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余曉輝 :血流的物理分析模型

作者:
安徽新天源建設(shè)咨詢有限公司
最后修訂:
2020-12-21 15:34:09

摘要:

1.1 液阻

設(shè)血壓為U,血流量為I,約定:

U = IR

其中R為新定義的參量,該約定即為其定義式。R可以稱為液阻,這一概念和電阻類似。 

1.2 液容

根據(jù)熱力學(xué)理論,體積變化時所做的功為

ΔΦ =UΔV

其中ΔΦ為所做的功,U為壓強(qiáng),ΔV為體積變化量,設(shè)時間為Δt,則功率

血流量的輸出功率與心臟的功能有關(guān),血流量I的大小也和心臟的功能有一定關(guān)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(dāng)局部組織的液體靜壓U升高時,液體的容積V也隨之升高。譬如,當(dāng)組織液靜壓升高時必然使組織液容量增加,組織液因此滯留。液容C是一個普遍存在的參量,不僅組織間隙,血管也同樣存在液容。由于存在液容,當(dāng)血壓升高時,血管將擴(kuò)張,血管內(nèi)血液的容量將增加,這是一個血管充血液過程;當(dāng)血壓降低時,血管收縮,血管內(nèi)血液的容量將減少,這是血管釋放血液的過程。

 

2.1 血壓分析

2.1.1 收縮期回路

血壓能影響血管擴(kuò)張,影響組織液靜壓,影響血液循環(huán)和組織液回流,影響細(xì)胞氧化代謝強(qiáng)度,并能影響局部組織增生。不同的疾病有不同的血壓變化特征,并且血壓是能直接測量的物理量,所以深入分析血壓變化特點(diǎn)很有必要。

任何一段血管都可以看成是血流液阻和液容的并聯(lián)。

下圖是心臟收縮期回路簡單模擬,血管的狀態(tài)用R和C簡單并聯(lián)表示。由于血管各處都存在液容,實(shí)際的情況可能很復(fù)雜,但用簡單參數(shù)分析,也同樣能反映血液循環(huán)的一些特性。為了分析的方便,將心臟射血輸出量近似為恒流源。

 

 

2.1.2 舒張期回路

接下來看看舒張期情況。下圖是舒張期回路,儲存在液容(血管)中的血液將通過回路釋放。

2.1.3 整個心動周期分析 

設(shè)心臟的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定,心動周期為T = T1 + T2,則根據(jù)(7-3)式和(7-6)式,有