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前期科研训练第三周总结流体力学理论概述流体力学: 力学的一个分支，主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。
流体的连续介质模型：1.流体质点(Fluid Particle )几何尺寸同流动空间相比是极小量，又含有大量分子的微元体。
2.连续介质(Continuum Medium ):质点连续地充满所占空间的流体和固体。
3.连续介质模型(Continuum Medium Model ):把流体视为没有间隙地充满它所占据的整个空间的一种连续介质，且其所有物理量都是空间坐标和时间的连续函数的一种假设模型。
流体的性质1、流体的惯性惯性(Fluid In ertia):指流体不受外力作用时，保证其原有运动状态的属性。
惯性和质量有关，质量越大，其惯性就越大。
单位体积流体的质量称为密度(Density )，以表示，单位/对于均质流体，设其体积为V，质量为m,则其密度为:(1.1)对于非均质流体，密度随点而异。
若取包含某点在内的体积为^ V，其中质量为△ m,贝y该点的密度需要用极限的方式表示，即(1.2)2、流体的压缩性压缩性(Compossibility)作用在流体上的压力变化可引起流体的体积变化或密度变化，这一现象称为流体的可压缩性。
压缩性(Compressibility)可用体积压缩率k来量度:k=(1.3)其中:P为外部压强。
在研究流体流动过程中，若考虑到流体的压缩性，则称为可压缩性流动，相应地称流体为可压缩流体，例如高速流动的气体。
若不考虑流体的压缩性，则称为不可压缩流动，相应的流体为不可压缩流体，如水、油、血液等。
3、流体的粘性一牛顿流体和非牛顿流体粘性(Viscosity )指在运动的状态下，流体所产生的抵抗剪切变形的性质。
粘性大小由粘度来量度。
流体的粘度是由流体流动的内聚力和分子的动量交换所引起的，粘度有动力粘度和运动粘度V之分。
血流动力学学习-心功能基础理论血流动力学是应用物理学的理论，结合生理和病理生理学知识对循环系统的功能及其相关因素进行研究，因其应用于临床监测及反馈性指导治疗而称为血流动力学支持。
因此，临床进行血流动力学支持不仅要掌握医学的基础知识，而且要理解物理学的相关概念。
根据血流动力学的特点，可以把循环系统分为阻力血管、毛细血管、容量血管、血容量和心脏五个部分。
在这五个部分当中，心脏作为动力源，维持着血液在循环系统巾的运动。
所以，血流动力学的基本原理多是从心脏的角度出发，观察并研究五个部分的相互影响。
心功能基础理论心脏是一个由心肌组织构成并具有瓣膜结构的空腔器官，是血液循环的动力装置。
生命过程中，心脏不断做收缩和舒张交替的活动，舒张时容纳静脉血返回心脏，收缩时把血液射入动脉，为血液流动提供能量。
通过心脏的这种节律性活动以及由此而引起的瓣膜的规律性开启和关闭，推动血液沿单一方向循环流动。
心脏的这种活动形式与水泵相似，因此可以把心脏视为实现泵血功能的肌肉器官。
其功能包括收缩功能和舒张功能两方面。
一、心脏收缩功能及影响因素心脏在循环系统中所起的主要作用就是泵出血液以适应机体新陈代谢的需要，不言而喻，心脏输出的血液量，即心输出量是衡量心脏收缩功能的基本指标。
其直接受到心率和每搏输出量的影响，等于心率和每搏输出量的乘积，其中每搏输出量取决于心脏的前负荷、后负荷及心肌的收缩力。
心脏收缩功能反映的是心室前负荷、后负荷、心肌收缩能力及心率等变数的综合效果。
以下对各因素的作用分别进行阐述。
心脏前负荷1．Starling理论心脏的前负荷是指心室在舒张末期所承担的负荷，Frank及Starling等人将其表述为心肌收缩的初长度。
心脏的前负荷可以用压力负荷或容量负荷表示，是心输出量的重要影响因素。
前负荷通过改变初长度来调节每搏量的作用称为异长自身调节( heterometric autoregulation)，并提出了“心肌收缩产生的能量是心肌纤维初长度的函数”，这就是Frank-Starling定律，简称Starling定律。
