شماره ركورد
27930
پديد آورنده
آذين عباسي
عنوان
مدلسازي سيستم قلبي-عروقي بهمنظور استخراج ويژگيهاي سيگنال نبض بهعنوان شاخص تشخيص بيماري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي-بيومكانيك
سال تحصيل
1399
تاريخ دفاع
1401/11/08
استاد راهنما
دكتر برهان بيگ زاده-دكتر مجيد سياوشي
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
سيستم گردش خون و قلب، بهعنوان يكي از اصليترين سيستمهاي بدن انسان وظيفهي تأمين نيازهاي اساسي بدن از قبيل انتقال مواد غذايي، هورمونها، اكسيژن و دفع مواد زائد ناشي از عملكرد اندامها را برعهده دارد. امروزه بيماريهاي سيستم گردش خون و قلب يكي از شايعترين علل مرگ و مير بهخصوص در كشورهاي صنعتي شناخته ميشود. بنابراين امروزه تلاش ميشود تا با استفاده از روشهاي مدلسازي كارآمد، غيرتهاجمي و كمهزينه در كمترين زمان ممكن به بررسي اين سيستم پيچيده پرداخته و به تشخيص و درمان بيماريهاي ناشي از آن كمك شود. عملكرد سيستم گردش خون و قلب با كاركرد اندامها و تمامي اجزاي عملكردي مانند شريانها، وريدها و... ارتباط مستقيم داشته و در صورت اختلال در عملكرد هريك از بخشها و اندامها، اجزاي ديگر اين سيستم نيز متأثر شده و شاخصهاي تشخيص سلامت بدن در اين سيستم غير طبيعي خواهند شد.
هدف از انجام اين پژوهش، استفاده از مدلسازي سيستم گردش خون و قلب با بهكارگيري المانهاي الكتريكي معادل با مشخصههاي باليني در نرمافزار متلب (در فضاي سيمولينك) بهمنظور دستيابي به موج نبض در آئورت صعودي و مچ دست به عنوان ابزاري براي تشخيص بيماري است. از آنجايي كه سيگنال نبض به عنوان يكي از مهمترين شاخصهاي تشخيص سلامت بدن بوده و در صورت اختلال در بدن، الگوي آن تغيير ميكند، با استفاده از تغيير در شكل و ويژگيهاي الگوي موج ميتوان به تشخيص اوليه مشكل پي برد. با مطالعهي فيزيولوژي و آناتومي سيستم قلبي-عروقي، با بهكارگيري روشهاي مدلسازي مرسوم و معادلات حاكم به معادلسازي سيستم الكتريكي و سيالاتي پرداخته شده و قلب، سيستم گردش خون ريوي ، سيستم گردش خون عمومي مدل شده است. از سوي ديگر با رويكردي متفاوت به سيگنالهاي پتانسيل عمل توليد شده در سيستم هدايت الكتريكي قلب و ساختار سلولهاي تشكيلدهندهي ماهيچهي قلب پرداخته شده و از آن به عنوان ضربانساز طبيعي به منظور محركي براي انقباض مكانيكي قلب و پمپاژ خون در مدل سيستم كلي گردش خون استفاده شده است. با ايجاد سيگنال خود به خودي سادهسازي شده در سيستم هدايت الكتريكي قلب و استفاده از آرايش الكتريكي متفاوت براي هر يك از بافتها و سلولهاي عضله قلب، هر سيگنال پس از عبور از بخش مورد نظر دچار تغيير شده و شكل موج پتانسيل عمل مخصوص به خود را ميسازد و سيگنال خروجي هربخش، سيگنال ورودي بخش بعد خواهد شد. استفاده از خروجيهاي مطلوب، با تغيير در المانهاي الكتريكي متناسب با دلاليل باليني سه بيماري مشخص، تغيير در الگوي موج نبض در دو ناحيه از بدن مورد بررسي قرار گرفت و نتايج حاصل نشان از صحت الگوها و تا حدودي بهبود مدل نسبت به مدلهاي گذشته ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/11/30
عنوان به انگليسي
Cardiovascular system modeling approach to extract pulse signal features as disease diagnosis criteria
تاريخ بهره برداري
1/28/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
اذين عباسي
چكيده به لاتين
The cardiovascular system (CVS), including the heart, is one of the most critical systems in the human body to provide essential needs such as nutrients and oxygen for organs and tissues. Nowadays, heart and CVS failure are the most prevalent reasons for death. The correct function of CVS and cardiac muscle interaction with the performance of organs and any operational dysfunction of each section can affect parameters that show the health status of the body features. Computational modeling is a noninvasive, helpful, and beneficial method for simulating the hemodynamics of biological systems. This study aims to model an electrical lumped parameter model of CVS and heart by utilizing electrical elements to extract the pulse waveform of both ascending aorta and wrist pulses as diagnostic disease tools. The change of pulse waveform type for aortic regurgitation, aortic stenosis, and hypertrophic cardiomyopathy was indicated. The investigated model consists of the heart, pulmonary and systemic circulation, the capillaries, arterioles, and prominent veins. The electrical and conductive system of the heart muscle is modeled as a pacemaker by electrical elements to show the contraction property of ventricular muscles. The physiological data supports the simulation results. The simulated action potential of the functional part of cardiac muscle has been extracted, and the pressure–time graph of the left ventricle, ascending aorta, and wrist pulse are the objective outputs of the provided model. The systolic pressure of the left ventricle range is 100-140 mmHg, and its diastolic pressure is about 0-5 mmHg. The maximum and minimum pressure of ascending aorta is approximately 60-90 mmHg and 100-120 mmHg, respectively. Changes of electric elements according to physiological cuss of the aortic regurgitation, aortic stenosis, and hypertrophic cardiomyopathy, the pulses types will be converted to long and bounding, weak and short, and bisferiens pulses, respectively. Changing the pulse pattern of the ascending aorta artery for the three mentioned diseases and the writs pulse in aortic regurgitation has been investigated.
كليدواژه هاي فارسي
مدلسازي سيستم گردش خون , نبض , تشخيص بيماري , سيستم هدايت الكتريكي قلب , مدلسازي لومپد
كليدواژه هاي لاتين
Cardiovascular modeling , Pulse , Diagnosis disease , Cardiac electrical conduction system , Lumped parameter method
Author
Azin Abbasi
SuperVisor
Borhan Beigzadeh , Majid Siavashi