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1Mechanicalpropertyofbloodvessel2人体的血管3456血管壁是一个具有多层复合结构的中空管道，它承受血液压力和管外组织的束缚。7第一节血管的构造、组成材料及其力学性质通常动脉和静脉血管壁由内、中、外三层结构组成：8内层：主要是内皮细胞和基质膜中层：可分为若干同心的、具有弹性的薄层,每层均由弹性纤维、胶原纤维、平滑肌交织组成；外层：松弛的结缔组织。9血管的力学性质主要取决于中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分含量百分比空间构型各自的力学性质。这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。10一．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的空间结构(Thespacestructureofelasticfibers、collagenfibrils、smoothmuscle）弹性纤维呈卷曲状的网络结构，其纵向有若干裂隙。11升主动脉降主动脉远端主动脉12胶原纤维13胶原纤维在血管壁中形成另一种网络：•在应力较小时，这种网络皱缩成波纹状，在一般扩张压下，胶原纤维并不伸展；•当血管扩张到一定程度后，胶原纤维才伸展到其原有长度；•若血管壁继续扩张，则胶原纤维将产生极大的张力，以对抗血管的进一步扩张。14血管中的平滑肌呈螺旋结构，如图，从近心主动脉到远心的外周血管，平滑肌的含量逐渐增多，而且螺旋结构的间距也越来越小。15升主动脉降主动脉远端主动脉16二．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比在整个血管系中，不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的含量百分比是不同的。•胸主动脉，弹性纤维占总纤维元的60%，而胶原纤维只占40%；•胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占30%，而胶原纤维则占70%。17动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比18越靠近心脏，动脉血管壁弹性纤维含量百分比越高，弹性越好。19从主动脉、大动脉到分支动脉，平滑肌含量所占的百分比将越来越高。20动脉各管段的特性不同，越远离心脏，动脉管壁的弹性越差。所以主动脉弹性好，小动脉会关闭（具有主动收缩的能力）。21三．弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质弹性纤维、胶原纤维和（肠）平滑肌的应力-伸长比弹性纤维胶原纤维平滑肌22弹性纤维胶原纤维平滑肌23弹性纤维:•拉伸弹性模量较小，约为3×105—6×105N/m2。•抗张强度较低•滞后环很小,应力松弛相当不明显，相当接近于完全弹性体。24胶原纤维:•拉伸弹性模量比弹性纤维大得多，约为109N/m2量级。•抗张强度也很高，约为5×107—10×107N/m2。•滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。25平滑肌纤维：•在松弛态下，平滑肌的应力—应变曲线存在很大的滞后环，应力松弛也非常明显，可趋于零。•平滑肌可以主动收缩，产生主动张力达105N/m2以上，平滑肌的收缩和松弛，可以控制小动脉的直径，甚至导致血管闭锁。26一般认为血管壁径向扩张增大时，刚性很快增加的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所有应力只有弹性纤维承受。应变增大时，胶原纤维被拉直，它的应力逐步增大，由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多，因此，血管壁也变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可防止过度的膨胀。27•弹性纤维使血管呈弹性，其含量高，血管性好，顺应性好，有利于血液循环。•胶原纤维使血管呈韧性，可防止血管的过分扩张。•平滑肌含量高，可自发收缩。所以，主动脉弹性纤维含量高，弹性好。