心血管系统参数变化对脉搏波波形影响的数字仿真研究
作者：孔谙 白净 席葆树 祖佩贞 张菊鹏
单位：孔谙 白净 张菊鹏 清华大学电机系，北京 100084；席葆树 祖佩贞 清华大学力学系，北京 100084
关键词：心血管系统；数字仿真；参数组合；动脉；脉博
航天医学与医学工程990414摘要: 目的 考察心血管系统参数改变对桡动脉脉搏波波形的影响。方法 利用本课题组研制的心血管系统数学模型，通过数字仿真考察的心血管参数包括：心率、心室收缩舒张系数、血液粘度、动脉管弹性模量和外周阻力。结果 参数的改变能够改变桡动脉压力波的波形。大部分仿真结果与临床观察结果相同或相似，并在仿真中发现一些新现象。其中值得注意的是，单个参数对桡动脉压力波波形的影响不仅与该参数本身有关，还与其它参数的取值有关。结论 无论是利用脉搏波判别中医脉象名，还是用它估计心血管的状态，都应该考虑多参数的组合问题。
, 百拇医药
中图分类号：R319，TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0288-05
A Digital Simulation Study on the Effect of Change in Cardiovascular System Parameters on the Pulse Waveform of the Radial Artery
KONG An,BAI Jing,XI Bao-shu,ZU Pei-zhen,ZHANG Ju-peng
Abstract: Objective To understand the effect of the change in cardiovascular system parameters on the pressure pulse waveform of the radial artery. Method A previously developed cardiovascular system mathematical model was used in this simulation study. The parameters used were heart rate, ventricular contractility, arterial compliance, peripheral resistance and blood viscosity. Result The change in each parameter would influence the pulse waveform. Most of the influences were in agreement with the results of clinical observations reported in the literature. However,several new phenomena were observed. The effect of change in single parameter on the pulse waveform was different for different combinations of other parameter values. Conclusion It is suggested that the model is useful in studying the relationship between cardiovascular system parameters and pulse waveform of the radial artery.
, 百拇医药
Key words:cardiovascular system；digital simulation;parameter combination;arteries;pulses
Address reprint requests to:KONG An.Institute of Space Medico-Engineering,Beijing 100094,China
由于研究中医脉象的需要，我国学者对桡动脉脉搏波进行了大量的研究，取得了不少成果。研究发现，脉搏波是由心脏舒缩运动产生的，并由主动脉根部传播到全身动脉系统中。桡动脉脉搏波的波形与心血管系统中许多生理参数有关系[1，2]，可是一些实验不适于直接在人体上进行，许多学者建立了心血管系统的模型，利用生理仿真方法研究心血管参数与桡动脉脉搏间的关系。并由此发现了不少新现象，提出了各自的观点[3，4]。然而作者尚未见到关于心血管系统多参数组合变化对脉搏波波形影响的报道。本文所述是关于这方面的一个研究工作，包括三部分：模型简介，仿真实验方法，实验结果与分析。
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心血管系统模型
液体网络理论认为，心血管系统是一个由两个往复泵及复杂的粘弹性管道构成的流体管系。如果只关心流体管系中某些点的压力和流量的瞬态特性及管系参数对它们的影响，就可以将流体管系考虑成一个流体网络。用网络分析的方法研究流体管系的传输和瞬变过程，可以避免单纯用流体力学的方法去解决这些问题时所遇到的困难。在线性化的假设条件下，从流体力学基本方程出发所导出的流体传输方程和等效线路与电气网络中相应的传输方程和等效电路有相同的形式。就可用电气网络中的许多概念和方法去解决流体网络中的问题[5]。
