血管生理(血流量、血流速度、血流阻力、動脈血壓、動脈脈搏、靜脈血壓、靜脈回心血量)

　　不論體循環(huán)或肺循環(huán)，由心室射出的血液都流經(jīng)由動脈、毛細血管和靜脈相互串聯(lián)構(gòu)成的血管系統(tǒng)，再返回心房。在體循環(huán)，供應各器官的血管相互間又呈并聯(lián)關(guān)系（圖4-17）。從生理功能上可將血管分為以下幾類：

圖4-17 體循環(huán)各器官血管并聯(lián)關(guān)系示意圖

　　1．彈性貯器血管 指主動脈、肺動脈主干及其發(fā)出的最大的分支、這些血管的管壁堅厚，富含彈性纖維，有明顯的可擴張性和彈性。左心室射血時，主動脈壓升高，一方面推動動脈內(nèi)的血液向前流動，另一方面使主動脈擴張，容積增大。因此，左心室射出的血液在射血期內(nèi)只有一部分進入外周，另一部分則被貯存在大動脈內(nèi)。主動脈瓣關(guān)閉后，被擴張的大動脈管壁發(fā)生彈性回縮，將在射血期多容納的那部分血液繼續(xù)向外周方向推動。大動脈的這種功能稱為彈性貯器作用。

　　2．分配血管 從彈性貯器血管以后到分支為小動脈前的動脈管道，其功能是將血液輸送至各器官組織，故稱為分配血管。

　　3．毛細血管前阻力血管 小動脈和微動脈的管徑小，對血流的阻力大，稱為毛細血管前阻力血管。微動脈的管壁富含平滑肌，后者的舒縮活動可使血管口徑發(fā)生明顯變化，從而改變對血流的阻力和所在器官、組織的血流量。

　　4．毛細血管前括約肌 在真毛細血管的起始部常有平滑肌環(huán)繞，稱為毛細血管前括�。╬recapillary sphincter）。它的收縮或舒張可控制毛細血管的關(guān)閉或開放，因此可決定某一時間內(nèi)毛細血管開放的數(shù)量。

　　5.交換血管 指真毛細血管。其管壁僅由單層內(nèi)皮細胞構(gòu)成，外面有一薄層基膜，故通透性很高，成為血管內(nèi)血液和血管外組織液進行物質(zhì)交換的場所。

　　6．毛細血管后阻力血管 指微靜脈。微靜脈因管徑小，對血流也產(chǎn)生一定的阻力。它們的舒縮可影響毛細血管前阻力和毛細血管后阻力的比值，從而改變毛細血管壓和體液在血管內(nèi)和組織間隙內(nèi)的分配情況。

　　7．容量血管 靜脈和相應的動脈比較，數(shù)量較多，口徑較粗，管壁較薄，故其容量較大，而且可擴張性較大，即較小的壓力變化就可使容積發(fā)生較大的變化。在安靜狀態(tài)下，循環(huán)血量的60%-70%容納在靜脈中。靜脈的口徑發(fā)生較小變化時，靜脈內(nèi)容納的血量就可發(fā)生很大的變化，而壓力的變化較小。因此，靜脈在血管系統(tǒng)中起著血液貯存庫的作用，在生理學中將靜脈稱為容量血管。

　　8．短路血管 指一些血管床中小動脈和靜脈之間的直接聯(lián)系。它們可使小動脈內(nèi)的血液不經(jīng)過毛細血管而直接流入小靜脈。在手指、足趾、耳廓等處的皮膚中有許多短路血管存在，它們在功能上與體溫調(diào)節(jié)有關(guān)。

　　二、血流量、血流阻力和血壓

　　血液在心血管系統(tǒng)中流動的一系列物理學問題屬于血流動力學的范疇。血流動力學和一般的流體力學一樣，其基本的研究對象是流量、阻力和壓力之間的關(guān)系。由于血管是有彈性和可擴張的而不是硬質(zhì)的管道系統(tǒng)，血液是含有血細胞和膠體物質(zhì)等多種成分的液體，而不是理想液體，因此血流動力學除與一般流體力學有共同點之外，又有它自身的特點。

　�。ㄒ唬┭�流量和血流速度

　　單位時間內(nèi)流過血管某一截面的血量稱為血流量，也稱容積速度，其單位通常以ml/min或L/min來表示。血液中的一個質(zhì)點在血管內(nèi)移動的線速度，稱為血流速度。血液在血管流動時，其血流速度與血流量成正比，與血管的截面成反比。

　　1．泊肅葉（Poiseuilli）定律 泊肅葉研究了液體在管道系統(tǒng)內(nèi)流動的規(guī)律，指出單位時間內(nèi)液體的流量（Q）與管道兩端的壓力差P₁-P₂以及管道半徑r的4次方成正比，與管道的長度L成反比。這些關(guān)系可用下式表示：

　　Q=K（r⁴/L）(P₁-P₂)

