พลศาสตร์ของ เลือด หรือเฮโมไดนามิกส์คือพลวัตของการไหลเวียนของเลือดระบบไหลเวียนโลหิตถูกควบคุมโดยกลไกการรักษาสมดุลภายในร่างกาย (autoregulation ) เช่นเดียวกับวงจรไฮดรอลิกที่ถูกควบคุมโดยระบบควบคุมการตอบสนองของเฮโมไดนามิกส์จะคอยตรวจสอบและปรับตัวให้เข้ากับสภาวะต่างๆ ในร่างกายและสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง เฮโมไดนามิกส์อธิบายถึงกฎทางฟิสิกส์ที่ควบคุมการไหลเวียนของเลือดในหลอดเลือด

การไหลเวียนของเลือดช่วยให้การขนส่งสารอาหารฮอร์โมนผลิตภัณฑ์ของเสียจากการเผาผลาญ ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วร่างกาย เพื่อรักษากระบวนการเผาผลาญ ในระดับเซลล์ การควบคุมค่าpH ความดันออสโมติกและอุณหภูมิของร่างกายทั้งหมด รวมถึงการป้องกันอันตรายจากจุลินทรีย์และอันตรายทางกล^{[ 1 ]}

เลือดสามารถมีพฤติกรรมเหมือนของเหลวที่ไม่เป็นไปตามกฎของนิวตันและมักศึกษาโดยใช้เรโอโลยีเนื่องจากหลอดเลือดไม่ใช่ท่อแข็ง อุทกพลศาสตร์แบบคลาสสิกที่ใช้เครื่องวัดความหนืดแบบคลาสสิกจึงไม่สามารถอธิบายพลศาสตร์ของเลือดได้^{[ 2 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับการไหลเวียนของเลือดเรียกว่า พลศาสตร์ของเลือด (hemodynamics) และการศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติของการไหลเวียนของเลือดเรียกว่าโลหิตวิทยา (hemorheology )

เลือดเป็นของเหลวที่ซับซ้อนเลือดประกอบด้วยพลาสมาและองค์ประกอบที่เกิดขึ้นพลาสมาประกอบด้วยน้ำ 91.5% โปรตีน 7% และสารละลายอื่นๆ 1.5% องค์ประกอบที่เกิดขึ้น ได้แก่เกล็ดเลือด เม็ดเลือดขาวและเม็ดเลือดแดงการมีอยู่ขององค์ประกอบที่เกิดขึ้นเหล่านี้และการโต้ตอบกับโมเลกุลของพลาสมาเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เลือดแตกต่างจากของเหลวแบบนิวตันในอุดมคติมาก^{[ 1 ]}

พลาสมาในเลือดปกติมีพฤติกรรมเหมือนของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว และเลือดถูกจำลองเป็นของเหลวแบบนิวตันที่อัตราการไหลทางสรีรวิทยาปกติ ค่าทั่วไปของความหนืดของพลาสมาของมนุษย์ปกติที่ 37 °C คือ 1.4 mN·s/m² [ ^{3 ]ความหนืด}ของพลาสมาปกติจะแปรผันตามอุณหภูมิในลักษณะเดียวกับความหนืดของน้ำซึ่งเป็นตัวทำละลาย^{[ 4 ]}การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 3 °C ในช่วงทางสรีรวิทยา (36.5 °C ถึง 39.5 °C) จะลดความหนืดของพลาสมาลงประมาณ 10% ^{[ 5 ]}

ความดันออสโมติกของสารละลายถูกกำหนดโดยจำนวนอนุภาคที่มีอยู่และอุณหภูมิตัวอย่างเช่น สารละลาย 1 โมลาร์ของสารชนิดหนึ่งจะมี...6.022 × 10 ²³โมเลกุลต่อกรัมของสารนั้น และที่ 0 °C จะมีแรงดันออสโมติก 2.27 MPa (22.4 atm) แรงดันออสโมติกของพลาสมาส่งผลต่อกลไกการไหลเวียนในหลาย ๆ ด้าน การเปลี่ยนแปลงของความแตกต่างของแรงดันออสโมติกข้ามเยื่อหุ้มเซลล์เม็ดเลือดทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายของน้ำและการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเซลล์ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างและความยืดหยุ่นส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของเลือดทั้งหมด การเปลี่ยนแปลงของแรงดันออสโมติก ของพลาสมา จะเปลี่ยนแปลงฮีมาโตคริต ซึ่งก็คือความเข้มข้นของปริมาตรของเซลล์เม็ดเลือดแดงในเลือดทั้งหมด โดยการกระจายน้ำใหม่ระหว่างช่องว่างภายในหลอดเลือดและภายนอกหลอดเลือด ซึ่งส่งผลต่อกลไกของเลือดทั้งหมด^{[ 6 ]}

เซลล์เม็ดเลือดแดงมีความยืดหยุ่นสูงและมีรูปร่างเว้าสองด้าน เยื่อหุ้มเซลล์มีค่าโมดูลัสของยัง (Young's modulus)อยู่ในช่วงประมาณ 10⁶  Paการเปลี่ยนแปลงรูปร่างในเซลล์เม็ดเลือดแดงเกิดจากแรงเฉือน เมื่อสารแขวนลอยถูกเฉือน เซลล์เม็ดเลือดแดงจะเปลี่ยนรูปร่างและหมุนเนื่องจากความแตกต่างของความเร็ว โดยอัตราการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและการหมุนขึ้นอยู่กับอัตราการเฉือนและความเข้มข้น สิ่งนี้สามารถส่งผลต่อกลไกการไหลเวียนโลหิตและอาจทำให้การวัดความหนืด ของเลือดซับซ้อนขึ้น เป็นความจริงที่ว่าในสภาวะการไหลคงที่ของของเหลวหนืดผ่านวัตถุทรงกลมแข็งที่จุ่มอยู่ในของเหลว โดยที่เราสมมติว่าแรงเฉื่อยมีค่าเล็กน้อยในการไหลดังกล่าว เชื่อกันว่า แรง โน้มถ่วงที่ดึงอนุภาคลงจะสมดุลกับแรงต้านหนืด จากสมดุลของแรงนี้ สามารถแสดงได้ว่าความเร็วในการตกเป็นไปตามกฎของสโตกส์

