生理学教学课件：5 血管

1、生理学Physiology2CIRCULATION第三节心脏的泵血功能第四节心肌的生物电现象和生理特性第九节 血管生理第十节 心血管活动的调节第十一节 器官循环3第三节 血管生理各类血管的功能特点血流量、血流阻力和血压动脉血压和动脉脉搏静脉血压与静脉回心血量微循环组织液淋巴液4 Heart Blood vessels Blood6一、各类血管的结构和功能特点内膜中膜外膜一、各类血管的功能特点8一、各类血管的结构和功能特点弹性贮器血管(Windkessel vessel) 可扩张性和弹性弹性贮器，缓冲血压 心室的间断射血血管内的连续血流 主动脉、肺动脉主干及最大分支可扩张性和弹性弹性贮器左心射血

2、一部分入外周，另一部分贮存在大动脉内。心室的间断射血血管内的连续血流弹性贮器血管10一、各类血管的结构和功能特点分配血管(Distribution vessel) 平滑肌的收缩舒张输送分配血流量阻力血管(resistance vessel) 小动脉、微动脉、微静脉和小静脉 丰富平滑肌改变血管口径，调节外周阻力 影响血压，控制器官灌注量，微循环血流量毛细血管前括约肌(precapillary sphincter) 真毛细血管起始部的平滑肌开闭11一、各类血管的结构和功能特点交换血管 (Exchange vessel) 真毛细血管(true capillary)，通透性高物质交换容量血管 (Cap

3、acitance vessel) 静脉，多、粗、薄、容量大循环血量的 6070%容纳在静脉内贮存库 短路血管 (Shunt vessel) A-V短路体温调节短路血管Cap前阻力血管交换血管Cap后阻力血管Cap前括约肌血管的内分泌功能VEC：舒血管（NO, H2S, PGI2）缩血管（ET, TXA2）SMC：Renin, Angiotensin, ECM1314二、血流量、血流阻力和血压 血流动力学(Hemodynamics) ： Johns Hopkins 大学生理学教研室 W. Milnor 教授的定义：血流动力学是流体力学的一个分支。它应用流体力学的理论研究血液、血液所流经血管树的特

4、性、以及血液流动和伴随流动进行物质交换的规律。 Stephen Hales 英格兰著名生理学家 大动脉的弹性、血压、外周阻力 血流动力学的创始人15二、血流量、血流阻力和血压 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，也称容积速度。其单位通常以ml/min或L/min来表示。 根据欧姆定律：Q =P/R Q：血流量；P ：血管两端的压力差；R：血流阻力 血流量与压力差成正比，与血流阻力成反比。16二、血流量、血流阻力和血压 血流量和血流速度 血流速度：血液中的一个质点在血管内流动的线速度，称为血流速度。血流速度与血流量成正比，与血管的横截面成反比。 主动脉中的血流速度约为20

5、cm/s，毛细血管中的血流速度约为0.03cm/s。17Velocity18二、血流量、血流阻力和血压 血流量和血流速度 层流(laminar flow)：是一种规则流动，有清晰的流线，流层与流层之间的质量、动量和能量传递只在分子水平上进行。Poiseuille 流动适用的条件之一为层流状态。血流量与压力差成正比。图33-19 层流时流动速度剖面呈抛物线分布，轴心流速最快。 实际的空间图形是一抛物面，又称为望远镜流动。19二、血流量、血流阻力和血压血流量和血流速度 湍流(turbulent flow)：是一种不规则的流动状态。每一点上流速的大小和方向随时间作不规则的起伏，其振幅、频率及方向等都

6、是随机的。血流量与压力差的平方根成正比。20层流和湍流(laminar flow, turbulence)层流湍流 各质点方向不一致（旋涡）层流（poiseuille定律适用）轴心处流速最快21雷诺数 2000，湍流Re= VD流速大、管径大（心室腔和主动脉内）、粘滞度低时易产生湍流22二、血流量、血流阻力和血压 血流量和血流速度 湍流的发生？（生理意义？临床上？） 生理：血流速度快、血管口径大、血液粘度低的情况下易发生湍流。在正常情况下，心室内存在湍流。一般认为心室内湍流有助于血液的充分混合。如左心室射出的血液的含氧量已很均匀。 临床：收缩期杂音？舒张期杂音？23二、血流量、血流阻力和血压血

