Cardiovascular Models and Control

Cardiovascul
ar
Models and
Control
Trường Đại học Bách Khoa TpHCM
Khoa Khoa học ứng dụng
Ngành Vật lý kỹ thuật
Mô hình và
kiểm soát tim
mạch
2. Ưu điểm, nhược
điểm của mô phỏng
bệnh nhân
1. Lịch sử mô hình
hóa tim mạch
3. Mô hình hóa tim
mạch
4. Kết luận
1. Lịch sử
•
Thế kỉ XVII: William Harvey chứng minh tim giống như máy
bơm đưa máu vận chuyển trong mạch kín đi khắp cơ thể.
•
Thế kỉ XVIII: Stephen Hales xem xét tính đàn hồi của động
mạch và công nhận có hiệu ứng đệm trong dòng chảy của
máu lý thuyết Windkessel
•
Lý thuyết Windkessel thuần túy là nó không cho phép
truyền sóng hữu hạn và phản xạ lại trong động mạch.
•
Grodins: đầu tiên dùng máy tính mô phỏng huyết động học

tim mạch
2. Ưu điểm, nhược điểm của
mô phỏng bệnh nhân
a/ Ưu điểm:
•
Giảng dạy các kiến thức giải phẫu từ đơn giản
đến nâng cao.
•
Nghiên cứu, thử nghiệm các phương pháp phẫu
thuật.
•
Thiết kế và giảm số lượng các thí nghiệm trên
người và động vật.
•
Tăng tính an toàn và khả dụng khi áp dụng vào
thực tế
2. Ưu điểm, nhược điểm của
mô phỏng bệnh nhân
b/ Nhược điểm
•
Phải thay đổi các mô hình cho phù hợp với
mục đích sử dụng.
•
Độ chính xác phụ thuộc vào người thiết kế,
phạm vi hoạt động của mô hình…
•
Chi phí cao
Ứng dụng của mô hình hóa tim mạch
•
Thiết kế và dự đoán hiệu suất của thiết

bị đặc biệt hỗ trợ tim nhân tạo, thiết bị
hỗ trợ tâm thất, thiết bị bơm máu khác
như bơm tim phổi rẽ nhánh…
•
Mô hình hóa của huyết áp và các điều
chỉnh của nhịp tim
3. Mô hình hóa tim mạch
a/Đoạn động mạch lý tưởng
b/Đoạn tĩnh mạch lý tưởng
c/Cây động mạch- tĩnh mạch
d/Mô hình tim
e/Mô hình kết hợp tim và hệ mạch
f/Điều hoà thần kinh và thể dịch
g/Kết hợp CV và mô hình dược
a/ Đoạn động mạch lý tưởng


C : Hệ số nở mạch
Vc : Tổng thể tích khoang
Pc : Áp suất khoang
Mối quan hệ giữa P-V trong đoạn động mạch
Vcu : là thể tích không chịu lực
Áp suất trong động mạch thường dương
và thường dao động xung quanh điểm A
b/ Đoạn tĩnh mạch lý tưởng
Có 3 trường hợp
1. Áp suất đầu vào và đầu ra cùng dương.
2. Áp suất đầu vào và đầu ra cùng âm.
3. Áp suất dầu vào dương còn đầu ra âm.
Trong trường hợp 3, nếu

nghẽn không hoàn toàn thì
thường là trường hợp hạn
dòng của tĩnh mạch do tác
động của điều kiện sinh lý
gây ra.
c/ Cây động mạch- tĩnh mạch
Nhóm các đoạn mạch lại theo kích thước
(động mạch lớn, trung bình, và nhỏ, tiểu
động mạch, mao mạch)
c/ Cây động mạch- tĩnh mạch
Mạch RLC tương đương
d/ Mô hình tim
Mô hình tim và mạch tương đương
e/ Mô hình kết hợp tim và hệ mạch
f/ Kiểm soát thần kinh và thể dịch
Khi có sự liên kết giữa tim hệ mạch ,
thì kiểm soát thần kinh và thể dịch sẽ
tham gia vào:
-
Renin-angiotensin reflex
-
Hiện tượng dịch chuyển mao dẫn
của lưu chất
-
Cơ chế cân bằng chất lỏng cơ thể
nhờ thận (quá trình thải nước tiểu và
hấp thụ nước)
•
1. Điều hoà bằng cơ chế thần kinh
•

2. Điều hoà bằng yếu tố thể dịch
•
3. Điều hoà lượng máu tuần hoàn
1. Điều hoà bằng cơ chế thần kinh
a/. Vai trò của hệ thần kinh thực vật.
- Đối với hoạt động của tim
- Đối với hoạt động của mạch
b/. Vai trò của phản xạ
- Đối với hoạt động của tim
- Đối với hoạt động của mạch: Các phản xạ làm giảm
nhịp tim thường có tác dụng làm giãn mạch; các
phản xạ làm tăng nhịp tim thường đi kèm với phản
xạ co mạch
2.Điều hoà bằng yếu tố thể dịch
+ Đối với hoạt động của tim
- Ảnh hưởng của hormon các tuyến nội tiết:
- Nồng độ O2 và CO2 trong máu:
- Ảnh hưởng của các ion
+ Đối với hoạt động của mạch
- Ảnh hưởng của hormon các tuyến nội tiết
- Ảnh hưởng của các ion
Co mạch (tăng áp) Giãn mạch (giảm áp)
vasopressin bradykinin
Ca++ histamin
prostaglandin
K+, mg++
Nồng độ oxy thấp và CO2 cao
Baroreceptors
•
Baroreceptors (hoặc baroceptors) là những

cảm biến đặt trong các mạch máu của cơ thể .
phát hiện áp lực của máu chảy qua chúng, và
có thể gửi thông tin đến hệ thống thần kinh
trung ương để tăng hoặc giảm trở kháng ngoại
vi và hoạt động tim.
Renin-angiotensin
•
Renin là 1 protein men phân tử nhỏ được
thận giải phóng ra khi huyết áp rất thấp có tác
dụng nâng huyết áp từ thấp về bình thường
g/ Kết hợp mô hình tim mạch
và mô hình dược
•
Mô hình tim mạch luôn tự giúp chúng tính
toán lượng thuốc hấp thu và lượng thuốc
phân bố khác nhau trong cơ thể.
•
Để tính lượng thuốc hấp thu và vận chuyển,
phương trình cân bằng chất cơ thể được thiết
lập cho mỗi đoạn và bộ phận trong mô hình
tim mạch
q : lượng thuốc
c : nồng độ
fin : tỉ lệ lưu thông máu trong bộ phận
fout : tỉ lệ lượng máu khi ra khỏi khỏi bộ
phận đang xét
Mục tiêu:
-Khám phá, phát triển, sản xuất và
cung cấp chất lượng, thuốc kê toa
an toàn và hiệu quả để điều trị và

giúp ngăn ngừa bệnh cho cả người
và động vật
-Mở rộng khả năng tiếp cận với
thuốc để cung cấp chăm sóc y tế có
chất lượng tốt hơn và hỗ trợ hệ
thống y tế
Trọng tâm chính:
-Cung cấp chuyên môn trong điều chế dược lý
và sinh lý bệnh của cấu trúc và chức năng tim
và mạch máu.
-Phát triển trong các mô hình cơ thể sống để
hỗ trợ đánh giá an toàn dược lý tiền lâm sàng
của các hợp chất mới
- Tiềm năng đánh giá lưu lượng máu trong
khu vực và đường kính mạch máu