残余脑血流的血流动力学模型研究论文

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1、残余脑血流的血流动力学模型研究论文邱力军徐丽伟王显超【摘要】目的：定量研究血管闭塞发生后缺血脑组织残余血流变化和多种血流动力学变量间的关系.方法：应用血流动力学的相关原理，依据脑血流自动调节机制，在理论上建立影响残余血流的数学模型.结果：脑血管闭塞发生后的残余血流量与平均动脉压、颅内压、血液粘度、血管狭窄段的长度等多种因素有关，其中残余血流通道的平均半径是一个最重要的变量.结论：所建残余脑血流的模型较为准确，是新的一种研究脑血管系统的有效方法.【关键词】血液动力学；残余脑血流；模型，生物学【Abstract】AIM:Toquantitativelyinvestigateth

2、erelationshipbetodynamicparametersaftercerebralvesselocclusion.METHODS:TheoreticalmathematicalmodelodynamicsandmechanismofCBFautoregulation.RESULTS:Variousfactorsincludingmeanarterialpressure,intracranialpressure,bloodviscosity,andlengthofarterystenosiscontributedtotheresidualCBFaftercereb

3、ralbloodvesselinfarction.Amongthem,meanradiusofthecerebralbloodvesselsajorfactor.CONCLUSION:Theproposedmodelstudies.【Keyodynamics;residualcerebralbloodfloodels,biological0引言脑循环具有重要的生理功能，脑循环障碍与异常改变所引起的疾病，严重危害着人类的生命.freelmHg之间，脑血流保持在一个相对稳定的水平，即50mL/(100g·min).但血压过低或过高，脑血流的自动调节功能就会失效.此时，血流量Ｑ与

4、全身平均动脉压Ｐ对应函数关系为一分段函数：Q=P-1050P-11010≤P6060≤P≤160P160(3)发生血管闭塞时，突破了脑血流自动调节的有效范围，血管舒张到最大程度时，脑血流量将随血压发生变化，导致脑血流自动调节能力的减弱甚至丧失.当发生轻微的血管闭塞时，脑血管尚有少许的自动调节功能.当发生中度或严重血管闭塞时，自动调节的功能就完全丧失了，脑血流同血压成正比关系.此时，在残余血管口径固定不变的情况下，脑血流的大小随血压线性变化，而梗死严重程度与该直线的斜率成反比.在临床上，以后两种情况发生得较多，而且血流量减少迅速，对患者造成的危害也更大.根据(3)式，由β=△

5、Ｐ/Ｑ，依据此时供应给该脑组织的正常时的血流量Ｑn和保持正常血流量时最小灌注压（平均动脉压和颅内压之差），可以计算出闭塞血管及其分支血管舒张到最大限度时候的最小血管阻力：βmin=△Pmin〖〗Qn(4)1.2.3血管闭塞后的残余血流在临床脑血管闭塞发生并导致血流下降时，血管的自动调节在短时间内就使管径舒张到最大程度，这时该血管及其分支的阻力取到最小值.由(2)和(4)式，脑血管闭塞之后的总血管阻力可表示为：βt=βs+βmin=8ηLs〖〗πr4y+△Pmin〖〗Qn(5)血管闭塞后的脑血流可以表达为灌注压与闭塞血管总阻力的商.患者平躺时，大脑内ABP），则其上分支血管的

6、灌注压可表达为身体平均动脉压和颅内压（ICP）的差.则血管闭塞后的反映残余脑血流变化的数学模型为：Q=(MABP-ICP)/(8ηLs〖〗πr4y+△Pmin〖〗Qn)(6)在(6)式中，不同血管分支最小阻力的不同体现在供应平均脑组织血流量Ｑn值的大小上，该值与血管供血区域脑组织质量成正比.2结果从(6)式建立的血流数学模型可以看到，脑血管闭塞之后的残余血流量同多种因素有关，包括人体的全身平均动脉压，大脑的颅内压，血液的粘度，脑血管的自我调节能力，残余血管口径的大小等.在其他因素保持不变的情形下，可知：(1)Ｑ与变量MABP和ICP成比例关系，随着MABP增大，Ｑ线性增加，

7、而随着ICP增加Ｑ线性减小.(2)Ｑ随着η和Ｌs的增大而减小，并成倒数关系.(3)随着ry的增加，Ｑ以其4次方的方式增加.由上可见，众多变量中ry是一个最重要的变量.在闭塞情况给定、血氧浓度正常、侧支循环暂不考虑的情况下，可定量研究脑血管闭塞过程中残余口径与脑血流变化的关系.在此用系统仿真软件Matlab，做出残余血管口径和血流量之间的变化关系曲线（图2中曲线①，以克为单位，脑组织血流正常值为：0.5mL/(g·min).从曲线①可以看到:闭塞血管的血流在ry逐渐减小的过程中，仍可以在一定范围内保持正常（约ry≥0