组织间隙氧分压的数值模拟及统计分析

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1、29卷6期中国生物医学工程学报Vol.29No.6December20102010年12月ChineseJournalofBiomedicalEngineering组织间隙氧分压的数值模拟及统计分析*姚伟谢莉顾金涛费凌丁光宏(复旦大学力学与工程科学系上海市针灸经络研究中心，上海200433)摘要:研究如何通过测量组织间隙离散点的氧分压来进行局部组织的氧供应情况分析，以及进行机体相关参数分析。基于组织氧扩散的圆柱模型，利用Matlab软件，对单根、双根同血流及异血流方向血管和多根同血流方向血管周围组织中的氧分压分布进行数值仿

2、真，并用统计分析方法对数值模拟结果进行频率分析。理论模拟组织氧分压的概率分布规律与动物实验结果很相似，并且可以得到组织间隙氧分压的概率分布与单根血管的供氧区域(R)和组织间隙氧扩散系数(K)的定量关系。理论研究证实，可以通过测量组织间隙离散点的氧分压来描述局部组织的氧供应情况，为临床确定局部组织供血情况和组织间隙氧扩散系数提供一个有效方法。关键词:组织氧分压;气体扩散;频率分布;数值模拟中图分类号R318.01文献标识码A文章编号0258-8021(2010)06-0851-07SimulationandStatistic

3、alAnalysisofInterstitialOxygenPressure*YAOWeiXIELiGUJin-TaoFEILingDINGGuang-Hong(DepartmentofMechanicsandEngineeringScience，FudanUniversity，ShanghaiResearchCenteronAcupunctureandMoxbustion，Shanghai200433，China)Abstract:Duetomeasuringoxygenpartialpressureofdiscrete

4、pointsinsidebody，westudyhowtoanalyzeoxygensupplyconditioninthelocaltissue.Basedontheoxygendiffusionmodel，weapplyMatlabsoftwaretosimulateoxygenpartialpressuredistributioninthesinglecapillaries，doublecapillarywiththesamebloodflowdirectionorreverseflowdirection，multi

5、-capillarieswiththesamebloodflowdirectionandanalyzethedistributionfrequency.Thetheoreticalresultsnearlycoincidewiththeexperimentaldata.Intheaddition，weestablishedtherelationshipbetweenoxygendistributionandlocalinterstitialparameterssuchasthetissueradiusofoxygen(R)

6、andtheinterstitialoxygendiffusioncoefficient(K).Furthermore，themethodprovidesaneffectivemethodtoobtainthebloodsupplyoflocaltissue(R)andtheinterstitialoxygendiffusioncoefficient(K).Keywords:partialoxygenpressure;gasdiffusion;frequencydistribution;simulation产生严重损害的机

7、理。但是，以上研究多为对实验引言结果的描述，多以动脉或微动脉血氧分压等一些局［1］氧代谢是机体能量代谢的重要组成，细胞氧缺部参数为研究对象，忽略了氧向组织间隙扩散的乏会造成生物能量代谢的异常，是许多危重病症的过程，更缺乏系统定量的数学描述。对于没有氧和共同生理基础。生理学研究已经对呼吸和循环系糖原储备的组织，组织间隙氧分压(PO)成为判定2统中氧供应进行了定性描述，临床上也有大量关于生命活动状态的关键因素;PO<13mmHg时，组织2低氧对于细胞伤害的研究报道，还有研究初步阐明结构将受到损伤。临床研究认为，PO的正常值为2

8、了低氧环境下细胞线粒体会受到损伤从而对机体15mmHg～40mmHg，低于15mmHg为轻度缺doi:10.3969/j.issn.0258-8021.2010.06.010收稿日期:2009-09-28，修回日期:2010-09-26基金项目:上海市重点学科建设基金(B112和T0302);国家重点基