The Fluid Mechanics of Large Blood Vessels pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Pedley, T. J.

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 68.93

装帧:

isbn号码:9780521089562

丛书系列:

图书标签:

• Fluid Mechanics
• Blood Vessels
• Hemodynamics
• Biophysics
• Physiology
• Bioengineering
• Cardiovascular System
• Mathematical Modeling
• Computational Fluid Dynamics
• Biomechanics

血液动力学：巨型血管中的流动之秘 在这本引人入胜的著作中，我们将踏上一段探索生命脉动核心的旅程——巨型血管中的血液动力学。本书并非仅仅罗列枯燥的公式和抽象的理论，而是致力于揭示那些支撑我们身体运行的庞大动脉和静脉中，如同宇宙般复杂的流体运动。我们将深入剖析血液，这个由无数细胞、蛋白质和关键分子组成的动态混合物，如何在这些生命的管道中流动、分叉、加速与减速，以及这些精妙的流动模式如何与血管的结构、功能乃至整体健康息息相关。 我们从最基本的概念入手，理解流体行为的普遍规律。何谓粘度？它如何影响血液在血管中的流动阻力？我们将借助于流体力学中的基本原理，如牛顿粘性定律，来描述血液作为一种非牛顿流体的独特表现。这意味着血液的粘度并非恒定不变，而是受到剪切速率的影响，在血管不同区域、不同流速下呈现出差异化的流动特性。这种复杂性正是本书的核心魅力之一，它迫使我们超越简化的模型，去拥抱生命体内部流动的真实面貌。 接着，我们将聚焦于巨型血管的几何形态。主动脉，如同人体内的主干道，其粗壮的管壁和舒张压的维持机制，决定了血液的初始动力和稳定流速。而随后的分支血管，则通过一系列复杂的级联分叉，将富含氧气的血液输送到身体的每一个角落。我们将分析这些分叉的角度、曲率以及管径的变化，是如何影响局部流速、压力梯度以及潜在的湍流区域的。这些几何特征并非随意生成，而是经过亿万年进化的精妙设计，旨在优化血液输送效率，并最大限度地降低能量损耗。 我们将深入探讨压力在巨型血管中的作用。心脏的搏动如同一个强大的泵，源源不断地将血液注入血管，产生压力波。这些压力波如何在弹性血管中传播？它们又如何受到血管壁弹性和阻力的影响而衰减？我们将分析收缩压和舒张压的含义，以及它们在血管动力学中的核心地位。脉搏的形成，正是压力波在血管中传播的直观体现，而不同位置的脉搏强度和形态变化，则能反映出血管的健康状况和血液流动的整体情况。 本书还将详细阐述流速和流量的概念。流速，即血液在单位时间内通过某个截面的距离；而流量，则是单位时间内通过的体积。我们将分析在巨型血管中，流速和流量是如何变化的。例如，在主动脉瓣开口处，流速最高，以确保大量血液迅速注入全身；而在外周的小动脉和毛细血管中，流速则显著降低，为物质交换提供了充足的时间。我们将运用连续性方程等流体力学基本工具，来量化这些变化，并理解其背后的物理机制。 当然，我们无法忽视血液本身的组成及其对流动的影响。红细胞，这些承担着氧气运输重任的扁平盘状细胞，在狭窄的血管中会发生形变，以适应有限的空间。它们的排列方式，以及与血管壁的相互作用，都会影响血液的整体粘度。血小板和白细胞，虽然数量较少，但在特定情况下，例如炎症或损伤时，它们的聚集和行为也会对血流产生显著影响。我们将探讨这些细胞动力学如何与宏观的血管动力学相互作用，共同构成一个动态平衡的系统。 湍流，这一看似混乱的流动现象，在巨型血管中并非总是负面的。在某些特定的生理条件下，例如主动脉瓣附近的快速流动，短暂的湍流可能有助于提高混合效率，促进营养物质的扩散。然而，持续的、不受控制的湍流，则可能对血管壁造成损伤，加速动脉粥样硬化的进程。本书将深入分析湍流产生的条件，以及在巨型血管中，哪些区域更容易发生湍流，以及湍流的动力学特征。 血管壁的弹性，是巨型血管能够维持稳定血压和有效血液循环的关键。我们将在书中详细分析血管壁的结构，包括内皮层、中层和平滑肌层，以及它们的力学特性。我们将探讨血管的顺应性，即在压力变化时血管扩张的能力，以及其对脉冲波传播的影响。血管壁的损伤，例如动脉硬化，会使其弹性下降，顺应性降低，从而导致血压升高和脉冲波异常。 我们还将涉足一些更高级的概念，例如剪切应力。血液流过血管壁时，会在血管壁上产生一种切向的力，这便是剪切应力。这种剪切应力不仅影响血管内皮细胞的功能，例如一氧化氮（NO）的产生，还与血管的重塑和适应性变化密切相关。我们将分析不同流速和血管几何形状如何影响剪切应力的分布，以及过高或过低的剪切应力可能带来的生理和病理影响。 本书的另一重要方面是，我们将不仅仅停留在静态的描述，而是会深入探讨动态过程。心脏的每一次搏动，都会引发一系列复杂的、随时间变化的流动模式。我们将分析收缩期和舒张期血液流动的差异，以及这些周期性变化如何协同作用，维持全身的血液供应。我们将运用先进的数值模拟方法和实验技术，来可视化和量化这些动态过程，从而更深入地理解巨型血管的生命力。 最后，我们将目光投向临床应用。巨型血管的血液动力学异常，是许多严重疾病的根源，例如高血压、动脉瘤、瓣膜病以及中风等。理解这些疾病背后的流体动力学机制，对于疾病的诊断、治疗和预防至关重要。我们将探讨在临床实践中，如何利用超声心动图、磁共振成像等技术来评估血液流动参数，以及这些参数如何帮助医生做出更精准的诊断和制定更有效的治疗方案。例如，通过测量流速和压力梯度，可以评估瓣膜狭窄的严重程度；通过观察血流的湍流情况，可以提示血管壁的损伤。 总而言之，《血液动力学：巨型血管中的流动之秘》是一次对生命最核心动力系统的深入探索。它将带领您穿越主动脉的宏伟，领略其分支血管的精妙，理解血液这最神奇的流体如何在其中舞蹈、奔腾。本书融合了基础的流体力学原理、精密的生物力学分析以及前沿的医学应用，旨在为读者提供一个全面而深刻的视角，去欣赏和理解我们身体内那条永不停息的生命之河。它不仅是献给工程师、物理学家和生物学家的学术盛宴，更是任何对生命运作机制充满好奇的读者不容错过的指南。

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