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血液流變學(xué)是研究血液流動(dòng)和變形的科學(xué)，而血液動(dòng)力學(xué)(Hemodynamics)是以研究血液在心血管系統(tǒng)如何流動(dòng)和完成循環(huán)為宗旨:血液在心血管系統(tǒng)中流動(dòng)的一系列物理學(xué)問(wèn)題屬于血流動(dòng)力學(xué)的范疇。血流動(dòng)力學(xué)和一般的流體力學(xué)一樣，其基本的研究對(duì)象是流量、阻力和壓力之間的關(guān)系。
物體的流動(dòng)和變形是互為因果、互相依存的，但不論是物體的流動(dòng)或物體的變形都屬于物體的力學(xué)現(xiàn)象，通過(guò)力學(xué)的相互作用而相互影響，可見血液流變學(xué)與血液動(dòng)力學(xué)兩者關(guān)系密切。研究血液動(dòng)力學(xué)和血液流變學(xué)的關(guān)系已成為當(dāng)前尤為活躍切感興趣的課題之一。因此，要研究血液流變學(xué)，就一定先了解和研究血液動(dòng)力學(xué)，為建立研究模型、把握基本原理建立科學(xué)的基礎(chǔ)，進(jìn)而才能深入理解血液流變學(xué)的本質(zhì)內(nèi)容和變化規(guī)律。
一、血液動(dòng)力學(xué)的基本概念
(一)定義
血液動(dòng)力學(xué)是研究血液在血管中流動(dòng)的力學(xué)。凡血液在心血管系統(tǒng)中流動(dòng)的一系列物理學(xué)問(wèn)題都屬于血液動(dòng)力學(xué)。Mc Donald(1968)曾建議血液動(dòng)力學(xué)可定義為“對(duì)流動(dòng)血液和血液所流經(jīng)的所有固體機(jī)構(gòu)(如動(dòng)脈)的物理學(xué)研究”。血液動(dòng)力學(xué)參數(shù)是認(rèn)識(shí)心臟血管功能動(dòng)態(tài)變化的基本數(shù)據(jù)，隨著醫(yī)學(xué)電子儀器和技術(shù)的發(fā)展將有可能獲得較多的血液動(dòng)力學(xué)信息，更好地去認(rèn)識(shí)某些與血液動(dòng)力學(xué)有關(guān)的疾病的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律。
(二)研究?jī)?nèi)容
血液動(dòng)力學(xué)是研究血液在心血管系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)的一系列物理學(xué)問(wèn)題。其主要內(nèi)容有：
1．血流：包括流量與流速。
2．血壓：包括動(dòng)脈壓毛細(xì)血管壓和靜脈壓。
3．阻力：包括血流阻力和血管阻力。
4．流量、壓力和阻力之間的關(guān)系。
這是血液動(dòng)力學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題。
但血液動(dòng)力學(xué)涉及到的內(nèi)容和知識(shí)卻超出了動(dòng)力學(xué)的范圍，它包括血管和血液的基本特性和本構(gòu)方程，血液流動(dòng)的基本現(xiàn)象和數(shù)學(xué)模型，血液循環(huán)系統(tǒng)的幾何特征和可能的邊界條件。
表示流體的流動(dòng)參量主要有：流量、流速、壓力、阻力和粘度等。
1．流量
流量即每單位時(shí)間流經(jīng)血管之血量。以整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)而言，每單位時(shí)間的流量亦即心輸出量，以循環(huán)系統(tǒng)的某一部分而言，例如單位時(shí)間流經(jīng)腎臟、肝臟和腦的血流量稱為器官血流量。
2．流速
流速或血流線速度是指管內(nèi)單個(gè)質(zhì)點(diǎn)(如一個(gè)細(xì)胞)每單位時(shí)間的流動(dòng)距離。在流量相等的情況下，流速與血管口徑成反比，由于血管每次分支管徑總和大于總支管徑，因此，就平均流速而言，大血管中流速快、小血管中流速慢，毛細(xì)血管中流速更慢，僅0．5～1．0mm/s。
血管中血流有如下特點(diǎn)：在動(dòng)脈段，流速隨心動(dòng)周期而變化，這種周期性變化越到動(dòng)脈末梢就越小。另一個(gè)特點(diǎn)在血管邊緣部分血流速度較慢，越近中心則流速越快。
3．血壓
血管內(nèi)血液對(duì)于血管壁的測(cè)壓力，稱為血壓。在心搏頻率變化不大的情況下，決定收縮壓的舒張壓的比較主要因素有三方面：即心輸出量、外周阻力和動(dòng)脈壁彈性。
4．外周阻力
血管系統(tǒng)中構(gòu)成血流阻力的各種因素總稱外周阻力。動(dòng)脈阻力為特別主要。大血管血液流速快，但管徑大，阻力不大。但小動(dòng)脈流速雖不如大血管快，可是管徑細(xì)長(zhǎng)度大，整體內(nèi)在神經(jīng)體液因素作用下，其管徑常有變化，所以是調(diào)節(jié)外周阻力的主要血管。
血流阻力來(lái)源于血液的內(nèi)摩擦及血液與血管壁之間的摩擦力。血管的管徑與長(zhǎng)度影響血液與血管壁間摩擦，而血液粘滯性則主要影響血液的內(nèi)摩擦。這些因素與阻力的關(guān)系可用公式表示如下：
式中L為血管長(zhǎng)度，r是血管半徑，η為血液粘度。一般血管長(zhǎng)度不會(huì)有顯著變化，則總外周阻力與血液粘滯性成正比，與血管管徑的四次方成反比，故血管管徑變化對(duì)血流阻力影響特別大。
血管阻力指血管幾何形狀對(duì)血流阻力的影響。從血流阻力(R)和粘度(η)可計(jì)算血管阻力(Z)，即：
5．粘度
是量度液體流動(dòng)性質(zhì)常用物理量之一。粘度與流度呈倒數(shù)關(guān)系。粘度低，則具有較高的流度，如水，粘度高，具有較低的流度。粘度是反映物體淀變性的重要指標(biāo)。
6．流量與壓力與阻力關(guān)系
主要有壓力、流量與阻力基本關(guān)系，前后負(fù)荷對(duì)心輸出量的影響，血管壁張力對(duì)血流的影響等。
二、血液動(dòng)力學(xué)在血液流變學(xué)的應(yīng)用
血液是一種非牛頓流體，在不同的應(yīng)力范圍內(nèi)，血液本構(gòu)方程有不同的近似形式。因此，先要深刻領(lǐng)會(huì)血液動(dòng)力學(xué)的模型和原理，在運(yùn)用血液動(dòng)力學(xué)方程時(shí)，要充分注意方程成立的條件。根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)進(jìn)行具體的分析，選用不同的血液動(dòng)力學(xué)方程，從某些基本方程出發(fā)，并結(jié)合有關(guān)生理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，常?？梢缘贸鲚^正確的結(jié)果。如研究流量與壓方之間關(guān)系可考慮采用Poiseuille方程或Casson方程，前者只適用于牛頓流體在剛性圓管內(nèi)作穩(wěn)定的層流流動(dòng)。研究流速與壓力關(guān)系或動(dòng)能、勢(shì)能和壓力能之間關(guān)系時(shí)可選用伯努利方程。