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血液流变学与活血化瘀疗法原理

首席医学网      2010年12月29日 12:00:15 Wednesday  
 
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作者:邵建华 叶 红    作者单位:(上海中医药大学中药学院 上海201203)

【摘要】  血液流变学是近年来发展起来的一门新兴且与医学结合的边缘学科。它主要是研究血液的流动性和粘滞性以及各种因素所产生的影响。中医所谓的活血化瘀疗法就是利用某些药物的作用,改善血液循环障碍,即“流通血脉”。简述了血液流变学的基本原理和影响血液循环的主要因素,阐明中医活血化瘀疗法的科学原理。

【关键词】  血液流变学; 血液的流动性; 血液的粘滞性; 血液循环; 牛顿流体; 非牛顿流体

 血液流变学是一门研究构成血液循环的血液和血管流动和形变的科学。它不仅对研究心血管疾病的病因有积极意义,而且为诊断、预防与治疗提供了关键性的手段。中医的血瘀和血液流变学的血液流动性和粘滞性异常、血瘀证和血液流动性的粘滞性异常综合证,特别是其中的高血粘综合证是对同一事物的不同描述。本研究将血液流变学的理论结果与中医活血化瘀疗法相比较,指出现代科学理论在许多方面可以来解释和指导传统疗法。

  1 血液流动特征

  法国医生泊肃叶通过研究心脏和血流关系,得出了牛顿流体在刚性管中的流动规律。经过积分计算出流速υ、流量 Q为:υ=R2-r24ηL(P1-P2)(1)Q=πR48ηL(P1-P2)(2)其中r是离中心轴距离,R 是管半径, L是管的长度, P是流体压强, η是流体的粘滞系数又称粘度。公式(2)即称为泊肃叶公式,适用范围是牛顿流体作稳定流动(即层流)。心脏在收缩期,主动脉处有湍流出现。血液是非牛顿流体,一般不适用此定律,要进行适当的修正。血液流动时的测量结果是当切变率低时,其粘度很大;而当切变率高时,粘度变小,流动状态近似于牛顿流体。因此血液的粘度不是常数,而是随着切变率的增大而减小,其粘度称为表观粘度ηa 。另外红细胞压积H与血液表观粘度有关。在同样切变率下,H越高粘度也越高,非牛顿流体的行为越显著。因此,我们可知牛顿流体的表观粘度就是它的粘度,与切变率无关,非牛顿流体的表观粘度是随切变率变化的变量。

  血液在高切变率的条件下,其流变性从非牛顿区过渡到牛顿区。流动状态与Casson 经验公式非常符合,即:=1ηc(τ-τc) τ>τ00 τ=τc其中 为切变率, τ为切应力, τc为Casson屈服应力,ηc 为Casson粘度。可见血液是具有屈服应力的塑性流体,要使血液流动,必须>0 ,即 。将Casson经验公式代入泊肃叶公式(2),得到Casson流体的流量公式Q=πR48ηc dPdx·F(ξ)(3)ξ=2τcR(dPdx)-1上述流量公式与泊肃叶公式十分相似,多了一项修正因子F(ξ) 。当τc=0时,ξ=0 ,F(ξ)=1 ,流量公式即成为泊肃叶公式了。由于流阻随管径的减小而显著增大,当流量Q为零时,此时的压强称为临界封闭压强,它与血管的紧张度和血液的屈服应力 的存在有关。当压强差小于或等于封闭压强时,小动脉封闭。dP和τc 取决于心脏的动力。

  2 血液流变学与活血化瘀疗法原理

  2.1 血瘀证与血液流变学

  血液是一种由水、无机化合物、各种大小的有机分子以及蛋白质、糖等高分子组成的流体,具有流动性和粘滞性。中医认为血瘀证是由于“血行失度”或“血脉不通”所致,表现为“血凝而不流”、“瘀滞而不行”等,这与血液流变学关于血液的流动性和粘滞性在病理情况下发生异常,造成血液粘度增高和血栓形成,引起血液流速缓慢或阻滞等表述基本相同。

  中医认为“痛有定处”是“瘀血阻滞”的表现,有“不通则痛”之说。经测定发现这些人群的血液粘度比健康人高,而疼痛程度与血液粘度的变化有密切关系。在出血性中风、上消化道出血患者中血液粘度比健康人低。

  由泊肃叶定律可以推知,血流量的大小取决于心脏、血管和血液3个因素。血液是非牛顿流体,其主要特征是粘度随管径的大小、长度、压力差的变化而改变。血液和血管两个因素中,血液起主导作用。就血管而言,其几何形状、管径大小、弹性、管壁的平滑度、收缩性以及压力差对血液流动的影响是通过对血液的流变性和粘滞性的影响表现出来。比如,血管的扩张可导致血液粘度降低等。因此,不论血液或血管的病理变化最终都表现为血液流动性和粘度的变化。血瘀证和血液的流变性异常和粘滞性异常综合性是对同一事物的不同描述。

  至于心脏因素,由修正后的泊肃叶定律可知,压强差dP (即P1-P2 )产生于心脏的动力。对于血瘀证,若心脏动力不足,dP 降低,造成切应力 减少,血液粘度必然增加,甚至会出现聚集态,从而进一步加大心脏的负担。

  2.2 活血化瘀疗效原理与血液流变学

  拔火罐是五千年前延续至今的中医传统疗法,具有操作简便疗效显著等特点。治疗时由于罐内产生负压,使皮肤拱起即体积增大。而增大的体积是由皮肤、血管、肌肉等软组织即粘弹性物质和血液组成。粘弹性物质在压强变化时,体积变化甚微,而真正增大的是血管(即管径)。由泊肃叶定律可知流量与管径的4次方成正比,即管径增加一倍,流量将增大16倍,流速亦增大4倍,活血作用显著。

  针灸治疗时,针刺某些特定穴位,比如人中等,通过动作电位传导至神经中枢,促使心脏跳动,增加了压强差dP 。当切应力τ 超过τc 时,可使血液流动恢复。

  丹参、红花等中药对治疗冠心病、缺血性中风等有良好疗效,其作用是增加血流量,减小外周血管压力,促进血液循环,尤其是改善微循环。复方“达营汤”、芎龙汤、单味或复方丹参等都有增强血液的流动和降低血液粘度的作用。

  血液流变学指出了各种影响血流的因素可通过不同的途径产生同一效应(即血液的流动性质和粘滞性)的现象。可看出各种活血化瘀药物有扩张血管、降低血液粘度、解除痉挛、改善通透性、对血小板的解聚、避免聚集态的形成、降低脂质等作用。实际上最终均可达到改善血液的流变性和粘滞性的目的。

  对活血化瘀疗效原理的研究,从目前的血液流变学扩展到对血液的生物化学,内分泌免疫学等更广的领域,期望将来有进一步的突破。

【参考文献】
   1 谈正卿,顾启秀. 中医工程学概论. 上海:上海中医学院出版社,1990, 97~106.

  2 陈亚珠,黄耀熊. 医学物理系. 北京:高等教育出版社,2005, 48~55.

  3 沈自尹.中医理论现代研究. 江苏科学技术出版社,1988, 113~129.

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