${\displaystyle U_{s}={\frac {2}{9}}{\frac {\left(\rho _{p}-\rho _{f}\right)}{\mu }}g\,a^{2}}$^{[ 6 ]}

โดยที่aคือรัศมีของอนุภาค, ρp _และ ρfคือความหนาแน่นของอนุภาคและของไหลตามลำดับ_, μ คือความหนืดของของไหล และgคือความเร่งโน้มถ่วง จากสมการข้างต้น เราจะเห็นว่าความเร็วในการตกตะกอนของอนุภาคขึ้นอยู่กับกำลังสองของรัศมี หากอนุภาคถูกปล่อยจากหยุดนิ่งในของไหลความเร็วในการตกตะกอนUs _จะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งถึงค่าคงที่ที่เรียกว่าความเร็วปลาย (U) ดังแสดงในข้างต้น

การเจือจางเลือดคือการเจือจางความเข้มข้นของเซลล์เม็ดเลือดแดงและส่วนประกอบของพลาสมาโดยการแทนที่เลือดบางส่วนด้วยคอลลอยด์หรือคริสตัลลอยด์เป็นกลยุทธ์เพื่อหลีกเลี่ยงการที่ผู้ป่วยอาจได้รับอันตรายจากการถ่ายเลือดชนิดเดียวกัน^{[ 7 ] [ 8 ]}

การเจือจางเลือดสามารถทำได้โดยคงปริมาตรเลือดไว้ตามปกติ ซึ่งหมายถึงการเจือจางส่วนประกอบของเลือดปกติโดยใช้สารเพิ่มปริมาตรเลือด ในระหว่างการเจือจางเลือดแบบเฉียบพลันโดยคงปริมาตรเลือดไว้ตามปกติ (ANH) เลือดที่สูญเสียไปในระหว่างการผ่าตัดจะมีเม็ดเลือดแดงต่อมิลลิลิตรน้อยลงตามสัดส่วน จึงช่วยลดการสูญเสียเลือดทั้งหมดในระหว่างการผ่าตัด ดังนั้น เลือดที่ผู้ป่วยสูญเสียไปในระหว่างการผ่าตัดจึงไม่ได้สูญเสียไปจริง ๆ เพราะปริมาตรเลือดนี้ได้รับการทำให้บริสุทธิ์และนำกลับไปใส่ในผู้ป่วย

ในทางกลับกัน การเจือจางเลือดด้วยปริมาตรเลือดสูง (HVH) ใช้การขยายปริมาตรเลือดก่อนผ่าตัดแบบเฉียบพลันโดยไม่ต้องนำเลือดออก อย่างไรก็ตาม ในการเลือกของเหลว ต้องมั่นใจว่าเมื่อผสมแล้ว เลือดที่เหลืออยู่จะมีพฤติกรรมในระบบไหลเวียนโลหิตขนาดเล็กเหมือนกับเลือดเดิม โดยยังคงคุณสมบัติความหนืด ทั้งหมด ไว้^{[ 9 ]}

ในการนำเสนอปริมาณ ANH ที่ควรใช้ มีการศึกษาหนึ่งเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของ ANH ซึ่งคำนวณการประหยัด RCM สูงสุดที่เป็นไปได้โดยใช้ ANH โดยพิจารณาจากน้ำหนักของผู้ป่วย H _iและH _m

เพื่อรักษาระดับปริมาตรเลือดให้คงที่ การถอนเลือดของผู้ป่วยเองจะต้องได้รับการทดแทนด้วยสารเจือจางเลือดที่เหมาะสมไปพร้อมกัน ในอุดมคติแล้ว วิธีนี้ทำได้โดยการถ่ายเลือดทดแทนพลาสมาที่มีแรงดันออสโมติก แบบคอลลอยด์ (OP) ในปริมาณที่เท่ากัน คอลลอยด์คือของเหลวที่มีอนุภาคขนาดใหญ่พอที่จะสร้างแรงดันออสโมติกข้ามเยื่อหุ้มหลอดเลือดฝอย เมื่อพิจารณาการใช้คอลลอยด์หรือคริสตัลลอยด์ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องคำนึงถึงองค์ประกอบทั้งหมดของสมการสตาร์ลิง:

${\displaystyle \ Q=K([P_{c}-P_{i}]S-[P_{c}-P_{i}])}$

สมการต่อไปนี้มีประโยชน์ในการระบุค่าฮีมาโตคริตขั้นต่ำที่ปลอดภัยสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย:

${\displaystyle \ BL_{s}=EBV\ln {\frac {H_{i}}{H_{m}}}}$

โดยที่ EBV คือ ปริมาตร เลือด โดยประมาณ ซึ่งในแบบจำลองนี้ใช้ค่า 70 มล./กก. และ_Hi (ค่าฮีโมโกลบินเริ่มต้น) คือค่าฮีโมโกลบินเริ่มต้นของผู้ป่วย จากสมการข้างต้น จะเห็นได้ชัดว่าปริมาตรเลือดที่ถูกนำออกระหว่างการเจือจางเลือดจนถึงค่าHm _นั้นเท่ากับปริมาตรเลือด_BLsปริมาณเลือดที่ต้องนำออกมักจะขึ้นอยู่กับน้ำหนัก ไม่ใช่ปริมาตร จำนวนหน่วยเลือดที่ต้องนำออกเพื่อเจือจางเลือดให้ถึงค่าฮีโมโกลบินที่ปลอดภัยสูงสุด (ANH) สามารถหาได้จาก

