用于每搏心输出量计算的Kubicek电极配置结构的三维有限元仿真研究
作者：王海滨 董秀珍 漆家学 王健琪 姬军 刘兵
单位：王海滨(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 董秀珍(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 漆家学(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 王健琪(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 姬军(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 刘兵(第四军医大学:西京医院心内科, 陕西 西安 710032)
关键词：
心脏杂志000261 本文作者从Kubicek模型三维有限元仿真的角度对用于每搏输出量(SV)测定的Kubicek恒流式环形四电极法的电极配置结构进行了三维有限元的仿真研究。 Kubicek三维有限元模型采用非均匀介质双圆柱模型来描述。 该模型长为46.36 cm, 外圆半径为13.0 cm, 内圆半径为1.1 cm, 不等间隔地分为19层。 每层的剖分按六个圆环划分(R1=1.1 cm或1.2 cm, R2=2.5 cm, R3=4.5 cm, R4=7.5 cm, R5=11.5 cm, R6=13.0 cm), 共66个单元, 73个结点, 并采用12个附加单元来仿真每一个电压检测电极带, 其电阻率设为0.1, (Ω.cm), 厚度为0.5 cm。 设定两电压测量电极带内缘之间的距离为23.04 cm, 两电流驱动电极有内缘之间的距离为34.48 cm, 两种电极带宽度均为0.72 cm, 模型上部的电流与电压电极带之间的距离为5.0 cm, 该处电流电极带距离模型顶端5.22 cm, 而模型下端的电流与电压电极带之间的距离为5.0 cm, 该处电流电极带距离模型底端为5.22 cm。 另外, 对Kubicek模型中仿真结果对比标准进行了设定。 在仿真模型中有一些值是无法采用数字电压表来测量的, 如恒流源电极带之间的边界电压驱动测量值、电压电极带之间的用于模型阻抗计算的电压差侧量值, 为了解决该问题, 且又能对本模型进行有限元仿真研究, 文中采取了以模型中固定长度23.04 cm之间电阻抗值为对比标准的方法, 这也是基于Kubicek公式中只包含与电压检测电极之间的阻抗值有关的量的考虑而决定的。
根据所设模型, 文中分别探讨了电压电极带的宽度、厚度、材料特性即电阻率大小对SV计算结果的影响, 以指导临床中电极配置结构及其材料的选择。 仿真结果表明:Kubicek电极配置结构中, 其电压电极带的特性, 如材料的选择、带的宽度及带的厚度均对模型中用于SV计算的阻抗值结果产生影响, 其中材料的选择是主要的影响因素。 因此, 采用Kubicek法进行SV计算时, 必须注意Kubicek电极配置结构的选择, 以提高SV临床计算的精度。, http://www.100md.com
单位：王海滨(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 董秀珍(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 漆家学(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 王健琪(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 姬军(第四军医大学:生物医学工程系, 陕西 西安 710032)； 刘兵(第四军医大学:西京医院心内科, 陕西 西安 710032)
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心脏杂志000261 本文作者从Kubicek模型三维有限元仿真的角度对用于每搏输出量(SV)测定的Kubicek恒流式环形四电极法的电极配置结构进行了三维有限元的仿真研究。 Kubicek三维有限元模型采用非均匀介质双圆柱模型来描述。 该模型长为46.36 cm, 外圆半径为13.0 cm, 内圆半径为1.1 cm, 不等间隔地分为19层。 每层的剖分按六个圆环划分(R1=1.1 cm或1.2 cm, R2=2.5 cm, R3=4.5 cm, R4=7.5 cm, R5=11.5 cm, R6=13.0 cm), 共66个单元, 73个结点, 并采用12个附加单元来仿真每一个电压检测电极带, 其电阻率设为0.1, (Ω.cm), 厚度为0.5 cm。 设定两电压测量电极带内缘之间的距离为23.04 cm, 两电流驱动电极有内缘之间的距离为34.48 cm, 两种电极带宽度均为0.72 cm, 模型上部的电流与电压电极带之间的距离为5.0 cm, 该处电流电极带距离模型顶端5.22 cm, 而模型下端的电流与电压电极带之间的距离为5.0 cm, 该处电流电极带距离模型底端为5.22 cm。 另外, 对Kubicek模型中仿真结果对比标准进行了设定。 在仿真模型中有一些值是无法采用数字电压表来测量的, 如恒流源电极带之间的边界电压驱动测量值、电压电极带之间的用于模型阻抗计算的电压差侧量值, 为了解决该问题, 且又能对本模型进行有限元仿真研究, 文中采取了以模型中固定长度23.04 cm之间电阻抗值为对比标准的方法, 这也是基于Kubicek公式中只包含与电压检测电极之间的阻抗值有关的量的考虑而决定的。
根据所设模型, 文中分别探讨了电压电极带的宽度、厚度、材料特性即电阻率大小对SV计算结果的影响, 以指导临床中电极配置结构及其材料的选择。 仿真结果表明:Kubicek电极配置结构中, 其电压电极带的特性, 如材料的选择、带的宽度及带的厚度均对模型中用于SV计算的阻抗值结果产生影响, 其中材料的选择是主要的影响因素。 因此, 采用Kubicek法进行SV计算时, 必须注意Kubicek电极配置结构的选择, 以提高SV临床计算的精度。, http://www.100md.com