二﹑柏努利方程
根据多普勒频移,多普勒超声心动图可测定心腔和大血管内血流流速,依照柏努利方程(Bernoulli equation),血流流速可转换为压差(mmHg[1])。如图3-13,血流流经一狭窄口径时的柏努利方程。柏努利方程有三个组成成分:对流加速度、血流加速度和液体黏性摩擦。
多数临床情况下,血流流经狭窄管腔时血流加速度和液体黏性摩擦可忽略不计,因此通过一固定口径的血流压差(ΔP)可简化:
图3-13 柏努利方程
血流流经狭窄口径的柏努利方程有三个组成成分:对流加速、血流加速和液体黏性摩擦。P1、V1为狭窄前的压力和速度,P2、V2为狭窄后的压力和速度。
V1、V2分别为狭窄近端、远端流速;ρ为血液的密度(ρ=1.06g/cm3),V2、V1以m/s(1m/s=100cm/s),1mmHg =1330dyn(1g·cm/s2),因此ΔP 将单位dyn转化mmHg时,为1.06×100×100/(2×1330)= 3.99,约为4。如果V1<<V2,则该方程再简化为ΔP=4×V22。采用多普勒信号或者柏努利方程测量时,多普勒测定的血流流速为瞬时流速,由血流流速换算成的压差亦为瞬时压差,峰值流速或压差容易测定,但临床更有价值的是测量平均压差值。
对于某一狭窄瓣口、室间隔缺损,或者瓣膜反流,血流通过该狭窄孔径的速度与狭窄孔径的大小有关,狭窄孔径越小,通过该狭窄孔径的血流速度越快。在大多数临床情况下,通过该狭窄孔径的血流压差(ΔP =4V2)可以用简化的柏努利方程来计算,ΔP表示通过该狭窄孔径的瞬时压差(mmHg),V为通过该狭窄孔径的瞬时流速。临床上瓣膜狭窄、瓣膜反流、心内分流等都可应用简化的柏努利方程计算心腔内压力。例如三尖瓣反流(TR)速度反映了右心室(RV)和右心房(RA)收缩压的差异。RA压力(估测值或测量值)加上(TR速度)2×4就等于RV收缩压。如果无右心室流出道的梗阻,肺动脉收缩压(PASP)应该等于RV收缩压。例如:
TR速度=4m/s;RAP=10mmHg
RV收缩压=(TR速度)2×4 + RAP
4×(4)2=64mmHg+10mmHg
PASP =RV收缩压=4×42+10=74(mmHg)
同样的,肺动脉瓣反流(PR)的速度代表了PA与RV舒张压之间的差别。因此,PA舒张(末)压(PAEDP)=RVEDP + 4(PR舒张末期速度)2。RVEDP为右心室舒张末期压,等于RAP(估测值或测量值)。二尖瓣反流(MR)速度代表了左心室(LV)和左心房(LA)收缩压之间的差值。无左心室流出道梗阻的患者,外周动脉的收缩压(SBP)等同于左心室收缩压,因此,LAP等于SBP-4(MR)2。同理主动脉瓣反流(AR)也反映了舒张期主动脉压(DBP)与左心室舒张末期压(LVEDP)之间的差值,因此,为舒张末期主动脉瓣反流流速。