${\displaystyle ANH={\frac {BL_{s}}{450}}}$

วิธีการนี้อิงตามสมมติฐานที่ว่าเลือดแต่ละหน่วยที่ถูกนำออกโดยวิธีการเจือจางเลือดมีปริมาตร 450 มิลลิลิตร (ปริมาตรจริงของเลือดแต่ละหน่วยจะแตกต่างกันเล็กน้อย เนื่องจากความสมบูรณ์ของการเก็บเลือดขึ้นอยู่กับน้ำหนัก ไม่ใช่ปริมาตร) แบบจำลองนี้สมมติว่าค่าการเจือจางเลือดเท่ากับค่าH _m ก่อนการผ่าตัด ดังนั้น การถ่ายเลือดกลับเข้าไปใหม่ที่ได้จากการเจือจางเลือดจะต้องเริ่มต้นเมื่อเริ่มมีภาวะ SBL (Self-Blood Lymphocyte Ligation) ค่า RCM (Registered Blood Unit) ที่พร้อมสำหรับการถ่ายกลับเข้าไปใหม่หลัง ANH (RCMm) สามารถคำนวณได้จาก ค่า H _iของผู้ป่วยและค่าฮีมาโตคริตสุดท้ายหลังการเจือจางเลือด ( H _m )

${\displaystyle RCM=EVB\times (H_{i}-H_{m})}$

ค่า SBL สูงสุดที่เป็นไปได้เมื่อใช้ ANH โดยไม่ทำให้ค่าฮีโมโกลบินต่ำกว่า Hm(BLH) นั้น หาได้จากการสมมติว่าเลือดทั้งหมดที่ถูกนำออกระหว่างการใช้ ANH จะถูกส่งกลับคืนสู่ผู้ป่วยในอัตราที่เพียงพอต่อการรักษาระดับฮีมาโตคริตให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัยขั้นต่ำ

${\displaystyle BL_{H}={\frac {RCM_{H}}{H_{m}}}}$

หากใช้ ANH ตราบใดที่ SBL ไม่เกินBL _Hก็จะไม่จำเป็นต้องให้เลือด จากที่กล่าวมาข้างต้น เราจึงสรุปได้ว่าHไม่ควรเกินs ดังนั้น ความแตกต่างระหว่างBL _HและBL _sจึงเป็นการสูญเสียเลือดจากการผ่าตัดที่เพิ่มขึ้น ( BL _i ) ที่เป็นไปได้เมื่อใช้ ANH

${\displaystyle \ {BL_{i}}={BL_{H}}-{BL_{s}}}$

เมื่อแสดงในรูปของ RCM

${\displaystyle {RCM_{i}}={BL_{i}}\times {H_{m}}}$

โดยที่RCM _iคือมวลเม็ดเลือดแดงที่จะต้องให้โดยใช้เลือดจากผู้บริจาครายอื่นเพื่อรักษาระดับH _mหากไม่ได้ใช้ ANH และการสูญเสียเลือดเท่ากับ BLH

แบบจำลองที่ใช้สมมติว่า ANH ใช้สำหรับผู้ป่วยที่มีน้ำหนัก 70 กก. โดยมีปริมาณเลือดโดยประมาณ 70 มล./กก. (4900 มล.) ช่วงของH _iและH _mได้รับการประเมินเพื่อทำความเข้าใจเงื่อนไขที่การเจือจางเลือดมีความจำเป็นเพื่อประโยชน์ของผู้ป่วย^{[ 10 ] [ 11 ]}

ผลลัพธ์ของการคำนวณแบบจำลองแสดงอยู่ในตารางในภาคผนวกสำหรับช่วงค่าH _iตั้งแต่ 0.30 ถึง 0.50 โดยทำการให้เลือดทดแทนด้วยวิธี ANH เมื่อค่าฮีโมโกลบินต่ำสุดอยู่ระหว่าง 0.30 ถึง 0.15 หากกำหนดค่า H _i เป็น 0.40 และ สมมติว่า H _mเป็น 0.25 จากสมการข้างต้น จำนวน RCM ยังคงสูงอยู่ และไม่จำเป็นต้องใช้ ANH หากการสูญเสียเลือดไม่เกิน 2303 มล. เนื่องจากค่าฮีโมโกลบินจะไม่ลดลงต่ำกว่า H _{m แม้ว่า}จะต้องนำเลือดออก 5 ยูนิตในระหว่างการเจือจางเลือดก็ตาม ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุดจากเทคนิคนี้ หากใช้ ANH จะไม่จำเป็นต้องใช้เลือดจากผู้บริจาครายอื่นเพื่อรักษาระดับH _mหากการสูญเสียเลือดไม่เกิน 2940 มล. ในกรณีเช่นนี้ ANH สามารถประหยัดเลือดได้สูงสุด 1.1 ยูนิตเทียบเท่าเม็ดเลือดแดงอัดแน่น และการถ่ายเลือดจากผู้บริจาครายอื่นยังคงจำเป็นเพื่อรักษาระดับH _mแม้ว่าจะใช้ ANH ก็ตาม แบบจำลองนี้สามารถใช้เพื่อระบุว่าเมื่อใดควรใช้ ANH สำหรับผู้ป่วยแต่ละราย และระดับของ ANH ที่จำเป็นเพื่อให้ได้ประโยชน์สูงสุด

ตัวอย่างเช่น หากค่า H _iน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.30 จะไม่สามารถประหยัดมวลเม็ดเลือดแดงได้เทียบเท่ากับเม็ดเลือดแดงเข้มข้น (PRBC) สองยูนิต แม้ว่าผู้ป่วยจะถูกทำให้เลือดเจือจางจนมีค่าH _mเท่ากับ 0.15 ก็ตาม นั่นเป็นเพราะจากสมการ RCM ค่า RCM ของผู้ป่วยต่ำกว่าสมการที่ให้ไว้ข้างต้น หาก ค่า H _iเท่ากับ 0.40 จะต้องนำเลือดออกอย่างน้อย 7.5 ยูนิตในระหว่าง ANH ซึ่งจะทำให้ค่าH _mเท่ากับ 0.20 เพื่อประหยัดเลือดเทียบเท่าสองยูนิต เห็นได้ชัดว่ายิ่งค่าH _i มาก และยิ่งนำเลือดออกในระหว่างการเจือจางเลือดมากเท่าใด ANH ก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการป้องกันการถ่ายเลือดจากผู้บริจาครายอื่น แบบจำลองนี้ออกแบบมาเพื่อให้แพทย์สามารถพิจารณาได้ว่า ANH อาจเป็นประโยชน์ต่อผู้ป่วยในกรณีใดบ้าง โดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับค่าH _iศักยภาพในการเกิด SBL และการประมาณค่าH _mแม้ว่าแบบจำลองจะใช้ผู้ป่วยที่มีน้ำหนัก 70 กิโลกรัม แต่ผลลัพธ์สามารถนำไปใช้กับผู้ป่วยรายใดก็ได้ ในการนำผลลัพธ์เหล่านี้ไปใช้กับน้ำหนักตัวใดๆ ค่า BLs, BLH และ ANHH หรือ PRBC ที่ระบุในตารางจะต้องคูณด้วยตัวประกอบที่เราจะเรียกว่า T

