一维(1D)血流动力学模型被广泛地用于研究动脉系统内的脉搏波传导与反射现象。Windkessel(WK)模型是表征动脉末梢血管网的生物力学属性的经典方法,具有参数设定简单、计算负荷低等优点,常用于为1D动脉树模型提供末梢边界条件,但其在描述脉搏波传导、反射现象方面存在先天不足。该缺陷可进一步延伸至更复杂的血流模拟问题。例如,在有关高血压的研究中,末梢血管的形态学和力学特性对动脉血压具有显著的影响,简化的WK模型无法准确表征这种现象。另外,肺动脉内的血流特征是小儿先天性心脏病研究重点关注的对象,肺循环的特殊解剖学结构决定了对肺末梢动脉的建模需要具有合理描述脉搏波传导、反射现象的能力。在此背景下,有学者提出了针对末梢血管的Structured-tree(ST,结构树)建模方法,并理论上证明了其优势。然而,在系统血流条件下对WK和ST模型的定量比较尚未见报道。因此,本研究的主要目的是首先考察将WK和ST模型分别应用于1D动脉树模型的末梢边界建模时所产生的模拟结果差异,并在此基础上构建高血压和法洛四联症条件下的循环系统模型,定量研究主要血流参数与心血管特性间的关系,从而为这些疾病的临床治疗提供理论参考。针对同一个1D动脉树模型,分别应用WK和ST模型构建末梢边界条件,同时通过校准两种模型中的有效阻抗、容抗和感抗等参数,使两种模型的计算结果具有可比性。结果显示,两种模型模拟的血压、血流波形在主动脉处类似,然而,其差异沿动脉网络向外周逐渐放大;同时,这种差异会随着中心动脉的硬化而加强。脉波分析揭示,两种模型对入射波反射模式的不同是造成上述差异的主要原因。基于上述研究结果,本文在构建高血压和法洛四联症血流动力学模型时均使用ST模型来描述末梢动脉。同时,本研究进一步将动脉系统的1D-ST模型与毛细血管、静脉和心脏的集中参数模型耦合,以构建可以描述系统血流动态的闭环式循环系统模型。利用高血压模型所开展的数值实验表明,心率、中心动脉僵硬度和末梢动脉管径是主导动脉收缩压、脉压和平均压的主要因素,这些因素在对血流参数的影响方式和程度方面存在显著差异。研究结果从理论上阐明了不同降压药在外周、中心动脉所引起的差异性降压现象的生物力学机制,同时强调了监测中心动脉僵硬度对高血压治疗的重要意义。利用所构建的肺循环模型对小儿法洛四联症肺动脉血流的研究发现,肺动脉梗阻可以一定程度上抑制肺动脉瓣反流,但抑制程度与反流时的肺动脉瓣开口面积有关。上述发现提示,在临床治疗中需要根据患者的实际心血管状态合理选择手术方案。