第一篇：千帆血流動力學產品特點介紹

心動力專家CSM3000

千帆無創血流動力檢測系統

香港千帆有限公司應用美國最新的碼德塞（MIRDSAP?）專利技術研發出“CSM3000無創血流動力檢測系統”是服了既往有創導管檢測血流動力的安全系數低，專業性強，操作復雜，檢測費用高昂等方面的缺陷，只需在人體粘貼電極片即可測出心排量、心指數、搏排量、胸液水平、加速度指數等臨床常用心功能參數，并獨有反映心臟前負荷-“血管容積”、后負荷-“血管彈性”、心肌收縮能力-“收縮變力性”等指導臨床治療意義多達28項血流動力參數,在世界同類產品中處于領先地位，代表著無創血流動力檢測的最高水平，能長時間連續監測人體血流動力學變化狀況，為臨床醫生提供患者全方位的生命信息參數，幫助進行病情早期診斷，制定合理的治療方案，觀察藥物療效，總結經驗與學習等，特別是可降低危重患者的死亡率和耗資，贏得了國內外廣大醫學專家的好評，并獲得“國際血流動力協會”榮譽推薦產品稱號。我們獨有的優勢值得您的信賴：

1)專業的企業

深圳千帆電子有限公司隸屬香港千帆集團，擁有自主研發性質的加拿大生命研究中心，有美國、英國、德國多家技術商務合作伙伴，是專業從事無創血流動力研發、生產、服務的國際型廠家。購買千帆的產品代表著能得到專業的最新、最強產品，有專業的系統使用培訓，享受專業的售后服務。千帆曾與多家重點醫院和機構(包括：世界血流動力學 1

會、香港威爾斯親皇醫院等)共同研究合作，對臨床應用實際需要有充分的了解。

2)產品功能強大、全面

CSM3000是同行內測量參數最多、最詳細的無創血流動力檢測系統，可達28項測量參數與多種波形圖形分析，是國內首創可同時監測血流動力學參數、常規七導心電和血壓參數的血流動力檢測系統。

3)性能穩定

針對國內電網、電路條件專門設計，適應多種惡劣工作環境，比同行產品更具抗干擾性。選用一級進口原材料電路，性能穩定，按照國際標準生產，檢試系統完備，產品出口到世界各國。

4)應用最新技術

用MIRDSAP?碼德塞專利技術(即數字式微信號增伏還原法)，采用最新數字轉換技術，測量精確、實用、安全、可靠。2003年初被世界血流動力協會的知名專家評為現代最實用、最安全的血流動力測量方法。

5)測量準確

CSM3000是國內唯一針對亞洲人體狀況進行系統優化的無創血流動力檢測系統，測量結果與導管法相關性大于0.91。

6)優異的設計

具有多項人性化設計：使用15寸特大液晶顯示屏、獨有觸摸屏設計、內置外置打印機、中英文雙界面、多種接口、擴展等22項特殊設計。

7)超大記憶

超大的存儲量，可存儲2000例以上的患者歷史資料，長達7天的連續趨勢圖數據，獨有24H同步波形回放，可為研究臨床提供重要依據。

8)強大的兼容性

CSM3000系統采用國際標準常規電極與附件，比同類產品因技術、干擾的問題必須使用自身改裝的附件和特殊的耗材有進一步改進。用戶可自選耗材、附件而不需考慮特殊耗材的價格與供貨持續等售后問題。

9)優良售后服務體系

千帆的服務人員都是經過培訓合格的專業工程師，每天24小時為用戶提供一流的售后服務，服務承諾自接到反饋信息起8小時內提供解決方案，36小時解決問題。

第二篇：血流動力學監測的臨床進展及應用

血流動力學監測的臨床進展及應用（綜述）

沈陽軍區總醫院急診科

王靜

近些年來，血流動力學監測技術日益提高，已越來越多應用于危重癥患者的診治過程中，為臨床醫務人員提供了相對可靠的血流動力學參數，在指導臨床治療及判斷患者預后等方面起到了積極的導向作用。隨著血流動力學技術在臨床中的發展應用，許多研究者對血流動力學監測的有效性、安全性及可靠性提出置疑。因此關于血流動力學監測技術的臨床進展及具體應用是臨床上十分迫切的研究課題。

【關鍵詞】

血流動力學監測

臨床應用

自上世紀70年代來，Swan和Ganz發明通過血流引導的氣囊漂浮導管（balloon floatation catheter或Swan-Ganz catheter或PAC）后，在臨床上已得到廣泛的應用，它是繼中心靜脈壓（CVP）之后臨床監測的一大新進展，是作為評估危重病人心血管功能和血流動力學重要指標，是現代重癥監護病房（ICU）中不可缺少的監測手段。許多新的微創血流動力學監測技術如雨后春筍般地應用于臨床，為危重癥患者的臨床救治提供了詳盡的參數資料，它主要是反映心臟、血管、血液、組織氧供氧耗及器官功能狀態的指標。通常可分為有創和無創兩種，目前臨床常用的無創血流動力學監測方法是部分二氧化碳重復吸入法（NICO）、胸腔阻抗法（ICG）及經食道彩色超聲心動圖（TEE）等。由于兩類方法在測定原理上各有不同，臨床應用適應癥及所要求的條件也不同，同時其準確性和重復性亦有差異。因此對危重癥患者的臨床應用效果各家報道不盡相同，本文就目前國內外血流動力學的臨床進展及具體應用綜述如下。

1.無創血流動力學的臨床應用

無創傷性血流動力學監測(noninvasive hemodynamic monitoring)是應用對機體組織沒有機械損傷的方法，經皮膚或粘膜等途徑間接取得有關心血管功能的各項參數，其特點是安全、無或很少發生并發癥。一般無創血流動力學監測包括：心率，血壓，EKG，SPO2以及頸靜脈的充盈程度，可在ICU廣泛應用各種危重病患者，不僅提供重要的血流動力學參數，能充分檢測出受測患者瞬間的情況，也能反映動態的變化，很好的指導臨床搶救工作，在一定程度上基本上替代了有創血流動力學監測方法。目前較為全面的無創監測血流動力學的方法有經胸電阻抗法（TEB）和CO2部分重吸收法監測（NICO）。① 經胸電阻抗法（TEB）是利用心動周期中胸部電阻抗的變化來測定左心室收縮時間和計算心搏量。其基本原理是歐姆定律(電阻=電壓/電流)。1966年Kubicek【1】采用直接式阻抗儀測定心阻抗變化，推導出著名的Kubicek公式。1981年Sramek【2】提出對Kubicek公式加以修正。修正后的公式中Vept是高頻低安培通過胸部組織的容積，T為心室射血時間。Sramek將該數學模式儲存于計算機內，研制成NCCOM1～3型(BOMed)。NCCOM操作簡單：8枚電極分別置于頸部和胸部兩側，即可同步連續顯示HR、CO等參數的變化。它不僅能反映每次心跳時上述各參數的變化，也能計算4、10秒的均值。TEB是無創連續的，操作簡單、費用低并能動態觀察CO的變化趨勢【3，4】。但由于其抗干擾能力差，易受病人呼吸、手術操作及心律失常等的干擾，尤其是不能鑒別異常結果是由于病人的病情變化引起，還是由于機器本身的因素所致，其絕對值有時變化較大，故在一定程度上限制了其在臨床上的廣泛使用。② CO2部分重吸收法監測（NICO）美國 Novametrix公司研制的CO2部分重吸收法監測（NICO）采用的Fick 原理對心輸出量進行監測，而應用CO2重復吸收裝置后，經過一系列的數學推導公式;最終心輸出量由CO2產生量和呼末CO2與動脈CO2含量之間的比例常數求得。通過大量的動物實驗及臨床實

