一方面,心室泵输出是一个相对不敏感。由于上述机制,后负荷的增加会增加心室舒张压膨胀。因此,一个更有活力的心室收缩收缩,几乎补偿增加主动脉压力。因此,在休息的情况下,心室(心脏)输出几乎是独立的后负荷。

(3)什么是p - v循环图的变化如果受到增加预加载或心室后负荷增加?
增加预加载变得更广泛的(即p - v循环图。,a shift to higher EDV with almost no change in ESV, which strongly increases SV) and higher (with higher ventricular pressure). In increased afterload the P-V loop diagram becomes narrower (i.e., both EDV and ESV are increased, but the former to a larger extent than the latter, which slightly decreases the SV) and higher.

5。结论

据我们所知,明确的提出经济共同体是第一个计算机仿真模拟心脏的Frank-Starling法律。提出了软件,心脏的Frank-Starling法律可以证明,而不需要执行一个动物制备技术难度,需要熟练的员工和获得一个合适的活的动物模型。同时,模拟测量选择心血管变量(即。,mitral or aortic flow) are possible and do not increase the cost or the complexity of the demonstration. Finally, when live animal preparations are impractical, the presented computer-based simulation offers a technically simple and low-cost alternative for demonstrating the Frank-Starling Law of the Heart. The presented EEC could be an excellent tool in cardiovascular research, on the one hand, to study how the ventricle, during contraction, adapts itself to a resistive or capacitive load, for example, in hypertension or in greatly changed aortic elastance. On the other hand, the ventricular relaxation, the ventricular filling process, and its dependence on the heart rate can be quantitatively studied in great detail.

利益冲突

作者报告没有利益冲突。

确认

这项工作是支持的斯洛文尼亚共和国研究机构斯洛文尼亚,批准号p3 - 0171。作者独自负责的内容和写这篇文章。