本工作所用的心血管系统模型正是一个流体网络模型，是以美国Drexel 大学Jaron教授[6]的模型为基础，经过本课题组多年工作建立的[7，8](图1)。此模型包括右心、肺循环模型、左心、多元动脉模型、外周循环单元、多元静脉模型等部分。
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图1 心血管数学模型整体框图
1～30血管单元
Fig.1 The scheme diagram of mathematical model of cardiovascular system
1～30 unit of systematic circulation
多参数组合变化对脉搏波影响的仿真实验方法
为了比较全面地研究心血管系统参数变化对脉搏波的影响，选择以下五个参数为仿真考察对象：心率(HR)、心室收缩舒张能力(HF)、外周阻力(PR)、血液粘性(RB)及血管壁弹性(E)。由于脉搏波波形复杂，直接分析其波形有一定困难。依据国内通用方法，利用考察心血管参数对脉搏波特征值的影响来代替对脉搏波的分析[1，10]。整个实验分为三个步骤，首先计算出在上述五个参数的多种取值组合下的桡动脉脉搏波；再根据文献[1]所提供的方法，从波形中提取能够反映波形特征的特征值；最后用统计的方法分析参数变化对特征值的影响。下面分别介绍各个步骤的具体方法。
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仿真计算方法 首先将心血管系统调节到一个正常状态，这一状态的指标是：血压120/80 mmHg，心率为72次/min，心输出量为5 L/min。再确定所考察参数的值。具体做法是将各个参数的值分为大小两档。其中心率的两档为100、50次/min。而另外四个参数(即心室舒缩系数、血液粘度、外周阻力、血管弹性模量)的大档为正常值的1.5倍，小档为正常值的0.75倍。五个参数大小两档共有32种不同的组合。对于每一种组合进行仿真模拟。每次仿真实验的具体步骤如下：a.设定心血管系统的各个参数值；b.进行一个心拍的仿真计算；c. 将这个心拍中桡动脉脉搏波与上一心拍的脉搏波比较；d.如果两个波形在各点上的差异都不大于1mmHg，进行步骤e,否则重复步骤b,c；e.记录这一心拍的桡动脉脉搏波，结束一次仿真实验。这样共得到32个脉搏波。
提取脉搏波的特征值 一个完整的脉搏波由升支和降支构成,包括主波、重搏前波、降中峡和重搏波。脉搏波的主要参数有：心动周期t、收缩期t4、舒张期t5、主波上1/3处宽度w、主波高度h1、重搏前波高度h3、降中峡高度h4、重搏波高度h5[1]。根据上述各个特征值的定义和文献[1]所提供的特征值测算方法，计算出了每幅脉搏波的各个特征值。图2为一例仿真结果，包括心血管参数值、桡动脉脉搏波及测算出的脉搏波特征值。
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图2 脉搏波波形及其特征值
Fig.2 The pulse waveform and its characteristics
图中最左边一列为该图所对应的心血管参数，由下至上分别为心率、心室舒缩力度系数、外周阻力、血液粘度、血管弹性模量。该仿真状况为心率100次/分、心室舒缩力度系数为0.75(表示心室舒缩力度为正常值的0.75倍，下同)、外周阻力系数0.75、血液粘度系数1.5、血管弹性模量系数1.5。最右边一列为脉搏波特征值中幅度特征值及血压。由下至上分别为主波高度h1、重搏前波高度h3、降中峡高度h4、重搏波高度h5、桡动脉处收缩压Ps和桡动脉处舒张压Pd。幅度特征值的单位是mmHg。中间一列为脉搏波的时间特征值。由下至上分别为t、t1、t4、t5、w，其单位是s。
附录图中给出了32个桡动脉脉搏波的波形及其特征值。
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分析统计方法 对仿真结果的初步分析发现，心血管系统参数的变化对脉搏波的影响比较复杂。一个参数对脉搏波的影响，不仅与该参数的取值变化有关，还与其它四个参数值的组合情况有关。比如动脉管弹性模量的增加在有的情况下会引起收缩压的升高，但在其它四个参数的另外一些组合下则引起了收缩压的降低。为此作者采用统计的方法对实验结果进行分析。下面以血管弹性模量E 的增加对桡动脉处收缩压Ps的影响为例，来说明作者所用的统计方法。
在所选取的五个参数中，任意四个参数的大小两档共有十六种不同的组合。那么任意一个参数的任意一档，都会在其它四个参数的不同组合下，产生出16个不同的脉搏波。与此相对应的是，脉搏波的每一个特征值也有16种不同的取值。在考察参数值增加对特征值影响时，只考察特征值的变化趋势。即脉搏波特征值是随参数值的增加而增加，还是随参数值的增加而减小。对于其它四个参数值的一种组合来说，如果Ps随E 增加而增大，则记为Ps增加一次；如果Ps减小，则记为Ps减小一次。对16种情况都做这样的处理，最后计算出在参数E 增加时，Ps增加的次数与Ps减小的次数。如果Ps增加的次数大于11次(11约为16的三分之二)，则在统计表中Ps随着E的增加而变化的一栏内记“+”；如果Ps减小的次数大于11次，则在该栏记“-”。如果增加与减小的次数均小于11次，则在该栏中记“×”。随着E 的增加，Ps增加的次数是9，减小的次数是7，增加与减小的次数都不到11次，故记为“×”。
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对于每个心血管系统参数增加时，桡动脉脉搏波的各个特征值都做这样的统计处理。最后的结果见表1。表中“++”表示特征值增加的次数大于15次。“--”表示特征值减小的次数大于15次。