【5-7】踐證實, 其與溫度稀釋法有良好的相關性。但 Nielsson 【8】等將NICO監測系統和熱稀釋法測量心輸出量進行研究發現，兩者之間缺乏一致性，他們認為NICO監測的是有通氣部分的肺毛細血管血流量，若所測量患者的通氣血流比例不匹配將會導致兩種測量方法所導致的CO出現差異。Gama【9】等研究了不同血流動力學狀態和不同通氣血流比條件下CO2部分重吸收法的準確性。他們的結論是：在高心輸出量狀態和肺泡死腔增加的情況下CORB偏低，并且種監測方法僅能局限在氣管插管的機械通氣的病人。王波等【10】通過對8例肺心病患者在機械通氣中進行無創血流動力學監測認為：血流動力學監測可綜合動態評價心肺組織灌注情況，對心肺循環功能障礙作出早期診斷，特別是需要應用呼吸機救治的患者，可指導臨床醫師及時調整呼吸參數，在糾正呼吸衰竭的同時，盡可能少地影響體、肺循環，進而使病情得到逆轉。萬偉民等【11】通過對90例冠心病患者行無創血流動力學檢測，認為冠心病患者隨心肌損害程度加重，心功能逐漸下降，無創方法檢測心功能簡便、實用，與臨床表現相關性好，對指導臨床治療有重要意義。張【12】國強等認為無創血流動力學監測技術操作簡便，使用方便，在指導血管擴張劑的應用方面具有良好依據，可及時反映患者用藥過程中的病情變化，并避免出現醫源性感染等情況，具有很強的實用價值。William等通過對185例急診病人行無創血流動力學監測后認為：無創血流動力學監測技術及信息功能可提供可行的途徑去早期預測患者的預后及評價各種治療措施的效果【13】。Kabal等通過對203例患者的臨床監測，認為無創監測技術具有廣泛應用前景，但無創監測技術不能替代有創監測技術，這是由它們特定的技術性質所決定的。無創監測技術的局限如僅能適用于18歲以上患者，如果有心律失常存在，其計算結果將不再精確【14】。雖然無創血流動力學監測技術可簡捷快速為患者建立血流動力學變化趨勢，為臨床醫生診斷、治療提供指導。但實踐應用中，亦出現在某些休克、高度浮腫或過度肥胖的患者中，電阻抗信號可能太弱，至使結果不可靠,這在一定程度上也限制了其臨床應用。

2.有創血流動力學的臨床應用

創傷性血流動力學監測(invasive hemodynamic monitoring)通常是指經體表插入各種導管或監測探頭到心腔或血管腔內，利用各種監測儀或監測裝置直接測定各項生理學參數。目前創傷性血流動力學監測的方法主要有：肺動脈漂浮導管（PAC），經肺熱稀釋測定技術（PiCCO）和經食管超聲多普勒(TEE)。①肺動脈漂浮導管（PAC）19世紀70年代Swan與Ganz發明肺動脈漂浮導管（PAC）以來，肺動脈漂浮導管監測血流動力學一直是臨床血流動力學監測的金標準。肺動脈漂浮導管通過熱稀釋法獲得心排，而通過下列假設：PCWP(肺毛細血管嵌壓)、LAP（左房壓）、LVEDP(左室舒張末壓)、LVEDV(左室舒張末容量)相當于前負荷來通過壓力指標來反映容量狀態。然而臨床很多情況下，這一假設是不準確的。特別是危重病人，據報道約52％的病人存在PCWP和CVP不能準確反映容量負荷的危險。因為這一假設的前提必須是導管位置正常；無二尖瓣疾?。盒氖翼槕哉：托氖覠o幾何變形。采用壓力評價前負荷，是假定容量升高，壓力呈線性升高。事實上，心室舒張末容量與壓力并非線性關系，而是曲線關系。壓力并不總是反映病人的容量狀況，但可反映順應性的變化。漂浮導管是目前臨床中廣泛應用的一種操作，但關于其能改善臨床預后的證據并不多，有些甚至指出它會造成損傷【15-17】。美國國家心肺及血液病研究所贊助的關于PAC的一份前瞻性隨機臨床研究ESCAPE研究隨機觀察了26個中心內的433名患者失代償心衰住院病人，總結Swann-Ganz漂浮導管行血液動力學監測情況下進行治療的安全性與僅依靠臨床體征的治療安全性相仿，但是操作并不改善臨床預后【18】。Sandham【19】等對將近2000例高危手術病人研究發現采用漂浮導管與中心靜脈導管住院時間、死亡率以及器官功能不全的發生率無差異。美國國家心肺及血液病研究所與ARDS協作組采用漂浮導管與中心靜脈導管對ARDS患者進行液體管理發現兩者之間無顯著差異【20】。②經肺熱稀釋測定技術（PiCCO）PiCCO監測儀是德國PULSION公司推出的新一代容量監測儀，近年來歐洲開始廣泛接受并開始應用于臨床。其所采用的方法結合了經肺溫度稀釋技術和動脈脈搏波型曲線下面積分析技術。該監測儀采用熱稀釋方法測量單次的心輸出量(CO)，并通過分析動脈壓力波型曲線下面積來獲得連續的心輸出量(PCCO)。PiCCO對心排的監測是從經肺溫度稀釋曲線計算而得，與肺動脈導管溫度稀釋曲線相比，經肺溫度稀釋曲線更長、更平坦。因此，經肺溫度稀釋曲線對溫度基線的飄移更敏感。但經肺溫度稀釋曲線不受注射劑在何種呼吸周期注射的影響。PiCCO利用經肺溫度稀釋法測得的CO(COTDa)與同時利用肺動脈導管測得的CO(COTDpa)相關【21，22】良好。容量監測方面通過計算可得出容量性指標胸內血容量(ITBV)和血管外肺水(EVLW)，ITBV已被許多學者證明是一項可重復、敏感，且比肺動脈阻塞壓(PAOP)、右心室舒張末期壓(RVEDV)、中心靜脈壓(CVP)更能準確反映心臟前負荷的指標【23】。PiCCO監測儀對容量的判斷從壓力監測發展為容量監測應該說是一個革命性的轉變，對臨床醫生來說也需要一個概念上的轉變過程，新參數、新單位的引進，還有一個適應過程。PCCO是PiCCO監測儀通過一種改良的分析動脈壓力波型曲線下面積的方法來獲得連續的心輸出量(PCCO)。PCCO利用經肺溫度稀釋單次測定CO來校正。PCCO與COTDpa相關良好。③經食管超聲技術（TEE）TEE根據物體（紅細胞）移動的速度和已知頻率超聲波的反射頻率成正比的原理設計的HemoSonicTM100的超聲多普勒探頭通過測定紅細胞移動的速度來推算降主動脈的血流量，其配有的M型超聲探頭，還可直接測量降主動脈直徑的大小，而不需要根據年齡、身高等參數來間接推算主動脈直徑，這樣就提高了測量結果的準確性。由于降主動脈的血流量是CO的70%(降主動脈血流與CO的相關系數是0.92，故根據相應的計算公式即可得出較為準確的CO。多數研究結果顯示它與熱稀釋法高度相關【24，25】。TEE測量左心室充盈期舒張末面積直接與每搏容量指數相關，可作為前負荷的定量指標，已成為許多麻醉醫師圍術期處理病人的重要組成部分。但TEE技術操作水平要求高，多種因素影響可造成誤差，操作者及結果分析者要有超聲檢查技術、圖形分析基本理論知識、心血管疾病知識，而且要經過嚴格培訓才能避免錯誤。此外檢查費用昂貴，所以此技術推廣目前有較大難度。

