The purpose of this study is to predict the behavior of circulatory blood flow inside the human body. The cardiovascular system was analyzed using the modified Windkessel model based on an analogy with an electric circuit and considering an exponentially decaying blood pressure. A series solution for the modified Windkessel model was derived using a Laplace transform method when a periodic blood pressure was applied then, the effects of the flow resistance, arterial compliance, and inertia of an artery on the flow rate in the blood vessels were investigated. The solution for the flow rate was found to be consistent with the well-known current-potential relation, and the artery wall replenished the blood taken up in the systolic stage to a peripheral vessel in the diastolic stage. The height of the secondary peak and the depth of dicrotic notch were also found to be determined by the combination of resistance, compliance, and inertia. The present method is expected to give various information for examining the human cardiovascular system.

Keywords: Cardiovascular system, Electric circuit, Flow rate, Modified windkessel model

인체 내에서 순환하는 혈류의 거동을 연구하는 것이 이 연구의 목적이다. 전기회로와의 유사성에 기초한 수정된 Windkessel 모델을 사용하고 지수함수적으로 감소하는 주기적인 혈압을 고려하여 심혈관계를 분석하였다. 혈압이 주기적이므로 Laplace 변환 방법을 사용하여 수정된 Windkessel 모델의 급수해를 구하고 흐름 저항, 동맥의 유연성, 그리고 동맥의 관성이 혈관안에서의 흐름율에 미치는 영향을 조사하였다. 저항이 증가할수록 흐름율이 감소하고 동맥의 유연성에 의해 심장의 이완기 때 저장된 혈액이 말초혈관으로 보충됨을 발견하였다. 또한, 혈류의 두 번째 정점의 높이와 중복절흔의 깊이는 저항, 유연성, 그리고 관성에 의해 복잡하게 결정됨을 발견하였다. 본 연구의 결과가 심혈관계의 특성을 분석하는데 다양한 정보를 제공할 수 있기를 기대한다.

Keywords: 심혈관계, 전기회로, 흐름율, 수정된 Windkessel 모델