题目：失重条件下人体心血管系统建模与仿真

随着载人航天事业的发展，在生物医学工程领域，我们关注宇航员在太空和返回地面后的身体健康状况以及如何设计各种防护和对抗措施。地球重力场消失会导致宇航员出现各种不适症。本文研究宇航员的心血管系统在失重条件下以及在重力突变情况下生理参数的变化情况。电网络理论和血流动力学表明，心血管系统循环模型可以用电网络模型代替。本文用LRC元件描述一段血管，用时变的弹性腔描述心室。本文使用MATLAB/SIMULINK软件来仿真人体的心血管系统模型。本模型以PHYSBE模型为基础，包含人体主要脏器，如左心、右心、肺、脑、肾、上下肢等，并且包含反馈项和重力项，是一个完整的模拟人体在0G和1G重力状态下的心血管模型。为了验证失重下人体血液压力的变化趋势，做了HUT（头高位倾斜）仿真实验，得到了不同倾斜角度下的中心静脉压以及各部位血压变化趋势，并对结果进行了分析。本文仿真了人体在0G和1G条件下的心室压和主动脉压、主动脉和脑部血流量。模拟了主动脉反馈调节的过程，验证了反馈调节模型的正确性。最后仿真了心输出量和不同部位血容量之间的关系曲线。本文各仿真结果均能和实际人体实验结果相吻合，并充分验证了本文心血管系统模型的正确性。本文的创新点在于把失重和正常重力下心血管系统进行了比照分析，对指导宇航员的对抗重力训练和防护器材的设计具有重要意义。