3.有創血流動力學監測技術進展現狀

血流動力學監測技術自1970被Dr H.J.Swan 和 Dr W.Ganz.【26】引入臨床工作中以來，它的應用迅速擴大。PAC最初應用于急性心血管病【27】，1985年，為鑒別急性肺水腫與急性呼吸衰竭，導致PAC在危重病領域的廣泛使用。PAC作為血流動力學監測技術的金標準是毫無疑議的，因為它所提供的參數是其他任何監測方法都無法得到的。PAC能及時準確地反映病人的血流動力學狀況，并由此計算出其他有關指標，為危重病的診治提供了非常有價值的資料，是現代危重癥監護病房重要的監測手段之一，然而它用于指導危重病治療的可用性最近受到不同程度的質疑。Shah等【28】通過對13個隨機對照研究的meta分析，其結果是PAC的應用既沒有明顯增加死亡率，也未改善患者的生存率。在心力衰竭的早期常規應用PAC，沒有減少或增加患者的死亡及住院時間。因此建議PAC不應常規應用于ICU病人、失代償心力衰竭病人及外科手術病人，除非有證據證實相對于其它診斷工具而言，PAC能提供有效的治療改善患者的預后。Richard等【29】的研究顯示PAC的臨床應用既未增加患者死亡率，也未改善患者轉歸。Cohen等【30】則認為PAC導致患者死亡率增加。Harvey等【31】通過來自65個ICU的1014例病人的隨機對照研究，尚沒有明確的證據說明應用PAC對患者是有益還是有害。Connors【32】等調查了接受加強監護的第一個24小時使用肺動脈導管與生存率之間的關系。這是一個前瞻性聯合研究，包括了5家教學醫院的整體超過9000例病人中的5735例病人，而且都是危重病人，預計半年死亡率超過50%。經過分析處理得出的結果令人不安，PAC監測的病人死亡率、住院時間和費用均增加。這導致了許多多中心隨機臨床研究去評價PAC的應用價值。關于PAC臨床應用的激烈爭論，導致1997年對PAC的會議討論，關于PAC的并發癥由5個最受尊敬的醫療護理機構一致認可，在應用PAC前應由臨床醫生去衡量其風險和利益，另外在特定的臨床情況下還應確定適當應用PAC的標準。關于PAC的應用標準的需求及提高臨床醫生關于對PAC的知識水平尚需最后決定。其中阻礙PAC應用的原因可能有以下幾點：

1、增加了病人的風險；

2、可以用更少的侵襲操作獲得相似的變量參數；

3、費用增加；

4、不精確的測量導致錯誤的變量參數；

5、不正確的解釋和臨床應用；

6、缺乏獲益的有力證據。也許是基于上述原因，PAC在緊急救護方面的臨床應用在過去10年較開始應用的前25年相比較明顯下降。2005年PAC在急危重患者的應用僅有少數并且在外科病人存有較高的風險率。這使得對PAC的傳統應用提出了新的挑戰，是因為PAC沒有明確證據證明其臨床應用可明顯改善患者預后。為什么同樣的方法會得出不同的結論呢？因為上述研究均忽視了時間因素和一些臨床情況對血流動力學復蘇治療的影響，如果將所有臨床情況下的早晚期治療結果放在一起分析，很難發現結果上的顯著差別【33】。一些研究者分析了漂浮導管不能帶給危重病人益處的可能原因有醫務人員對漂浮導管數據的誤解，無效的治療方案，缺乏更全面的漂浮導管知識的培訓等等，呼吁找出良性的漂浮導管管理方案，進一步明確漂浮導管的應用價值【34，35】。雖然從PAC中獲得的大多數數據也可通過較少侵襲性方法獲得，但是肺動脈楔壓及混合靜脈血氧飽和度監測是PAC所特有的特點，PAC在某些特定情況下仍保持著它的金標準【36】。

在肺動脈漂浮導管的安全性及可靠性受到質疑的時代，一種安全可靠的無創血流動力學監測技術受到人們的歡迎。這種直接的Fick方法簡便、容易，但是在嚴重肺疾病及多臟器功能衰竭患者不能提供精確的早期診斷信息。而脈搏輪廓分析法（PiCCO）在穩定的血流動力學情況下與PAC有很好的相關性，在不穩定的血流動力學情況下這種設備可頻繁定標。1999 年Goedje 等【37】對肺動脈和股動脈溫度稀釋法與PiCCO 進行了比較, 在心臟術后患者的對照研究中, 顯示r 值為0.850。Zollner 等【38】對ARDS 患者進行了PiCCO 與PAC熱稀釋法的比較,也取得了令人滿意的結果。Markus等通過應用PiCCO系統及傳統PAC對14例嚴重燒傷病人監測參數的比較，認為在低于正常心輸出量的患者，其CI、SVR、SVRI兩者有明顯相關性（r=0.81），而對于CI>5.5的病人兩者相關性差（r=0.46）。因其費用低、侵害性小等優點較傳統的PAC更具明顯優勢【39】。也有人認為PiCCO系統安全、方便，可避免應用傳統PAC，僅需一條中心靜脈導管及動脈導管，即能連續監測患者多項有價值的參數，似乎其應用更俱前景。然而這個系統也有其局限性，主動脈瘤、主動脈內的球囊泵以及外周插入的導管可導致過高評估其容量，另外心內分流也限制了它的臨床應用【40】。

4.與PiCCO的相關研究

對于PiCCO而言，是一項比傳統應用的PAC創傷更為少的一種方法，并且還可監測到許多可以測量參數。使用PiCCO監測儀可以有效地檢測胸腔內血容積（ITBV), 血管外肺水（EVLW)、心功能指數。這些參數可以非常準確地反應心臟前負荷、肺水腫、心收縮力。①胸腔內血容積（ITBV）：PiCCO可以評估胸腔內血容積（ITBV）是基于通過熱稀釋法測定的舒張末期容積(GEDV)，GEDV和ITBV

