肝脏是人体最大的实质性器官和腺体，执行着复杂的生理功能，其由门静脉与肝动脉双重供血，并且肝脏双重血供之间还存在着复杂的吻合血管网络。正常人肝脏血流量约为800~1200 ml/min；肝脏接受血量约占心输出量的25%，其中，门静脉供血流量约占总肝脏入血流量的75%，肝动脉供血流量约占25%。虽然肝动脉供血流量较少，但是肝脏的血氧供应约50％来源于肝动脉^[1]，并且肝脏根据所需氧量进行相应调节。肝脏血容量约占总血容量的10%～15%，主要受肝静脉压力影响^[2]。成人门静脉血管的直径（约1 cm左右，因人而异）比肝动脉粗，肝动脉压与主动脉压相近，门静脉压约在6~10 mm Hg范围内^[2]。

       肝脏疾病往往会引起肝脏双重血供及肝静脉血液回流的异常，导致肝脏血流动力学的改变，包括：肝动脉、门静脉的压力和血流以及血管口径的变化；肝窦的口径和血流量的变化；肝静脉的压力和血流量的变化；与肝脏血流动力学改变相关的全身血流动力学改变；肝动脉和门静脉局部血管重构及其血流流场变化等^[3]。结合临床进行数学模型仿真，阐明肝脏血供的血流动力学机理，进而为肝脏疾病的诊断和手术治疗提供有效的分析方法和理论依据，是一项具有重要的理论意义和临床应用价值的研究课题，也是对肝脏血流动力学临床研究的有效补充和完善。

1　肝脏血管造影及血流灌注的临床检测

       临床上常用的肝脏血管造影及血流灌注情况的检测手段主要包括核素扫描、CT成像、DSA成像、MR血管成像、超声多普勒血流成像等。

       其中，核素扫描最早用于临床评价肝脏的血流灌注，如经直肠Tc-MIBI放射性核素心肝比显像测定手术前后门体分流指数^[4]，在心肌功能正常的前提下可反映肝脏的门静脉血流灌注和门体分流程度。但常见的核素扫描空间分辨率较低，即便是核医学中常用的传统PET对直接测量门静脉内放射性物质的活性也有一定难度。但是，随着PET-CT一体机的不断发展，在测量中提高了空间分辨率，配合新成像剂的应用，势必在肝脏功能及氧耗等方面有更大的研究空间。

       CT增强血管成像具有较高的时间和空间分辨率，其扫描图像能够清晰地反映肝动脉和门静脉的血流灌注情况及其解剖异常，同时，还能够评价毛细血管水平的血液灌注，是目前常用的肝脏血管诊断及血流灌注检查方法之一^[5,6,7,8,9]。新的CT灌注成像技术可用来定量肝血容量、门静脉及肝动脉灌注量，对评价肝脏病情、手术前后肝脏双重血供系统的变化具有重要的临床意义。

       DSA造影技术是传统血管检查的金标准，在肝脏血管及病灶的定位方面相比其他方式更准确，在肝动脉造影、介入栓塞治疗、术前估计病变范围方面得到了医学界的公认，对决定手术切除可能性和彻底性以及决定合理的治疗方案具有重要价值^[10,11]。但DSA多局限于常规造影，其对小肝癌及动脉血供不丰富的病灶显示不如CT血管造影。

       MRI作为一种较新的影像学技术，具有无创伤性的特点，近年来在血管造影方面的优势渐显，可分为三维动态对比增强MRI和二维相位对比MRI，前者通过注射对比剂（Gd-DTPA、Gd-BOPTA）从不同角度显示门脉系统血管全貌、侧支循环、分流口和各血管间的空间关系，空间分辨率高，如有较多侧支则反映有完全性或大部分离肝血流存在；后者可对流速、流量进行定量，并可利用检测血流流经梯度磁场时横向磁化的相位移动变化，引起信号强度的改变，从而判断血流方向；两者均在评价局灶性病变（如肝癌和血管瘤等）的血供方面已经体现了重要的临床应用价值^[12,13,14]。随着MR扫描设备的改良和新扫描序列的开发与应用，MRI在肝脏血流灌注研究和介入诊疗研究中必将扮演着更重要的角色。

       超声血流成像技术不仅可以提供肝脏局部血管的解剖结构，还可以在解剖结构的基础上实时显示动态变化的声像，这是X线、核医学、CT、MRI及PET等所做不到的。在肝脏血流动力学检查方面，目前较为先进的是彩色多普勒血流成像技术，它能够对感兴趣的血流区域进行血流方向、血流速度和血流状态的显示与测量^[15]，在肝脏血流动力学临床研究及模拟研究方面具有很高的实用价值。