仿真实验结果与讨论
仿真计算出的32个脉搏波(附录)中，任意一个波都与其它波不同。表明当任意一个参数变化时，脉搏图都有相应的变化。下面根据表1具体说明各个参数的参数值增加时，脉搏波特征值的变化情况。
心率增加对脉搏波的影响 由表1中可见，心率的增加可以使收缩压Ps、舒张压Pd升高；脉压差h1减小。临床试验也观察到相似的结果[9]。表明模型能够模拟心率变化对血压的影响。值得注意的是，心率增加不仅对脉搏波中时间特征值有影响(使t1、t4、w减小)，而且对幅度特征值也有影响(使重搏前波h3与降中峡h4下降)。提示在根据脉图特征值估计血管特性时，应该考虑到心率这个因素对脉搏波波形的影响。因此在用脉图对中医脉象名进行判读时，即使是对那些与心动周期没有直接关系的脉象名(如滑、弦等)，心率也是应该考虑的因素之一。
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心室舒缩力增加对脉搏波的影响 由表1知，心室舒缩力的增加可以使收缩压、舒张压、脉压差上升。文献[1]提供的临床观察结果与此相似，表明模型能够模拟心收缩力变化对血压的影响作用。此外还观察到，心收缩力的增加还使脉搏波的上升变陡(t1减小)。重搏前波高度、重搏波高度增加。t4增加而t5减小。这些结果表明，心室舒缩力的变化对波形影响很大。这一点也可以从附录图中所示的脉搏波中看到。
表1 参数增加对脉搏波特征值的影响
Table 1 The effect of change in cardiovascular parameters on the pulse waveform 心血管参数
(cardiovascular parameters)
脉搏波特征值(characteristics of pulse waveform)
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t1
t4
t5
w
h1
h3
h4
h5
Ps
Pd
HR--------------
+
++
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++
HF
-
+
-
×
++
+
++
×
++
++
PR---
++--------
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++
++
++
RB
×
×
×
+--
-
+
-
-
-
E
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-
×
×
++
++
++
++
×
-
×
外周阻力增加对脉搏波的影响 据文献[9，10]报道，外周阻力增加可以使收缩压、舒张压上升，脉压差下降。仿真实验也有相似结果(表1)，表明模型能够模拟外周阻力变化对血压的影响。同时发现外周阻力增加使主波宽度(w)减小、重搏前波下降、降中峡下降、重搏波高度上升。而以往的研究表明外周阻力增加使主波宽度(w)增加、重搏前波上升、降中峡上升、重搏波高度减小[1～3，10]。由图3可见，脉搏波波形随着外周阻力的增加由弦脉波形变为滑脉波形。出现这种差异可能有两个原因：第一，仿真中所用的模型是集中参数的流体网络模型，也许不能正确模拟动脉管中波的反射特性，而得到与按波反射理论计算出的结果所不同的仿真结果[2]；第二，临床上促使外周阻力增加的因素也促使血管括约肌的收缩，即外周阻力增加的同时也使血管弹性模量增加(如冷刺激、肾性高血压等)。作者至今未发现外周阻力单独升高的临床报道。从附录图中的脉搏波波图中也可以看到，当外周阻力与血管弹性模量增加相同倍数时，脉搏波及其特征值的变化趋势与文献报道的相同。提示：从不同学科角度研究外周阻力对脉搏波的影响可能是有意义的。
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图3 桡动脉脉搏波图谱
Fig.3 Pulse waveforms of radial artery
血液粘度增加对脉搏波的影响 由表1中可见，血液粘度增加，使收缩压、脉压差及舒张压下降。此外还出现w增加，h4增加，h5减少。由附录图中可见，脉搏波波形由滑脉波形向弦脉波形转变。出现这一结果的原因是随着血液粘度的增加，动脉内血流阻力增大，沿脉管的能量损失增加。这些仿真结果与临床观察结果[11]相同。
血管弹性模量对脉搏波的影响 血管弹性模量的增加代表血管在硬化。仿真结果表明， 血管弹性模量的增加会使主波宽度增加，重搏前波、降中峡上升；这些结果与临床观察相符[10]。表明模型能够模拟血管弹性变化对脉搏波波形的一些影响。同时还观察到随着弹性模量的增加，桡动脉处舒张压下降，脉压差增大；而临床上尚未观察到这种变化。在讨论外周阻力增加对脉搏波的影响时谈到，临床上外周阻力与血管弹性模量的变化常常是同步的。外周阻力的增加伴随着血管弹性模量的增加，反之亦然。仿真实验中，只考虑了单个因素的影响，这可能是仿真结果与临床观察不同的原因。
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由上述结果可见，心血管系统的参数变化对脉搏波有影响。这种影响虽然是十分复杂，但是有规律可循的。经过生理学、生物力学工作者的共同努力，有可能完善心血管参数与脉搏波波形间的对应关系。使脉搏波成为无损检测心血管系统状态的有效手段。
参考文献
[1]费兆馥.中国脉诊研究[M].上海：上海中医学院出版社，1991: 226～292
