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研究生: 陳建明
Chen,Jiang Ming
論文名稱: 血循環結構與血液壓力波分佈相關性的探討
The study of the correlation between geometric structures of the circulatory system and distributions of the blood pressure wave
指導教授: 林玉英
Lin, Yuh-Ying
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 血循環結構血液壓力波分佈共振
英文關鍵詞: geometric structures of the circulatory system, distributions of the blood pressure wave, resonance
論文種類: 學術論文
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  • 我們透過理論計算和水管實驗模擬探討動脈系統。以徑向振動血液壓力波動方程式計算末端封閉的TY 型、TO 型和T 型主動脈系統的天然頻率和血液壓力波分佈,並探討血液壓力脈波響應各諧頻分佈和左心室輸血時間佔整個心跳週期的比例的關係。我們以不同材質的乳膠管模擬主動脈血管,並透過電腦設定控制訊號驅動步進馬達輸出脈衝水量或週期水量模擬心臟的血液輸出。我們發現兩種不同材質的水管相接成T 型或TY 型時,當兩種水管的長度比例和兩者的波速比例相同時,水管系統的各個天然震盪頻率會是整數倍(諧頻)。TO 型和TY 型主動脈系統的天然頻率和血液壓力波分佈是一致的。在主動脈系統中,血液壓力脈波響應各諧頻分佈會和左心室輸血時間佔整個心跳週期的比例有關,且當血液壓力波以不同頻率的供水輸入,發現在一些特定頻率時壓力脈波響應有峰值。

    The blood pressure wave of different structures of ventricular-arterial system was studied theoretically and by tube simulations. The natural frequencies and the pressure distributions of the T、TY、TO arterial systems were predicted by solving the blood pressure wave equation. The effect of heart on the blood pressure response in the arterial system was analyzed. We used latex tubes to simulate the arterial system, and a pump driven by PC controlled stepping motor to simulate the heart. A T shape system (or a symmetric TY shape system) is constructed by connecting two different kind of elastic latex tubes. When the ratio of the length for the two latex tubes is proportional to the ratio of their pressure wave velocity, the natural frequencies of the system are in harmonics. The natural frequencies and the pressure distributions of the TY system and the TO system are similar. The harmonic components of the blood pressure response in the arterial system are correlated with the ejection time of the left ventricle. And the pressure response of the tube attains extreme values for some particular pumping frequencies.

    第一章緒論 8 第二章理論模型 9 2-1 前人研究相關模型演進與研究動機 9 2-2 徑向振動理論 15 2-2-1 徑向振動方程式推導 15 2-2-2 徑向振動方程式理論解 23 2-3 心臟於週期時間內出血狀況對動脈血管血液壓力波各諧比例的影響 28 2-4 兩種不同材質彈性管子接合天然頻理論解 32 2-5 TY 結構水管天然頻和週期波分佈理論解 37 第三章實驗設備、方法與裝置 42 3-1 實驗設備 42 3-1-1 產生壓力波源之儀器 42 3-1-2 彈性水管系統 43 3-1-3 實驗儀器校正 46 3-2 實驗方法 48 第四章實驗結果與分析 51 4-1 量測T型水管的天然頻率 51 4-1-1 均勻材質的T型水管天然頻率 51 4-1-2 兩種不同材質構成的T型水管的天然頻率 52 4-2 量測T型水管的壓力分佈 55 4-2-1 均勻材質的T 型水管天然頻率第一、第二天然諧頻壓力波分佈 55 4-2-2 兩種不同材質構成的T 型水管第一、第二天然諧頻壓力波分佈 57 4-3 TY 結構和TO 結構的天然頻率和壓力波分佈 59 4-3-1 均勻材質的TY、TO 型水管天然頻率 59 4-3-2 兩種不同材質構成的TY、TO 型水管天然頻率 60 4-4 量測TY 結構和TO 結構的壓力分佈 64 4-4-1 均勻材質的TY 型水管和TO 型水管天然頻率第一、第二天然諧頻壓力波分佈 64 4-4-2 兩種不同材質構成的TY 型水管和TO 型水管天然頻率第一、第二天然諧頻壓力波分佈 66 第五章結論與未來工作 5-1 結論 69 5-2 未來研究方向 71 附錄 附錄a 兩種不同材質彈性管子接合天然頻理論解 72 附錄b TY 結構水管天然頻和週期波分佈理論解 76 附錄c ASM46AA 步進馬達 83 附錄d A20-0016 USB I/O 卡 84 附錄e SFG-2004 訊號產生器 85 附錄f DP103 壓力轉換器 86 附錄g CD23/CD223 訊號放大器 87 附錄h PCI-9111 A/D卡 88 附錄i 微量天平規格表 89 參考文獻 90

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