作72醫學系b101099101-普通物理學- 陳祥和-專題報告：血液動力學與臨床

血液動力學與臨床應用 ~Hemodynamics in Clinical Use

I.    血管動力學究竟是什麼?

 

一、定義 

√血管動力學是研究動態血液的一門學問。 

√用侵入性 (invasive) 和非侵入性 (noninvasive) 的方式來偵測病患的血管動力狀態 

√非侵入性的偵測方式可以查到心臟收縮壓 (systolic blood pressure), 心臟舒張壓

(diastolic blood pressure), 和平均血壓 (mean blood pressure)

 

二、血液循環系統的基本組織及構造 

√血液之流程: 心臟 (heart)→主動脈 (aorta; 血壓最高)→微血管 (capillaries)→大靜脈

(vena cava; 血壓最低)→心臟→肺動脈 (pulmonary arteries; 血壓高)→肺靜脈 (pulmonary

vein; 血壓低)→心臟

 

√動脈是具有彈性的血管 (含有膠原蛋白及彈性蛋白), 由內 (intima)、中 (media)、外

(adventitia) 三層結構組成, 外層由富含彈性纖維的結締組織組成, 使血管具有擴張和回

彈的特性。中層則是含有平滑肌和彈性纖維, 因此當心臟舒張時, 動脈因為彈性而恢復

原狀, 也因為具有彈性 (順應性), 所以當心臟收縮, 動脈充滿血液時, 血管才可以向外撐

開而不會裂開。 

√淋巴系統的主要功能: 

i. 將組織內多餘的液體送回循環系統  ii. 抵禦疾病 (淋巴結處; lymph nodes)  iii. 運送所吸收的脂肪及蛋白質 

三、影響血液循環的原理與因素 

√肌肉活動度增加、氧氣含量增加、二氧化碳和其他代謝物濃度減小、交感神經興奮、

腦垂線後葉激素 (如: ANP、ADH)、NO、溫度下降等, 會使動脈的平滑肌收縮, 管壁變

小而阻力增, 血流量減少。反之, 當動脈的平滑肌舒張時, 血管阻力降, 血液流量上升。 

√血管內層則為簡單扁平細胞 (內皮細胞), 提供平滑管壁面, 而能降低血管阻力, 維持血

管的結構和功能, 如同鐵氟龍附著於鍋子內面一般, 抑制血管平滑肌的生長、平衡血管

舒張收縮、血栓形成、發炎、和氧化。 

√微血管因為只有內皮細胞為物質交換的場所, 氧氣透過擴散作用送進組織中, 二氧化碳

則進入微血管中。組織間多餘的液體則從微血管壁相重疊的細胞間隙進入微血管。 

√控制血流的內在因素 (以下各點的例子為相反; antagonists) 

i. 交感、副交感神經的活動 (sympathetic/parasympathetic nervous response)  ii. 血管的收縮與舒張 (vasoconstriction/vasodilation)  iii. 神經與荷爾蒙 (nerve signals & hormones)   Epinephrine/Norepinephrine   Vasopressin/Angiotensin II 

√張力與滲透壓 (Tonicity & Osmolarity) (※此張力不是表面張力的那個 Tension 喔) 

i. 滲透壓: 比較細胞與環境 (血漿; plasma) 所有的溶質   蛋白質 (proteins): 白蛋白 (albumin), 球蛋白 (globulin)   電解質 (electrolyte): 鈉, 鉀, 氟… 等  ii. 張力: 只有比較細胞與環境可滲透 (permeable) 的溶質   滲透壓比較的是溶質, 而張力是比較水勢  iii. 高滲 (hyperosmolarity), 等滲 (isosmolarity), 低滲 (hypoosmolarity),   高張 (hypertonic), 等張 (isotonic), 底張 (hypotonic)  iv. 例子: Solution A contains 2 mM of mannitol (impermeable) and 5 mM of urea  (permeable); solution B contains 2 mM of mannitol (impermeable).   溶液 A 含有 2 mM 的甘露醇 (不可滲透) 和 5 mM 的尿素 (可滲透); 溶液 B 含有 2 

mM 的甘露醇 (不可滲透)   溶液 A 跟溶液 B 是高滲 (hyperosmotic) 的, 因為溶液 A 有比較多的溶質   溶液 A 跟溶液 B 是等張  (isotonic)  的,  因為溶液 A 和 B 的不可滲透溶質戀是相 等的; 沒有滲透壓和水勢 

