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1、脑血管血液动力学参数的正常值第7卷第2期1992年6月半.彬,J./医用生物力学JOURNALOFAPPLIEDBIOMECHANICSSo四(1Vo1.7No.2June.1992脑血管血液动力学参数的正常值李惜惜丁光宏杨菊华柳兆荣皇盟I/互桂清一(复旦大学生特力学许究室)(上海长嗨医院)Rltill1脑血管丧病与脑血管血液动力学参数的变异有很密切的联系,拴测脑血管血液动力学参数对于脑血管疾病的研完和临床诊断咀理对于治疗效果的评价都是有重要意爻的.本文培出正常人(235,女152)的脑血管血液动力学参数的正常值范围,所得的血液动力学结果表明,随着年龄的增大,颈动脉血流速和血流量减小,脑血管弹
2、性逐渐变硬以及脑血管床阻力将增大.脑血管疾病(如脑梗塞和脑出血等)是当前严重威胁人类生命和健康的三大疾病之一,是人类严重的常见病和多发病.该病不但死亡率高,而且即便生存,也往往伴髓着瘫痪和失语等严重的后遗症.因此,脑血管疾病的预防和诊治就显得十分重要和迫切I,”.脑血管动力学参数(如脑血管顺应性和脑血管阻力等)是反映脑血管动力学状奋的指标,脑血管疾病的发生与脑血管动力学参数的变化有很密切静关系,因而检测脑血管动力学参数对于脑血管疾病的病理变化研究,临床诊断哥l1治疗,治疗措施的选择以及疗效的判断等都有十分重要的意义.复旦大学生物力学研究室经过多年的研究,通过对脑血管动力学的分析,建立了能较真实
3、反映脑血管动力学状态的脑血管分析模型,提出一种通过无创伤检铡颈总动脉脉搏波计算脑血管动力学参数的方法,并研制成功相应的结构较简单,使用方便的脑血管动力学参数无剖伤检测分析仪器】.五年多来在长海医院神经科的配合和协作下,先后对一万多例各种脑血管疾病,高血压病及其他疾病患者进行了检测和分析,临床效果显着,深受医生和病人的欢迎.实践表明,这一检测方法可广泛应用于脑血管疾病的早期诊断,脑血管疾病治疗措施和治疗效果的客观判断,某些治疗肫i血管疾病药物的疗效评价和合理筛选,以及脑血管的生理和病理学研究等,对人民的健康保健和脑血管疾病的防治有重要的作用.为了使本检测方法能在临床中得到应用,并能成为医院,诊所
4、诊断脑血管疾病的有力手段,我们首先对不同年龄组的健康人群进行系统的脑血管动力学参数检测,从而在国内首次确定出不同性别,不同年龄组我国健康人的脑血管动力学参数的正常值范围.在此基础上,我们才能进一步分析和讨论若干种常见脑血管疾病【起相应脑血管动力学参数可能偏离正常值的情况,为脯血管疾病的诊断和疗效评价提供定量和客观的指标.确定我国正常人脑血管动力学参数正常值范围是一项重要而又十分艰巨和不断深化的医用生物力学第7卷研究任务.本文给出的只是上海地区正常人脑血管动力学参数的正常值范于同一年龄组正常人,左右两侧的脑血管参数却没有显着性差异.这使我们在统计正常值时可以不必区分左右侧,而且将每一正常人的左右
5、两蜘同时选作样本数加以统计.运动学参数的正常值反映血管状悉的运动学参数包括颈动脉血流监(包括最大血流Q,平均血流量Q,照小流量Q),血流速(包括最大流速V,平均流速Vn,最小流速Vn)以及颈动脉直径(包括平均直径D和管径脉动值dD)尊.由于颈动脉是脑血管的入13端,因此这些运动学参数不但与颈动脉的状态有关,而且还能一定程度地反映脑血管的供血情况第2期脑血管血液动力学参数的正常值65我们对所筛选的正常人进行脑血管参数检测,并将所检测的数据进行统计分析,得到了不同性别,不同年龄组正常人的运动学参数的正常值范周(见表2).表2脑血管运动学参数的正常值范围(均值标堆差)性别年酐组”gmeatVmaxT
6、roikaqmeaJlQQmitDdDZ0以下25.5671.7013.6111.8632.085.177.390.834.7512.20士3.211.66士5.080.84士0.570.182O一2923.9665.86l3.勰10.40.;l5.227.450.71士3.4010.112.421.54士5.070.970.560.17303922.3Z53.73lZ.58l0.5726.095.447.8O0.57士3.9011.702.271.7I3.950.950.67士0.12男40?4922.3350.63l2.10.如24.445.637.710.454.159.282942.2
7、64.814-1.41O.624-0.1i50.5920.8644.20l1.599.802i.495.197.8i0.39士4.254-9.802.831.333.231.030.7.t4-0.1l60.18.0837.319.879.1819.714.798.170.383.316.752.50i.643.61I.230.73士0.1lZ0以下26.1066.77l3.759.9826.284.806.990.673.729.752.551.464.110.930.440.IZ202923.8358.44l3.659.5724.355.27.2l0.634.459.112.651.413.