7、流量和血流速度血流阻力 血流阻力：血液在血管内流动时所遇到的阻力(摩擦力)。小动脉及其分支(16%)和微动脉(41%)是产生阻力的主要部位 外周阻力(peripheral resistance)。R= 8L/( r4)Poiseuilles law： Q=P/R24二、血流量、血流阻力和血压 血流阻力 血液粘滞度(viscosity of blood)：决定血流阻力的另一因素。影响因素： (1) 红细胞比容 (2) 血流的切变率 (3) 血管口径(Fahraeus-Lindquist 效应) (4) 温度： 影响因素：血细胞比容 大 血流的切率 即抛物线的斜率血液（非牛顿液，非匀质液体）红细胞

8、向中轴移动的趋势 轴流切率高轴流明显血液粘滞度低(axial flow)(shear rate)1.半径4 2.血液粘滞度26层流层流层流（poiseuille定律适用）轴心处流速最快27Axial Flow 轴流 切变率 轴流明显 28二、血流量、血流阻力和血压 血压(blood pressure)定义：血压是指血管内的血流对于单位面积血管壁的侧压力，即压强 。数值：以高于大气压的数值来表示血压的高度 单位：帕(Pa) = 牛顿/米2 (常用K Pa) 1毫米汞柱(mmHg) = 0.133 K Pa 1厘米水柱 = 0.098 K Pa29二、血流量、血流阻力和血压血压(blood pre

9、ssure)形成机制必须具备的条件： 前提：循环系统平均充盈压 动力：心室收缩 阻力：小动脉和微动脉的外周阻力 条件：主动脉和大动脉的弹性贮器特性1，血液充盈 循环系统平均充盈压 （Mean circulatory filling Pressure）电刺激室颤心脏暂停射血血液停止流动血液对单位面积血管壁的侧压力血量和（循环系统）容量（之间的相对关系） 麻醉狗为0.93kPa（7mmHg）心脏射血：血液流动（动能）对血管壁的侧压压强能（势能）2，心脏射血必要条件血液流动（动能）对血管壁的侧压压强能（势能）心脏停跳 心、动脉、静脉压力相等= 循环系统平均充盈压3，外周阻力主要来源：小动脉、微动脉左

10、心室每次射血6080ml， 1/3流向外周 2/3暂存于弹性贮器血管4，弹性储器作用主动脉和大动脉的顺应性较高，弹性贮器作用减小BP在心动周期中的波动幅度左心室每次射血6080ml， 1/3流向外周 2/3暂存于弹性贮器血管中心舒期回缩动脉内连续血流老年人大血管硬化 （心动周期中）血压波动大34三、动脉血压和动脉脉搏 动脉血压1.动脉血压的形成 循环系统内足够的血液充盈压+心脏射血+外周阻力+大动脉的弹性 血管的顺应性(compliance)：血管内的压力改变一个单位时该段血管容积的变化量。 C= V / P 主动脉和大动脉的顺应性较高，弹性贮器作用。年龄 血管C 弹性贮器作用35三、动脉血压

11、和动脉脉搏 动脉血压1. 动脉血压的形成2. 动脉血压的正常值 动脉血压的测量： 直接测量法：导管插入压力换能器生物电放大器 间接测量法：Korotkoff听诊法肱动脉血压 测量血压的方法直接法（导管法）导管直接插入血管 压力换能器 生物电放大器测量血压的方法间接法Korotkoff 听诊法（肱动脉血压）袖带内压 SP (收缩压，systolic pressure)肱动脉完全阻断 无声袖带内压 DP肱动脉部分阻断 有声袖带内压 140mmHg；舒张压90mmHg 低血压：收缩压 90mmHg；舒张压60mmHg 生理性变动 年龄、性别、运动、体重、能量代谢、情绪等因素。 42Blood Pre

12、ssure血管各段血压的变化类别收缩压（mm Hg ）舒张压（mmHg ）理想血压 120 和 80正常血压 130和140和 90亚组：临界收缩期高血压140149和 舒张压脉压 (外周阻力和心率不变) 收缩压主要反映SV。心率(HR)： HR收缩压 舒张压脉压 (每搏输出量和外周阻力不变)45三、动脉血压和动脉脉搏3. 影响动脉血压的因素外周阻力(R) R收缩压 舒张压脉压 (心输出量不变) 舒张压主要反映R。 高血压病人：阻力血管口径R舒张压主动脉和大动脉的弹性贮器作用(Distensibility) 弹性收缩压，舒张压脉压循环血量与血管系统容量的比例(Matching) M体循环平均压