【41】的相關性是在實驗和臨床研究中證實的。2000年 Bindels等發現在臨床上ITBV

【42】對于檢測心臟前負荷要優于肺動脈楔壓。Buhre等通過根據稀釋指示劑可以顯示血容積從胸腔內向胸腔外的移動并加以量化也支持上述觀點，從而幫助性地指

【43】導液體治療。1992年Lichtwarck-Ascoff等指出應用ITBV可以及時反應機械通氣患者的循環血容積情況，這不同于常規測定的中心靜脈壓和肺動脈楔壓，這些并未準確反應心臟前負荷，因此PiCCO可以幫助在臨床上準確監測胸腔內血容積并獲得最佳的心輸出量數據，心臟前負荷的優化評估是治療危重癥患者的前提，不佳的心臟前負荷會影響組織灌注，導致多器官功能衰竭，而過多的液體治療會導致肺水腫，甚至出現呼吸衰竭，以至死亡。感染性休克的患者很大程度上是因為毛細血管的通透性增加，使從而增加了血管外肺水（EVLW），而胸腔內血容積(ITBV)減少，膿毒癥患者病情加重期，全身血管阻力（SVR）、胸腔內血容積（ITBV）減少，同時伴有發熱的癥狀，這時心輸出量和心功能指數增加，在此時期，適當的液體治療是非常重要的。②血管外肺水（EVLW）：EVLW 與肺內血管外的熱容積相關，可以通過平均傳輸時間的方法計算得到。EVLW是反應肺水腫的情況，這通常不是臨床和實驗的常規研究。早期，肺間質的含水量和其中較少的變化不能被檢測或僅僅依賴于胸部X線及動脈血氣分析，胸部X線反應了整個胸腔的密度，因此應用X線評估肺水腫要比EVLW差得多。Breiburg等【44】于2000年講述了ARDS患者的整個肺損傷的情況，整個肺泡基底膜的通透性增加，血漿膨脹壓下降導致了體液進入了肺泡腔，另外，由于蛋白水解酶破壞了毛細血管上皮細胞和內皮細胞的連接點，使體液進入了肺間質，肺的淋巴循環系統遭到破壞，使液體積累逐漸增多。因此，ARDS患者EVLW是增加的，這也直接導致了靜脈壓的增高，ITBV減少。EVLW是病情嚴重的標志。Sturm等【45】于1990年闡明了ARDS患者的死亡率與EVLW的關系，這項實驗中的81名患者是外科ICU的，大多數是創傷和/或伴有呼吸衰竭的膿毒癥患者，其余還包括伴有膿毒癥以及腹膜炎的腹部術后患者。實驗發現，患者的EVLW在8-10ml/kg之間的死亡率為25%，在10ml/kg以上的死亡率可高達75%。EVLW增高的機械通氣患者很容易出現院內感染，因此，任何減少血管外肺水而不減少灌流的治療都可以使患者提高生存率。例如左心衰竭、肺炎、膿毒血癥、中毒和燒傷患者的肺間質液體量增多，EVLW的增加是因為液體向組織間隙滲出增加，后者可由血管內濾過壓的升高（左心衰竭，容量過多）或肺血管血漿蛋白通透性增加引起，血漿蛋白產生的膠體滲透壓會將水分拉向組織間隙（內毒素休克、肺炎、膿血癥、醉酒、燒傷）。Bindels等【46】于1999年建議血流動力學不穩定同時伴有肺水腫的患者仍需要通過溶液沖擊來提高心輸出量，肺水腫的患者需要在最初的24小時內通過EVLW的檢測快速達到體內液體平衡。③心功能指數（CFI）:危重癥患者的治療中評估心臟的收縮性是非常重要的，這可以通過放置左心室導管采用左心室壓力增高率的最高值的參考標準來測量，左心室壓力增高率是收縮性的直接反應，主要是計算在心臟收縮時壓力上升的速度，當壓力接近于主動脈瓣時，血壓在心室收縮時也是成比例上升的，在重癥監護室中采用上述檢測方法是不可能的，也是過時的想法。如果使用肺動脈導管（PAC）時，右心室射血分數、心功能指數和充盈壓的比率等等將會測出，中心靜脈壓和肺毛細血管楔壓也可以很好地反應心功能情況。PiCCO是檢測心功能的一項新方法，它測量的參數被稱為心功能指數，是心輸出量與全心舒張末期容積的比值。心功能指數是心臟前負荷的自變量，反應了心臟的變力狀態。在1994年Pfeiffer等【47】的研究中發現心功能指數的結果與之前提到的左心室壓力增高率非常接近，它對區別容積和收縮性的變化非常靈敏，不同于使用PAC的測量。發現心功能指數不受胸內壓、心血管的順應性和血管緊張度的影響，因此它可以作為檢測心功能的常規參數

PiCCO的特點：優點：1.損傷更小，只需要利用一條中心靜脈導管和一條動脈通路，無需使用右心導管 2.直觀性，各類參數結果可直觀應用于臨床，無需加以解釋 3.對每次心搏測量，治療更及時 4.費用和時間節省，導管放置過程更簡單，無需做胸部X線定位，不再難以確定血管容積基線，無需僅憑X線胸片爭論是否存在肺水腫 5.使用更簡便，結果與操作者無關，PiCCO導管留置達10天，有備用電池便于病人轉運。與經食道多普勒超聲這種安全、無創和快速獲得數據的檢測方法相比，PICCO很明顯是一種有創，但獲得的數據更為廣泛。Matthews和Nevin【48】在1998年指出經食道多普勒超聲需要頻繁地變換位置，很多時候收集的數據是不可靠的，更顯著的是會影響到患者的呼吸，多普勒超聲不同于PAC，不能提供有關心肺血管壓力的數據，然而Higgins和Singer【49】于1993年強調了經食道多普勒超聲是評估血流動力學的快速檢測方法，當在臨床上需要置管卻風險很大時，這種檢測方法是非常重要的，例如嚴重的凝血功能障礙的患者。

同樣的，應用PiCCO也有禁忌癥。例如股動脈移植術或是股動脈置管處嚴重燒傷，這都是PiCCO的禁忌。在心內分流、主動脈瘤、主動脈狹窄、非切除術和體外循環的病人采用熱稀釋法得到檢測數據是不準確的。制造廠家提示當中心靜脈導管置于股靜脈時心輸出量將被過高評估。

參考文獻

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第三篇：(修訂)血流動力學不穩定骨盆骨折急診處理專家共識

血流動力學不穩定骨盆骨折急診處理專家共識

（2015年修訂）

中華醫學會急診醫學分會 中華醫學會創傷學分會 中國醫師協會創傷外科醫師分會 中國醫師協會急診醫師分會

一、流行病學

鈍性傷導致骨盆骨折血流動力學不穩定的定義為低血壓(收縮壓≤90mmHg），并伴有需要大量輸血（傷后6h內需要輸注4~6U或以上濃縮紅細胞）、顯著的堿缺失（≤-6 mmol/L）或兩者兼有。血流動力學不穩定骨盆骨折是各種高能量損傷導致死亡的主要損傷之一，傷后24 h內的主要死亡原因是急性失血。隨著損傷程度的增高，死亡率不斷升高，可達18%~40%。處理的關鍵在于要明確出血部位并控制出血。

