一、有意思的2cm
目前的研究证实肾动脉粥样硬化斑块形成的区域大部分发生在肾动脉起始段 2cm左右的范围内,那么为什么好发于 2cm左右呢,根据已知的动脉粥样硬化的形成机制(1.脂质浸润学说 2.损伤-反应学说 3.内皮功能学说 4.炎症学说)我们以第二种学说为理论依据来展开推算,当大管径内的流体汇入小管径的时候,血流汇聚,血流速度加快,易产生湍流,当血流发生湍流时,湍流易使血小板和血管内皮组织损伤,湍流区是动脉粥样硬化的易发部位,当雷诺数>1500时血流即可发生湍流。我们探讨一下应用物理公式计算出肾动脉斑块为什么发生在起始段 2cm左右的区域。我们利用计算的方式算出肾动脉起始处至发生湍流区的距离 L我们要用到的公式分别如下:
下面我们开始公式的推导
5. 雷诺数 Re
根据已经获得的研究证实,当血流发生湍流时,湍流区是动脉粥样硬化的易发部位,湍流易使血小板和血管内皮组织损伤,当雷诺数>1500时血流即可发生湍流。
有了以上推导出来的公式及列表我们可以进行肾动脉起始段发生湍流区的距离L的推导。
有了以上推导的公式和数据我们可在理想状态下计算肾动脉起始处至假设要发生湍流区的距离,因血管具有弹性,血液流动具有脉动性,我们只能假设管径不变,在理想状态下计算。
不同年龄组肾动脉内径及血流参数(表 2)
二、面积狭窄率与直径狭窄率之间的换算
备注:此推导公式因从圆的的面积推导而来,因此此公式只适用于均匀的环壁狭窄或偏心性狭窄残管腔面积近似于圆形的情况,而对于偏心型不规则狭窄,因狭窄面积为不规则形,因此不适用于上述推导公式。
三、连续流体方程另外的发现
我们以颈内动脉为例,在心功能正常,狭窄率<50%情况下血流动力学有微小的改变,但是我们暂时忽略血流动力学的改变,以及血管的弹性的改变,脉动血流影响,在理想状态下计算验证一下现行的颈内动脉直径狭窄率与血流速度的关系是否和上诉推导公式相吻合,由颈内动脉起始处流速为 67±13cm/s,狭窄率<50%的血流速度阈值为 125cm/s。
参考文献:
1.姜玉新,张运.超声医学高级教程.北京:人民军医出版社,2012:16-25.
2.王芝云.医用物理学(第二版).北京:科学出版社,2018:20-34.
3.刘大为.临床血流动力学.北京:人民卫生出版社,2013.
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