血流动力学基础图解：值得一看！跳动的心脏是流动的血流的源动力，对心脏功能的了解是血流动力学治疗的基础。
心脏射血受到动脉和静脉回流等因素影响，如何保证心输出量呢？这就需要了解左心室功能、左心室容量-压力环的特点、左心室-大动脉偶联、静脉回流情况。
可以通过以下几张图来加深，一起来吐槽吧！最后一张图很重要哦！1图1：经典的心功能曲线横坐标代表前负荷，纵坐标代表心输出量。
前负荷指标可以是心肌舒张末期容积、右房压、中心静脉压。
心功能曲线表明，心脏前负荷增加，心输出量增加。
这条曲线随着前负荷增加，逐步趋于平缓。
在曲线平缓阶段，前负荷增加心输出量增加不显著。
心肌收缩力增加、心脏顺应性增加、后负荷降低都会让心功能曲线左移。
2图2.心肌长度-收缩力关系和阶梯现象正常情况下，心肌肌丝初长度越长，心肌收缩力越大。
在心肌细胞受到一次刺激收缩后，如果在不应期外再次受到刺激，心肌会释放更多的钙离子，导致心肌收缩加强。
图中横坐标代表心肌被动拉伸长度，纵坐标代表心肌肌力，空心圆圈代表没受到电刺激时候心肌初长度拉长后压力变化，实心圆圈代表受到刺激后心肌拉长长度和肌力的变化，三角形代表在一次刺激之后给予额外刺激，引起的心肌肌力增加。
图片表明，心肌初长度增加后受到电信号刺激，会引起心肌肌力增加，给予额外刺激后，心肌肌力会继续增加。
延伸出一个阶梯现象理论:心率越快，心肌收缩力越强。
但是需要知道的是，心率增快，心肌做功增加，氧耗增加，心脏舒张末期容积可能会因为充盈时间减少而降低。
3图3.改良的心功能曲线将经典的心功能曲线横坐标改为左心室舒张末期压力，纵坐标改为左心室每博功，同样可以得到一个心功能曲线。
对于正常心功能来说，左心室舒张末期压力增加，左室搏功增加，但是对于心肌收缩力下降的患者来说，这种增加不明显。
对于心功能较强的患者来说，这种增加显著。
还有以下其他的改良，比如横坐标改为CVP，纵坐标改为心输出量。
无论哪种改良，都反应了心肌异长自身调节功能。
血流动力学基础血流动力学是指血液在循环系统中运动的物理学，通过对作用力、流量和容积三方面因素的分析，观察并研究血液在循环系统中的运动情况。
血流动力学监测是指根据物理学的定律，结合生理或病理生理学概念，对循环系统中血液运动的规律进行定量的、动态的、连续的的测量和分析，并将这些参数反馈性用于对病情的发展的了解和对治疗的指导。
血流动力学的发展史上具有里程碑意义的是应用热稀释法测量心输出量的飘浮导管（Swan-Ganz Cather）的出现，从而使得血流动力学指标更加系统化和具有对治疗的反馈性指导。
对任何原因引起的心理动力学不稳定以及氧合功能的改变，或存有可能引起这些改变的危险因素的情况，都有指征应用Swan-Ganz导管。
一、无创血流动力学监测无创血流动力学监测是应用对机体组织没有机械损伤的方法，经皮肤或粘膜等途径间接获取有关资料。
（一）心率（二）心电图（三）无创血压（四）心排血量和心功能1．心阻抗血流图（ICG）2．超声心动图3．多普勒心排血量测定4．二氧化碳无创心排血量测定二、有创血流动力学检测有创血流动力学检测是指经体表插入各种导管或探头到心腔或血管腔内，利用各种检测仪或监测装置直接测定各项生理学参数。
（一）中心静脉压测定是测定位于胸腔内的上下腔静脉近右心房入口处的压力，主要反映右心室的前负荷。
1．适应症包括（1）休克、失血、血容量不足等危重病人的手术麻醉；（2）较大、较复杂的颅内手术；（3）术中需要大量输血、血液稀释的病人；（4）麻醉手术中需施行控制性降压、低温的病人；（5）心血管代偿功能不全或手术本身可以起血流动力学显著变化的病人；（6）脑血管舒缩功能障碍的病人；2．禁忌症包括（1）凝血机制严重障碍者避免进行锁骨下静脉穿刺；（2）局部皮肤感染者应另选穿刺部位；（3）血气胸病人避免行颈内以及锁骨下静脉穿刺；3．置管部位围手术期监测CVP最常用的部位是右侧颈内静脉、锁骨下静脉、左颈内静脉及股静脉也常被选用；4．测压方法有换能器测压和水压力计测压两者。
其体表零点位置，通常是第4肋间腋中线部位。
5．中心静脉压的意义中心静脉压的正常值为5-12cm H2O （0.392-1.177KPa）；中心静脉压的高低取决于心功能、血容量、静脉血管张力、胸内压、静脉回心血量和肺循环阻力等因素，并反映右心室对回心血量的排除能力，但它不反映左心室功能和整个循环功能状态。
