從流體力學角度對中風發作的討論

楊忠金，楊光弟，傅永平

從流體力學角度對中風發作的討論

楊忠金，楊光弟2，傅永平2

（1. 臨滄市婦幼保健院，云南 臨滄 677000；2. 滇西科技師范學院 數理學院，云南 臨滄 677000）

人體中的血管及血管周圍的肌肉具有彈性，將彈性勢能添加到流體力學的伯努利方程中，得到有壓彈性管流的伯努利方程，進而得到血壓隨年齡增加而升高的規律．結合泊肅葉定律，說明血脂太高，導致血管粥樣硬化是高血壓原因之一；高血壓及其導致的動脈粥樣硬化是中風的主要病理基礎．從物理角度看，較為劇烈的身體動作會導致腦部血壓劇烈升降而觸發中風．

彈性勢能；能量方程；高血壓；中風；流體

中醫對中風的說法是：中風，又稱為卒中，是一種以突然昏仆、不省人事、半身不遂、口舌歪斜，或不經昏仆，僅以半身不遂、口舌歪斜、言語不利、偏身麻木為主要表現的病證；西醫對中風的說法是急性腦血管疾病．中風的原因是高血壓導致腦血栓形成，進而腦血栓導致腦出血或者腦梗阻．所以要談中風，應先從高血壓談起．影響血壓的內因是心臟射流、血管的順應性和可擴張性，高血壓是心腦血管疾病最重要的危險因素[1-6]．因此，對血流動力學做基礎研究，以使人們更加科學理解中風發作的物理原因，為中風的診斷、治療康復提供物理理論基礎是有必要的．

在討論中，初略將血液當作牛頓單相流體來處理，這就可用流體力學方程分析血液流動，流體力學方程的使用條件是：流體是均質不可壓縮，流體只受重力及彈性力等保守力作用，研究的區域為漸變流或者均勻流區域，這就限制了本研究結論僅對大動脈或者靜脈血管內流動的血液適用，而不能用此來討論毛細血管中血液流動．

1 有壓彈性管流的伯努利方程

2 有壓彈性管流的伯努利方程對血壓的討論

2.1 一個脈動周期內能量的轉化

2.2 高血壓原因

3 從流體力學角度對中風發作的討論

3.1 中風發作的物理原因

根據討論已經得出結論，血壓升高有2個原因，其中一個原因是由于自然衰老的原因使血管及血管周圍肌肉彈性變差；另一個原因是由于運動不足，攝入能量過多，導致血管及血管周圍脂肪過多，同時使血液中血脂升高，降低了血管及血管周圍肌肉彈性同時增加了血流阻力，導致血壓升高．

3.2 中風發作的預防

預防中風首先應適當運動，恰當飲食，保持心腦血管健康，使血壓維持在合理健康水平，如果能做到心態平和、心情舒暢，則更有利于心腦血管健康．從物理角度看，患高血壓病的人活動中應動作緩慢，以避免因動作過大導致血壓升高而觸發中風．

4 結論

通過有壓彈性管流的伯努利方程，可以解釋血壓隨年齡增加而升高的規律．結合泊肅葉定律，高血壓的原因之一是血脂太高，導致血管粥樣硬化．高血壓及動脈硬化是混合性中風的主要病理基礎，這個基礎導致中風發作．中風發作除高血壓這個基礎外，還有較為猛烈的身體動作會導致血壓劇烈升高或者降低，從而觸發中風．從物理角度看，患高血壓病的人應動作緩慢，以避免因劇烈動作導致血壓升高而觸發中風．

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Discussion on the mechanism of stroke episode from the perspective of fluid mechanics

YANG Zhongjin1，YANG Guangdi2，FU Yongping2

（1. Woman and Childhealth Care Hospital of Lincang，Lincang 677000，China；2. School of Mathematics and Physics，West Yunnan University，Lincang 677000，China）

The blood vessels in the human body and the muscles around the blood vessels are elastic．Adding the elastic potential energy to the Bernoulli equation of fluid mechanics，the Bernoulli equation with the pressurized elastic tube flow is obtained，as well the law that the blood pressure rises with age is known．Combined with Poiseuille's law，it indicates that hyperlipidemia leads to atherosclerosis，which is one of the causes of hypertension．Hypertension and its atherosclerosis are the main pathological basis of stroke．From a physical point of view，more vigorous body movements can cause a sharp rise in blood pressure in the brain which trigger a stroke．

elastic potential energy；energy equation；hypertension；stroke；fluid

R312

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.03.012

1007-9831（2020）03-0065-04

2019-09-22

國家自然科學基金項目（11805029）；云南省應用基礎研究計劃項目（2017FD250）

楊忠金（1972-），女，云南鳳慶人，副主任技師，從事醫學檢驗技術研究．E-mail：yang.zhongjin@163.com

楊光弟（1965-），男，云南鳳慶人，教授，從事理論物理研究．E-mail：yang.guangdi@163.com