第1页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共17页时间切换机械通气物理过程数学模型的计算机仿真山西省肿瘤医院李国华摘要目的：采用计算机动态模拟时间切换机械通气中流速(v(t))、流率(V.(t))、肺容量改变(V(t))、肺泡压(PA(t))、气道压(Paw(t))、流率-容积环（FV）和压力-容积环（PV）等七个物理过程函数。建立理论曲线快速演示和快速分析平台，探讨其它原理机械通气计算机仿真的可行性。方法：常用时间切换原理的间歇正压通气分为初始状态、吸气启动、肺充气、呼气切换、肺排气、呼气末六个物理过程。其中v(t)、V.(t)、V(t)、PA(t)、Paw(t)五个过程函数均为五段函数。采用BorlandDelphi语言编制动态演示程序。将理论模拟曲线与临床实测曲线进行图形对照。结果：基本过程函数的模拟曲线与临床实测曲线曲线图像基本相同，时间切换机械通气的五个物理过程函数验证无误。结论：时间切换机械通气的基本物理过程函数推导无误，编制的计算机仿真系统能够模拟通气机的理论工作曲线，快速显示函数曲线变化与物理因素的关系，对通气机的设计和性能改进具有前瞻性的指导意义。还能模拟不同的患者病理情况，对机械通气的临床实践也具有指导价值。可进一步开发用于医学多媒体教学。关键词：机械通气，流体力学，计算机仿真第2页共17页第1页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共17页ComputerSimulationoftheMathematicalModelofPhysicalProceduresofTime-CycleMechanicalVentilationAbstractObjectiveTosimulatethemathematicexpressionsofthefivesubfunctionsofonetotaltime-cycleventilatoryperioddynamicallybycomputerprogrammingandbuildaplatformforrapiddemonstrationandanalysisofthetheoreticalcurves,andtodiscussthefeasibilityofthesimulationofventilationbasedonothercyclingprinciples.MethodsAllthefivesubfunctionsweredeterminedtobefive-sectionexpressionsafteranalyzingthewholeperiodofmechanicalventilation.Theinitializingperiod,inspiratoryperiod,switchperiod,expiratoryperiodandend-expiratoryperiodofmechanicalventilationwerefurtheranalyzedwithBernoulliequation,bywhichtheexpressionsoftime-velocitycurve,time-flowratecurve,time-pulmonaryvolumecurve,time-alveolarpressurecurveandtime-airwaypressurecurvewerederivedrespectively.ThefunctionswerethensimulatedstaticallywithExcelanddemonstrateddynamicallywithBorlandDelphi6.Thesimulatedcurveswerecomparedwiththoseobtainedfromclinicalmonitoring.ResultsThesimulativecurvesofthefivesubfunctionswerehighlysimilartothosecapturedfrommonitors.Whilesubtledifferencesstillexists.ConclusionTheoreticalcurvesofvariouskindsofventilatorscanbeanalyzedandsimulatedonthebasisofthefivesubfunctionsofthephysicalproceduresofmechanicalventilation.Thechangesofthecurvesandtheirrelationswithphysicalfactorscanbeexplainedwiththefivesubfunctions.Theyalsohaveguidingsignificanceforthedesignandimprovementofventilators.Thesimulationofdifferentkindsofclinicalconditionisimportantforclinicalpracticeofmechanicalventilation.Thedemonstrationsoftwarecanbeputintouseinmedicaleducationasamultimediatool.Keywordsmechanicalventilation,hydromechanics,computersimulation第3页共17页第2页共17页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共17页0引言1959年Mapleson根据通气机的临床特性将通气机分为压力发生器和流量发生器。后来又将其细分为恒压发生器、非恒压发生器、恒流发生器和非恒流发生器。由于在流体运动中压强和流量的变化是不可分割的，该学说不能满意地解释各种通气特性的理论问题。1969年Peslin提出了通气机与电工学电源的类比学说，主要观点为：①通气机的机械量与电学量可以类比，对应关系见表0-1；②机械通气中P、V、R之间关系与电工学中U、I、R关...