四、血管動力學之基本原則 

√血流動力學參數在臨床上的使用:  

i. 血流量 (flow; Q), Q _{, 單位為 Volume time} 

P = 壓力差, R = 阻力  ii. 速率 (velocity; v) 單位為 m⁄   iii. 阻力 (resistance; R), R , 單位為 mmHg   L = 血管長度, η = 血液粘度, r = 血管半徑  iv. 心臟收縮力 (myocardium contractility), 單位為 Ejection fraction %  v. 壓力與壓力梯度 (pressure and pressure gradient), 單位為 cmH2O 或 mmHg  vi. 前負荷 (preload), Preload LVEDP (left ventricular end diastolic pressure) = 左心室舒張末壓, LVEDR (left ventricular end diastolic radium)  = 左心室舒張鐳, h =左心室的厚度   心臟再推出血液之前的最大血量, 前負荷↑ 血輸出量↑  vii. 後負荷 (afterload)   心房心室收縮產生的張力   收縮末期壓   血壓 

√其他基本的血流動力學參數 

心臟收縮速率 (heart rate), 單位為    搏出量 (stroke volume; SV) –心臟一次推動血液量 

心輸出量 (cardiac output; CO), CO stroke volume heart rate 

中心靜脈壓 (central venous pressure) – 右心房壓, 右心室前負荷  肺動脈壓 (pulmonary artery wedge pressure) – 左心房壓, 左心房前負荷  周圍血管阻力 (peripheral vascular resistance; PVR) 

肺血管阻力 (pulmonary vascular resistance; PuVR) 

血壓 (blood pressure; BP), BP CO PVR 

→ 心臟收縮壓 (systolic blood pressure) = 波形之峰值正常值為 90~ 140 mmHg  → 心臟舒張壓 (diastolic blood pressure) = 波形之最低點; 正常值為 60 ~ 90 mmHg 

→ 平均血壓 (mean arterial pressure)

 

 

平均血壓

心臟收縮壓

心臟舒張壓

 

 

II.    血管動力學之觀測方式 

一、非侵入式偵測  

√血壓袖套與波的形式 

觸診處 (sights of palpation)   手腕內側脈搏 (radial pulse)   頸動脈 (carotid pulse)   股動脈搏動 (femoral pulse)   膕脈衝 (popliteal pulse)   腳背脈搏 (pedial pulse) 

使用儀器 = 血壓計 (sphygmomanometer)   偵測方式 = 用袖套套在手肘上方, 用電子血壓計或水銀血壓計測量。 

二、侵入式血流動力學偵測 

√侵入式偵測的目的: 

i. 提供檢測者心管功能立即有效的資訊  ii. 提供早期的評估並立即對潛在的病症做進一步的預防或治療  iii. 評定檢測者對治療的即刻反應 

√侵入式偵測的儀器所需的元件 

i. 感測器 (transducer): 將壓力變化轉換成電子信號  ii. 放大器 (amplifier): 將感測器的電子信號放大  iii. 記錄器 (recorder): 顯示以及紀錄數據 

√Phlebostatic  Axis:  胸口上的參考準現作為未來追踪血液動力的記號; 為感測器放置點;

大約於心房之位置 

√侵入式偵測的方式 

i. 動脈內導管 (intra‐arterial catheter; A‐line)  內部導管放置在組織動脈中並連接到血液動力偵測系統  提供組織動脈血壓連續輸出資料  提供動脈血液回流的血管通道  使用 A‐line 的患者屬性  ‐ 接受血管點滴連續性注射的患者 (vasoactive IV infusions)  ‐ 病患擁有不穩定血壓者 (unstable blood pressure)  ‐ 需要頻繁血液氣體分析 (arterial blood gas; ABG) 或血液檢測實驗的患者  動脈血壓波形 (右圖)  ‐ 快速的升程 = 收縮 (systole)  ‐ 重搏切跡  (dicrotic  notch)  =  主動脈瓣關閉  (aortic valve closure); 收縮完成, 舒張開始  ‐ 正定結束  (definite  end)  =  舒張最低點的波 形 (diastole) 

ii. 中心靜脈導管  (central  venous  pressure  catheter; 

CVP)  內部導管嵌入鎖骨下靜脈、頭靜脈、股骨靜脈、 大靜脈進右心房  連接到血液動力偵測系統  顯示右心房與右心室末端舒張壓  使用 CVP 的患者屬性  ‐ 有潛在或則已變形流體狀態的病患  iii. 肺動脈導管 (pulmonary artery catheter; PA or Swan Ganz)  具有數個內腔和熱組計導管放置於肺動脈中 

肺動脈 (pulmonary artery; PA) 到右心室 (right atrium; RA) 的出口端連接至血液動 力偵測系統 

偵測肺動脈壓 (pulmonary artery pressure; PAP), 右心房壓 (right atrial pressure; RAP), 右心室壓 (right ventricular pressure; RV), 肺動脈楔壓 (pulmonary artery wedge pressure; PAWP or PCWP) 和心臟輸出及心肺功能