　　這一等式中的K為常數(shù)。后來的研究證明它與液體的粘滯度η有關(guān)。因此泊肅葉定律又可寫為

　　Q=π(P₁-P₂)r⁴/8ηL

　　2．層流和湍流血液在血管內(nèi)流動的方式可分為層流和湍流兩類。在層流的情況下，液體每個質(zhì)點的流動方向都一致，與血管的長軸平行；但各質(zhì)點的流速不相同，在血管軸心處流速最快，越靠近管壁，流速越慢。因此可以設(shè)想血管內(nèi)的血液由無數(shù)層同軸的圓柱面構(gòu)成，在同一層的液體質(zhì)點流速相同，由軸心向管壁，各層液體的流速依次遞減，如圖4-18所示。圖中的箭頭指示血流的方向，箭的長度表示流速，在血管的縱剖面上各箭頭的連線形成一拋物線。泊肅葉定律適用于層流的情況。當血液的流速加快到一定程度后，會發(fā)生湍流。此時血液中各個質(zhì)點的流動方向不再一致，出現(xiàn)旋渦。在湍流的情況下，泊肅葉定律不再適用，血流量不是與血管兩端的壓力差成正比，而是與壓力差的平方根成正比。關(guān)于湍流的形成條件，Reynolds提出一個經(jīng)驗公式：

　　Re=VDσ/η

　　式中的V為血液在血管內(nèi)的平均流速（單位為cm/s）,D為管腔直徑（單位為cm）,σ為血液密度（單位為g/cm³），η為血液沾滯度（單位為泊），Re為Reynolds數(shù)，沒有單位。一般當Re數(shù)超過2000時，就可發(fā)生湍流。由上式可知，在血流速度快，血管口徑大，血液粘滯度低的情況下，容易產(chǎn)生湍流。

圖4-18 層流情況下各層血液的流速

　�。ǘ�）血流阻力

　　血液在血管內(nèi)流動時所遇到的阻力，稱為血流阻力。血流阻力的產(chǎn)生，是由于血液流動時因磨擦而消耗能量，一般是表現(xiàn)為熱能。這部分熱能不可能再轉(zhuǎn)換成血液的勢能或動能，故血液在血管內(nèi)流動時壓力逐漸降低。在湍流的情況下，血液中各個質(zhì)點不斷變換流動的方向，故消耗的能量較層流時更多，血流阻力就較大。

　　血流阻力一般不能直接測量，而需通過計算得出。血液在血管中的流動與電荷在導體中流動有相似之處。根據(jù)歐姆定律，電流強度與導體兩端的電位差成正比，與導體的電阻成反比。這一關(guān)系也適用于血流，即血流量與血管兩端的壓力差成正比，與血流阻力R成反比，可用下式表示：

　　Q=（_P1-_P2）/R

　　在一個血管系統(tǒng)中，若測得血管兩端的壓力差和血流量，就可根據(jù)上式計算出血流阻力。如果比較上式和泊肅葉定律的方程式，則可寫出計算血流阻力的方程式，即

　　R=8ηL/πr⁴

　　這一算式表示，血流阻力與血管的長度和血液的粘滯度成正比，與血管半徑的4次方成反比。由于血管的長度變化很小，因此血流阻力主要由血管口徑和血液粘滯度決定。對于一個器官來說，如果血液粘滯度不變，則器官的血流量主要取決于該器官的阻力血管的口徑。阻力血管口徑增大時，血流阻力降低，血流量就增多；反之，當阻力血管口徑縮小時，器官血流量就減少。機體對循環(huán)功能的調(diào)節(jié)中，就是通過控制各器官阻力血管和口徑來調(diào)節(jié)各器官之間的血流分配的。

　　血液粘滯度是決定血流阻力的另一因素。全血的粘滯度為水的粘滯度的4-5倍。血液粘滯度的高低取決于以下幾個因素：

　　1．紅細胞比容一般說來，紅細胞比容是決定血液粘滯度的最重要的因素。紅細胞比容愈大，血液粘滯度就愈高。

　　2．血流的切率 在層流的情況下，相鄰兩層血液流速的差和液層厚度的比值，稱為血流切率（shear rate）。從圖4-18可見，切率也就是圖中拋物線的斜率。勻質(zhì)液體的粘滯度不隨切率的變化而改變，稱為牛頓液。血漿屬于牛頓液。非勻質(zhì)液體的粘滯度隨著切率的減小而增大，稱為非牛頓液。全血屬非牛頓液。當血液在血管內(nèi)以層流的方式流動時，紅細胞有向中軸部分移動的趨勢。這種現(xiàn)象稱為軸流（axial flow）。當切率較高時，軸流現(xiàn)象更為明顯，紅細胞集中在中軸，其長軸與血管縱軸平行，紅細胞移動時發(fā)生的旋轉(zhuǎn)以及紅細胞相互間的撞擊都很小，故血液的粘滯度較低。在切率低時，紅細胞可發(fā)生聚集，使血液粘滯度增高。

　　3．血管口徑 血液在較粗的血管內(nèi)流動時，血管口徑對血液粘滯度不發(fā)生影響。但當血液在直徑小于0.2-0.3mm的微動脈內(nèi)流動時，只要切率足夠高，則隨著血管口徑的進一步變小，血液粘滯度也變低。這一現(xiàn)象產(chǎn)生原因尚不完全清楚，但對機體有明顯的益處。如果沒有此種反應，血液在小血管中流動的阻力將會大大增高。

　　4．溫度 血液的粘滯度隨溫度的降低而升高。人體的體表溫度比深部溫度低，故血液流經(jīng)體表部分時粘滯度會升高。如果將手指浸在冰水中，局部血液的沾滯度可增加2倍。

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