${\displaystyle T={\frac {\text{น้ำหนักของผู้ป่วยเป็นกิโลกรัม}}{70}}}$

โดยพื้นฐานแล้ว แบบจำลองที่กล่าวถึงข้างต้นได้รับการออกแบบมาเพื่อทำนายค่า RCM สูงสุดที่สามารถช่วยรักษา ANH ได้

โดยสรุป ประสิทธิภาพของ ANH ได้รับการอธิบายทางคณิตศาสตร์โดยการวัดการสูญเสียเลือดจากการผ่าตัดและการวัดปริมาณการไหลของเลือด รูปแบบการวิเคราะห์นี้ช่วยให้สามารถประเมินประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ของเทคนิคได้อย่างแม่นยำ และแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้การวัดในด้านการแพทย์^{[ 10 ]}

The heart is the driver of the circulatory system, pumping blood through rhythmic contraction and relaxation. The rate of blood flow out of the heart (often expressed in L/min) is known as the cardiac output (CO).

Blood being pumped out of the heart first enters the aorta, the largest artery of the body. It then proceeds to divide into smaller and smaller arteries, then into arterioles, and eventually capillaries, where oxygen transfer occurs. The capillaries connect to venules, and the blood then travels back through the network of veins to the venae cavae into the right heart. The micro-circulation — the arterioles, capillaries, and venules —constitutes most of the area of the vascular system and is the site of the transfer of O₂, glucose, and enzyme substrates into the cells. The venous system returns the de-oxygenated blood to the right heart where it is pumped into the lungs to become oxygenated and CO₂ and other gaseous wastes exchanged and expelled during breathing. Blood then returns to the left side of the heart where it begins the process again.

In a normal circulatory system, the volume of blood returning to the heart each minute is approximately equal to the volume that is pumped out each minute (the cardiac output).^[12] Because of this, the velocity of blood flow across each level of the circulatory system is primarily determined by the total cross-sectional area of that level.

Cardiac output is determined by two methods. One is to use the Fick equation:

${\displaystyle CO=VO2/C_{a}O_{2}-C_{v}O_{2}}$

The other thermodilution method is to sense the temperature change from a liquid injected in the proximal port of a Swan-Ganz to the distal port.

Cardiac output is mathematically expressed by the following equation:

${\displaystyle CO=SV\คูณทรัพยากรบุคคล}$

where

• CO = cardiac output (L/sec)
• SV = stroke volume (ml)
• HR = heart rate (bpm)

The normal human cardiac output is 5-6 L/min at rest. Not all blood that enters the left ventricle exits the heart. What is left at the end of diastole (EDV) minus the stroke volume make up the end systolic volume (ESV).^[13]

Circulatory system of species subjected to orthostatic blood pressure (such as arboreal snakes) has evolved with physiological and morphological features to overcome the circulatory disturbance. For instance, in arboreal snakes the heart is closer to the head, in comparison with aquatic snakes. This facilitates blood perfusion to the brain.^[14][15]

Blood flow is also affected by the smoothness of the vessels, resulting in either turbulent (chaotic) or laminar (smooth) flow. Smoothness is reduced by the buildup of fatty deposits on the arterial walls.

The Reynolds number (denoted NR or Re) is a relationship that helps determine the behavior of a fluid in a tube, in this case blood in the vessel.

The equation for this dimensionless relationship is written as:^[16]

${\displaystyle NR={\frac {\rho vL}{\mu }}}$

• ρ: density of the blood
• v: mean velocity of the blood
• L: characteristic dimension of the vessel, in this case diameter
• μ: viscosity of blood

The Reynolds number is directly proportional to the velocity and diameter of the tube. Note that NR is directly proportional to the mean velocity as well as the diameter. A Reynolds number of less than 2300 is laminar fluid flow, which is characterized by constant flow motion, whereas a value of over 4000, is represented as turbulent flow.^[16] Due to its smaller radius and lowest velocity compared to other vessels, the Reynolds number at the capillaries is very low, resulting in laminar instead of turbulent flow.^[17]

Often expressed in cm/s. This value is inversely related to the total cross-sectional area of the blood vessel and also differs per cross-section, because in normal condition the blood flow has laminar characteristics. For this reason, the blood flow velocity is the fastest in the middle of the vessel and slowest at the vessel wall. In most cases, the mean velocity is used.^[18] There are many ways to measure blood flow velocity, like videocapillary microscoping with frame-to-frame analysis, or laser Doppler anemometry.^[19] Blood velocities in arteries are higher during systole than during diastole. One parameter to quantify this difference is the pulsatility index (PI), which is equal to the difference between the peak systolic velocity and the minimum diastolic velocity divided by the mean velocity during the cardiac cycle. This value decreases with distance from the heart.^[20]

${\displaystyle PI={\frac {v_{systole}-v_{diastole}}{v_{หมายถึง}}}}$

Resistance is also related to vessel radius, vessel length, and blood viscosity.