8、58-20.740.40士0.13303924.4851.8113.48l0.1422.345.357.270.4963.1i8.052.641.30士3.680.854-0.400.112.女404923.0346.44l3.209.8520.225.始7.400.394.i28.194-Z.521.65士3.7Z1.O00.560.1050-5921.4341.42l2.299.57l9.095.277.590.364.047.832.571.504-3.520.940.620.106069l9.7637.11l0.939.33l7.744.907.830.334.i7当6.9iZ.691
9、.374-2.631.150.740.07?速度(Vmtan,Vmax,”graiJa)单位为cm?S-J,流量Qmn,Qmax,qmh1)单位为cm,?$-1,管往(D,dD)单位为脚m.从表中所列数据,我ffj可以清楚看到t(1)颈总动脉的平均血流量Q和最小血流量Q对于各个年龄组正常人差异不大Q.基本上维持在lOml/s左右,而Q差不多维持在5mI/s附近.这结果表明,在正常情况下,成年人大脑的供血量差别不大但是,颈总动脉的最大血流量Q却随着年龄的增大而呈现明显下降的趋势,各年龄组之间几乎都有显着性的藏小(P<0.O1).而且老年男性组(6069岁)与青年男性组(20岁以下)相比,最
10、大血流量藏小了386,同样老年女性组(6069岁)与青年女性组(20岁以下)相比,晟大血流量也减小了325%(2)随着年龄的增大,颈总动脉的平均流速,最大流速和最小流速都呈递减的趋势.但是,各自递减的程度不,其中最大流速V随年龄的增大递减最为明显,各相邻年龄组之间均有显着性差异(P<O.01).老年男性及老年女性(均为6069岁)的最大流速V分别比青年男性及青年女胜(均为20岁以下)减少480及44.6%.但是,平均流速V和最小流速V随年龄的增大而递减就比较缓慢.例如男性6069岁年龄组与20岁66医用生物力学卷7卷以下年龄组比之V和V分别减小29.3和27.5;女性6069岁年龄组与2
11、O岁以下年龄组比之,V和V分别减小24.3和20.5.(3)随着年龄的增大,正常人颈总动脉的血流量及血流速毖的脉动程度(即Q-Qi圾V-V1)将越来越小.例如,将6069岁年龄组与20岁以下年龄组的流量脉动值及速度脉动值相比,男性分别减dx52.8及4.4.6%,女性分别减小50.8及40.2%.(4)尽管各年龄组间的颈动脉直径无显着性差异,但却呈现了随年龄增大而稍有增大的趋势.从统计结果看,大部分正常人的颈动脉直径在7.08.0mm之间.另一方面,随着年龄的增大,各年龄组之间颈动脉直径的脉动量dD将明显减小(P<0.01).男性和女性的6069岁年龄组的dD将比2O岁以下年龄组的dD减
12、小一倍以上.动力学参数的正常值.由于脑血管的动力学状况无法直接检洲,因此,我们通过建立脑血管的血液动力学分析模型,通过对其入口端一颈总动脉血流信息的分析米间接测定反映脑血管动力学状况的脑血管动力学参数,包括脑血管阻力R.脑血管特性阻抗zc以及脑血管顺应性(包括零压顺应性co,收缩压顺皿性cs和舒张压顺应性Cd).还有一个反映颈动脉硬化程度的参数颈动脉弹性模量E等.表3给出了各年龄组正常人的正常值(平均值标准差).表3脑血管动力学参数的正常值范围(均值标;隹差)?20以下113.470.095.31203610940.17740.05640.08110.06862.374-l2.68.21O.0
13、22404560.06780.02430.02860.0269O.662029I10.874.291.01197911660.1596O.0534O.07600.06432.66l0.37.07.919823610.04560.01760.02200.02020.813039112.275.693.71213515990.13270.04340.C6210.051,83.474-6.74.85.4178946O=0.03320.01180.01500.01350.99男4O一49111.074.892.2J228I17590.13190.0,:1380.230.08234.349.96.78.