二、多學科團隊與診治流程（附圖）

處理血流動力學不穩定骨盆骨折需要醫院建立一個多學科的團隊即創傷小組，包括急診科、創傷外科、骨科、腹部外科、血管外科、麻醉科、重癥醫學科、放射科/介入治療科、輸血治療科及相關學科，通過制定并落實匹配醫院救治能力的創傷小組啟動標準和診治流程，可以有效地提高救治效果。

創傷小組成員應該具有本專業高年資主治醫師以上的資格，并接受過美國高級創傷生命（advanced trauma life support，ATLS）之類課程的培訓。創傷小組需要有明確的組長，負責整個急救過程。創傷小組組長應該掌握先進的創傷救治理論知識，有豐富的嚴重創傷救治的臨床經驗，并具有很好的組織協調能力，能夠有效指揮從急診室—手術室/DSA—ICU的整個救治過程。

對于需要手術/放射介入止血的患者，要盡最大努力縮短其受傷與確定性止血的時間間隔。

三、診斷性評估

1.遵循高級創傷生命支持的評估和處理的原則，立即進行快速評估并優先處理危及生命的問題，包括緊急的氣道管理、呼吸和循環支持。對于懷疑有骨盆骨折的患者，不應該反復進行骨盆擠壓-分離試驗。

2.創傷復蘇單元應配置床旁X線攝片機和超聲機。嚴重創傷患者到達后盡快拍攝前后位的骨盆片和胸片，完成針對創傷的快速超聲評估（focused assessment with sonography for trauma，FAST），明確腹腔、胸腔和心包腔有無大量積液。如有緊急剖腹/剖胸指征，應立即送往手術室。

3.對于血流動力學不穩定的患者，診斷性腹腔穿刺（ＤＰ）／診斷性腹腔灌洗（ＤＰＬ）是排除腹腔內出血的最好手段。

4.CT已經成為嚴重創傷救治中非常重要的檢查手段，尤其是增強CT檢查可以很好地診斷/排除骨盆出血。醫院應具備24h開展增強CT檢查的條件，最好CT室緊鄰創傷復蘇單元設置。如果兩者相距較遠，必須充分評價轉送CT檢查的利弊，并保證轉送和檢查期間能夠連續獲得與復蘇室相當的監測與治療強度。檢查之前必須做好計劃，保證CT掃描完成即可以采取下一步的措施，直接送手術室、導管室或者ICU。

5.骨盆骨折可合并全身其他部位損傷，要注意充分和全面的評估，尤其需關注合并直/結腸、泌尿生殖器的損傷。導尿和肛指檢查可以及時發現泌尿生殖系和結直腸損傷。

四、損傷控制復蘇

1．骨盆骨折合并血流動力學不穩定需盡快開始液體治療，優選上肢途徑的外周靜脈通路2~3條，條件允許時可考慮頸內/鎖骨下靜脈置管。初始應用晶體液治療，如果合并嚴重顱腦損傷（GCS≤8分），避免應用低滲溶液。如果應用人工膠體液，建議在其處方劑量范圍之內。輸注紅細胞以維持血紅蛋白7~9 g/dl。

2.對于需要手術或者血管栓塞治療止血的患者，建議早期將收縮壓控制在80~90mmHg左右，直至確定性止血后進行充分的復蘇。如果合并顱腦損傷，建議將收縮壓控制在90mmHg以上，并盡最快的速度完成確定性止血。對液體復蘇無效的患者，推薦使用縮血管藥物來維持目標的動脈血壓。對于心功能不全的患者，推薦使用正性肌力藥物。

3.盡早（傷后3h內）使用氨甲環酸針，首劑1g靜脈微泵給藥（持續大于10min），后續1g持續輸注超過8h。建議在創傷復蘇單元儲備氨甲環酸針，有條件的地方可考慮在救護車中即開始使用。

4．推薦早期采取綜合措施減少體熱丟失和保溫，以達到并維持正常的體溫。

5．積極糾正酸中毒。動態監測血乳酸或堿缺失，是評估出血和休克程度的敏感指標。常規監測血漿離子鈣水平并維持在正常范圍。

6．常規和動態監測凝血功能，建議開展血栓彈力圖檢查，積極防治創傷性凝血病。對于大出血的患者，推薦早期應用血漿、凝血酶原復合物、纖維蛋白原。建議血漿:紅細胞的輸注比例至少達到1:2。血漿纖維蛋白原水平≤1.5-2.0g/l或血栓彈力圖提示功能性纖維蛋白原缺乏，輸注纖維蛋白原或冷沉淀，起始劑量纖維蛋白原為3-4g，冷沉淀為50mg/kg。輸注血小板以維持血小板計數大于50×109/L，對于持續出血和/或創傷性腦損傷的患者，建議將血小板計數維持在100×109/L以上，輸注的起始劑量為4-8單位血小板。建議建立大量輸血治療（massive transfusion protocol，MTP）的預案，確保及時獲得血液制品。

7.對于已經采取標準的控制出血的努力和最佳的傳統止血措施的患者，如果持續存在大出血和創傷性凝血病，建議使用基因重組的活化VII因子（rFVIIa）。

五、骨盆帶與支架外固定

對于機械不穩定的骨盆骨折，應盡快維持骨折的穩定性。穩定骨盆可以減少骨折移位和縮小盆腔容量，有利于減少出血，并降低患者后續翻身/搬動帶來的風險。穩定骨盆的措施包括骨盆帶和支架外固定兩類。

1．骨盆帶：盡早使用，如能在院前就開始使用則更佳。

1）如果FAST和診斷性腹腔穿刺結果陰性而患者血流動力學仍不穩定，臨床懷疑或者X線攝片提示骨盆后環增寬或恥骨聯合分離，建議先行無創性的骨盆帶固定。

2）骨盆的束帶外固定可采用一條床單緊緊包裹后以毛巾夾扣住，或使用專門的固定裝置。要以大轉子為中心并包裹臀部，持續時間不超過24~36h，以防止損傷部位或骨性突出處的皮膚壞死。2 支架外固定

1）有效的支架外固定方式有外固定架-固定前環，C形鉗（C-clamp）-固定后環。前方固定用于固定前環不穩定，常用于恥骨聯合分離及恥骨支骨折，后方固定用于固定后環不穩定，常用于骶髂關節分離、骶骨骨折等。

2）外固定支架作為一種可以快速、簡單完成的骨折固定技術，適用于緊急情況下不穩定骨盆環損傷的臨時性固定，對部分患者也可作為確定性的治療選擇?？梢栽诩痹\室或者手術室完成。

六、腹膜外填塞/剖腹探查手術

1.腹膜外填塞作為血流動力學不穩定骨盆骨折多學科處理臨床路徑的綜合措施之一（還包括血管造影和栓塞，支架外固定），能夠快速有效地控制出血，即使作為挽救性止血手段也有效?？梢栽跊]有條件進行血管栓塞時，或者血管栓塞后有繼續出血時使用。

