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同样与心脏相连,为什么静脉血管感觉不到心脏的跳动?

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2025-03-11 21:30

正文

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其中, K 为材料的体积压缩模量 ,即压缩相对单位体积时,材料的压强变化, 它可以反映出材料的特性

对于钢铁而言,这个量很大,因为即使加了很大的压强,材料的体积变化仍然可以忽略不计。对于海绵而言,这个量很小,用很小的力就可以将海绵挤成一小块儿。

你摸到的脉搏跳动到底是来源于血液还是血管呢?

一直以来,聊到心脏的跳动和血液循环,我们的脑海里可能会出现这样一副图像。心脏充当血液泵,心血管循环系统就像一个 液压回路 :随着泵的节律性运动(收缩—舒张—收缩—舒张…)推动液体(血液)进入管道(主动脉),并一次又一次分叉,以便能够到达最远端(毛细血管)中。

心脏的跳动


但是这样以来就出现了一个 自相矛盾的地方 :心脏的跳动是一下一下的,具有周期性,但是血液的流动却是稳定连续。


可是,这种液压回路的模型忽略了一个问题:血管并不能当作一个刚性管来处理,血管是有弹性的。 心脏跳动的时候,血管会跟着联动 [1]


那也就是说,心脏的跳动带动着血管也在不断进行膨胀和收缩,这就造成了血管膨胀-收缩的横波,同时,也造成了沿着血液方向传播的纵波。

这样看来,心脏并不是充当血液泵那样简单,而是更像一个脉搏波发生器,而 我们能够摸到的腕动脉脉搏既来自血管的膨胀和收缩,而且血液的压力波也起到了一部分的作用

这其实就是血液-血管耦合系统!


这其实就是 脉搏波理论中的血液-血管耦合系统 [2-3] ,接下来我们简单地对这个系统进行定量分析,看看脉搏波在 毛细血管网和静脉中 又是如何传播的?

根据我们之前对波传播的了解,一般通过计算波速来研究波的传播。而波速和模量直接相关,所以,我们先要找到 血液-血管耦合系统中的体积压缩模量


面对这样一个复杂的耦合系统,我们虽然现在要考虑到血管的体积变化和血液的体积变化,但是不难发现,血管和血液在径向上相互接触,而压力变化主要在径向上,可以认为 血液和血管像弹簧一样串联在一起
串联模型

我们分别以s,v,b代表系统、血管和血液三部分,根据胡克定律,三个部分的体积压缩模量的关系为:


现在的问题就转化为,只要找出 血液和血管的体积压缩模量






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