14、12145436=0.03780.01390.0178i0.0159士1.3750-59112.775.693.41305519640.12140.03980.05700.04775.1111.88.7=10.021814510.03014-0.O1174-O.01390.012g1.636O一69118.978.597.11423122380412480.03470.OS】60.04276.08】1.3=7.69.225985850.o8220.01C00.01280.Bl131.720以下1胛.872.669.51224412570.13040.045O0.0丘O.05342.5Ol0.6
15、6.48.011803780.04360.01630.02030.01860.702029lOO.969.284.71191712620.131S0.O4820.06580.05632.柏8.66.3=7.614582700.0362O.0149O.0186O.01700.533039105.670.988.2l1s4117710.11310.03960.05560.04683.359.16.57.217355370.03140.0124,0.01560.01,401.i3女40?49114.576.994.71322120990.109S0.03530.05060.04244.89lO.78
16、.59.124285700.03350.0l170.01470.01311.395O-59114.676.494.21345023160.如860.03480.05050.04225.6312.59.0lO.222215220.02840.01000.01290.01161.S260.69119.780.397.81433223630.11400.03540.05070.04306.3213.96.88.9士2370692O.04560.01720.01970.01851.93,袁中各参数柏单位是;P(m血Hg),R(dy?s/crS),Zc(d)n?s/cm),Co,Cd,Cm和Cs(m1/
17、mmHg)E(dyn/em)从表3中,我们可以看到正常人脑血管动力学参数随年龄的变化趋势l(1)颈动脉弹性模量E随年龄的增大而增大,特剐是太子30岁以后,各年龄组之间均第2期脑血管血液动力学参数的正常债有显着性差异,如图t所示,以男性为例,说明相应的颈动脉弹性显着变差.(2)脯血管特性阻抗Zc随着年龄增大而增大,尤其是在大于30岁以后,更有显着性的增大,图2给出男性各年龄组的脯血管特阻抗zc随年龄的变化情况,这表明脑血管弹性随年龄增大将变得越硬.年静图l颈动脉弹性模量E随年龄的变化日306d0480墨32016O年*图2脑血管特性阻抗z.随年龄的变化(3)腩血管顺应性c(包括,cd,C.n和C
18、;)基本上随年龄的增大而藏小.图3给出男性各年龄组的零压顺应性C随年龄的变化情况,这也与脑血管弹性随年龄增大而变硬的事实一致.D拍f.a.60q-特图0脑血管零压-应性c口随年龄的变化(4)脑血管阻力R随年龄增大呈现增大趋势,4O岁之后有鞍明显的增大,见图4(以男性为例).年昔图4脑血管阻力R随年龄的变化特别男性在大于5059岁,女性在大于讨论前面给出的脑血符运动学参数和动力学参数,将反映如下四类脑血管功能状态的指标l(1)反映脑血管供血状态的指标一颈总动脉血流速(包括最小流速V,平均流速v和最大流速v)和血流量(包括最小流量Q一,平均流量Qmn和最大流量Qz),其中最小流速v及最小流量;分别
19、表示舒张期末的流速及流量,有其特殊的生理,病理学意义.(2)反映脑血管弹性特性的指标脑血管特性阻抗zG和顺应性c(包括对应于零压,舒张压,平均压和收缩压的顺应性c.,C,c.和).这是两个表征脑血管硬化程度的重要指标.特性阻抗越大,或顺应性越小,将说明脑血管越硬,一嵫一一一一一一一.一上一.一一一+DHH医用生物力学第7卷(3)反映脑血管床阻力状态旧指标脑血管阻力R.这也是一个很重要的襄征脑血管床阻力大小的动力学指标,腑血管梗塞,栓塞,狭窄等都将使阻力增大”:.(4)反映颈总动脉状态的指标弹性模量E和管径D及管径脉动量dD.其中管径D和(iD主要反映颈总动脉的几何特性,虽然在相同压力下,dD越
20、大,反映动脉的可扩张度也越大,但对于不同握力情况下就难以比较了.弹性横量E则是一个较好反映颈总动脉弹性特性的指标,弹性模量E越大说明对应的动脉越硬】.通过正常人脑血管运动学参数和动力学参数分析和比较,可看出,随年龄的增大,脑血管供血量减小(特别是最大流量和最大流速减小尤为显着),脑血管床阻力增大,以及脑血管变硬(特别是大于30岁以后,变化更为显着),所有这些都与随着年龄的增大人体脯血管变异的生理特性相一致I,.参考文献i.甄正中.脑循环与桩床.上商l上海辩学出版杜,l9.2.王维亮.实厢脑血管崭内科.湖北湖北科学拄术出版社,l63.梆兆荣,等.甩甄动脉昧搏波检测瞄血管功力学参致,中国生物医学工
21、程(待发表)4.上海华山匪院,仁井医院,瑞盘幕院,等.卖用神经病学.上海t上海科学技术出版社,1978.5.柳兆荣,李惜惜.弹性腔理论翌在心血管系统分析中的应甩.科学出版社,1987.6.Nieh6lsWW,aI.McdonaldsBloodFiHospita1)Thereisacloserelationbetweenthecerebrallesionsandthealterationofcerebrovascularhemodynamicpmeameters(CVHP).ThemeasuringofCVHPvaluesissignificantfortheinvestigationandel
22、i.icaldiagnosisofcerebralleisionsandevalutionoftreatmentefficiency.ThenormalrangecfCVH:Pinnormalhumansubjects(inwhich,male235,female152)werepresentedinthisPapertThehemodynamieresultstoldusthat,withmcreasingagecarotidbloodvelocityandflowdecreased,cerebralarterieswereproeffessiveystfenandresistanceineerebr0vascJa$bedwe$eincreasing.