生理学_Chapt_04_血液循环_下

血管系统人体的血液循环由体循环和肺循环组成。在机体血管系统排列中存在着串联和并联现象。第三节血管生理体循环血管的串联现象不论是体循环，还是肺循环，血液流动都是经过相互串联的血管系统完成的，以体循环为例：左心室→动脉→各器官的毛细血管→静脉→右心房→右心室→肺循环→左心房→左心室。血管的串联有助于血液在血管系统内，按照一定的路径单方向地流动。体循环血管的并联现象在体循环，供应各器官的血管之间又呈并联关系。血管的并联排列使得机体可以在体循环总血量相对恒定的状态下，通过神经和体液调节机制对不同器官的血流量进行调节和分配，以适应机体代谢活动的变化。静息和运动时各器官血流量占心输出量之百分比一、各类血管的结构和功能特点组织学上，血管分为动脉、静脉和毛细血管。动脉和静脉管壁由内到外，分为内膜、中膜和外膜。内膜：内皮细胞和内皮下膜构成的血管内衬面，为血液流动提供了光滑的表面，也是各种物质选择性通透的界面。中膜：由弹性纤维（可使动脉扩张和收缩）、胶原纤维和血管平滑肌（收缩和舒张可调节器官和组织的血流量）构成，其厚度和组成成分的比例可因血管的种类不同而异。外膜：由疏松结缔组织构成，其中含弹性纤维、胶原纤维和成纤维细胞。根据不同血管在结构（直径、厚度和组分）和功能上的差异，可分为8类。内皮壁厚血管直径弹性纤维平滑肌胶原纤维主动脉动脉静脉腔静脉大血管微血管微动脉末端微动脉毛细血管微静脉1.弹性贮器血管：指主动脉、肺动脉的主干及其最大分支。血管壁坚厚，富含弹性纤维，有较高的顺应性和弹性。例如：左心室收缩射血时，一方面推动动脉内血液向前流动，另一方面使主动脉扩张，容积增大，储存一部分血液。在心舒期，主动脉瓣关闭，大动脉管壁弹性回缩，推动储存在主动脉中的血液继续流向外周，使得血管系统中的血液在心室中断射血时连续流动，而动脉压也不至于像心室压那样剧烈地变化。大动脉的这种作用被称为弹性贮器作用。左心室内压主动脉压2.分配血管：从弹性贮器血管以后到分支为小动脉之前的动脉管道，其作用是将血液输送到各器官和组织。3.毛细血管前阻力血管：毛细血管前的小动脉和微动脉。它们管径小，对血流的阻力大，故称为毛细血管前阻力血管。4.毛细血管前括约肌：真毛细血管起始部包绕的平滑肌。它们的收缩和舒张可以改变毛细血管开放的数量，使毛细血管床中血液和组织液之间的物质交换面积发生变化。5.交换血管：真毛细血管。其管壁仅由单层内皮细胞和一层微薄的基膜构成，通透性很高，是血液和组织液之间进行物质交换的场所。6.毛细血管后阻力血管：微静脉。其管径小，对血流也产生一定的阻力。它们的舒缩活动可以改变体液在毛细血管内和组织间隙内的分配比例，从而引起血量的变化。微动脉微静脉后微动脉直捷通路毛细血管前括约肌真毛细血管7.容量血管：即静脉。与动脉相比，静脉数量多、口径粗、管壁薄、可扩张性强。因此，在安静状态下，整个静脉系统容纳了全身循环血量的60%~70%，在血管系统中起了血液贮存库的作用。8.短路血管：某些血管床中小动脉和小静脉之间的直捷通路。它们可使小动脉中的血液不经过毛细血管而直接流入小静脉，起调节体温的作用。血液在心血管系统中流动的一系列物理学问题属于血流动力学范畴。虽然血流动力学与一般的流体力学一样，其基本的研究对象依然是流量、阻力和压力之间的关系，但由于：1、血管是有弹性的可扩张物体，而不是硬质的管道2、血液是含有血细胞和胶体物质的液体，而不是理想的液体因此，血流动力学除了具有一般流体力学的共性之外，又有其自身的特性。二、血流量、血流阻力和血压（一）血流量和血流速度血流量：单位时间内流过血管某一截面的血量称为血流量（mL/min或L/min），即血流的容积速度。血流速度：血液中一个质点在血管内移动的线速度。血液在血管中流动时，其速度与血流量成正比，与血管的截面积呈反比。影响血流量的因素1、血管半径和血液粘滞度对血流量的影响：泊肃叶（Poiseuille）研究了液体在管道系统中流动的规律，通过泊肃叶定律可以计算出液体在管道中的流量。