ในแนวทางแรกโดยอิงจากของเหลว ตามที่ระบุไว้ในสมการ Hagen–Poiseuille [ ^{16 ] สม}การมีดังนี้:

${\displaystyle \Delta P={\frac {8\mu lQ}{\pi r^{4}}}}$

• ∆ P : การลดลงของความดัน/ความชัน
• μ : ความหนืด
• l : ความยาวของท่อ ในกรณีของภาชนะที่มีความยาวอนันต์ l จะถูกแทนที่ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของภาชนะ
• ถาม : อัตราการไหลของเลือดในหลอดเลือด
• r : รัศมีของเรือ

ในแนวทางที่สอง ซึ่งมีความสมจริงมากขึ้นเกี่ยวกับความต้านทานของหลอดเลือดและมาจากการสังเกตเชิงทดลองเกี่ยวกับการไหลของเลือด ตามที่ Thurston ^{[ 22 ]}กล่าวไว้ มีชั้นเซลล์ที่ปล่อยพลาสมาที่ผนังล้อมรอบการไหลที่อุดตัน เป็นชั้นของของเหลวซึ่งที่ระยะ δ ความหนืด η เป็นฟังก์ชันของ δ เขียนเป็น η(δ) และชั้นที่ล้อมรอบเหล่านี้ไม่ได้มาบรรจบกันที่ศูนย์กลางของหลอดเลือดในการไหลของเลือดจริง แต่จะมีการไหลที่อุดตันซึ่งมีความหนืดสูงมากเนื่องจากมีเม็ดเลือดแดงที่มีความเข้มข้นสูง Thurston ได้ประกอบชั้นนี้เข้ากับความต้านทานการไหลเพื่ออธิบายการไหลของเลือดโดยใช้ความหนืด η(δ) และความหนา δ จากชั้นผนัง

กฎความต้านทานของเลือดปรากฏในรูป R ที่ปรับให้เข้ากับลักษณะการไหลเวียนของเลือด:

${\displaystyle R={\frac {cL\eta (\delta )}{(\pi \delta r^{3})}}}$^{[ 22 ]}

ที่ไหน

• R = ความต้านทานต่อการไหลเวียนของเลือด
• c = ค่าคงที่สัมประสิทธิ์การไหล
• L = ความยาวของเรือ
• η(δ) = ความหนืดของเลือดในผนังพลาสมาที่ปล่อยออกมาและการเรียงตัวเป็นชั้นของเซลล์
• r = รัศมีของหลอดเลือด
• δ = ระยะทางในชั้นเซลล์ปล่อยพลาสมา

ความต้านทานของเลือดจะแตกต่างกันไปตามความหนืดของเลือดและขนาดของการไหลที่ถูกปิดกั้น (หรือการไหลแบบปลอกหุ้ม เนื่องจากเป็นการเสริมกันตลอดหน้าตัดของหลอดเลือด) รวมถึงขนาดของหลอดเลือดด้วย สมมติว่าการไหลในหลอดเลือดเป็นแบบราบเรียบและคงที่ พฤติกรรมของหลอดเลือดจะคล้ายกับท่อ ตัวอย่างเช่น ถ้า p1 และ p2 เป็นความดันที่ปลายท่อ ความดันลดลง/ความชันจะเป็นดังนี้: ^{[ 23 ]}

${\displaystyle {\frac {p_{1}-p_{2}}{l}}=\Delta P}$

หลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ ซึ่งรวมถึงหลอดเลือดที่ใหญ่พอที่จะมองเห็นได้โดยไม่ต้องใช้กล้องขยาย เป็นท่อลำเลียงที่มีความต้านทานหลอดเลือด ต่ำ (โดยสมมติว่าไม่มี การเปลี่ยนแปลง ของหลอดเลือดแดงแข็งตัว ขั้นรุนแรง ) มีอัตราการไหลสูง ซึ่งทำให้ความดันลดลงเพียงเล็กน้อย ส่วนหลอดเลือดแดงขนาดเล็กและหลอดเลือดฝอยมีความต้านทานสูงกว่า และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ความดันโลหิตลดลงจากหลอดเลือดแดงใหญ่ไปยังหลอดเลือดฝอยในระบบไหลเวียนโลหิต

ในหลอดเลือดแดงฝอย ความดันโลหิตจะต่ำกว่าในหลอดเลือดแดงใหญ่ เนื่องจากการแตกแขนงทำให้ความดันลดลง ยิ่งมีการแตกแขนงมากเท่าใด พื้นที่หน้าตัดรวมก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นความดันที่พื้นผิวจึงลดลง นี่คือเหตุผลที่หลอดเลือดแดงฝอยมีการลดลงของความดันสูงสุด การลดลงของความดันในหลอดเลือดแดงฝอยเป็นผลคูณของอัตราการไหลและความต้านทาน: ∆P = Q x ความต้านทาน ความต้านทานสูงที่พบในหลอดเลือดแดงฝอย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญใน ∆P เป็นผลมาจากรัศมีที่เล็กกว่าประมาณ 30 μm ^{[ 24 ]}ยิ่งรัศมีของท่อเล็กเท่าใด ความต้านทานต่อการไหลของของเหลวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ถัดจากหลอดเลือดแดงฝอยคือหลอดเลือดฝอย ตามตรรกะที่สังเกตได้ในหลอดเลือดแดงฝอย เราคาดว่าความดันโลหิตในหลอดเลือดฝอยจะต่ำกว่าในหลอดเลือดแดงฝอย เนื่องจากความดันเป็นฟังก์ชันของแรงต่อหน่วยพื้นที่ ( P  =  F / A ) ยิ่งพื้นที่ผิวมากเท่าใด ความดันก็จะยิ่งน้อยลงเมื่อมีแรงภายนอกกระทำต่อมัน แม้ว่ารัศมีของหลอดเลือดฝอยจะเล็กมาก แต่เครือข่ายของหลอดเลือดฝอยมีพื้นที่ผิวมากที่สุดในเครือข่ายหลอดเลือด เป็นที่ทราบกันว่ามีพื้นที่ผิวมากที่สุด (485 มม.²) ในเครือข่ายหลอดเลือดของมนุษย์ ยิ่งพื้นที่หน้าตัดทั้งหมดมากเท่าใด ความเร็วเฉลี่ยและความดันก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น^{[ 25 ]}

