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血流量、血流阻力和血压

血液在心血管系统内流动的力学称为血流动力学,其基本问题是血流量、血流阻力和血压以及它们之间的关系。

一、血流量与血流速度

血流量(Blood Flow Volume)是单位时间内流过血管某一截面的血量,也称为容积速度,其单位为每分钟的毫升数或升数(ml/min或L/min)。根据流体力学原理,流体在流动时,流量、压力差和阻力之间的关系和电学中的欧姆定律相同,即血流量Q和血管两端的压力差成正比,和血流量的阻力R成反比,可写成下式:

Q=△P(P1-P2)/R

在整个体循环系统,Q相当于心输出量,R相当于总外周阻力,△P相当于平均主动脉压与右心房压之差。由于右心房压接近于零,故△P接近于平均主动脉压。因此,心输出量Q=P/R。而对某一器官来说,Q相当于器官的血流量,△P相当于灌注该器官的平均动脉压和静脉压之差, R相当于该器官的血流阻力。

血流速度是指血液在血管内流动的直线速度,即单位时间内,一个质点在血管中前进的距离。 各类血管中的血流速度与同类血管的总横截面积成反比,由于毛细血管的总横截面积最大,主动脉的总横截面积最小,因此,血流速度在毛细血管中最慢, 约0.5~1mm/s,在主动脉中最快。除血管横截面积外,动脉的血流速度与心室的舒缩状态有关,在一个心动周期中,心缩期流速较心舒期为快。此外,在同一血管中,靠近管壁的血流摩擦力较大,故流速较慢,愈近管腔中心,流速越快。

二、血流阻力

血流阻力(Blood Flow Resistance)来源于血液流动时血液成分之间的摩擦阻力(即血液的粘滞性),以及血流与管壁之间的摩擦阻力。后者受血管的口径和长度的影响。根据泊肃叶氏定律:

R= 8ηl/πr4

血流阻力与血液的粘滞系数(η)成正比,与血管长度(l)成正比,与血管半径(r)的四次方成反比。

人体内血管的长度通常不会发生较大变化。因此,血流阻力主要取决于血管半径和血液粘滞性。其中血管半径是形成血流阻力的主要因素。 血管半径只要发生很小改变,即可引起血流阻力的明显变动。 血液循环中外周阻力大小,主要受阻力血管口径大小所控制。神经系统和体液因素对血压的调节作用,可通过这一环节起作用。

三、血压

各段血管的血压、血流速度和血管总横断面的关系
图示:各段血管的血压、血流速度和血管总横断面的关

血压(blood pressure)是血管内流动的血液对血管壁的侧压强。在循环系统中,各类血管的血压均不相同。因此,就有动脉血压、毛细血管血压和静脉血压之分。测定血压时,是以大气压为基数,以千帕(kPa)或毫米汞柱(mmHg)为单位。

根据(Q=P/R即P=Q*R),在血管系统内有足够的血液是充盈血压形成的前提条件。在动物实验中,如使动物狗的心脏停搏,血液循环停止,循环系统各处的压力很快取得平衡,即循环系统中各点的血压都相同, 这个压力即为循环系统平均充盈压,约0.933kPa(7mmHg)。

在循环系统平均充盈压的基础上,血压的形成有赖于心脏射血和外周阻力这两个根本因素。心室肌收缩所产生的能量用于两个方面,一部分表现为动能,推动血液在血管内流动;另一部分形成对血管壁的侧压,并使主动脉和大动脉管壁扩张,这部分是势能。在心舒期,主动脉和大动脉发生弹性回缩,又将一部分势能转变为动能,推动血液继续向前流动。

外周阻力可以阻碍血液的流动,在每一个心动周期中,由于外周阻作用,左心室在收缩期射出的血量不会完全流进外周组织, 总是有一部分搏出量滞留在主动脉和大动脉内,构成对主动脉和大动脉管壁的侧压力,使主动脉和大动脉管壁贮存一定的势能,这对维持循环血液的持续流动和血压非常有益。


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