Zur Mechanik und Regelung des Herzkreislaufsystems

Erste AnstoBe, mich mit Simulationsmodellen des Herzkreislaufsystems zu befassen, gingen von einer Arbeitsgemeinschaft "Biomechanik des Herzkreislaufsystems" der drei Hannoverschen Hochschulen (Technische Universitat, Tierarztl ichl iche Hochschule und Medizinische Hochschule) aus. Der Entwicklung digitaler und analoger Model Ie zur Simulation regelbarer mechanischer Vorgange des Herzkreislaufsystems kam innerhalb der interdiszipl inaren Arbeitsgemeinschaft eine Funktion zu. Mathemat i sch-phys i ka Ii sche, integrative exper i mente I Ie und k lin i sche Ges i chtspunkte so I I ten in den Mode I I en quant if i z i ert i h ren N i edersch lag f i nden. Anfang 1972 Arbeitsgemeinschaft wegen fehlender loste sich die Forschungsmittel auf. FU r meine Arbeit an der Entwicklung eines digitalen Simulationsmodel Is des geregelten Herzkreislaufsystems gingen dadurch zwei wichtige Bindungen verloren, naml ich dle RUckkopp lung zu exper i mente I I en und zu k lin i sche Arbe i tsgruppen. Das vorl iegende Ergebnis meiner Arbeit hat daher zwangslaufig einen mehr "theoretischen" Charakter. Seine "praktische" klinischen Auswertung in der exper i mente I I en und Herzkreislaufforschung steht noch aus.

Inhalt

1. Einführung.- 1.1. Themenstellung der Arbeit.- 1.2. Simulationsmodel le in der Herzkreislaufforschung.- 2. Allgemeine Strukturierung des Modells.- 2.1. Ansatz aus der Hydrodynamik.- 2.2. Elektrisches Analogon.- 2.3. Strukturprinzipien.- 2.4.Topologischer Aufbau des Modells.- 3. Herzkreislaufmechanik.- 3.1. Große Arterien.- 3.2. Große Venen.- 3.3. Periphere Gefäße.- 3.4. Koronar- und Pulmonalfluß.- 3.5. Herzkammern und Vorhöfe.- 3.6. Atmung, Muskelaktivität, Gravitationseffekte.- 4. Herzkreislaufregelung.- 4.1. Zentralnervöse- und Autoregulation.- 4.2. Barorezeptor.- 4.3. Regelung der Herzfrequenz.- 4.4. Regelung der Kontrakt i onsstärke.- 4.5. Periphere Speicher und Widerstände.- 4.6. Autoregulation Sauerstoff-Versorgung.- 4.7. Autoregulation Blutfluß.- 5. Realisierung des digitalen Simulationsmodells.- 5.1. Numerisches Integrationsverfahren.- 5.2. Numerisches Differentiationsverfahren.- 5.3. Mehr-Schrittweiten-Verfahren.- 6. Ergebnisse der Simulation.- 6.1. Modellparameter.- 6.2. Drücke, Flüsse und Volumina in ruhend-liegender Position.- 6.3. Orthostase.- 6.4. Simulationsergebnisse verschiedener innerer und äußerer Störungen.- 7. Diskussion.- Zusammenfassung.- Literatur.- A. Volumenfluß durch ein Venensegment.- B. Ableitung des Koronarflusses.- C. Herzarbeit.- D. Analyse des Regelkreises Autoregulation-Blutfluß.- E. Beschreibung des FORTRAN IV Programms HKSM.- F. Quellenprogramm HKSM.