[2]柳兆荣，李惜惜.桡动脉压力波随生理参数的变化[J].力学学报，1982, 3:244～250
[3]柳兆荣.脉图与脉象的生物力学描述[J].力学进展，1986, 11(2): 114
[4]罗志昌，程桂馨，王丽娟等.由脉搏波计算人体心输出量的方法及在临床中的应用[J].北京工业大学学报，1988，14(2)：13～21
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[5]罗志昌.流体网络理论[M].北京：机械工业出版社，1986: 6～27
[6]Jaron D, Moove TW, Chu C et al.A cardiovascular model for studying impairment of cerebral function during +Gz stress[J].Avia Space Environ Med, 1984，55(1):24～31
[7]白 净.心血管系统多元数字计算机模型及其应用前景[J].中国生物医学工程学报, 1989,8(3):178～182
[8]白 净，吴冬生，张菊鹏等.脉搏波与生理病理变化关系的仿真研究[J].航天医学与医学工程，1996, 9(1):32～36
[9]Guyton AC.Human Physiology and Mechanisms of Disease[M].Third edition.Philadelphia: W.B.Saunders Company，1982: 161～186
[10]屈松柏，李家庚.实用中医心血管病学[M].北京：科学技术文献出版社，1993: 517～535
[11]陈素云，宣文兰，林院昌等.血液病的常见脉象及其实验研究[J].辽宁中医杂志，1990，12：32～35
收稿日期：1998-10-29, http://www.100md.com
单位：孔谙 白净 张菊鹏 清华大学电机系，北京 100084；席葆树 祖佩贞 清华大学力学系，北京 100084
关键词：心血管系统；数字仿真；参数组合；动脉；脉博
航天医学与医学工程990414摘要: 目的 考察心血管系统参数改变对桡动脉脉搏波波形的影响。方法 利用本课题组研制的心血管系统数学模型，通过数字仿真考察的心血管参数包括：心率、心室收缩舒张系数、血液粘度、动脉管弹性模量和外周阻力。结果 参数的改变能够改变桡动脉压力波的波形。大部分仿真结果与临床观察结果相同或相似，并在仿真中发现一些新现象。其中值得注意的是，单个参数对桡动脉压力波波形的影响不仅与该参数本身有关，还与其它参数的取值有关。结论 无论是利用脉搏波判别中医脉象名，还是用它估计心血管的状态，都应该考虑多参数的组合问题。
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中图分类号：R319，TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)04-0288-05
A Digital Simulation Study on the Effect of Change in Cardiovascular System Parameters on the Pulse Waveform of the Radial Artery
KONG An,BAI Jing,XI Bao-shu,ZU Pei-zhen,ZHANG Ju-peng
Abstract: Objective To understand the effect of the change in cardiovascular system parameters on the pressure pulse waveform of the radial artery. Method A previously developed cardiovascular system mathematical model was used in this simulation study. The parameters used were heart rate, ventricular contractility, arterial compliance, peripheral resistance and blood viscosity. Result The change in each parameter would influence the pulse waveform. Most of the influences were in agreement with the results of clinical observations reported in the literature. However,several new phenomena were observed. The effect of change in single parameter on the pulse waveform was different for different combinations of other parameter values. Conclusion It is suggested that the model is useful in studying the relationship between cardiovascular system parameters and pulse waveform of the radial artery.
