血壓與體位關系的力學分析

杜新滿

摘 要：目的：通過分析人體體位與血壓的力學關系，為醫學臨床工作者提供醫學物理學方面的信息，以便對疾病進行準確的診斷和治療。方法：運用流體力學的基本規律——伯努利方程，分析人體血液循環中血壓、血流速度、體位之間的力學關系，從而得出血壓與體位的關系。結果：人體體位不同，其血壓有顯著差異。結論：掌握和理解血壓與體位的力學關系，對臨床上準確測定血壓有一定幫助，且對預防體位性低血壓導至的眩暈，或者暈厥發生有重要的指導意義。

關鍵詞：血壓；體位；伯努利方程

一、力學原理——伯努利方程

（1）式是不可壓縮的實際液體，作穩定流動時的基本規律，稱為實際液體的伯努利方程。如果實際液體在粗細均勻的水平管中流動時，因為均勻，橫截面積相同（S1=S2），由連續性方程（S1V1=S2V2），則有：v1=v2；又因為是水平管，兩截面處水平高度相同，則有：h1=h1，由（1）式可以得到 P1-P2=W12 （2）

（2）式說明，實際液體在均勻水平管中作穩定流動，液體流過兩截面過程中克服內摩擦力所做的功等于這兩截面處的壓強差。如果實際液體在均勻管中流動時，由以上分析則有：

（3）式說明，實際液體在均勻管中流動時，高處壓強小，低處壓強大。式中W12表示液體從截面1處流到截面2處，克服內摩擦力所做的功。

二、體位對血壓的影響

實驗表明，人的體位對血壓有明顯的影響。如圖所示，表示某人站立和平臥時，頭部、心臟、腳部三處動脈和靜脈血壓的數值。由圖可以看出，當人體平臥時，各處的血壓幾乎相同，僅有少許差別，而站立時，三處的血壓顯著不同，腳部血壓最高，心臟血壓次之，頭部則最低。

運用實際液體的伯努利方程可以解釋血壓與體位的關系。當人體平臥體位時，動脈、靜脈血管可近似為粗細均勻的水平管，血液在其中流動符合（2）式的流動規律。頭部、腳部的動脈壓等，但略低于心臟動脈壓；頭與足血壓降低的多少，決定于血液流動中克服摩擦做功的多少（P心-P頭=W心頭，P心-P腳=W心腳）。同理，頭部、腳部靜脈壓也相等且必定高于心臟的靜脈壓，因為靜脈血是由頭、腳流回心臟的，由于流動過程中克服摩擦力做功，消耗了能量，所以心臟靜脈壓低于頭和腳的靜脈壓。

當人體直立體位時，血液在動脈、靜脈中流動符合實際液體在均勻管中流動，即（3）式的流動規律。對動脈而言，很明顯頭部位置最高（h大），其血壓最低（6.8 kPa），心臟血壓次之（13.30 kPa）），腳部位置最低（h小），其血壓最高（24.4 kPa））；對靜脈而言，同樣是頭部血壓低（-5.20 kPa）），心臟血壓次之（0.3

kPa）），腳部血壓最高（12.40 kPa））。

上述動脈壓、靜脈壓的變化都是由體位變化而引起的。但是，不管取直立位或平臥位，心臟的動、靜脈壓是不變化的。所以，在測量血壓時，通常選擇與心臟同高的上臂處（肱動脈）作為測量部位。并且所測得的血壓是高于大氣壓強的數值。

現在不難解釋為什么醫務人員給患者測血壓時，坐位與平臥位有差異。因為平臥位肱動脈的高度與坐位時肱動脈的高度不同，且平臥時高度低，由于高處血壓低，低處血壓高，所以平臥位時測出的血壓值會高一些。

血壓是血管內血液對管壁的側壓強，血壓的高低與流量、流阻及血管的柔軟程度有關，用生理學上的術語來說，就是與心輸出量、外周阻力及血管的順應性有關。在運用物理學的原理來說明血壓狀況時，必須考慮到生物系統的復雜性。

三、結束語

在生活中，我們經常有這樣的體驗，蹲在地上干活時間久了，起來時眼前一陣眩暈。這種現象也是因為體位突然變化，造成頭部血壓降低引起的。尤其是老年人和長期臥床的病人，應預防體位性低血壓的發生。

體位性低血壓是老年人的常見病。一旦發生體位性低血壓，出現暈厥現象，應立刻將病人抬放在空氣流通處，或將頭放低，松解衣領，適當保溫，病人一般會很快蘇醒。預防疾病最主要的是鍛煉身體，增強抵抗能力，合理飲食。愉悅心情。保持良好的生活習慣是治療一切疾病的首要條件。

參考文獻：

[1] 劉加升 王敏 不同體位對血壓值的影響[J] 中國實用護理學雜志 1985年第1卷第7期

[2] 陳仲本，況明星等.醫用物理學[M].高等教育出版社，2010.