小动脉平滑肌含量高，可关闭。28293031周向张力32动脉静脉毛细血管三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较轴向张力3334周向张力轴向张力35第二节动脉血管的顺应性（ArterialCompliance）36主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线•无论是加载或卸载过程，压力与体积之间的变化关系都是非线性的。•可清楚看到滞后环的存在。37各动脉管段的压力与单位管长血管段体积之间的变化关系。38对于单位长度的血管段来说，在同样压力作用下，主动脉弓的体积最大，主动脉弓连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股动脉等的体积依次减小；曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。越远离心脏，人体动脉的顺应性将变得越差。血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能，即弹性或硬度的最佳临床指标之一。3940表明:在远离心脏的方向，动脉血管的弹性纤维含量越来越少，平滑肌含量越来越多，因此血管的弹性会越来越差。41第三节小动脉、毛细血管、静脉的力学性质Themechanicpropertyofsmallartery,capillaryandvein42一．小动脉小动脉含有丰富的平滑肌，可以主动地收缩，对周缘血流的微循环起调节作用，因而小动脉的力学性质具有重大的生理意义4344某一压力范围内，管径不随压力变化，这和弹性反应完全不同，是血管平滑肌主动收缩所致。不仅如此，当灌注压力低于某一临界值时，平滑肌主动收缩，将使小动脉关闭。45二.毛细血管毛细血管很细，和血细胞直径同数量级，其变形更是一个微量，很难精确测定。46三种血管的关系47毛细血管的力学性质取决于它和周围组织的关系。不同的器官和组织内，毛细血管具有不同的力学性质。48三.静脉血管特点:静脉血管管壁较薄，弹性模量比较小，血管的内压又往往低于外压，因此静脉血管往往会失稳。这正是静脉血流的许多异常现象产生的原因。49动脉静脉毛细血管三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较50三种血管的比较把血液从心脏输送到身体各部分把血液从身体各部分送回心脏连通于最小的动脉与最小静脉之间的血管，是毛细血管和组织细胞间物质交换的场所快慢极慢管壁厚，弹性大管壁薄，弹性小管壁极薄，只由一层上皮细胞构成大小极小，管内径仅有8~10微米喷流渗出血情况功能管腔大小管壁特点血流速度毛细血管静脉动脉血管名称51第四节脉搏波(PluseWaveVelocity）一.脉搏波随着心脏的间歇性收缩和舒张，血液压力、血流速度和血流量的脉动或血管壁的变形和振动在动脉管系中的传播统称为脉搏波或脉搏波在动脉中的传播。52压力脉搏波和速度脉搏波沿主动脉传播的情况压力波速度波53动脉中的脉搏波的传播介质主要是：和由、以及和尺寸血液血管，因此脉搏波传播时脉搏波的波速脉搏波的形状脉搏波振幅大小将由血液的流变特性血管的力学性质血管的几何形状所决定。541．反映心率和节律2．反映管壁弹性3．反映心缩力的大小4．可测定射血时间5．反映主A瓣情况6．反映脉压的大小意义55二.反射波实际的动脉树中，由于分支、动脉大小的不均匀及血管弹性的改变等，存在着由于血管阻抗不匹配而产生的波的反射。5657反射脉搏波使传播在主动脉中压力波的振幅逐渐增大。由于血液和血管的粘性作用，将使脉搏波在传播过程中振幅逐渐衰减。但是在实际动脉中，特别是在主动脉，在远离心脏的不同位置，压力波的振幅不但不减小，反而不断增大。这和流速脉搏波情况截然不同，这是由于存在着压力反射波的影响，而且压力反射波使压力放大的作用大于粘性阻尼使压力衰减的作用。58动脉系统中，脉搏波的反射可能发生的部位包括：血管分叉处、动脉管径或可扩张度改变的地方。即脉搏波的反射通常发生在血管阻抗的改变处。大量研究表明：小动脉是脉搏波反射的主要部位。59606162三.血管壁的弹性模量与脉搏波的波速63在正常生理情况下，动脉血管壁的弹性模量随年龄得增大而增大。如：青年人胸主动脉管段的E为4～6×105N·M-2；年龄60岁以上者胸主动脉E可达20×105N·M-2。主要因为血管壁内的弹性纤维变性，胶原纤维增多，管壁增厚等老年性变化所致。