脑卒中是严重危害人类健康和生命安全的常见疾病，存在着明显三高（发病率高、致残率高、死亡率高）现象。据“中国心血管病报告”(2008-2009年)统计我国每年新发脑卒中至少200万人，其中急性缺血性脑卒中占80％。半暗带作为脑缺血后梗死中心区周围仍可以被挽救的组织，已成为急性缺血性脑卒中治疗的突破点。然而，目前现有的血液流动成像技术，如MRI、PET、fCT、超声多普勒等，因空间分辨率的局限性，仅能提供局部区域内流动的宏观信息，无法清晰地显示微血管网络结构及血液流动的微观细节（微米量级），而这些对进一步明确大脑微循环的机制及其在脑卒中半暗带发展过程中的作用具有重要意义。为此，需要借助生物力学建模、数值模拟等研究手段，建立一套包括脑微血管网、血液灌注及氧输运的理论模型，探索病理生理背后的理论依据，提供参考信息，为临床服务。　　本文的研究内容分为四部分，第一部分以数值模拟为研究手段，基于生理病理的真实脑部微血管数据图，通过图像处理方法和人工优化生成二维的局部脑微血管网络模型。第二部分综合考虑血管管壁通透性、血液流变性等因素，建立基于一维定常管流的大脑微血管网血液动力学模型，运用迭代计算的数值求解方法，对模型进行耦合求解。第三部分在上述模型的基础上，考虑血管内游离态氧的扩散，模拟不同的病理条件下氧输运的情况。第四部分分析不同程度的血管堵塞情况下，血液动力学参数和氧浓度的分布变化。另外还针对模型的参数敏感度进行了分析。　　模型结果直观显示了局部脑微血管网内的血液灌注及氧分布的微观信息，及其在各种病理条件下的动态变化。通过对血液动力学参数和氧浓度分布关系间的研究，证实了半暗带的存在与毛细血管的代偿有很大关系，但是代偿的范围有限，因此随着时间的推移，半暗带区域将逐步变成梗死区。本文提出的生物力学模型不仅可以反映缺血性脑卒中半暗带发展过程中微血管网血液灌注对氧输运的影响作用，并且可以为进一步研究脑卒中半暗带的治疗策略（如脑卒后再灌注）提供一定的理论指导。