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Die Entwicklung von mathematischen Modellen zur Simulation biologischer Systeme ist Gegenstand interdisziplinarer Forschung. Der Wert solcher Modelluntersuchungen liegt be grUndet in der Maglichkeit Kombinationen detaillierter Einzelbefunde zu einem konsistenten und widerspruchsfreien Gesamtverhalten zu verbinden. 1st das Modell hinreichend genau verifiziert, dann sind z.B. Modellvorhersagen zu in vivo nicht meBbaren GraBen maglich, oder es kannen aufgrund von Modellergebnissen gezielte experimentelle untersuchungen stimuliert werden. Der Titel der Arbeit solI das komplexe bearbeitete Gebiet in pragnanter Form charakterisieren. 1m nachhinein ist jedoch an zumerken, daB dieser Forderung durch einen umfassenderen Titel besser Rechnung getragen ware, wenn man durchdenkt, daB es eine Reihe von unphysiologisch geschlossenen Modellen gibt (KurzschluB unter Auslassung biologischer Teilsysteme) So mUBte der Titel der Arbeit besser lauten: "Ein physiologisch vollstandig geschlossenes nichtlineares Modell zur Simulation des Kurzzeitverhaltens des Kreislauf systems und seine Anwendung zur Identifikation von Parametern" Die vorliegende Dissertation wurde an der Universitat Bremen unter der Betreuung von Herrn Professor Dr.-Ing. D. Popovic durchgefUhrt. Sie entstand wahrend meiner Tatigkeit als Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Physiologischen Institutes der Johannes Gutenberg-Universitat in Mainz.
List of contents
1. Einführung.- 1.1 Simulationsmodelle und Identifikationsverfahren in der Anwendung auf das Herzkreislaufsystem.- 1.2 Problemstellung der Arbeit.- 2. Geschlossenes Kreislaufmodell des Kurzzeitverhaltens Unter Einbezug des Barorezeptorreflexbogens - Orbis Cardiovascularis -.- 2.1 Zur Physiologie des kardiovaskulären Systems.- 2.2 Ableitung der hämodynamischen Gleichungen des ungeregelten kardiovaskulären Systems.- 2.3 Ableitung der kardialen Gleichungen des ungeregelten kardiovaskulären Systems unter Einbezug des Frank-Starling Mechanismus.- 2.4 Einstellverhalten der verschiedenen Drucke und des Stromzeitvolumens im ungeregelten kardiovaskulären System.- 2.5 Die Regelung des arteriellen Blutdrucks und der Herzfrequenz unter Einbezug des Barorezeptorreflexbogens als spezifischer Afferenz.- 2.6 Zustandsraumbeschreibung und Stabilitätsanalyse des geregelten kardiovaskulären Simulationsmodells.- 2.7 Modellerweiterung unter Einbezug des Zusammenhangs zwischen Sauerstoffaufnahme und Belastung.- 2.8 Implementierung des erweiterten Simulationsmodells im SIDAS-System.- 2.9 SIDAS-Simulationsergebnisse des erweiterten geschlossenen geregelten Kreislaufmodells bei Simulation unterschiedlicher physiologischer und pathophysiologischer Zustände.- 3. Kritischer Vergleich und Ausblick zur Biologischen Wertigkeit des Vorgestellten Simulationsmodells.- 4. Parameteridentifikation des Geschlossenen Kreislaufmodells des Kurzzeitverhaltens mit Hilfe Eines Selbstanpassenden Referenzmodells Unter Einbezug des Gradientenverfahrens.- 4.1 Zur Problematik der Parameteridentifikation mit Hilfe eines selbstanpassenden Referenzmodells.- 4.2 Prinzip des Gradientenverfahrens.- 4.3 Implementierung des geschlossenen Kreislaufmodells im Programmpaket NLP.- 4.4 Identifizierbarkeit derModellparameter.- 4.5 Stabilität des Identifikationsverfahrens.- 4.6 Kritischer Vergleich und Ausblick.- 5. Anhang.- Vorbemerkungen.- 6. Literatur.