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Key words:cardiovascular system；digital simulation;parameter combination;arteries;pulses
Address reprint requests to:KONG An.Institute of Space Medico-Engineering,Beijing 100094,China
由于研究中医脉象的需要，我国学者对桡动脉脉搏波进行了大量的研究，取得了不少成果。研究发现，脉搏波是由心脏舒缩运动产生的，并由主动脉根部传播到全身动脉系统中。桡动脉脉搏波的波形与心血管系统中许多生理参数有关系[1，2]，可是一些实验不适于直接在人体上进行，许多学者建立了心血管系统的模型，利用生理仿真方法研究心血管参数与桡动脉脉搏间的关系。并由此发现了不少新现象，提出了各自的观点[3，4]。然而作者尚未见到关于心血管系统多参数组合变化对脉搏波波形影响的报道。本文所述是关于这方面的一个研究工作，包括三部分：模型简介，仿真实验方法，实验结果与分析。
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心血管系统模型
液体网络理论认为，心血管系统是一个由两个往复泵及复杂的粘弹性管道构成的流体管系。如果只关心流体管系中某些点的压力和流量的瞬态特性及管系参数对它们的影响，就可以将流体管系考虑成一个流体网络。用网络分析的方法研究流体管系的传输和瞬变过程，可以避免单纯用流体力学的方法去解决这些问题时所遇到的困难。在线性化的假设条件下，从流体力学基本方程出发所导出的流体传输方程和等效线路与电气网络中相应的传输方程和等效电路有相同的形式。就可用电气网络中的许多概念和方法去解决流体网络中的问题[5]。
本工作所用的心血管系统模型正是一个流体网络模型，是以美国Drexel 大学Jaron教授[6]的模型为基础，经过本课题组多年工作建立的[7，8](图1)。此模型包括右心、肺循环模型、左心、多元动脉模型、外周循环单元、多元静脉模型等部分。
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图1 心血管数学模型整体框图
1～30血管单元
Fig.1 The scheme diagram of mathematical model of cardiovascular system
1～30 unit of systematic circulation
多参数组合变化对脉搏波影响的仿真实验方法
为了比较全面地研究心血管系统参数变化对脉搏波的影响，选择以下五个参数为仿真考察对象：心率(HR)、心室收缩舒张能力(HF)、外周阻力(PR)、血液粘性(RB)及血管壁弹性(E)。由于脉搏波波形复杂，直接分析其波形有一定困难。依据国内通用方法，利用考察心血管参数对脉搏波特征值的影响来代替对脉搏波的分析[1，10]。整个实验分为三个步骤，首先计算出在上述五个参数的多种取值组合下的桡动脉脉搏波；再根据文献[1]所提供的方法，从波形中提取能够反映波形特征的特征值；最后用统计的方法分析参数变化对特征值的影响。下面分别介绍各个步骤的具体方法。
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仿真计算方法 首先将心血管系统调节到一个正常状态，这一状态的指标是：血压120/80 mmHg，心率为72次/min，心输出量为5 L/min。再确定所考察参数的值。具体做法是将各个参数的值分为大小两档。其中心率的两档为100、50次/min。而另外四个参数(即心室舒缩系数、血液粘度、外周阻力、血管弹性模量)的大档为正常值的1.5倍，小档为正常值的0.75倍。五个参数大小两档共有32种不同的组合。对于每一种组合进行仿真模拟。每次仿真实验的具体步骤如下：a.设定心血管系统的各个参数值；b.进行一个心拍的仿真计算；c. 将这个心拍中桡动脉脉搏波与上一心拍的脉搏波比较；d.如果两个波形在各点上的差异都不大于1mmHg，进行步骤e,否则重复步骤b,c；e.记录这一心拍的桡动脉脉搏波，结束一次仿真实验。这样共得到32个脉搏波。