13、=7mmHg U (失血时循环血量/ 休克时血管容量) 回心血量BP动脉血压的影响因素收缩压舒张压脉 压 搏出量 心 率 外周阻力 动脉弹性 有效血量47 3.影响动脉血压的因素比较：SV和D 时脉压的差别注意：整体时综合结果 48三、动脉血压和动脉脉搏 动脉脉搏 动脉脉搏：动脉内的压力和容积发生周期性变化而导致动脉管壁发生周期性的波动。1. 波形： (1) 上升支：较陡。受射血速度、心输出量及射血阻力的影响。 (2) 下降支：(降中峡，降中波) 反映外周阻力的高低及主动脉瓣的功能状态。2. 传播速度：波动沿动脉管壁传播。其传播速度比血流速度快。与动脉管壁的顺应性成反比。 主动脉35m/s，小

14、动脉1535m/s。49三、动脉血压和动脉脉搏50四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 中心静脉压(central venous pressure, CVP) 右心房和腔静脉血压(心脏射血静脉回流) 正常值：412 cmH2O。反映心血管功能的指标。 临床：偏低提示输液量不足 偏高提示输液过快或心功能不全 外周静脉压(peripheral venous pressure, PVP) 各器官静脉的血压 血压低 重力与体位对静脉血压的影响 跨壁压静脉充盈程度静脉脉搏： 正常时静脉脉搏并不明显 在心力衰竭时静脉压 颈部明显的静脉搏动51四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 重力对静脉压的影响 血液因

15、受地球重力场的影响静水压。 人体各部分血管的静水压的高低取决于人体所取的体位： 平卧时：各部分血管的静水压大致相同。 直立时：心脏水平以下的血管内的血压比卧位时高，其增高的部分相当于从心脏水平以下的血管至心脏这样一段血柱高度形成的静水压，从足到心脏约12 kPa (90 mmHg)。 心脏水平以上的部分比平卧时低。52四、静脉血压和静脉回心血量重力对静脉压的影响 53四、静脉血压和静脉回心血量重力对静脉压的影响 54四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 重力对静脉压的影响 可扩张性(distensibility)：跨壁压（指血管内外压力之差）每改变1 mmHg时血管容积变化的百分数。 D：可扩

16、张性 V：血管容积变化值 V0：血管初始容积 P：跨壁压变化值 顺应性血管初始容积D=55四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 重力对静脉压的影响 跨壁压：一定的跨壁压（指血管内外压力之差）是保持血管充盈膨胀的必要条件。 由于静脉管壁较薄，所以受跨壁压的影响较大。因此由重力形成的静水压对静脉功能的影响远比动脉大。 当人在直立时，足部的静脉充盈，而颈部的静脉则塌陷，故人在直立位时体内各部分器官的血量重新分配。 动物因四足站立，体位改变时血量的重新分配？ 56四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血压 重力对静脉压的影响 静脉血流 1. 静脉对血流的阻力 静脉回流量=心输出量 微静脉右心房，压降15mm

17、Hg 静脉阻力占总阻力的15%。 微静脉毛细血管后阻力组织液的生成 57四、静脉血压和静脉回心血量 静脉血流 1. 静脉对血流的阻力 2.影响静脉回心血量的因素 取决于外周静脉压与中心静脉压之差，和静脉对血流的阻力。 体循环平均充盈压 心脏收缩力量 体位改变 呼吸运动影响静脉回心血量的因素 体循环平均充盈压 （mean circulatory filling pressure） 体循环平均充盈压V.回心血量 心脏收缩力量 心脏收缩力量心室排空心舒期室内压 回心血量 右心衰：颈外V.怒张、肝充血 左心衰：肺淤血、肺水肿（粉红色泡沫痰） （心源性哮喘） 体位改变 卧位直立低垂部静脉扩张回心血量 长

18、期卧床 骨骼肌的挤压作用 骨骼肌节律性收缩 + 静脉瓣 回心血量 呼吸运动 吸气胸膜腔负压 胸腔内大V.和右心房扩张 回心血量 呼气相反肌肉泵呼吸泵60四、静脉血压和静脉回心血量2. 影响静脉回心血量的因素 骨骼肌的挤压作用：骨骼肌挤压和静脉瓣作用肌肉节律性活动 影 响 因 素 静脉回流量体循环平均压心缩力（心泵）骨骼肌收缩（肌肉泵）呼吸运动（呼吸泵） 体位 卧立（头部回流下肢回流）立卧（头部回流下肢回流）影响静脉回流的因素62五、微循环微循环(microcirculation)： 微动脉和微静脉间的血液循环基本功能 血液与组织之间的物质交换 控制流经组织的血流量 组织液的生成和回流在微循环处