泊肃叶定律可以写成：Q=(P1-P2)r4/8L式中：Q：单位时间内的液体流量；（P1-P2）：管道两端的压力差；r：管道的半径；：液体的粘滞度；L：管道的长度。因此，在其他因素相同的情况下，血管的半径（r）和血液的粘滞度（）将极大地影响血流量。例如，如果甲血管的半径是乙血管的2倍，那么前者在单位时间内的血流量是后者的16倍。2、层流和湍流对血流量的影响：血液在血管内的流动方式可以分成层流和湍流。泊肃叶定律适用于层流，但血管不是均匀周径的硬质管道，其中血流也存在湍流。层流：是一种规则的运动。液体每个质点的流动方向一致，与管道长轴一致，但各质点的流速不同，各轴层速度矢量为一抛物线。层流（左）：箭头长度为血液的流速。湍流（右）：箭头为血流的方向。湍流：当血流加速到一定程度，层流被破坏，此时血液中各质点的流动方向不一致，出现漩涡，称为湍流。层流——血液在长而直的血管内作稳定流动时可发生层流。在层流状态，由于各层血流速度梯度的作用，红细胞有向中轴部聚积的趋势，形成轴流。在轴流时，靠近血管壁处是一层没有血细胞的血浆；这样，血液流经血管分叉处时该层血浆容易流入侧枝，使分支血管内血液的红细胞比容较主干血管内低，血液的粘滞度也较低，这一现象有助于小血管和微循环血管中的血液灌注。湍流——在湍流情况下，血液中各质点不断变换流动方向，消耗的能量较层流时多，血流阻力也就较大，这显然将影响器官和组织的血液灌注量。层流和湍流的意义形成湍流的条件雷诺（Reynolds）提出，血液在血管中流动是否形成湍流可以用雷诺数（Re）来判断。Re=VD/式中：Re：雷诺数（无单位），V：血液的平均流速（cm/s），D：管腔直径（cm），：血液密度（g/cm3），：血液粘滞度（dyn•s/cm2，泊）。当Re数2,000时，就可发生湍流。因此，在血流速度快、血管口径大和血液粘滞度低的情况下，容易产生湍流。正常情况下，心室内存在湍流，一般认为这有助于血液的充分混和。但是，在血管分支处或因血管病变引起的血管狭窄处，即便是血流速度正常，也可能形成湍流，如房室瓣狭窄和主动脉瓣狭窄，都可在狭窄处出现湍流，在相应的听诊区听到杂音。（二）血流阻力血流阻力——血液在血管内流动所遇到的阻力。血流阻力来源于血液流动的过程中，其各成分之间的内摩擦，以及血液与血管壁之间的摩擦。血流的阻力一般不能直接测量，需要通过测量血流量和血管中两端的压力差而计算出来，即：R＝（P1-P2）/Q式中：R：血流阻力，P1-P2：血管两端的压力差，Q：血流量。结合泊肃叶定律，可得到计算血流阻力的公式：R=8L/r4式中：R：血流阻力，：血液粘滞度，L：血管的长度，r：血管的半径。在生理情况下，血管的长度不会发生变化，因而导致血流阻力变化的因素主要是血管的半径和血液粘滞度。血管半径对血流阻力的影响：在机体的心血管系统中，心脏和大血管称为循环系统的“中心”，小血管（小动脉和微动脉）则是其的“外周”部分，而总血流阻力的57%来自于这些小血管，称为外周阻力。因此，在血液的粘滞度不变的情况下，小动脉和微动脉的口径由于生理因素（神经和体液）的调节作用和病理因素的影响稍有变化，将导致血流阻力的很大变化。血液粘滞度对血流阻力的影响：血液粘滞度越大，血流阻力就越大。影响血液粘滞度的因素主要有：1.血细胞比容：血细胞比容越大，血液粘滞度越高。2.血流的切率：是血液发生层流时，相邻两层血液的流速差与液层厚度的比值。切率高，层流和红细胞的轴流现象更加明显，红细胞移动时发生旋转和相互间的撞击减少，使血液的粘滞度降低，血流阻力减小；反之，切率低，红细胞发生聚积，血液的粘滞度增高，血流阻力加大。3.血管的口径：当血液在直径0.3mm的小动脉中流动时，只要切率足够高，会产生Fahraneus-Lindqvist效应，即在小血管中，红细胞集中在血管中轴，流速较快，而血浆在红细胞外周，流速较慢。