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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)血管里的“欧姆定律”(图)  

2008-11-13 21:23:27|  分类: 健康100岁 |  标签: |举报 |字号 订阅

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血压往往是衡量身体健康程度的重要指标之一,高血压是影响人们健康长寿的“第一杀手”。为了有利于朋友们加深对血压的认识,周法哲本文探讨几个关于血压的知识。

一、血压的定义:

血压在临床上是指血管内血液对管壁的侧压强,但测量血压时以此压强与大气压强之差来表示血压的大小。SI(国际单位制)单位为Pa(帕斯卡),或kPa(千帕);人们习惯上还使用mmHg(毫米汞柱)作血压的单位。1kPa折合7.5mmHg。

二、血管里的“波动”:

血液是粘滞液体,在流动过程中存在内摩擦阻力,需要心脏这个“液泵”提供推动力来克服阻力。

实际上,当心脏收缩时,挤出一股血液到原已充满血液的动脉血管中,瞬时血压达到最高值――收缩压(俗称“高压”)。此压力使血管撑开,心脏收缩推动血液所作的功,除了克服血液流体的内摩擦阻力外,还有一部分转化成了血管的弹性势能和血液的动能。

当心脏停止收缩时,由于动脉瓣的“单向阀门”作用,动脉血管里的血液“只进不退”,而刚才被脉冲扩张的动脉血管又必须要反弹收缩,只能驱使血液向前冲动,结果又使下一段血管扩张。这样,血流过程就类似“波动”在“弹性介质”中传播一样。如下图所示:

(原创)血管里的“欧姆定律”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客 

不过,由于各种“阻尼”作用,血管里的波动逐步衰减,到了小动脉血管里波动几乎消失,基本上变成了静静的“直流”。

当心脏舒张(放松)时,动脉血管中的瞬时血压降到最低值――舒张压(俗称“低压”),血管恢复平衡状态。

在动脉血管里,血压的瞬时值是随时间作周期性变化的,如下图中红色曲线所示。医学上往往取一个脉搏周期中瞬时血压的平均值――平均动脉压,来描述血管系统的特性。如下图中的蓝色曲线所示。

(原创)血管里的“欧姆定律”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客 

三、血管里的“欧姆定律”:

在电路基础理论中,流过电路中电流I,与电路两端的电位差△V(即电压)成正比,而与电路本身的阻抗Z成反比。这就是著名的欧姆定律:

(原创)血管里的“欧姆定律”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客

(1)

血液在血管系统里的流动,也有类似的“欧姆定律”:

(原创)血管里的“欧姆定律”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客

(2)

其中,Q为血流量;

△p为整个血管系统两端的血压差,即主动脉压与腔静脉压之差。从上图可以看出,腔静脉压几乎为0,所以△p近似等于主动脉压;

Z为血液的流阻。

不过在流体力学理论中,上述规律不叫“欧姆定律”,而是叫做“泊肃叶定律”。

根据泊肃叶定律,粘滞流体(此处指血液)的流阻为

(原创)血管里的“欧姆定律”(图) - 周法哲 - 周法哲的博客

(3)

其中,η为血液的流体粘度,l为血管的长度,R为血管的内半径。

从式(3)和式(2)可以看出:

1、小孩子的血管长度l较短,流阻Z也会小一点,所以正常情况下血压会比成年人低一些。

2、剧烈运动时身体需要较大的血流量Q,所以心跳加速,即使流阻Z一定,血压也自然会升高。

3、如果血液粘度η过高,则流阻Z会增大,身体要维持一定的血流量Q,那么血压必然增高。所以要防止高血脂等因素造成血液粘度过高,否则可能导致高血压。营养过剩或肥胖者更要注意哦!

4、由于流阻Z与血管内半径R的4次方成反比,如果血管变细了一点点,比如10%,则流阻Z会增加10000倍!因此要维持身体一定的血流量Q,血压也会大幅度增高。所以千万要防止血管变细、栓塞!临床上血管内壁增厚、血管柔软度和弹性降低、动脉硬化等因素,都可能造成血管内半径R变小,即等效于血管变细。不愿意患高血压的同胞们,务必充分注意!

关于心血管健康的知识还有许多,详情且听周法哲下回分解。

(作者:周法哲2008-11-13于广东)

 

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