第二节 血管生理

血管是血液循环流动的通道，分为动脉、毛细血管、静脉三大类。动脉将血液输送到全身，流经毛细血管时完成与全身组织细胞的物质交换，静脉再将血液汇集反流心脏。血管在血液分流、维持血压、调节血容量和物质交换等方面有着重要的作用。各类血管因管壁的组织结构和所在部位不同，功能上各有特点。

大动脉的管壁厚，壁内含有丰富的弹性纤维，具有明显的可扩张型和弹性，可缓冲动脉血压的波动，称为弹性贮器血管；中动脉能将血液输送到各组织器官，称为分配血管；小动脉、微动脉的管径小，管壁结构中平滑肌丰富，对血流的阻力大（约占总外周阻力的47%），称阻力血管；毛细血管数量多、口径小、管壁薄、通透性大，血流缓慢，是血液与组织之间进行物质交换的场所，称为交换血管；静脉血管口径粗，管壁较薄，容量大，安静时60%～70%的循环血量容纳其中，称为容量血管。

血液在心血管系统内流动，要涉及物理学中有关流量、阻力和压力之间关系的流体力学知识，属于血流动力学范畴。

一、血流量、血流阻力和血压

（一）血流量

单位时间内流过血管某一横断面的血量称为血流量，也称容积速度。单位时间内通过某器官的血流总量，称为该器官的血流量。计量单位通常用ml/min或L/min表示。血流量的多少与血管两端的血压差成正比，与血流阻力成反比。

（二）血流阻力

血液在血管内流动时所遇到的阻力称为血流阻力，血流阻力来源于血液内部分子之间的摩擦和血液与血管壁之间的摩擦。根据流体力学原理，血流阻力与血管半径的4次方成反比，因此，在生理条件下，影响血流阻力的最主要因素是血管半径。在各类血管中，口径较小的小动脉和微动脉是形成血流阻力的主要部位，由此处产生的血流阻力称为外周阻力。

（三）血压

血压（blood pressure）是指血管内流动的血液对单位面积血管壁的侧压力。计量单位用水银柱的高度即毫米汞柱（mmHg）或千帕（kPa）来表示。在整个循环系统中，各段血管之间存在着压力差，即动脉血压＞毛细血管血压＞静脉血压。这种压力差是推动血液流动的直接动力，是由心脏的舒缩活动造成的。体循环各段血管之间的血压如图4-10。

二、动脉血压和动脉脉搏

（一）动脉血压的概念

动脉管内流动的血液对单位面积动脉管壁的侧压力，称为动脉血压（arterial blood pressure）。理论上应是指主动脉内的血压，由于在大动脉内血压下降幅度很小，为测量方便，通常以肱动脉血压代表主动脉血压。在一个心动周期中，动脉血压随心脏的舒缩活动而发生周期性变化。心室收缩，动脉血压升高到最高值称为收缩压（systolic pressure, SP）；接着心室舒张，动脉血压下降到最低值称为舒张压（diastolic pressure, DP）；收缩压与舒张压之差称为脉搏压，简称脉压（pulse pressure）。一个心动周期中动脉血压的平均值，称为平均动脉压（mean arterial pressure, MAP），约等于舒张压+1/3脉压。

（二）动脉血压正常值及其相对稳定的意义

我国健康成人在安静状态下收缩压为13.3～16.0kPa（100～120mmHg），舒张压为8.0～10.7kPa（60～80mmHg），脉压为4.0～5.3kPa（30～40mmHg），平均动脉压约13.3kPa（100mmHg）。成年人舒张压持续超过12.0kPa（90mmHg），收缩压持续超过18.6kPa（140mmHg），可视为高于正常水平；如果收缩压持续低于12.0kPa（90mmHg），舒张压低于8.0kPa（60mmHg），则视为低于正常水平。

正常人动脉血压保持相对稳定具有重要生理意义。动脉血压正常是维持组织、器官血流量正常的重要条件。如果动脉血压过低，可致各器官血流量减少，特别是脑、心等重要器官，可因缺血缺氧造成严重后果；动脉血压过高，则因心室肌后负荷长期过重，可致心室肥厚，甚至发生心力衰竭，同时，长期高血压容易损伤血管壁，如脑血管受损可破裂出血造成脑溢血，这是高血压病的主要危害之一。