另外，动脉管壁的弹性模量还将随血管内的压力和尺寸而变化。64脉搏波传播速度主要取决于血管壁的弹性摸量。因此临床中常通过检测脉搏波波速来评价动脉管的硬化程度65四．动脉弹性功能的检测动脉弹性是指动脉的舒缩功能。动脉弹性功能减退已成为心血管危险的重要标记之一。目前已有多种无创性手段检测动脉系统的弹性功能。动脉的扩张性、硬度、弹性与顺应性意义相近。661．脉搏波的传播速度（plusewavevelocity，PWV）脉搏波传播速度测定是目前比较成熟经典的衡量大动脉弹性方法。由于弹性管道（动脉）内血液是不可压缩的液体，能量传递主要通过血管壁传导，因此血管功能是影响PWV的主要因素。PWV动脉壁力学性质（弹性）几何学特性（直径和壁厚度）血液的密度决定。67PWV大,血管硬度高,弹性差。68什么因素影响PWV？•年龄、血压•管壁厚度、血管半径（管腔变形狭窄和血管弯曲时PWV减慢）•血液密度、血流速度等69年龄和血压水平是影响PWV的最重要因素。●随着年龄的增长，动脉管壁常发生粥样硬化或纤维硬化，年龄每增加10岁，PWV一般增大10%-15%。●随着血压水平升高，管壁承受压力的部位从具有较大弹性的弹力纤维转移到硬度较高的胶原，管壁变硬。707172PWV的数值虽然随着年龄的增加而增大，但一些慢性病如糖尿病、高血脂、肥胖症在发展过程中，也会导致PWV的数值较一般健康者的数值高。73此外，测量的部位也影响PWV。距离心脏越远，PWV越快。74PWV主要反映一段血管壁功能，可在不同的动脉段进行，如颈动脉—股动脉、肱动脉—桡动脉、股动脉—胫动脉、等。PWV大，表示动脉硬度高、顺应性差。反之，则血管硬度低、顺应性好。75人体的血管76已有较多文献证明，PWV是预测心、脑血管病发生和死亡的一种有价值的指标。77（c）方法PWV测定可用压力感受器或多普勒信号方法拾取不同动脉部位的脉搏波。现在较多使用脉搏波速度自动测定仪，测定颈动脉—股动脉脉搏波传导速度。7879但是PWV测定也存在不足之处：首先它不能提供关于导致血管异常或改变的确切潜在机制。PWV改变即可能是：●结构如动脉壁厚度、血管内径改变；●也可能是功能上的改变如灌注血压的改变；●再有体表测量的距离有误差，体表测量脉搏波的传播距离仅仅是个估计值，若获得精确值，只能通过有创途径。另外,PWV测定的敏感性较差，不容易发现血管弹性的轻微改变。802．脉搏波波形分析（1）反射波增强指数AI=△P/PPc△P：中心动脉压力反射波增幅，PPc：中心动脉脉压。81AI能定量反映整个动脉系统的总体弹性，敏感地显示因大、小动脉弹性改变引起的压力波反射情况。不足：不能区分大、小动脉弹性的改变82(2)大动脉弹性指数C1和小动脉的弹性指数C2大动脉弹性指数C1：舒张期血流容积减少与压力下降之间的比值，又称容量顺应性；小动脉弹性指数C2：舒张期血流容积振荡变化与振荡压力变化之间的比值，又称振荡顺应性。83C1与C2分别反映大动脉与小动脉弹性功能，C1和C2越小，表示大动脉与小动脉弹性越差。84目前，许多研究已经证实C1和C2能较敏感地早期发现动脉弹性功能减退，最早受到影响的是C2。85由于多种心血管危险因素和氧化应激反应首先影响动脉内皮功能。小动脉的内膜层较薄，中层平滑肌细胞最容易受到一氧化氮（NO）缺乏的影响，导致舒张功能受损，因此小动脉弹性减退往往发生较早而且明显。C2测定能检测到小动脉弹性功能，这显然十分重要而有意义。86但是，使用此种方法需估算心输出量，而此种心输出量的估算方法是建立在正常心功能基础上的，因此对于心功能不全的病人直接使用此方法误差可能较大，需要另有估算心输出量的方法。878889一.动脉粥样硬化(atheroselerosis，AS)的病理生理学：中等或较大的肌性和弹性动脉某些特殊部位的内膜发生粥样病变，使动脉壁增厚和硬化。病理：血管狭窄或闭塞，导致心肌梗死、脑中风和周围器官如肝、肾和肢体的功能障碍。动脉粥样硬化性心脑血管病位于人类疾病谱和死因谱的首位。90919293949596979899动脉粥样硬化是一种多因素疾病，因为好发于特殊的血流动力学部位，力学因素理应受到特别重视。1001.AS的发病机制主要涉及以下方面：•血管内皮细胞功能和形态损伤；•内膜下脂质沉积；•单核细胞与内皮黏附进入内皮下并转变为巨噬细胞吞噬脂质，形成泡沫细胞；•血管平滑肌细胞增殖并向内膜迁移和合成细胞外基质。1011022.剪切应力与动脉粥样硬化的分布特征生理状态下，大动脉的血