血流测量

血液在心血管系统中的流动，称为血流。在单位时间内流过血管某一截面的血量，称为血流量，又称容积速度。容积速度主要决定于推动血流的压力和妨碍血流的阻力两个因素。单位时间内心脏输出的血液量称为心输出量。血流测量可分创伤性和非创伤性两种，创伤性血流测量是指暴露或切开血管，以及在血管内进行的测量；非创伤性血流测量是指从机体外部不接触血管的测量。从临床需要角度，血流测量又可分为定量测量和定性测量两类。血流定量测量是指对血流量、心输出量、血流速度、血流加速度、血流速度分布等数值的测定； 血流定性测量是为了解流动性状、流动的实时变化、流动方向、逆流等异常血流存在的位置和范围等。常见的血流测量方法与仪器有电磁式血流计、超声多普勒血流计、激光多普勒血流计及热膜血流计等。
(1) 电磁式血流计：其原理是利用血流导电的性质，按照法拉第电磁感应定律测出血液的平均流速，乘以血管截面积后求出血流量，如图1所示。将探头置于血管外部，则磁场B以垂直方向加到流速为ν的血液流体上，在流体中产生与血流和磁场方向都互相垂直的感应电动势e,e=BDν×10^-8(v)，式中，B为磁感应密度(G),D为电极间距离(cm),ν为血管截面上血流平均速度(cm/s)。当B和D为定值时，测量感应电动式e即可获得血流速度ν。为了避免电极被磁场极化，一般都采用交流磁场，激励磁场的电流为几十到几百Hz的正弦波或方波。电磁血流计一般是在血管暴露的情况下从血管壁外进行测量。在特殊情况下，也采用插管式探头、心脏导管式探头和慢性埋藏式探头，切断血管将探头直接插入血流中获取信号。慢性埋藏式探头一般用于心脏手术后的连续监视。

图1 电磁血流量计工作原理

(2) 超声多普勒血流计： 它是应用连续波多普勒原理进行血流测量的装置，适用于血流定量、定性测定，其原理如图2所示。当超声波发射用探头Q₁以发射频率为f₀的超声波，从体表向血管内发送时，经过血液中血细胞的散射，被置于体表外的接收用探头Q₂接收。由于血细胞以速度ν运动，故产生多普勒效应，即接收频率f₁与发射频率f₀之间会发生频率偏移，两频率之差值△f即多普勒频率，△f=f₀测出△f，就可求得血流速度ν₀一般，血流速度ν远低于超声波速度c(正常人约为1583

图2 超声多普勒血流计工作原理

m/s)，即c》v，因此，
超声多普勒血流计测定了散乱粒子散射超声波的统计变化，精度比电磁血流计低，但它是无创性测量。
(3)激光多普勒血流计：它是将同相位、平行性一致的激光射入血流中，利用血液中血细胞等散乱粒子的散射光多普勒偏移测出血流速度的装置，其原理类同于超声多普勒效应。由于f₀、f₁的频率>1014Hz，直接测定很困难，一般设置了能测出频率变化部分Δf的光学系统。将两束振幅分别为A₁、A₂，频率为f₁、f₂，相位为φ₁、φ₂的光波迭加得光强为I=1/2(A²₁+A²₂)+A₁A₂cos〔2π(f₁-f₂)t-(φ₁-φ₂)〕由此检测得交流成分即为多普勒偏移。
激光多普勒血流计可无创性测量浅表血管中的血流，测量范围广，可进行多相流测量。对于深部血管，可采用插入式光纤激光多普勒血流计，将光纤用导管导入血管。由光纤导入的激光遇到血液中的红细胞后，其散射光的一部分进入原光纤回到系统。将入射光（参照光）和散射光（信号光）适当进行光混合后，检测出差频，从而测出血流速度。
(4) 热膜式血流计： 它是利用热的方法测定血流速度的装置，随着血流速度的变化，置于流动中的加热金属膜（或线）的温度则因所带走的热量不同而相应改变，进而引起金属膜电阻的变化，通过测定在血流中放置的加热金属薄膜的电阻值，就能测出血流速度。加热金属膜一般为0.1×0.3mm左右的微小薄片，可插入心脏和血管，测量点与点之间的流速，特别对于紊乱血流和血管断面内血流速度分布的测定有利。