（三）动脉血压的形成

封闭的心血管系统内有足量血液充盈是形成动脉血压的前提；心室收缩射血和外周阻力是形成血压的两个基本因素。同时，大动脉管壁弹性对动脉血压的形成亦起重要作用。

以左心室为例，左心室收缩所释放的能量，一部分作为动能推动血液射入动脉，并向前流动，由于外周阻力的作用，心缩期中仅有一次射血量的1/3流向外周，尚有2/3贮存在主动脉和大动脉内，所释放能量的另一部分（势能）形成对动脉管壁的侧压力，并使血管壁扩张。接着，左心室舒张，主动脉瓣关闭而停止射血，被扩张的主动脉和大动脉管壁发生弹性回缩，把心缩期贮存的一部分势能转为动能，推动血液继续流向外周，并保持一定水平的舒张压。大动脉管壁弹性则起缓冲收缩压、维持舒张压，并将心室间断射血变为血液在动脉内连续流动的作用（图4-11）。

（四）影响动脉血压的因素

凡能影响动脉血压形成的因素，都能影响动脉血压。

1．每搏输出量 如果其他因素不变，每搏输出量增多，收缩压升高。由于收缩压升高使血流速度加快，流向外周血量增多，到心舒期末存留在大动脉内的血量增加不多，故舒张压升高不如收缩压升高明显，脉压增大。当每搏输出量减少时则主要使收缩压降低，脉压减小。故收缩压能反映每搏输出量的多少。

2．心率 其他因素不变，若心率加快，由于心舒期缩短明显，在心舒期内流向外周血量减少，使该期末存留在大动脉内血量增多，故舒张压升高。因动脉血压升高而使血流速度加快，在心缩期内流向外周血量较多，故收缩压升高不如舒张压升高明显，脉压减小。当心率减慢时，舒张压降低明显，脉压增大。

3．外周阻力 如果外周阻力增大而其他因素不变时，心舒期中血液流向外周的速度减慢，心舒期末存留在大动脉内血量增多，而致舒张压升高。在心缩期内，由于动脉血压升高而使血流速度加快，流向外周血量较多，故收缩压升高不如舒张压升高明显，脉压减小。外周阻力减小时则舒张压降低明显，脉压增大。因此，舒张压高低主要反映外周阻力的大小。

4．大动脉管壁的弹性 大动脉管壁弹性因能缓冲动脉血压的变化而使收缩压不致过高，舒张压不致过低，减小脉压。一般说来，40岁以下的人大动脉管壁弹性无明显变化。40岁以上，由于管壁的胶原纤维增生逐步取代弹性纤维，使管壁弹性减弱，缓冲血压的作用减小，造成收缩压升高而舒张压降低，脉压增大。但老年人的小动脉往往伴有小动脉和微动脉的硬化而致口径变小，外周阻力增大，因而舒张压降低不明显，甚至升高。

5．循环血量与血管容积 正常情况下循环血量与血管容积相适应，保持血管内有足量血液充盈，这是形成动脉血压的重要前提。如果发生大失血使循环血量明显减少，而血管容积未相应减小，则引起动脉血压急剧下降。应及时给患者输血、输液以补充循环血量。若因细菌毒素的作用或药物过敏而使全身小动脉扩张时，血管容积增大而循环血量并未改变，此时因血管充盈度降低导致血压急剧下降。对这种患者，应恰当使用调节血管舒缩功能的药物进行治疗，使血管容积与循环血量相适应，血压方可回升。

上述为单一因素改变对动脉血压的影响。实际上，某种生理或病理情况下动脉血压的改变，往往是多种因素相互作用的结果，但总有一种因素起主要作用。临床对动脉血压异常患者，首先应认真分析引起血压异常的主要因素，如过敏性休克时，血压下降的主要原因是血管扩张，血管容积增大所致，然后，才能作出及时而正确的处理。

（五）动脉脉搏

在每一心动周期中，由于动脉内周期性压力变化引起动脉血管产生搏动，称为动脉脉搏（arterial pulse）。搏动发生于主动脉起始部，能沿动脉管壁向外周传播。用手指能扪到身体浅表部位的动脉脉搏。脉搏的频率和节律与心搏频率和节律一致，脉搏的强弱和紧张度能反映每搏输出量的多少，故扪诊脉搏可在一定程度上反映心血管的功能状态。脉诊是中医学诊断疾病的重要手段之一。

三、静脉血压与静脉血流

静脉是血液回心的通道，因容易扩张，容量大，对贮存血液起重要作用。而静脉血压的高低则能有效地调节回心血量和心输出量，以适应机体不同情况的需要。血液由心室射入动脉，在血管内向前流动的过程中，沿途均需不断地消耗能量以克服阻力。故而血压逐渐下降，当血液经过毛细血管到达微静脉时，其血压已降至2.0～2.7kPa（15～20mmHg）左右，最后回流到右心房时压力接近0mmHg。