2.腹膜外填塞可在床旁或者送手術室進行，最好選擇能夠同時進行血管造影的雜交手術室。通過從前方暴露后腹膜血腫，并清除血和血凝塊來完成腹膜外填塞。用牽開器向外側拉開膀胱，仔細探查骨盆緣并徒手分離，小心避免撕裂髂血管和閉孔血管之間的任何血管分支。沿骨盆邊緣盡可能深地向后方探查，依次填塞三塊剖腹用的大紗布。第一塊紗布置于最深處，骶髂關節的下方；第二塊置于骨盆窩的中部，第一塊紗布的前方；第三塊置于膀胱后外側的恥骨后窩。在完成一邊的填塞后，將膀胱拉向對側，再填塞另外一側。

3.骨盆骨折合并腹腔臟器損傷的概率為16%~55％不等，如有明確證據支持存在腹內臟器損傷的患者，需盡快送手術室進行剖腹探查。對于剖腹探查時考慮后腹膜血腫是動脈性出血為主的患者，探查的同時行髂內動脈結扎是一種有效的控制骨盆大出血的重要手段,若髂內動脈結扎后仍未控制出血可行腹膜外填塞。

4.如果腹膜外填塞止血有效，建議48~72h之內去除或更換（如果紗布移除后又持續出血）紗布。

七、血管造影/栓塞

1.在排除非骨盆來源的出血后，骨盆骨折患者有血流動力學不穩定或有進行性出血的征象，應考慮行骨盆血管造影/栓塞。

2.于60歲的嚴重骨盆骨折（翻書樣、蝶樣或垂直剪切損傷）患者，不管血流動力學狀況如何，均應考慮行骨盆血管造影。

3.對于符合指征的患者，應盡快開始血管造影和栓塞治療。有研究提示在1h內進行血管造影，能夠明顯改善預后。對于高度懷疑動脈性出血的骨盆骨折，如病情允許可以先行增強CT檢查以明確出血部位，也可以直接送導管室；如果血流動力學極不穩定，有條件時可以在急診室實施穩定骨盆和/或腹膜外填塞和/或主動脈球囊阻斷，然后送導管室/雜交手術室。4.骨盆骨折患者接受血管造影后無論是否行栓塞治療，在排除非骨盆來源的出血后仍有進行性出血的征象，應考慮再次行血管造影和必要的栓塞。

5.對于病情不穩定的患者，血管栓塞治療后建議保留動脈導管鞘24~72h，以備再次造影和栓塞之需。

6.骨盆血管造影與雙側栓塞似乎是安全的，很少有大的并發癥。已有報告在血流動力學不穩定患者中發生臀部肌肉缺血壞死，長期制動和臀部直接創傷也是可能的原因，并非一定是血管造影栓塞的直接并發癥。雙側髂內動脈栓塞治療似乎并不影響男性的性功能。

八、主動脈球囊或鉗夾阻斷 1．如果患者經過常規手段積極復蘇后血流動力學極不穩定，已經發生過或者瀕臨心臟驟停，或者作為轉送手術室/導管室/CT室前的保障手段，可考慮采用經皮穿刺腹主動脈球囊阻斷。如果已經開腹手術，可行腹主動脈鉗夾阻斷；或者緊急開胸手術，阻斷降主動脈。2．主動脈球囊或鉗夾阻斷的時間原則上不超過60min，可作為臨時的緊急方法，能最大程度地控制動脈性出血，為進一步的血管栓塞或手術止血、積極復蘇創造機會，可以提高存活的可能。但有可能導致下肢缺血、加重腎功能損害的嚴重并發癥。

九、落實救治流程和持續質量改進

醫院制定救治流程后應對相關人員進行反復培訓，并采用核查表、電子病歷等形式，確保流程得到高效準確的落實。要對整個救治過程進行質量監控，定期評估循證治療流程的依從性和救治效果，開展持續質量改進活動。

附圖.血流動力學不穩定骨盆骨折急診處理的參考流程

第四篇：張千帆《憲法學導論》讀書筆記

張千帆《憲法學導論》讀書筆記

張千帆，曾任南京大學法學院教授、博士生導師。現任北京大學法學院、政府管理學院雙聘教授，博士生導師，擔任北京大學憲法與行政法研究中心常務副主任、中國憲法學會副會長等職。1997年、1999年先后獲得德克薩斯大學奧斯汀分校政府學碩士與政府學博士學位。張千帆教授是國內最著名的憲法學者之一，為中國憲法學的發展做出了卓越的貢獻。北京大學政府管理學院包萬超博士評價他為“一位出類拔萃的憲法學者，是我國少有的幾位能應用西方法學理論研究中國公法問題的學者，他的博學、智慧和敬業精神將中國的憲法研究和教學推向了一個新的階梯。

法律的生命力源于理性。如果把法律看作是魚，那么社會則為水，正義為其肉，理性為其骨。法律的魅力在理性中得以奔騰、彰顯，最終得到升華。正如張千帆教授在文中所寫道的：“在現代法治社會，動態的法律是一種永恒的理性對話過程?！弊x張千帆教授的書就如同與張千帆教授的交談，讓我們感受到了一個憲法學者應有的理性深度，一位法學家對社會現象冷靜的反思，以及一位法學教授孜孜不倦的探求精神和對社會充滿睿智的愛。隨著閱讀的深入，理性與思辨，冷靜與熱情，在他的敘述中一一展露。我們接近的不僅是一位憲法學家，而是更像是一位拓荒者，他帶著比較的規尺追逐地平線上的太陽，并用正義的犁挑起憲法看得見的東方夢。

作為一個留學歸來的學者，張千帆教授熟稔國外的司法體系以及憲政構建，這從他所編的《西方先政體系》當中就可以看得出來。這本《憲法學導論》，結合了英美法系和歐陸法系在憲政上的司法實踐，與中國當前的憲政狀況形成了鮮明的對比。作者在寫作中，邏輯清晰，資料詳實，系統論述了憲政的發展歷程以及當前在各國的實踐。雖然這本書是作為一個法律教程來寫的，但是由于書中舉出了大量的司法案例并加以分析，讓我這個法學的門外漢一點也不覺得枯燥。而且這本書的寫作更多的是采用西方的學術思維，擺脫了中國傳統教材的枯燥無味。書中序言中列舉的拆遷案列，更是緊貼當前的社會現狀，讓人感同身受。我認為這本書是現在中國的憲法學教材中最好的一本。通過這本書的閱讀，自己學到了許多深刻的東西，對當前國內外的憲政也有所了解。從憲政發展的起源到當前憲政的實踐，從憲法司法化到憲政審查的建立，從國家體制的變遷到政黨政治的運行，書中都做出了詳盡的分析。它最大的貢獻就在與國內的很多憲法學者還在糾纏于意識形態上，而張千帆教授的這部著作是完全站在法律人自己的領地、以法律人的思維來研究和書寫憲法學的。單純的宣示“人民主權”、“依法治國”以及“公民權利”、“憲政”等等，而不繼之以穩定的制度

保障，這些迷人的口號原本具有的功能也會逐漸褪掉，進而使它們成為誰都可以用來裝點門面的廉價貨。法治、憲政及憲法學的研究，固然以前述教義為理論基礎，但理論本身只是一個出去了的娜娜，而法治、憲政及憲法學應該回答的是“娜娜出去以后怎么辦”這樣的問題。作為公法的憲法固然無法脫離政治——那是不現實的，但憲法學不是政治宣傳手冊，憲法學者不應該是政治宣傳工作者。作為學問的憲法學必須獨立呼吸，發出自己的聲音。