提取脉搏波的特征值 一个完整的脉搏波由升支和降支构成,包括主波、重搏前波、降中峡和重搏波。脉搏波的主要参数有：心动周期t、收缩期t4、舒张期t5、主波上1/3处宽度w、主波高度h1、重搏前波高度h3、降中峡高度h4、重搏波高度h5[1]。根据上述各个特征值的定义和文献[1]所提供的特征值测算方法，计算出了每幅脉搏波的各个特征值。图2为一例仿真结果，包括心血管参数值、桡动脉脉搏波及测算出的脉搏波特征值。
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图2 脉搏波波形及其特征值
Fig.2 The pulse waveform and its characteristics
图中最左边一列为该图所对应的心血管参数，由下至上分别为心率、心室舒缩力度系数、外周阻力、血液粘度、血管弹性模量。该仿真状况为心率100次/分、心室舒缩力度系数为0.75(表示心室舒缩力度为正常值的0.75倍，下同)、外周阻力系数0.75、血液粘度系数1.5、血管弹性模量系数1.5。最右边一列为脉搏波特征值中幅度特征值及血压。由下至上分别为主波高度h1、重搏前波高度h3、降中峡高度h4、重搏波高度h5、桡动脉处收缩压Ps和桡动脉处舒张压Pd。幅度特征值的单位是mmHg。中间一列为脉搏波的时间特征值。由下至上分别为t、t1、t4、t5、w，其单位是s。
附录图中给出了32个桡动脉脉搏波的波形及其特征值。
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分析统计方法 对仿真结果的初步分析发现，心血管系统参数的变化对脉搏波的影响比较复杂。一个参数对脉搏波的影响，不仅与该参数的取值变化有关，还与其它四个参数值的组合情况有关。比如动脉管弹性模量的增加在有的情况下会引起收缩压的升高，但在其它四个参数的另外一些组合下则引起了收缩压的降低。为此作者采用统计的方法对实验结果进行分析。下面以血管弹性模量E 的增加对桡动脉处收缩压Ps的影响为例，来说明作者所用的统计方法。
在所选取的五个参数中，任意四个参数的大小两档共有十六种不同的组合。那么任意一个参数的任意一档，都会在其它四个参数的不同组合下，产生出16个不同的脉搏波。与此相对应的是，脉搏波的每一个特征值也有16种不同的取值。在考察参数值增加对特征值影响时，只考察特征值的变化趋势。即脉搏波特征值是随参数值的增加而增加，还是随参数值的增加而减小。对于其它四个参数值的一种组合来说，如果Ps随E 增加而增大，则记为Ps增加一次；如果Ps减小，则记为Ps减小一次。对16种情况都做这样的处理，最后计算出在参数E 增加时，Ps增加的次数与Ps减小的次数。如果Ps增加的次数大于11次(11约为16的三分之二)，则在统计表中Ps随着E的增加而变化的一栏内记“+”；如果Ps减小的次数大于11次，则在该栏记“-”。如果增加与减小的次数均小于11次，则在该栏中记“×”。随着E 的增加，Ps增加的次数是9，减小的次数是7，增加与减小的次数都不到11次，故记为“×”。
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对于每个心血管系统参数增加时，桡动脉脉搏波的各个特征值都做这样的统计处理。最后的结果见表1。表中“++”表示特征值增加的次数大于15次。“--”表示特征值减小的次数大于15次。
仿真实验结果与讨论
仿真计算出的32个脉搏波(附录)中，任意一个波都与其它波不同。表明当任意一个参数变化时，脉搏图都有相应的变化。下面根据表1具体说明各个参数的参数值增加时，脉搏波特征值的变化情况。
心率增加对脉搏波的影响 由表1中可见，心率的增加可以使收缩压Ps、舒张压Pd升高；脉压差h1减小。临床试验也观察到相似的结果[9]。表明模型能够模拟心率变化对血压的影响。值得注意的是，心率增加不仅对脉搏波中时间特征值有影响(使t1、t4、w减小)，而且对幅度特征值也有影响(使重搏前波h3与降中峡h4下降)。提示在根据脉图特征值估计血管特性时，应该考虑到心率这个因素对脉搏波波形的影响。因此在用脉图对中医脉象名进行判读时，即使是对那些与心动周期没有直接关系的脉象名(如滑、弦等)，心率也是应该考虑的因素之一。
