零血壓可乎?

零血壓可乎?

壓力與空間的取捨與站立的代價

人體循環系統的功能在於運送各種養份(包括氧氣)到各個器官組織,
同時把廢物運到處理場(如肝,腎,肺)排出,基本上提供的是一種流量,
同樣的流量可以發生在低壓力下,也可以發生在高壓力下,
只要降低周邊血管阻力(resistance)就可以在同樣心輸出流量(cardiac output)下,
有較低的動靜脈壓力差及動脈血壓,
在此同時,心臟對血液的作功相近於 血壓 x 心輸出量,
同樣的心輸出量,血壓越低心臟負荷也越低,
很多降血壓藥物就是透過這樣的作用,不但沒減少,還可能稍微增加心輸出量,
同時可以減少心臟負荷,但如果繼續降到0,
心臟可以用最少的作功達到同樣的循環目的,可行嗎?

根據流體力學導出的 Poiseuille equation,
可以知道血流和壓力差成正比,管徑4次方成正比
也就是說周邊血管阻力和管徑4次方成反比,
要把血壓減一半又要維持同樣的血流,血管管徑要變成1.19倍(2^(1/4)),血管截面積變成1.41倍,即便血管長度不變下,血管體積也會變1.41倍,
(人的總體積增加可能導致血管長度必須增長)
人體血液量將從約5公升左右變成7公升,
如果要讓血壓掉到0,血管體積得要變無限大,這是不可能的
當血壓低到一個程度以後基本上就是空間和壓力間的取捨問題,

除了上述維持流量的問題之外,
各種組織多少有壓力存在,如收縮中的肌肉,或碰觸物體處,
或者吸氣時腹腔壓力也會增加(脊椎骨伸縮極其有限)
血管內壓力若小於組織壓力,可能會被壓扁而無法維持循環,
假定這個最小維持壓力為Pm
人站立時腳部的動靜脈壓力必定大於頭部的動靜脈壓力,
而界於動靜脈間微血管壓力必定界於動靜脈壓力之間,
並由小動脈和小靜脈的血管阻力來決定,
人在地球上受有重力,血液作為流動性的液體,
頭頂至心臟(約乳頭高度)佔身高1/4左右,若身高為H公分,
站立或直坐時頭頂和心臟壓力差為H/1.36/4=0.18H (mmHg),
頭頂動靜脈壓至少須>Pm,則心臟處之動靜脈壓至少須>Pm+0.18H,
170cm的人,血壓至少要在31mmHg以上才能維持站立或直坐時頭頂循環,

再來是動態的問題,
不管是叢林中的人類,或是現代生活中的人類,
都會有各種應變需求,如跑步時運輸需求大增,
此時需求器官必須擴張血管減低阻力來引進血流,
(像是打開水龍頭)
需求器官血管體積增加, (總血液量無法突然增加,
一些儲血的血管必須收縮來維持血液能充滿血管保持壓力),
如果血管體積佔該需求器官比例越大,
則越可能造成該器官體積與壓力增加,
(如表皮發炎會腫(體積增加)痛(壓力壓迫痛覺受器)),
此時若動脈壓太低,局部血管可能被壓扁,
保持較高的血壓使血管體積保持較低佔比,
也可減少此類動員時,需求器官承受的空間與壓力衝擊

由上面討論可知,
身高越高,體重越重(組織壓力大)的人,
生理上理應有較高的最適血壓以維持其生存,

隨著年紀增加,人類的平均血壓和收縮壓也會逐漸上升,
這部分就不一定是生理性的,
周邊器官退化通常導致血流需求減少,
按理講沒必要增加血壓,
收縮壓的上升或許可以用血管彈性變差使脈壓變大來解釋,
但平均血壓的上升,就可能有內分泌及神經系統誤判的成分在內