一般，CVP不高，补液和输血是安全的。
6．临床并发症有血肿、气胸、心包填塞、血胸、水胸、空气栓塞和感染等；（二）床旁血流动力学监测以Swan-Ganz导管为代表，主要用于循环功能障碍的危重病人，如急性心肌梗死、心源性休克、心力衰竭等；Swan－Ganz气囊漂浮导管是进行肺动脉压（PAP）和肺毛细血管契压（PCWP）测量的工具。
全长110cm，每10cm 有一刻度，气囊距导管顶端约lmm，可用0．8～lml的空气或二氧化碳气充胀，充胀后的气囊直径约13mm，导管尾部经一开关连接一lml的注射器，用以充胀或放瘪气囊。
导管顶端有一腔开口，可做肺动脉压力监测，此为双腔心导管。
三腔管是在距导管顶部约30cm处，有另一腔开口，可做右心房压力监测。
如在距顶部4cm处加一热敏电阻探头，就可做心输出量的测定（近端孔注射4摄氏度以下的生理盐水或5%葡萄糖溶液进入右心房，液体岁血流进入肺动脉，使肺动脉内血液温度发生变化，即可在心排量计算机屏幕上显示出心排量），此为完整的四腔气囊漂浮导管。
Swan－Ganz气囊漂浮导管的优越性在于以下四点：1．可以测定肺动脉舒张压和肺毛细血管楔压，估计左心室充盈压；2．连续监测肺动脉收缩压和平均压，可以反映由于缺氧、肺水肿、肺栓塞和肺功能不全所致的肺血管阻力（PVR）的变化；3．可以采取混合静脉血，测定动静脉血氧含量，测心输出量和测动静脉血混合情况；4．可用稀释法测定心输出量；压力曲线图形：1．右心房压力曲线：包括正波、即a、c、v。
a波出现在心电图p波及R波之间，c波在a波的下波。
V波与心电图的T波相一致。
2．右心室压力曲线呈圆锥形，当心室收缩时，曲线形成高峰。
3．肺动脉压力曲线接近于三角形，其降支上有一重搏波切迹，以此为标志，可协助辨认。
4．肺毛细血管楔压为漂浮导管的气囊充盈进入左或右肺动脉，并嵌顿该分支血管时所测得的压力图形，其形状与右心房压很相似，肺毛细血管楔压的平均压力低于肺动脉压力。
其可以反映 a. 反映肺部的循环状态；b. 是判断肺充血及其程度较有价值的指标；c. 肺毛细血管楔压与左心房平均压有关，一般不高于1-2mmHg.5. 热稀释法测定心排血量心排血量是指心脏每分钟泵出的血量。
本法测定心排血量的误差为4%，而且不需要采血。
为保证检查的准确性，临床上多采用心脏指数来评价心脏的泵功能，以矫正身材大小对结果的影响，心脏指数(Cardiac Index，CI)=心排血量/体表面积。
正常的CI为2.8-3.2L/（min*m2）。
CI<2.0-2.2L/（min*m2），临床上出现心功能低下；CI<1.8-2.0L/（min*m2），则可出现休克。
临床上常采用肺毛细血管楔压和心脏指数的相关关系图作为病情评估和治疗的依据。
若测得的血流动力学数据在Ⅱ、Ⅳ象限内，表明可采用血管扩张剂及正性肌力药物；若处在Ⅲ象限内，提示体内容量不足，不宜首先选用血管扩张剂，而应该快速扩容治疗包括采用胶体溶液。
（三）心导管术心导管术主要采用Seldinger经皮穿刺法。
穿刺动脉进行心导管诊疗术者称为左心导管术。
穿刺静脉进行心导管诊疗术者称为右心导管术。
右心导管术适应症：①复杂型先天性心脏病需进行全面的解剖和生理功能评价；②左向右分流的先天性心脏病（先心病）伴肺动脉高压，需评价肺动脉压力及阻力，同时排除多发性室间隔肌部缺损或多水平分流；③主动脉弓病变；④周围血管病变评价：包括肺动脉分支、主动脉侧枝循环、肺静脉回流、冠状动脉等；⑤先心病围术期或术后临床情况不佳，疑畸形及血流动力学未矫正者，需导管术确诊；⑥先心病新手术方法的术后效果评价；⑦电生理检查；⑧心肌活检；1. 右心导管术按照穿刺途径的不同分为两种方法：（1）股静脉穿刺术以腹股沟韧带下1.5-2横指、股动脉搏动处作为动脉的标志点，在其内侧1横指作为股静脉的皮肤穿刺点。
局部麻醉并作一皮肤小切口，用5mL注射器连接18号薄壁穿刺针，以与皮肤呈40°穿刺血管，保持注射器负压，一旦有暗红色血液吸入提示已进入静脉。
穿刺成功后略压低穿刺针角度，退出注射器，通过穿刺针松如J型导丝。