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心室舒缩力增加对脉搏波的影响 由表1知，心室舒缩力的增加可以使收缩压、舒张压、脉压差上升。文献[1]提供的临床观察结果与此相似，表明模型能够模拟心收缩力变化对血压的影响作用。此外还观察到，心收缩力的增加还使脉搏波的上升变陡(t1减小)。重搏前波高度、重搏波高度增加。t4增加而t5减小。这些结果表明，心室舒缩力的变化对波形影响很大。这一点也可以从附录图中所示的脉搏波中看到。
表1 参数增加对脉搏波特征值的影响
Table 1 The effect of change in cardiovascular parameters on the pulse waveform 心血管参数
(cardiovascular parameters)
脉搏波特征值(characteristics of pulse waveform)
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外周阻力增加对脉搏波的影响 据文献[9，10]报道，外周阻力增加可以使收缩压、舒张压上升，脉压差下降。仿真实验也有相似结果(表1)，表明模型能够模拟外周阻力变化对血压的影响。同时发现外周阻力增加使主波宽度(w)减小、重搏前波下降、降中峡下降、重搏波高度上升。而以往的研究表明外周阻力增加使主波宽度(w)增加、重搏前波上升、降中峡上升、重搏波高度减小[1～3，10]。由图3可见，脉搏波波形随着外周阻力的增加由弦脉波形变为滑脉波形。出现这种差异可能有两个原因：第一，仿真中所用的模型是集中参数的流体网络模型，也许不能正确模拟动脉管中波的反射特性，而得到与按波反射理论计算出的结果所不同的仿真结果[2]；第二，临床上促使外周阻力增加的因素也促使血管括约肌的收缩，即外周阻力增加的同时也使血管弹性模量增加(如冷刺激、肾性高血压等)。作者至今未发现外周阻力单独升高的临床报道。从附录图中的脉搏波波图中也可以看到，当外周阻力与血管弹性模量增加相同倍数时，脉搏波及其特征值的变化趋势与文献报道的相同。提示：从不同学科角度研究外周阻力对脉搏波的影响可能是有意义的。
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图3 桡动脉脉搏波图谱
Fig.3 Pulse waveforms of radial artery
血液粘度增加对脉搏波的影响 由表1中可见，血液粘度增加，使收缩压、脉压差及舒张压下降。此外还出现w增加，h4增加，h5减少。由附录图中可见，脉搏波波形由滑脉波形向弦脉波形转变。出现这一结果的原因是随着血液粘度的增加，动脉内血流阻力增大，沿脉管的能量损失增加。这些仿真结果与临床观察结果[11]相同。
血管弹性模量对脉搏波的影响 血管弹性模量的增加代表血管在硬化。仿真结果表明， 血管弹性模量的增加会使主波宽度增加，重搏前波、降中峡上升；这些结果与临床观察相符[10]。表明模型能够模拟血管弹性变化对脉搏波波形的一些影响。同时还观察到随着弹性模量的增加，桡动脉处舒张压下降，脉压差增大；而临床上尚未观察到这种变化。在讨论外周阻力增加对脉搏波的影响时谈到，临床上外周阻力与血管弹性模量的变化常常是同步的。外周阻力的增加伴随着血管弹性模量的增加，反之亦然。仿真实验中，只考虑了单个因素的影响，这可能是仿真结果与临床观察不同的原因。
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由上述结果可见，心血管系统的参数变化对脉搏波有影响。这种影响虽然是十分复杂，但是有规律可循的。经过生理学、生物力学工作者的共同努力，有可能完善心血管参数与脉搏波波形间的对应关系。使脉搏波成为无损检测心血管系统状态的有效手段。
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收稿日期：1998-10-29, http://www.100md.com