第六章 血液循环地力学基础.ppt

第四节 脉搏波 一.血管壁的弹性模量 二. 脉搏波的传播速度 弹性模量 定义：材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。。“弹性模量”是描述物质弹性的一个物理量，是一个总称，包括“杨氏模量”、“剪切模量”、“体积模量”等。 杨氏模量 对一根细杆施加一个 拉力F，这个拉力除以杆的截面积S，称为“线应力”，杆的伸长量dL除以原长L，称为“线应变”。线应力除以线应变就等于杨氏模量E=( F/S)/(dL/L) 剪切模量 对一块弹性体施加一个侧向的力f（通常是摩擦力），弹性体会由方形变成菱形，这个形变的 角度a称为“剪切应变”，相应的力f除以受力面积S称为“剪切应力，剪切应力除以剪切应变就等于剪切模量G=( f/S)/a 体积模量 对弹性体施加一个整体的压强p，这个压强称为体积应力，弹性体的体积减少量(-dV)除以原来的体积V称为“体积应变”，体积应力除以体积应变就等于体积模量: K=P/(-dV/V) 弹性模量的意义 弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料的刚性越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。 弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚性。 一.血管壁的弹性模量 血管壁微元的张力 一.血管壁的弹性模量 血管壁的弹性模量E 弹性模量的影响因素 动脉血管壁的弹性模量受年龄影响。在正常生理情况下，动脉血管壁的弹性模量随年龄的增大而增大。 例如，青年人胸主动脉管段E约为4×105~6×105 N/m2，而年龄60岁以上老人胸主动脉的E值可达20×105 N/m2，其E值大是因为血管壁内的弹性纤维变性，胶原纤维增多，管壁增厚等老年性变化所致。 弹性模量的影响因素 动脉血管壁的弹性模量受血管位置和病理变化的影响。E在远离心脏的方向增大是弹性纤维成分减少所致。 此外，动脉管壁的弹性模量还将随血管内的压力和尺寸而变化。 二. 脉搏波的传播速度 脉搏波 脉搏波是心脏的搏动(振动)沿动脉血管和血流向外周传播而形成的，因此其传播速度取决于传播介质的物理和几何性质--动脉的弹性、管腔的大小、血液的密度和粘性等。 脉搏波的传播速度 脉搏波传播速度c是指脉搏波由动脉的一特定位置沿管壁传播至另一特定的位置的速率。这是一个用来反映动脉弹性及可扩张的非侵入性指标，c 值越高表明血管壁越硬。 脉搏波的传播速度 其中，K为血管壁的体积弹性模量，为血液密度。C为脉搏波速。 脉搏波速C 上式称为Moens-Korteweg方程，简称M-K方程。脉搏波传播速度主要取决于血管壁的弹性模量E。c值越高表明血管壁越硬。 脉搏波的传播速度随年龄的增加而增加，例如，5岁左右的儿童主动脉中的压力波传播速度约为500cm/s,而80岁左右的老人的脉搏波的传播速度则为860cm/s.随年龄的增加，动脉壁的弹性减弱而刚性增加，使脉搏波的传播速度加快。 儿童主动脉中的压力波传播速度约500cm/s，而到小动脉则可达800～1000cm/s.小动脉壁的弹性比主动脉要差得多，因此波的传播速度增加。 第五节 静脉血液流动的特点 和动脉血流比，静脉血流的特点为： 1.静脉血管壁很薄，厚度-半径比（h/R）比动脉血管小得多，这个比值在不同血管中的比较如下： 主动脉：0.16 动脉：0.25 小动脉：0.75 大静脉：0.10 静脉：0.20 小静脉：0.10 可见静脉血管比动脉血管更符合薄壁管的假设。 2.静脉血管中的血液压力低于同一高度动脉内的血液压力，甚至低于大气压力。 静脉血液流动的特点 3.静脉血管弹性模量（E）比较低，加上血管壁很薄，故静脉血管的截面刚度较小，很容易被管外压力压塌，会产生可塌陷管的失稳现象。 4.管壁的流动切变率较低，如较大的静脉里平均切变率约为130s-1，腔静脉内的平均切变率约为40s-1，因此静脉管内血液的非牛顿效应显著。 5.在静脉血管中波的传播速度很低，因为波速与 和 成正比。 静脉中的血液流动 6.静脉血流的脉动性比动脉血流小得多，可近似作定常层流。但静脉血流脉动性状比较复 杂，因而它源自：①由毛细血管传来的左 心室搏动；②来自右心房的搏动；③呼吸 运动或肌肉收缩-松弛引起的脉动，是三者 的综合。 7.几乎所有远支静脉都有瓣膜，它使得静脉流动的性能大大复杂化了。 总之，静脉血流的力学问题要比动脉血流复杂得多，大的特点是：静脉血流会产生可塌陷管流