余曉輝 :血流的物理分析模型
- 作者:
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- 最后修訂:
- 2020-12-21 15:34:09
摘要:
1.1 液阻
設血壓為U,血流(liu)量(liang)為I,約(yue)定:
U = IR
其中R為(wei)新定義的參(can)量(liang),該約定即為(wei)其定義式(shi)。R可以稱為(wei)液阻,這一概念和電阻類似(si)。
1.2 液容
根據熱力學理論,體積(ji)變化時所做(zuo)的功為
ΔΦ =UΔV
其中(zhong)ΔΦ為(wei)所做(zuo)的功(gong),U為(wei)壓強,ΔV為(wei)體積(ji)變化量(liang),設時間為(wei)Δt,則功(gong)率
血(xue)流量(liang)的輸出(chu)功(gong)率與心臟的功(gong)能有(you)關(guan),血(xue)流量(liang)I的大小(xiao)也和心臟的功(gong)能有(you)一(yi)定關(guan)系。
定義:
C可稱為液容。對于局部組織間隙(包括血管),液體的容積增量V與液體的靜壓增量U的比值即為液容(平均值)。所以:。
顯然,當局(ju)部組(zu)(zu)織(zhi)的(de)液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)靜(jing)壓(ya)(ya)U升高時(shi),液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)容積V也(ye)隨之升高。譬如,當組(zu)(zu)織(zhi)液(ye)(ye)(ye)靜(jing)壓(ya)(ya)升高時(shi)必然使組(zu)(zu)織(zhi)液(ye)(ye)(ye)容量增加(jia),組(zu)(zu)織(zhi)液(ye)(ye)(ye)因(yin)此(ci)滯留。液(ye)(ye)(ye)容C是(shi)(shi)一個普遍(bian)存在(zai)的(de)參量,不僅組(zu)(zu)織(zhi)間隙,血(xue)(xue)管(guan)(guan)也(ye)同樣存在(zai)液(ye)(ye)(ye)容。由于存在(zai)液(ye)(ye)(ye)容,當血(xue)(xue)壓(ya)(ya)升高時(shi),血(xue)(xue)管(guan)(guan)將擴張,血(xue)(xue)管(guan)(guan)內血(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)的(de)容量將增加(jia),這(zhe)是(shi)(shi)一個血(xue)(xue)管(guan)(guan)充血(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)過(guo)程;當血(xue)(xue)壓(ya)(ya)降(jiang)低時(shi),血(xue)(xue)管(guan)(guan)收縮,血(xue)(xue)管(guan)(guan)內血(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)的(de)容量將減(jian)少,這(zhe)是(shi)(shi)血(xue)(xue)管(guan)(guan)釋放(fang)血(xue)(xue)液(ye)(ye)(ye)的(de)過(guo)程。
2.1 血壓分析
2.1.1 收縮期回路(lu)
血(xue)(xue)(xue)(xue)壓能影響(xiang)(xiang)(xiang)血(xue)(xue)(xue)(xue)管擴(kuo)張,影響(xiang)(xiang)(xiang)組織(zhi)液(ye)靜(jing)壓,影響(xiang)(xiang)(xiang)血(xue)(xue)(xue)(xue)液(ye)循(xun)環和組織(zhi)液(ye)回流,影響(xiang)(xiang)(xiang)細(xi)胞氧化代(dai)謝(xie)強度,并能影響(xiang)(xiang)(xiang)局(ju)部組織(zhi)增生(sheng)。不(bu)同的疾(ji)病有不(bu)同的血(xue)(xue)(xue)(xue)壓變(bian)化特(te)征,并且血(xue)(xue)(xue)(xue)壓是能直接測(ce)量(liang)的物理量(liang),所以深入分析(xi)血(xue)(xue)(xue)(xue)壓變(bian)化特(te)點很有必要。
任何一段血管都可(ke)以看(kan)成是(shi)血流液阻(zu)和(he)液容的并聯。
下圖是心(xin)臟收(shou)縮期回路簡(jian)單(dan)模擬,血(xue)(xue)管的狀態用(yong)R和(he)C簡(jian)單(dan)并(bing)聯表示。由于血(xue)(xue)管各處都(dou)存在(zai)液容,實際的情況(kuang)可能很(hen)復雜,但用(yong)簡(jian)單(dan)參(can)數分析,也同樣能反映血(xue)(xue)液循環的一些特性。為了分析的方便,將心(xin)臟射(she)血(xue)(xue)輸出(chu)量近似為恒流源。
2.1.2 舒張(zhang)期(qi)回路
接(jie)下來看看舒張期(qi)(qi)情(qing)況。下圖是(shi)舒張期(qi)(qi)回路(lu),儲存在液容(血管)中的血液將通(tong)過回路(lu)釋放。
2.1.3 整個心動(dong)周期分析
設心臟的工作狀態非常穩定,心動周期為T = T1 + T2,則根據(7-3)式和(7-6)式,有