心血管循环系统是人体的基本系统,瓣膜是心血管系统中最重要的功能单位。瓣膜解剖结构的复杂性,导致了瓣膜性心脏疾病是心血管常见疾病,如二尖瓣反流、主动脉瓣钙化。临床上通常采用瓣膜置换术治疗瓣膜性疾病,即是把人工瓣膜植入到病变的瓣膜位置,代替自然瓣膜的作用。研究健康和病理状况下心血管的血液动力学,可以在医学上为瓣膜置换术提供指导作用。论文基于心血管系统生理特征,利用等效电路图法模拟瓣膜健康和病况下周身循环系统中的血液动力学变化。论文首先引入心血管系统建模中涉及到的理论知识、心脏瓣膜的解剖结构和生理病理现象以及心血管系统基本建模方法和工具;其次基于机械瓣特性,提出二尖瓣的瓣叶运动流阻模型,接着在该瓣膜模型基础上对人体左心循环系统进行仿真,并分析仿真结果;然后在此模型的基础上,考虑到生物瓣的特性,提出关闭体积可控的瓣膜孔口模型,利用该瓣膜模型搭建周身循环系统的数值模型,分别模拟瓣膜健康和病理状况下的血液动力学特性,发现仿真结果与生理现象相符合。本文主要研究了以下三方面内容:1.分析影响瓣膜运动的因素:跨瓣压差和血流推力,建立二尖瓣运动的控制方程,提出依赖于瓣叶打开角度θ的瓣叶运动流阻模型,把该模型应用于零维左心血液循环系统中并得到血液动力学特性。在保持心输出量和反流分数一致的条件下,比较该模型、瞬态关闭的阶梯流阻模型和经验指定的时变流阻模型的结果。发现瓣叶运动流阻模型能反应瓣膜关闭过程中的血液动力学,例如压差和流量的滞后性以及关闭流量,同时该模型可以通过调整单位转动惯量跨瓣压差影响系数Kp和血流影响系数Kb值的大小,改变瓣膜打开过程和关闭过程所需时间,瓣膜打开和关闭时间分别为50.0 ms和40.2 ms。该模型弥补了阶梯流阻模型中的忽略瓣膜运动过程的瞬态关闭的缺点,同时也避免了时变流阻模型中的关闭起始时间的不合理性。2.建立关闭体积可控的瓣膜孔口模型,同时把流经瓣膜的血流量分成两部分:流经瓣膜孔口的流量和瓣叶运动过程中排挤的血流量。基于该模型建立左心循环系统,通过Matlab数值模拟研究瓣膜特性,得到瓣膜关闭体积、关闭时间与瓣膜运动特性的关系。然后利用实验测得的关闭体积和关闭时间,模拟出左心血液循环系统动力学参数,发现模拟结果和实验测得结果几乎一致。3.基于瓣膜关闭体积可控的孔口模型建立周身血液循环系统。在健康状况下模拟周身循环系统中的瓣膜运动、腔室压力以及流经瓣膜的血流量,并分析该系统的血液动力学特性。然后在该模型的基础上改变参数,分别模拟二尖瓣反流和主动脉瓣钙化状况下周身循环系统的血液动力学特性,并与健康状况下的特性对比,分析瓣膜病况下的血液动力学的变化。本研究为临床上瓣膜疾病的治疗提供技术辅助。