2　肝脏血供的血流动力学研究方法

2.1　肝脏血流动力学的临床统计分析

       临床统计分析是肝脏血流动力学研究的最常用方法，其主要用于探索图像特征与疾病发生或发展的相关性。例如，Su等^[16]入组了36个严重的乙肝患者、51个正常人群对照组、46个可补偿的肝硬化患者和36个不可补偿的肝硬化患者等，利用超声方法采集他们的血流动力学因素包括门静脉直径、门静脉峰值血流速、门静脉体积、脾脏长度、脾静脉直径、脾静脉体积和脐静脉血管再通等，用来评估严重慢性乙肝患者的门静脉-体循环血流动力学变化。杨明霞等^[17]采集肝癌组患者49例、肝硬化组患者114例及无肝脏疾病对照组患者47例，利用超声检测方法探讨了肝动脉血流量与门静脉血流量之比对肝癌的诊断价值。基于临床统计分析的肝脏血流动力学研究是临床肝脏疾病诊断的有效总结，不仅可以完善肝脏疾病的诊断经验，还可对部分血流动力学相关的肝脏疾病的临床预测具有指导意义^[18]。

2.2　肝脏血流动力学数学模型

       血液循环系统数学模型对血液流动的解剖特征、流动速度、压力、波的传播和黏性损失等现象进行了数学表达及定性、定量的分析，目前常用的血流动力学模型主要包括三类：(1)基于血流网络的模型：将血液脉动流方程与电力传输线路相比拟而建立起分段分布或分段集中参数模型。在这一类模型中将血液流阻比拟为电阻，血液惯性比拟为电感，血管腔的弹性比拟为电容，从而通过电路来模拟局部或整体血管系统的流速与压力分布。例如，Prakash等^[19]将血流考虑为两相流动（包括红细胞和血浆），并利用非牛顿模式对肝脏循环系统进行了数学模型研究。这类模型可较好的从整体上模拟肝脏的双重供血情况，也可定量描述肝脏某一段或某一局部血管的血液流量、压力以及血管阻抗等参数，但这类模型往往难以用来模拟或研究局部血管病变（例如血管狭窄等）和管壁非线性本构关系等血管系统中常见的生理、病理现象。(2)有限元模型：近年来，国际上有许多学者采用有限差分方法或有限元方法解决某一段动脉血流（如股动脉、颈动脉等）的模拟问题，利用计算机流体力学较好地解决了对血管缩窄、动脉狭窄、分叉和弯曲等现象的模拟。例如，Botar等^[20]基于MR图像重建了门静脉的主要分支，采用计算流体力学方法计算了三维门静脉模型，并对门静脉高压进行了评估。然而，有限元的方法还是很难用来对整个动脉系统或全身循环系统进行整体模拟，原因在于心脏、动静脉、微血管系统的复杂性和计算机处理能力的局限性。但是，有限元仿真分析将是肝脏血流动力学研究的一个重要补充，能够从局部流场细节上加深对肝脏供血的认识，并有利于理解部分肝脏疾病（例如血栓形成等）发生、发展和恶化的原因，有望对肝脏疾病的临床诊断和手术治疗提供新依据和新思路。(3)几何多尺度模型（multi-scale modeling）：为了弥补上述两种方法的缺点，几何多尺度模型应运而生。主要原理是将所关注区域建立为三维有限元模型，所关注区域的上游或下游以血管网络模型代替，通过合适的界面交接条件实现整体血液循环系统的模拟。目前，这一方法已经初步应用在先天性心脏病外科手术治疗的手术模拟仿真过程中^[21]，但在肝脏血流动力学方面尚未见报道。若将这种方法应用于肝脏血流动力学仿真分析，将具有两个明显优势：(1)既能从整体上反映肝动脉/门静脉-毛细血管-肝静脉的血流、血压等基本情况，也能从局部反映肝动脉/门静脉局部血管段（如分叉处等）的三维流场细节；(2)在血流模型中引入反馈的概念，能够反映肝脏血管病变或重构对上下游血液供应的影响。

2.3　肝脏血流动力学的动物实验研究

       动物实验研究是肝脏血流动力学探索的有效方式之一，病毒性肝炎、肝纤维化、肝硬化及肝脏肿瘤动物模型的建立使得肝脏各种疾病的血液动力学研究能更深入。由于肝脏疾病种类较多，目前的动物实验研究主要针对某一监测手段进行血流动力学的探索，用于辅助数学模型研究或验证临床研究。例如，杨蕗璐等^[22]通过多普勒超声获得了清晰的大鼠门静脉声像图，并测得门静脉和肝动脉的血流动力学参数，证实高频多普勒超声可在大鼠实验研究中作为一种有效的监测血流动力学变化的手段。

3　肝脏血流动力学研究在常见肝脏疾病诊断与治疗中的应用

3.1　门静脉高压症及门静脉系统血栓形成后的血流动力学研究

       门静脉高压症是腹部外科中较为复杂和难治的疾病之一，其主要是由于门静脉系统血流受阻和（或）血流量增加导致门静脉及其属支静脉血管压力增高而引起的症候群。临床上检测门静脉高压患者血流动力学的各项参数，有助于研究其病因和发病机制，指导手术方式的选择，并可用于预测手术效果及评价药物疗效等^[23]。门静脉高压症外科手术后常常会出现门静脉系统血栓^[24]，往往发生在门静脉的左右分支及主干伴分支处。