（一）外周静脉压和中心静脉压

各器官或肢体静脉的血压，称为外周静脉压（peripheral venous pressuer），通常以人体平卧时肘静脉压为代表，正常值为5～14cmH2O。腔静脉或右心房内的血压，称为中心静脉压（central venous pressure, CVP），正常值为4～12cmH2O。中心静脉压的高低取决于心射血能力和静脉回心血量。

中心静脉压是监测心室射血能力和回心血量的指标，如果心射血功能好，能及时将静脉回心的血液射入动脉，则中心静脉压较低；反之，心功能减弱，不能及时将回心血液射入动脉或静脉回心血量增多，可引起中心静脉压升高。故测定中心静脉压可反映静脉回心血量和心功能状态。

（二）影响静脉回心血量的因素

单位时间内由静脉回心的血量称为静脉回心血量。外周静脉压与中心静脉压之间的压力差是促使静脉血回心的动力，凡能改变这一压力差的因素，均能影响静脉回心血量。

1．心肌收缩力 心肌收缩力增强，每搏输出量增多，心舒期室内压低，对心房内血液的抽吸力量增大，中心静脉压降低，有利于静脉血回心；相反，心收缩力减弱，每搏输出量减少，心舒期室内压增高，使血液淤积在右心房和腔静脉内，因而中心静脉压升高，静脉回心血量减少。如右心衰时，由于体循环静脉回流受阻，血液淤积于右心房和体静脉系统，患者可出现颈静脉怒张、肝肿大、下肢水肿等体征。若发生左心衰竭，则引起肺静脉回流受阻，造成肺淤血、肺水肿。

2．重力和体位 平卧体位，全身静脉与心基本处在同一水平，重力大致相等。当人由卧位变为直立时，因受重力影响，心以下的静脉血管扩张充盈，所容纳的血液约增多500ml，导致静脉回心血量减少，血压下降，称为体位性低血压。长期卧床或体弱久病患者，从卧位或蹲位突然站立时，其下肢静脉血管因紧张性降低而更易扩张，加之下肢肌肉收缩无力，挤压静脉的作用减弱，故而容纳更多血液，造成静脉回心血量比正常人更少，心输出量减少，引起脑、视网膜一时供血不足，便可引起眼发黑、头晕等症状。

3．骨骼肌的挤压作用 骨骼肌收缩时，位于肌肉内和肌肉间的静脉受挤压，促使静脉血回流。四肢静脉内有向心方向的静脉瓣，使静脉血液只能流向心而不能倒流。骨骼肌挤压作用对人体下垂肢体的静脉血液回流起很大的促进作用。

4．呼吸运动 胸膜腔内压为负压。吸气时胸膜腔内负压值增大，使胸腔内的大静脉和右心房更加扩张，由于容积增大，中心静脉压下降，促进静脉血回心；呼气时相反，使静脉回心血量减少。

四、微循环

（一）微循环的组成及血流通路

微动脉与微静脉之间的血液循环称为微循环（microcirculation），其组成因器官而略有不同。典型的微循环由微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、通血毛细血管、动-静脉吻合支和微静脉等七部分组成（图4-12）。

血液流经微循环的通路有三条。

1．迂回通路 指血液经微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管网到微静脉的通路。真毛细血管管壁薄、通透性好，穿插于细胞间隙中，迂回曲折，相互交错成网，血流缓慢，血管轮流交替开闭，是血液与组织细胞进行物质交换的主要场所，故又称为营养通路。

2．直接通路 指血液经微动脉、后微动脉、通血毛细血管到微静脉的通路。它经常处于开放状态。由于血流速度快，流经通血毛细血管时很少进行物质交换。这条通路的主要生理意义在于使部分血液迅速通过微循环及时回心。

3．动-静脉短路 指血液经微动脉、动-静脉吻合支进入微静脉的通路。吻合支管壁厚，不能进行物质交换，且经常处于关闭状态。多分布于皮肤，其功能是参与体温调节。当体温升高时，通路开放，使流经皮肤血量增多而有利散热；体温下降，通路关闭而利于保存热量。

（二）微循环的调节与功能

1．微循环的调节 微动脉和微静脉主要受交感神经支配，毛细血管前括约肌主要受体液因素调节。

正常情况，微动脉在交感神经作用下，其管壁平滑肌保持一定紧张性，维持微循环有一定血流量。微动脉舒张，进入微循环的血流量增多，收缩时则减少。故微动脉在功能上起控制微循环血流量的“总闸门”作用。