《憲法學導論-原理與應用》一書由以下三個部分八個章節組成：第一部分為概論，主要章節為憲法學是什么？憲政制度及其思想淵源的形成與發展，憲政審查與憲法效力。第二部分為國家權利的結構與組織，主要章節為國家結構形式，政府的組織形式，政黨與選舉。第三部分為公民基本權利，主要章節為權利的理論基礎，權利的憲法保障。讀完這本書，讓我總的感觸就是《憲法學導論：原理與應用》是從具體的問題和案例出發，來解說公民權利、政府權力、法治、憲政，探討憲法的價值所在以及它們變成現實的途徑和保障，內容不僅覆蓋了美國、英國、法國、德國的憲政實踐，還涉及歐盟和聯合國的有關問題，大量的“評注”和條文的理解。這對于我來說是一種意外而迫切想取得的收獲。

對于書中的每一個篇幅，在我個人看來都是精典之作，特別是張千帆教授對憲政的歷史、發展，內容，乃至哲學層面上的思考，都提了精道的觀點，使我恨不得立即將其所有吸入腦中全部予以消化吸收，但時間，資力有限，也只能對一些自己理解的，感觸最深的部分書寫一下讀后感。

對于此本書，我印象和感觸最深，作為法律工作最想實現的就是第三章憲政審查理與憲政效力。這一章張千帆教授主要用五節來說明實現憲法效力的意義以及應有何種的保障機制。我們都清楚，如果憲法效力不能正真的體現，那么再華麗的“權利”、“民主”都是一句空談，如果沒有司法性質的機構對立法進行獨立的審查，憲法條文如果只取決于立法機構自查，那么法治就無從談起。因此，張千帆教授試圖通過五節內容來對憲政審查和憲法效力之間的關系進行一個梳理，以求憲政對于實現法治的重要性。

讀完這一章，讓我對原本已認識到的問題有了一個更深的理解。特別是張教授提到的，憲法審查是否抵觸到中國現行的國家制度即人民代表大會制度。

“憲法審查”，首先必要的條件就是審查機構必須具備高度獨立性。但是在中國，對憲法的所謂的審查權在人大，然人大又是制定法律的立法機構。這時我們就發現一個違反法治的普遍原則，即“任何人不能做自已案件的法官。因此我們一般都認為”憲法審查“與“人大至上性”的矛盾，已使憲法司法化在現行體制上不能完全行使。

然張教授并沒有將人大制度與憲法審查完全予以對立，而是試圖通過對人大的進一步的解悉為論證憲政的審查和我們的人大制度并不存在抵觸，從而使憲政在中國這種政治環境下予以生存以至發展。

張教授認為人大所行使的并不是原始意義上的主權，而是人民委托行使的主權。人民具有國家全部主權本身并不表明人民不能通過憲 法把部分主權委托其他機構行使。因此，憲政審查機構對立法的審查并不能被認為是必然侵犯了人民代表大會的權力。就這樣，張教授通過國家宣傳的“一切的權力屬于人民，人民是國家的主人“的基本論點來化解憲法審查與人大的矛盾。

此外，張教授在書中還講到了在司法判案中適用憲法的問題，因為這也是憲法司法化所必須的。

我們都清楚，如果憲法的不直接適用性，那就大大的削弱了憲法的權威性。產生這種現象的原因有很多。除了憲法本身具有高度的抽象性、原則性、概括性，造成其懲罰性，制裁性不強，使憲法規范本身缺乏可訴性和可操作性。然而最主要的是人們對憲法認識的觀念問題。長期以來，人們認為憲法主要是服務于政治，和國家的大政方針聯系在一起，久而久之，人們就認為用根本大法去解決刑事、民事等小問題是對憲法的褻瀆。這不僅僅是社會群眾對此的認識，連最高人民法院以往的司法解釋中都將是否引用憲法條文進行裁判采取了回避的態度。

終于，歷經數十年，“齊玉苓案”這個被國人稱為中國“憲法司法化第一案”橫空出世。該案似乎讓人看到“憲法司法化”的曙光。的確，該案對于實際處于休眠狀態的中國憲法而言，是一個可喜的進步。但這只是開始，還必須有“第二案、第三案”。乃至在憲政制度上的進一步發展；否則，真的就像張教授所說的將成為中國的后無來者的“博納姆醫生案”。

保證法律判決的公正合理，需要司法體制的改革，而司法體制的改革從根本上來說是需要中國憲政體制的確立，讓憲法保障的一系列權利落到實處。要使憲政改革沿著和平的方向進行，需要有一種有利于憲政轉型的文化。首先，憲政文化要求適當的大眾參與，從而使社會改革沿著大多數人的能夠認同的方向進行，因而限制政治精英的作用和權力。其次，與此相關的是，這個社會必須具備一套普遍的權力游戲規則，當有人偏離這套游戲規則的時候，能夠引起足夠的社會反應，這樣，軍事強人也不能為所欲為。最后，憲政文化需要一定的社會經濟基礎，如果社會各方的利益不可調和，那么暴力沖突就不可避免。然而，社會利益不可調和的真正矛盾是很少的多數情況是人們基于偏激的觀念認為某些階層或者階級的利益存在是如此不可容忍，以至于被消滅，或者自己所代表的利益是如此優越以至于不能做出任何讓步。因此，憲政文化所要求的其實是寬容。同情、以及相信矛盾可以通過合法途徑解決的法治信念。

最后，在我讀完這本書的時候，我覺得這本著作是現在中國的憲法學教材中最完美的一本,它的與眾不同之外就是不像其他憲法學者糾纏于意識形態上，而是以純粹的法律人，法律的視野在法律人自己的領地上探研憲法學。而不是單純的去宣揚 “人民主權”、“依法治國”以及“公民權利”、“憲政”，但對如何通過穩定的制度進行保障只字不提。因此，我覺得這是一本值得所有法律工作者和和對法律興趣的讀者一閱。

第五篇：計算多剛體動力學介紹

計算多剛體動力學介紹

1.多體系統動力學研究狀況

工程領域對機械系統的研究主要有兩大問題。第一個問題是涉及系統的結構強度分析。由于計算結構力學的理論與計算方法的研究不斷深入。加之有限元（FEA）應用軟件系統成功開發并應用，這方面的問題已經基本得到解決；另一個問題是要解決系統的運動學、動力學與控制的性態問題，也就是研究機械系統在載荷作用下各部件的動力學響應。作為大多數的機械系統，系統部件相互連接方式的拓撲與約束形式多種多樣，受力的情況除了外力與系統各部件的相互作用外，還可能存在復雜的控制環節，故稱為多體系統。與之適應的多體動力學的研究已經稱為工程領域研究的熱點和難點。

多體系統動力學的核心問題是建模和求解，其系統研究開始于20世紀60年代。起始于20世紀70年代的基于多體系統動力學的機械系統動力學分析與仿真技術，隨著計算機技術，以及計算方法的不斷進步，到了20世紀90年代，在國內外已經成熟并成功地應用于工業界，成為當代進行機械系統設計不可或缺的有力工具之一。