       这些血栓形成的具体机理尚不清楚，但是存在多种解释与假说。有资料显示，手术方式对血栓形成存在重要影响。脾肾分流术在减少门静脉系统血栓形成上有其优势，这与脾肾静脉分流术后脾静脉内的血液流动速率较快，相对不易形成血栓有关^[25]。研究界还认为门静脉系统血栓形成与脾切除术后血小板升高、门静脉系统血液动力学改变、高血凝状态及血管内膜损伤有关^[26]。

       然而，这些血流动力学研究大多是基于临床观察、临床统计分析及临床试验的总结，研究层面还未涉及血流流场细节、血流性质的分析，以及血流与血管壁之间关系的具体探索。探索血流及其与血管壁的相互作用对肝脏血流动力学的影响，将有助于从更深层次上解释门静脉血栓形成的机制，有助于临床理解、预防和治疗门静脉血栓。

3.2　肝癌相关血流动力学研究

       肝癌是最常见的肝脏原发肿瘤，虽然现有的影像学检查手段在肝癌的鉴别和检出方面已经取得了较大进展，但对于微小肝脏实质性占位病灶的检出和鉴别仍比较困难，多数确诊时已属晚期，可见肝癌的早期筛查和诊断是目前肝脏研究的重点和难点。由于肝脏双重供血的血流动力学因素与肝脏疾病存在一定联系，有学者探讨了肝动脉血流量（Qh）与门静脉血流量（Qp）之比对肝癌的诊断价值，Qh/Qp骤然增加可提示肝癌的可能^[17]；同时也可提示肝癌术后复发的可能^[27]。

       原发性肝细胞癌的介入治疗已被临床广泛应用，并取得了较好的疗效。在介入治疗中经常遇到各种原因引起肝动脉或肝固有动脉的狭窄或闭塞，使肿瘤的主要供血动脉血流显著减少或中断，继而在肿瘤周围形成侧支血管，给治疗带来不便，影响疗效。肝动脉狭窄闭塞后肝外侧支血管成为肝肿瘤的主要供血动脉，了解侧支血管发生的部位及其发生率对肝癌患者的进一步治疗有重要意义，因此正确地判定侧支血管的来源，才能保证药物灌注治疗和栓塞的准确^[28]。

3.3　肝脏外科手术围术期肝脏血流动力学的变化

       几乎所有的肝胆疾病都会引起肝脏血流动力学的改变，目前临床研究指标主要包括：肝静脉楔入压（WHVP）及肝静脉压力梯度；放射性核素显像肝硬化门静脉高压症患者的门静脉压力(PVP)；多普勒超声测定门静脉和肝静脉内径、血流速率并观察血流图像等^{[12, 29]}。肝静脉楔入压被广泛应用于对门静脉高压症等疾病的临床和实验研究，研究发现术中实测PVP与患者术前WHVP呈正相关^[12]。

       手术中的肝脏血流动力学研究对病情诊断和手术方案的确定具有直接的指导作用，手术中的PVP可直接测定，血管的口径、血流形态可通过不同的手术方式在一定程度上加以控制。手术后肝脏血流动力学研究对手术效果的评定和手术并发症地检测、预防及肝动脉重建情况等具有重要的临床意义。

4　结论

       综上所述，目前的临床血管检查手段（包括核医学、CT、MRI及PET-CT等）主要用于肝脏血管解剖形态和血流灌注方面的检查、疾病诊断或介入导航，并且随着现代医学影像技术和后处理技术的不断发展，这些技术在肝脏血流动力学的研究方面将担任更重要的价值。另外，超声血流成像技术尤其是彩色多普勒血流成像技术，能更直观地从血流的局部细节（例如流动方向、流动速度、流动范围、血流性质、有无返流、分流等）方面体现重要的临床研究价值。

       肝脏血供的血流动力学因素在肝脏疾病的临床诊断和手术治疗过程中扮演着重要的角色。一方面，肝脏疾病的发生会引起肝脏血供的血流动力学改变，通过肝脏血供的血流动力学改变又可以提示部分肝脏疾病的发生，具有重要的临床诊断意义；另一方面，肝脏血供的血流动力学改变对部分肝脏病变的发展与恶化起着重要的影响作用，通过血流动力学的分析，可以为部分肝脏手术提供指导和参考，具有重要的临床治疗意义。

       肝脏供血的血流动力学研究，不仅要考虑动脉系统-毛细血管-静脉系统等整体方面的血供情况，同时也要关注血管弯曲、分叉等处的局部血流信息。采用计算机模拟和临床实验相结合的方法，对肝脏供血的血流动力学进行深入研究，对于加强肝脏供血认识、提高肝脏疾病的诊断与治疗水平具有重要的实际意义。