退出穿刺针，经导引导丝导入扩张管与外鞘并作旋转运动将其送入血管。
退出导引导丝和扩张管，保留外鞘管至检查结束后与心导管一起退出。
术后局部压迫止血5-10min，加压包扎后限制活动4-6小时。
（２）锁骨下静脉穿刺术患者取头低脚高位，5mL注射器18号穿刺针在锁骨下缘约1cm，相当于锁骨中内1/3交点处穿刺。
进针与皮肤呈30°向内向上，针头指向胸骨上窝，保持注射器内负压。
一旦有暗红色血液进入针管立即停止进针，同时观察针管内的血液的颜色和是否有搏动以排除误入锁骨下动脉的可能，确认进入静脉后导入导引钢丝，注意在取下注射器并将导引钢丝送入穿刺针时，必须命令患者屏住呼吸以免气体进入。
当确定导丝已进入上腔静脉或右房后，方可一次送入扩张鞘和外鞘。
（3）右心导管的操作方法及注意事项1）操作方法：右心导管有两种，一种是最常用的端孔普通导管；另一种是导管的端孔处有一个容量为0.5-2mL的气囊。
在导管到达右房后，气囊充盈，导管凭借血流的浮力进入肺动脉，称为气囊漂浮导管。
普通的心导管通过Seldinger法经皮穿刺进入下腔静脉后，在X线透视下到达右心房，操纵导管使其头段形成一个环。
若导管头段比较直不易顶住右心房形成环状，可将导管撤至肝静脉，浅浅钩住肝静脉送导管到达右心房，即可形成环状。
然后使环转向，使其顶端转向左前即可跨过三尖瓣进入右心室。
如导管尖端不指向流出道，可将导管向后退至心室中部，随后边推送边做顺时针旋转，导管即可进入肺动脉。
嘱患者做深呼吸，肺动脉扩张，继续推送导管到达肺野边缘不能前进为止。
如导管插至肺小动脉直至肺野，压力曲线和左房相似，此时可经导管抽出肺静脉血或抽不出血液。
然后边后撤导管边记录压力，由肺小动脉至主肺动脉作平均压连续测定，如由低压（肺小动脉）向高压（主肺动脉）过渡则表明导管成功楔入肺小动脉。
2）注意事项如导管刺激出现心律失常，应调整导管位置、撤除导管或加用抗心律失常药物；注意导管排气，避免空气进入导管系统合静脉系统，；冲洗导管避免血栓形成，有静脉血栓患者避免使用相关静脉入炉；避免过度转动或推送导管，尽量在X光下操作，避免导管断裂和打结。
（4）压力曲线1）右房压力曲线：a c v波，x、y倾斜。
慢性缩窄性心包炎以及限制型心肌病时，右房压力曲线呈正弦波。
2）右心室压力曲线：收缩压15-30mmHg，舒张压2-5 mmHg，曲线呈高原型，在右室等容收缩期压力迅速上升，形成上支；在收缩中期向肺动脉射血，压力曲线维持高水平；射血完毕后肺动脉瓣关闭，压力曲线下降。
肺动脉瓣口狭窄时，右室喷血受阻，压力曲线升高，正常高原形态消失，形成等腰三角形，顶端尖锐。
肺动脉高压时，右心室压力曲线增高，压力曲线上升到达顶峰比较慢，顶峰较圆钝。
3）肺动脉压力曲线：肺动脉压力曲线开始于右心室收缩与肺动脉瓣的开放，压力曲线迅速上升，到达一定高度后略回降，然后又上升至一个较圆钝的收缩期顶峰。
在右心室射血期的后1/3，压力逐渐下降，当肺动脉瓣关闭时，在曲线上形成一个小切凹。
此后肺动脉压力平稳下降，但不到达零点。
2. 左心导管术主要采用Seldinger经皮穿刺法，经股动脉或桡动脉逆行送入心导管，利用心导管进行左侧心腔及大血管的压力测定、心血管造影和血气测定，称为左心导管术。
(1) 左心导管术操作方法左心导管有猪尾导管和行选择性冠状动脉造影的左、右冠状动脉导管。
猪尾导管用于常规的左心室压力、血氧测定以及左心室和升主动脉造影。
通过Seldinger法经皮穿刺技术，用导引导丝使猪尾导管顶端伸直送过髂动脉后，将导引导丝顶端缩进导管腔内，使猪尾导管头段恢复猪尾巴状或以导引导丝引路，在X线透视下将猪尾导管经腹主动脉、降主动脉、主动脉弓逆行送达升主动脉。
在主动脉瓣开启时进入左室。
如果不易越过主动脉瓣进入，可将导丝前端软段伸出导管口外，使猪尾导管头部变直而容易进入左室，进行造影和测压。
对于新生儿，导管可通过静脉系统进入右室再通过开放的卵圆孔经左房插入左室；对于右室双出口，完全性大动脉转位等伴有室间隔缺损而房间隔无交通时，可用漂浮导管经室缺插至左室。
造影结束后，分别测量左心室及主动脉压力以及从左心室至主动脉连续测压，采取动脉血压标本。