多體系統是指由多個物體通過運動副連接的負載機械系統。多體系統動力學的根本目的是應用計算機技術進行負載機械系統的動力學分析與仿真。它是在經典力學基礎上產生的新學科分支，在經典剛體系統動力學的基礎上，經歷了多剛體系統動力學和計算多體系統動力學兩個發展階段，特別是在前者已經趨于成熟。

多體動力學是以多體系統動力學、計算方法，以及軟件工程相互交叉為主要特點，面向工程實際問題新學科。計算多體動力學是指利用計算機數值手段來研究負載機械系統靜力學分析、運動學分析、動力學分析，以及控制系統分析的理論和方法。計算多體動力學的產生極大地改變了傳統機構動力學分析面貌，對于原先不能夠求解或者求解困難的大型復雜問題，可以借助計算機順利完成。

在20世紀80年代初，Haug等人提出了“計算多體動力學”的概念，認為其主要任務如下：

（1）建立復雜機械系統運動學和動力學程式化的數學模型，開發實現這個數學模型的軟件系統，再輸入少量描述系統特征的數據、由計算機自動建立系統運動學與動力學方程。

（2）建立穩定的、有效的數值計算方法，分析彈性變形對靜態偏差、穩定性、動態響應的影響，通過仿真由計算機自動產生系統的動力學響應。

（3）將仿真結果通過計算機終端以方便直觀的形式表達出來。實現有效數據后處理，采用動畫顯示、圖標或者其他方式提供數據后處理。

2.多剛體系統建模理論簡介

多體系統動力學是基于經典力學理論的，多體系統中最簡單的情況（自由質

點）和一般簡單的情況（少數多個剛體），是經典力學的研究內容。多剛體系統動力學就是為多個剛體組成的復雜系統的運動學和動力學分析建立適宜計算機程序求解的數學模型，并尋求高效、穩定的數值解法。由經典力學逐步發展形成了多剛體系統動力學，在發展過程中形成了各具特色的多個流派。

對于由多個剛體組成的復雜系統，理論上可以采用經典力學的方法，即以牛頓—歐拉方程為代表的矢量力學方法和以拉格朗日方程為代表的分析力學方法。這種方法對于單剛體或者少數幾個剛體組成的系統是可行的，但隨著剛體數目的增加，方程復雜度成倍增長，尋求其解析解往往是不可能的。由于計算機數值計算方法的出現，使得面向具體問題的程序數值方法成為求解復雜問題的一條可行道路，即針對具體的多剛體問題列出其數學方程，再編制數值計算程序進行求解。對于每一個具體的問題都要編制相應的程序進行求解，雖然可以得到合理的結果，但是這個過程長期的重復是讓人不可忍受的，于是尋求一種適合計算機操作的程式化的建模和求解方法變得迫切需要了。20世紀60年代初期，在航天領域和機械領域，分別開展了對于多剛體系統動力學的研究，并形成了不同派別的研究方法。如羅伯森·維騰堡（Robeson·Wittenburg）方法、凱恩（Kane）方法、旋量方法和變分方法等。

對于多剛體系統，從20世紀60~80年代，在航天和機械兩個領域形成了兩類不同的數學建模方法，分為稱為拉格朗日方法和笛卡爾方法；20世紀90年代，在笛卡爾方法的基礎上又形成了完全笛卡爾方法，這幾種建模方法的主要區別在于對剛體位形描述的不同。

航天領域形成的拉格朗日方法，是一種相對坐標方法，以羅伯森·維騰堡（Robeson·Wittenburg）方法為代表，是以系統每個鉸的廣義坐標（又稱拉格朗日坐標）來描述，廣義坐標通常為連接剛體之間的相對轉角或位移。這樣，開環系統的位置完全可由所有鉸的拉格朗日坐標陣q所確定。其動力學方程的形式為拉格朗日坐標陣的二階微分方程組，即

???B(q,q?,t)

（1.2.1.1）A(q,t)q這種形式首先在解決拓撲為樹的航天器問題時推出。其優點是方程個數最少，樹系統的坐標數等于系統自由度，而且動力學方程易轉化為常微分方程組（ODEs-Ordinary Differential Equations）。但方程顯嚴重的非線性，為了使方程具有程式化與通用性，在矩陣A與B中常常包含描述系統拓撲的信息，其形式相當復雜，而且在選擇廣義坐標時需人為干預，不利于計算機自動建模。不過目前對于多體系統動力學研究比較深入，現在又幾種應用軟件采用拉格朗日的方法也取得了較好的效果。

對于非樹系統，拉格朗日方程要采用切割鉸的方法以消除閉環，引入了額外 的約束，使得產生的動力學方程為微分代數方程，不能直接采用常微分方程算法去求解，需要專門的求解技術。

機械領域形成的笛卡爾方法是絕對坐標方法，即Chace和Haug提出的方法，以系統中每一個物體為單元，建立固結在剛體上的坐標系，剛體的位置相對于一個公共參考基進行定義，其位置坐標（又稱廣義坐標）統一為剛體坐標系基點的笛卡爾坐標與坐標系的方位坐標，方位坐標可以選用歐拉角或歐拉參數。單個物體位置坐標系統在二維系統中為3個，在三維坐標系統中為6個（如果采用歐拉參數為7個）。對于由N個剛體組成的系統，位置坐標陣q中的坐標個數為3N（二維）、6N或7N（三維），對于鉸約束的存在，這些位置坐標不獨立。系統動力學模型的一般形式可表示為

???CT??Aqqλ?B

（1.2.1.2）???C(q,t)?0式中，C為位置坐標陣q的約束方程，Cq為約束方程的雅可比矩陣，λ為拉格朗日乘子。

這類數學模型就是微分—代數方程組（DAE-Differential Algebraic Equations），又稱為歐拉—拉格朗日方程組（Euler—Lagrange Equations），其方程個數較多，但系數矩陣顯稀疏狀，適用于計算機自動建立統一的模型進行處理。笛卡爾方法對于多剛體系統處理不區分開環與閉環（即樹系統與非樹系統），統一處理。目前國際上最著名的兩個動力學分析商業軟件ADAMS和DADS都是采用這種建模方法。

完全笛卡爾坐標法，是由Gracia和Bayo于1994年提出，是另一種形式的絕對坐標方法。這種方法的特點是避免使用一般笛卡爾方法中的歐拉角或歐拉參數，而是利用與剛體固結的若干參考點與參考矢量的笛卡爾坐標描述剛體空間位置與姿態。參考點選擇在鉸中心，參考矢量沿鉸的轉軸或移動軸，通?？捎啥鄠€剛體共享而使未知變量減少。完全笛卡爾坐標所形成的動力學方程與一般笛卡爾方法本質相等，只是其雅可比矩陣為坐標線性函數，便于計算。

3.多體系統動力學建模與求解

利用利用計算多體動力學對機械系統進行分析，其實質實質是建立其系統的多體動力學方程并對其進行求解，對于多剛體系統笛卡爾方法產生的形如式（2.1.1.2）所示的動力學數學模型，也就是著名的微分—代數方程組（DAEs），多體動力學數值仿真核心問題的實質是對DAE方程初值問題的處理，以及方程的求解計算方法，這也是計算多體系統動力學領域的熱點問題。

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