สารที่เรียกว่าสารหดตัวของหลอดเลือดสามารถลดขนาดของหลอดเลือด ทำให้ความดันโลหิตสูงขึ้น ในขณะที่สารขยายหลอดเลือด (เช่นไนโตรกลีเซอรีน ) จะเพิ่มขนาดของหลอดเลือด ทำให้ความดันโลหิตลดลง

หากความหนืดของเลือดเพิ่มขึ้น (ข้นขึ้น) ผลที่ตามมาคือความดันโลหิตแดงจะเพิ่มขึ้นสภาวะทางการแพทย์ บางอย่าง สามารถเปลี่ยนแปลงความหนืดของเลือดได้ ตัวอย่างเช่น ภาวะโลหิตจาง ( ความเข้มข้น ของเม็ดเลือดแดง ต่ำ ) จะลดความหนืด ในขณะที่ความเข้มข้นของเม็ดเลือดแดงที่เพิ่มขึ้นจะเพิ่มความหนืด เคยเชื่อกันว่าแอสไพรินและยา " ลดความหนืดของเลือด " ที่เกี่ยวข้องจะลดความหนืดของเลือด แต่จากการศึกษาพบว่ายาเหล่านี้ออกฤทธิ์โดยการลดแนวโน้มที่เลือดจะแข็งตัว^{[ 26 ]}

ในการหาค่าความต้านทานหลอดเลือดทั่วร่างกาย (SVR) จะใช้สูตรคำนวณความต้านทานทั้งหมด

${\displaystyle R=(\Delta pressure)/flow.}$

สำหรับ SVR แล้วจะได้ดังนี้:

${\displaystyle SVR=(MAP-CVP)/CO}$

ที่ไหน

• SVR = ความต้านทานหลอดเลือดทั่วร่างกาย (มม.ปรอท/ลิตร/นาที)
• MAP = ความดันโลหิตเฉลี่ย (มม.ปรอท)
• CVP = ความดันหลอดเลือดดำส่วนกลาง (มม.ปรอท)
• CO = ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีด (ลิตร/นาที) ^{[ 27 ]}

หากต้องการแปลงเป็นหน่วยวูด (Wood units) ให้คูณคำตอบด้วย 80

ความต้านทานหลอดเลือดทั่วร่างกายปกติอยู่ระหว่าง 900 ถึง 1440 ไดน์/วินาที/ซม.−5 ^{[ 28 ]}

ไม่ว่าจะอยู่ที่ตำแหน่งใด ความดันโลหิตจะสัมพันธ์กับแรงตึงของผนังหลอดเลือดตามสมการของยัง-ลาปลาซ (โดยสมมติว่าความหนาของผนังหลอดเลือดนั้นน้อยมากเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องภายในหลอดเลือด ):

${\displaystyle \sigma _{\theta }={\dfrac {Pr}{t}}\ }$

ที่ไหน

• Pคือความดันโลหิต
• tคือความหนาของผนัง
• rคือรัศมีด้านในของทรงกระบอก
• ${\displaystyle \sigma _{\theta }\!}$คือความเค้นทรงกระบอกหรือ "ความเค้นตามแนวเส้นรอบวง"

เพื่อให้สมมติฐานเรื่องผนังบางมีความถูกต้อง ภาชนะจะต้องมีความหนาของผนังไม่เกินประมาณหนึ่งในสิบ (มักกล่าวกันว่าหนึ่งในยี่สิบ) ของรัศมีของภาชนะ

ความเค้น ของทรงกระบอกคือแรง เฉลี่ย ที่กระทำตามแนวเส้นรอบวง (ตั้งฉากทั้งกับแกนและรัศมีของวัตถุ) ในผนังทรงกระบอก และสามารถอธิบายได้ดังนี้:

${\displaystyle \sigma _{\theta }={\dfrac {F}{tl}}\ }$

ที่ไหน:

• Fคือแรงที่กระทำตามแนวเส้นรอบวงบนพื้นที่ของผนังทรงกระบอกซึ่งมีด้านยาวสองด้านดังต่อไปนี้:
• tคือความหนาตามแนวรัศมีของทรงกระบอก
• lคือความยาวตามแนวแกนของทรงกระบอก

เมื่อมีแรงกระทำต่อวัสดุ วัสดุจะเริ่มเสียรูปหรือเคลื่อนที่ เนื่องจากแรงที่จำเป็นในการทำให้วัสดุเสียรูป (เช่น เพื่อให้ของเหลวไหล) เพิ่มขึ้นตามขนาดของพื้นผิวของวัสดุ A ^{[ 6 ]}ขนาดของแรง F นี้จึงเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ A ของส่วนของพื้นผิว ดังนั้น ปริมาณ (F/A) ซึ่งเป็นแรงต่อหน่วยพื้นที่จึงเรียกว่าความเค้นความเค้นเฉือน ที่ผนังที่เกี่ยวข้องกับการไหลของเลือดผ่านหลอดเลือดแดงขึ้นอยู่กับขนาดและรูปทรงของหลอดเลือดแดง และอาจมีค่า ^อยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 4 Pa ^{​​[ 29} ]

${\displaystyle \sigma ={\frac {F}{A}}}$.