毛细血管前括约肌是微循环的“分闸门”，它控制从微动脉进入真毛细血管的血量。血液中的缩血管物质，如肾上腺素、去甲肾上腺素等使毛细血管前括约肌收缩，而局部代谢产物，如CO2、乳酸等使其舒张。真毛细血管的开闭是轮流交替的，受毛细血管前括约肌控制。当真毛细血管关闭一段时间后，由于局部代谢产物（CO2、乳酸等）堆积，使毛细血管前括约肌舒张，真毛细血管开放，流入的血量增多，代谢产物被运走，毛细血管前括约肌在缩血管物质作用下又收缩，真毛细血管又关闭，流入血量减少。如此反复进行。一般情况下，每分钟交替开闭5～10次。

2．微循环的功能 主要有两方面：一是实现血液与组织细胞间的物质交换，将血液中各种营养物质和氧气输送给各组织细胞，并运走其代谢产物；二是调节器官血流量，维持循环血量和稳定动脉血压。

五、组织液和淋巴液的生成与回流

血液通过毛细血管壁与组织液进行物质交换，组织液通过细胞膜与细胞进行物质交换，血液与组织细胞间的物质交换必须通过组织液这个中间环节才能实现。

（一）组织液的生成及影响因素

1．组织液的生成与回流（图4-13）组织液是血浆中除血浆蛋白质以外的成分，通过毛细血管壁滤过生成。组织液生成与回流取决于毛细血管血压、组织液静水压、血浆胶体渗透压和组织液胶体渗透压四种力量的对比。其中毛细血管血压和组织液胶体渗透压是促使液体从管内滤出到管外而生成组织液的力量，血浆胶体渗透压和组织液静水压是将组织液重吸收入血管的力量。滤过力量与重吸收力量之差称为有效滤过压（effective filtration pressure），可用下式表示：

有效滤过压=（毛细血管血压+组织液胶体渗透压）-（血浆胶体渗透压+组织液静水压）经测量，毛细血管动脉端血压平均为4.00kPa（30mmHg），血液经毛细血管流至毛细血管静 脉端时，血压降低为1.60kPa（12mmHg），血浆胶体渗透压为3.33kPa（25mmHg），组织液胶体渗透压约为2.00kPa（15mmHg），组织液静水压约为1.33kPa（10mmHg）。根据上式计算，毛细血管动脉端的有效滤过压为1.33kPa（10mmHg），由于滤过力量大于重吸收力量，故生成组织液；在毛细血管静脉端的有效滤过压为-1.07kPa（-8mmHg），表明重吸收力量大于滤过力量，组织液回流。大部分（90%左右）组织液从毛细血管静脉端回流入血液，其余约10%则进入毛细淋巴管生成淋巴液，经淋巴系统回流入血液。

2．影响组织液生成与回流的因素 正常情况下，组织液不断生成，又不断回流，两者之间保持动态平衡。有效滤过压中各种因素的改变，以及毛细血管壁的通透性发生改变，均可破坏这种动态平衡，造成组织液生成增多或回流障碍，使组织间隙潴留过多液体而形成水肿；因某种原因造成毛细血管血压升高、血浆胶体渗透压降低、淋巴回流受阻或毛细血管壁通透性增大等，均可引起组织水肿。

（二）淋巴液及淋巴循环的生理意义

毛细淋巴管由单层内皮细胞构成，相邻内皮细胞边缘如瓦片状相互覆盖，其管壁无基膜，故通透性极高，部分组织液进入毛细淋巴管，成为淋巴液。每天生成的淋巴液2～4L，经淋巴系统回流入静脉。淋巴循环视为血液循环的一个侧支，是血液循环的辅助系统。淋巴循环的生理意义在于：

1．回收组织液中的蛋白质 每天通过淋巴液运回血液的蛋白质达75～100g，故组织液中蛋白质浓度保持在较低水平。

2．运输脂肪等营养物质 由小肠吸收的脂肪，80%～90%通过淋巴循环运回血液。

3．调节体液平衡 生成的组织液中约10%是经淋巴系统回流入血的。如果淋巴循环受阻，可导致局部组织水肿。

4．防御和免疫功能 淋巴液途经淋巴结时，淋巴结内的巨噬细胞能清除淋巴液中的细菌及其他异物，淋巴结尚可产生淋巴细胞，参与免疫反应。