该效应可以降低小血管中的血液的粘滞度，从而减小血液在小血管中流动时的血流阻力，有助于血液在小血管中的流动。4.体温：温度降低，血液的粘滞度升高，血流阻力加大。（三）血压血压——血管内血液对单位面积血管壁的所体现出来的侧压力（单位是：kPa或mmHg,1mmHg=0.133kPa）。血压形成的原因：1.心血管系统内的血液充盈：成人的血管系统中大约有5L血液。在心脏停止跳动时，体循环各段血管中压力相等，此时血液对血管壁的侧压力代表了单纯由血液充盈所产生的压力，称为循环系统平均充盈压，其正常值大约为7mmHg。如果血容量增多，或者血管容积减小，循环系统平均压增高；反之，则降低。2.心脏的射血：心脏收缩时将血液射入主动脉。在心缩期，心室肌收缩所做的功，一部分用来推动血液在血管中向前流动（心室做功的动能部分），另一部分使血液对血管壁产生侧压，成为使血管壁扩张的压强（势能部分）。在心舒期，由于大动脉的弹性回缩作用，又将一部分势能转换成动能，推动血液在血管内继续向前流动。由于心脏的射血是间断的，故在整个心动周期中，动脉血压发生周期性的变化。主动脉压左心室内压三、动脉血压和动脉脉搏（一）动脉血压的定义、形成原因和正常值动脉血压的定义：指动脉血管内血液对血管壁的压强。动脉血压形成的原因：1.循环系统内足够的血液充盈造成的充盈压。2.心脏的射血和大动脉的弹性回缩推动血液在血管中流动而对血管壁造成压力。3.循环系统的外周阻力（主要是小动脉和微动脉对血流的阻力）。如果没有外周阻力，心室收缩释放的能量可全部成为推动血液流动的动能，而不会增高血液对动脉血管管壁的侧压。事实上，无论是在生理还是在病理情况下，外周阻力都是导致动脉血压发生变化的重要原因。动脉血压的测量和正常值：测量血压的方法有直接法和间接法。生理学实验中使用直接法，而临床上多采用间接的听诊法测量肱动脉血压来获得动脉血压的收缩压和舒张压。1.收缩压：心室收缩时，主动脉压急剧上升，在收缩期的中期达到的最高值。正常值为100~120mmHg（13.3~16.0kPa）。2.舒张压：心室舒张时，主动脉压下降，在心舒末期达到的最低值。正常值为60~80mmHg（8.0~10.6kPa）。听诊到的血管音压脉带内压(mmHg)4.平均动脉压：一个心动周期中每一瞬间动脉血压的平均值。由于心动周期中舒张期较长，故平均动脉压偏近于舒张压，等于舒张压+1/3脉压，大约100mmHg（13.3kPa）。3.脉搏压（脉压）：收缩压-舒张压=脉压。正常值约为30~40mmHg（4.0~5.3kPa）。（二）高血压及其诊断标准血压持久升高可引起心、脑、肾、血管等器官的继发性病变。血压增高时，心室的压力负荷（后负荷）加重，长此以往将导致心肌肥厚，最终发展为心力衰竭；长期的高血压也会导致动脉硬化，而脑动脉硬化时容易引发脑血管意外，如脑血栓和脑溢血等。高血压的标准不是一成不变的，而是根据最新流行病学的调查结果和循证医学的证据不断修订的。我国目前的高血压诊断标准与国际标准（WHO,1998）一致，即不论收缩压如何，凡舒张压≥90mmHg即为高血压；或者，综合考虑收缩压和舒张压，成人在安静状态下血压≥140/90mmHg即为高血压，而血压≤90/50mmHg则为低血压。（三）影响动脉血压的因素动脉血压的数值主要取决于心输出量和外周阻力，即P=QR，故凡是能够影响心输出量（Q）和外周阻力（R）的因素，都可能影响到动脉血压（P）。1.心脏每搏输出量：每搏输出量↑→心缩期射入主动脉的血量↑→心缩期中主动脉和大动脉内血量↑→对动脉血管管壁的压力↑→收缩期动脉血压↑。因此，收缩压的高低主要反映心脏每博输出量的多少。2.心率：心率↑→心舒期缩短→心舒期流到外周的血液↓→心舒期末存留在主动脉内血量↑→舒张压↑。3.外周阻力：外周阻力↑→心舒期血液向外周流动的速度↓→心舒期末存留在主动脉内血量↑→舒张压↑。因此，舒张压的高低主要反映外周阻力的大小。4.主动脉和大动脉的弹性贮器作用：可以使血压波动的幅度减小。故弹性减弱时，脉压增大。5.循