ภายใต้สภาวะปกติ เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดหลอดเลือดแดงแข็งตัว การเกิดลิ่มเลือด การแพร่กระจายของกล้ามเนื้อเรียบ และการตายของเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือด แรงเฉือนจะรักษาระดับขนาดและทิศทางให้อยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ ในบางกรณีที่เกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์ค้อนเลือด แรงเฉือนจะมีค่ามากขึ้น ในขณะที่ทิศทางของแรงเฉือนอาจเปลี่ยนแปลงไปตามการไหลย้อนกลับ ขึ้นอยู่กับสภาวะทางโลหิตพลศาสตร์ ดังนั้น สถานการณ์นี้จึงอาจนำไปสู่โรคหลอดเลือดแดงแข็งตัวได้^{[ 30 ]}

หลอดเลือดดำถูกอธิบายว่าเป็น "หลอดเลือดเก็บกัก" ของร่างกาย เนื่องจากปริมาณเลือดมากกว่า 70% อยู่ในระบบหลอดเลือดดำ หลอดเลือดดำมีความยืดหยุ่นมากกว่าหลอดเลือดแดงและขยายตัวเพื่อรองรับปริมาณที่เปลี่ยนแปลง^{[ 31 ]}

ความดันโลหิตในระบบไหลเวียนโลหิตส่วนใหญ่เกิดจากการทำงานของหัวใจในการสูบฉีดเลือด^{[ 32 ]}การทำงานของหัวใจในการสูบฉีดเลือดทำให้เกิดการไหลเวียนของเลือดเป็นจังหวะ ซึ่งถูกส่งไปยังหลอดเลือดแดง ผ่านระบบไหลเวียนโลหิตขนาดเล็ก และในที่สุดก็กลับไปยังหัวใจผ่านระบบหลอดเลือดดำ ในแต่ละจังหวะการเต้นของหัวใจ ความดันโลหิตแดงในระบบจะเปลี่ยนแปลงระหว่างค่าสูงสุด ( ซิสโตลิก ) และค่า ต่ำสุด ( ไดแอสโตลิก ) ^{[ 33 ]}ในทางสรีรวิทยา มักจะลดทอนค่าเหล่านี้ให้เหลือเพียงค่าเดียว คือความดันโลหิตแดงเฉลี่ย (MAP)ซึ่งคำนวณได้ดังนี้:

${\displaystyle MAP=DP+1/3(PP)}$

ที่ไหน:

• MAP = ความดันโลหิตเฉลี่ยในหลอดเลือดแดง
• DP = ความดันโลหิตช่วงหัวใจคลายตัว
• PP = ความดันชีพจร ซึ่งคือความดันซิสโตลิกลบด้วยความดันไดแอสโตลิก^{[ 34 ]}

ความแตกต่างของความดันโลหิตเฉลี่ยเป็นสาเหตุของการไหลเวียนของเลือดจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในระบบไหลเวียนโลหิต อัตราการไหลเวียนของเลือดเฉลี่ยขึ้นอยู่กับทั้งความดันโลหิตและความต้านทานต่อการไหลที่เกิดจากหลอดเลือด ความดันโลหิตเฉลี่ยจะลดลงเมื่อเลือดไหลเวียนออกจากหัวใจผ่านหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดฝอยเนื่องจาก การสูญเสียพลังงานจาก ความหนืดความดันโลหิตเฉลี่ยจะลดลงทั่วทั้งระบบไหลเวียนโลหิต แม้ว่าการลดลงส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นตามหลอดเลือดแดงขนาดเล็กและหลอดเลือดฝอย [ ^{35 ] แรง}โน้มถ่วงส่งผลต่อความดันโลหิตผ่าน แรงดัน ไฮโดรสแตติก (เช่น ในขณะยืน) และลิ้นในหลอดเลือดดำการหายใจและการสูบฉีดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่างก็มีอิทธิพลต่อความดันโลหิตในหลอดเลือดดำเช่นกัน^{[ 32 ]}

ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน การไหล และความต้านทานแสดงอยู่ในสมการต่อไปนี้: ^{[ 12 ]}

${\displaystyle Flow=Pressure/Resistance}$

เมื่อนำมาประยุกต์ใช้กับระบบไหลเวียนโลหิต เราจะได้ผลลัพธ์ดังนี้:

${\displaystyle CO=(MAP-RAP)/SVR}$

ที่ไหน

• CO = ปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดต่อนาที (หน่วยเป็นลิตร/นาที)
• MAP = ความดันโลหิตเฉลี่ย (หน่วยเป็น mmHg) คือความดันเฉลี่ยของเลือดขณะออกจากหัวใจ
• RAP = ความดันในห้องหัวใจด้านขวา (หน่วยเป็น mmHg) คือความดันเฉลี่ยของเลือดขณะไหลกลับสู่หัวใจ
• SVR = ความต้านทานหลอดเลือดทั่วร่างกาย (หน่วยเป็น mmHg * min/L)

สมการในรูปแบบที่ง่ายขึ้นนี้ สมมติว่าความดันในห้องหัวใจด้านขวาอยู่ที่ประมาณ 0:

${\displaystyle CO\approx MAP/SVR}$

ความดันโลหิตที่เหมาะสมในหลอดเลือดแดงแขน ซึ่งเป็น จุดที่เครื่องวัดความดันโลหิตมาตรฐานวัดความดัน คือ <120/80 mmHg หลอดเลือดแดงหลักอื่นๆ มีระดับความดันโลหิตที่บันทึกไว้ใกล้เคียงกัน ซึ่งบ่งชี้ว่ามีความแตกต่างกันน้อยมากระหว่างหลอดเลือดแดงหลัก ในหลอดเลือดแดงอินโนมิเนต ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ 110/70 mmHg หลอดเลือดแดงซับคลาเวียนขวาเฉลี่ยอยู่ที่ 120/80 และหลอดเลือดแดงใหญ่ในช่องท้องอยู่ที่ 110/70 mmHg ^{[ 25 ]}ความดันที่ค่อนข้างสม่ำเสมอในหลอดเลือดแดงบ่งชี้ว่าหลอดเลือดเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บความดันสำหรับของเหลวที่ถูกขนส่งภายใน

ความดันจะลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อเลือดไหลจากหลอดเลือดแดงใหญ่ ผ่านหลอดเลือดฝอย จนกระทั่งเลือดถูกดันกลับเข้าไปในหัวใจผ่านหลอดเลือดดำเล็ก หลอดเลือดดำใหญ่ โดยอาศัยกล้ามเนื้อช่วย ในแต่ละระดับความดันที่ลดลง อัตราการไหลจะถูกกำหนดโดยความต้านทานต่อการไหลของเลือด ในหลอดเลือดแดง หากไม่มีโรค ความต้านทานต่อเลือดจะมีน้อยมากหรือไม่มีเลย เส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดเลือดเป็นตัวกำหนดหลักที่สุดในการควบคุมความต้านทาน เมื่อเทียบกับหลอดเลือดขนาดเล็กอื่นๆ ในร่างกาย หลอดเลือดแดงมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่ามาก (4 มม.) ดังนั้นความต้านทานจึงต่ำ^{[ 25 ]}

ความแตกต่างของความดันโลหิตระหว่าง แขนและขาคือความแตกต่างระหว่างความดันโลหิตที่วัดได้ในแขนและที่วัดได้ในขา โดยปกติจะน้อยกว่า 10 มม.ปรอท^{[ 36 ]}แต่อาจเพิ่มขึ้นได้ เช่น ในกรณีหลอดเลือดแดงใหญ่ตีบ^{[ 36 ]}

การตรวจวัดการไหลเวียนโลหิตคือการสังเกตค่าพารามิเตอร์การไหลเวียนโลหิตในช่วงเวลาต่างๆ เช่นความดันโลหิตและอัตราการเต้นของหัวใจความดันโลหิตสามารถตรวจวัดได้ทั้งแบบสอดใส่เครื่องมือวัดความดันโลหิตเข้าไปในร่างกาย (เพื่อให้ตรวจวัดได้อย่างต่อเนื่อง) หรือแบบไม่สอดใส่เครื่องมือ โดยการวัดความดันโลหิตซ้ำๆ ด้วย ปลอกแขน วัด ความดันโลหิต แบบเป่าลม

ความดันโลหิตสูงได้รับการวินิจฉัยจากการมีความดันโลหิตแดง 140/90 หรือมากกว่าในการตรวจทางคลินิกสองครั้ง^{[ 27 ]}

ความดันลิ่มหลอดเลือดแดงปอดสามารถแสดงให้เห็นได้ว่ามีภาวะหัวใจล้มเหลว ความผิดปกติของลิ้นหัวใจไมทรัลและเอออร์ติก ภาวะปริมาตรเลือดเกิน การไหลเวียนเลือดลัดวงจร หรือภาวะหัวใจถูกกดทับ^{[ 37 ]}

การตรวจสอบการไหลเวียนโลหิตแบบไม่รุกรานของหลอดเลือดในจอตา สามารถทำได้โดยใช้เลเซอร์ดอปเปลอร์โฮโลแกรม โดยใช้แสงอินฟราเรดใกล้ ดวงตาเป็นโอกาสพิเศษสำหรับการสำรวจโรคหลอดเลือดหัวใจแบบ ไม่รุกราน การถ่ายภาพเลเซอร์ดอปเปลอร์ด้วยโฮโลแกรมดิจิทัลสามารถวัดการไหลเวียนของเลือดในเรตินาและคอรอยด์ซึ่งการตอบสนองของดอปเปลอร์จะแสดง โปรไฟล์รูปทรง พัลส์ตามเวลา^{[ 38 ] [ 39 ]} เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถ ทำไมโครแอนจิโอแกรมเชิงฟังก์ชันแบบไม่รุกรานได้โดยการวัดการตอบสนองของดอปเปลอร์ที่มีความคมชัดสูงจากโปรไฟล์การไหลเวียนของเลือดภายในหลอดเลือดในส่วนหลังของดวงตา ความแตกต่างของความดันโลหิตเป็นตัวขับเคลื่อนการไหลของเลือดตลอดการไหลเวียน อัตราการไหลเวียนของเลือดเฉลี่ยขึ้นอยู่กับทั้งความดันโลหิตและความต้านทานการไหลเวียนโลหิตที่แสดงโดยหลอดเลือด

ANH

ภาวะเลือดเจือจางเฉียบพลันโดยปริมาตรเลือดปกติ

อันฮ_ยู

จำนวนหน่วยในช่วง ANH

บีแอล_เอช

ปริมาณเลือดที่สูญเสียสูงสุดที่อาจเกิดขึ้นได้เมื่อใช้ ANH ก่อนที่จะต้องให้เลือดผู้บริจาคชนิดเดียวกัน

บีแอล_ไอ

อาจเกิดการเสียเลือดเพิ่มขึ้นได้กับ ANH (BL _H – BL _s )

บีแอล เอ_ส

ปริมาณเลือดที่สูญเสียสูงสุดโดยไม่ใช้ ANH ก่อนการถ่ายเลือดจากผู้บริจาครายอื่น

อีบีวี

ปริมาณเลือดโดยประมาณ (70 มล./กก.)

เอชซีที

ค่าฮีมาโตคริตจะแสดงเป็นเศษส่วนเสมอในที่นี้

สวัสดี_​

ค่าฮีมาโตคริตเริ่มต้น

เอช_เอ็ม

ค่าฮีมาโตคริตขั้นต่ำที่ปลอดภัย

พีอาร์บีซี

ประหยัดปริมาณเม็ดเลือดแดงเทียบเท่าโดย ANH

อาร์ซีเอ็ม

มวลเม็ดเลือดแดง

อาร์ซีเอ็ม_เอช

มวลเซลล์ที่พร้อมสำหรับการถ่ายเลือดหลัง ANH

อาร์ซีเอ็ม_ไอ

มวลเม็ดเลือดแดงได้รับการช่วยชีวิตโดย ANH

เอสบีแอล

การเสียเลือดจากการผ่าตัด

คำว่าhemodynamics ( / ˌ h iː m ə d aɪ ˈ n æ m ɪ k s , - m oʊ -/ ^{[ 40 ]} ) ใช้รูปแบบการรวมกันของhemo- (ซึ่งมาจากภาษากรีกโบราณhaimaหมายถึงเลือด) และdynamicsดังนั้นจึงหมายถึง " พลวัตของเลือด " สระของ พยางค์ hemo-เขียนแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลง ae/ e

• เรียนรู้เกี่ยวกับพลศาสตร์ของเลือด