19、完成63五、微循环的组成64Microcirculation 微循环的组成 七个组成部分三条通路微动脉直捷通路后微动脉动-静脉短路毛细血管前括约肌迂回通路真毛细血管通血毛细血管动-静脉吻合支微静脉65Microcirculation 微循环的生理特点 血压低 组织液的生成和回流 血流慢 利于交换(休克时淤滞) 潜在容量大(20%开放) 灌流量易变(轮流开放)总闸门 微动脉分闸门 毛细血管前括约肌后闸门 微静脉血粘度66Microcirculation 微循环的组成 三条通路： (1) 迂回通路：流经 真毛细血管网，实现物质交换。微动脉、后微动脉、毛细血管前括约肌、真毛细血管、微静脉 量多，壁薄

20、，通透好 血流缓慢，交换面积大 血液与组织液间物质交换（营养性通路） 受代谢水平调控，轮流开放67Microcirculation 微循环的组成 三条通路： (2) 直捷通路流经通血毛细血管微动脉、后微动脉、通血毛细血管、微静脉 短、直、快 静脉回流为主，少量物质交换 经常开放 在骨骼肌中较多68Microcirculation (2) 直捷通路流经通血毛细血管69Microcirculation 微循环的组成 三条通路： (3) 动-静脉短路经动-静脉吻合支 微动脉、动-静脉吻合支、微静脉最短而直，流速快 增加辐射散热，参与体温调节，没有物质交换（非营养性通路） 经常关闭 皮肤分布较多70血

21、流通路迂回通路直捷通路动-静脉短路途径微动脉后微动脉毛细血管前括约肌真毛细血管网微静脉微动脉后微动脉通血毛细血管微静脉微动脉动静脉吻合支微静脉常见部位肠系膜、肝、肾骨骼肌皮肤特点长而迂曲，阻力大，流速慢，容量大，流域大短直，阻力小，流速较快，流域小最短，最直，阻力最小，流速最快，流域最小物质交换+0开放情况部分（20%）轮流交替开放经常开放平时不开放，体温升高时开放生理意义“营养通路，物质交换主要场所保持血流量恒定少量交换“非营养通路”，无交换；辐射散热，调节体温71Microcirculation 真毛细血管壁的结构和通透性 毛细血管壁由单层内皮细胞构成，外层基膜包围，厚度约0.5m。内皮细

22、胞之间的裂隙孔道。不同组织的毛细血管其通透性不同。 毛细血管的数量和交换面积 全身约400亿根毛细血管。不同组织的毛细血管其密度不同。 毛细血管的平均半径为3m，则全身毛细血管总的有效交换面积可达1000m2。72Microcirculation 微循环的血流动力学 微循环中为层流。 毛细血管前阻力：毛细血管后阻力 微动脉的阻力 血管舒缩活动：后微动脉和毛细血管前括约肌收缩真毛细血管网关闭；舒张时开放。20%-35%真毛细血管开放。受局部组织的代谢活动调节。73Precapillary Sphincters74微循环调节真毛细血管网的开放和关闭毛细血管前 真毛细血管网 局部代谢 括约肌收缩 关

23、 闭 产物堆积局部代谢 真毛细血管网 毛细血管前 产物清除 开 放 括约肌舒张75Microcirculation 血液与组织液之间的物质交换 扩散浓度差，通透性，交换面积(正比) 血管厚度(反比) 滤过和重吸收压力差 吞饮76六、组织液 组织液的生成和回流组织液(interstitial fluid)存在于组织和细胞间隙来自于血浆，蛋白浓度低于血浆毛细血管动脉端滤出，静脉端重吸收有效滤过压毛细血管动脉端+；静脉端 -滤过动力：毛细血管血压+ 组织液胶体渗透压滤过阻力：组织液静水压+ 血浆胶体渗透压77六、组织液的生成（一）组织液的生成毛细血管压（Pc）组织液胶体渗透压（if）血浆胶体渗透压（

24、p）组织液静水压（Pif）有效滤过压+14+8-25-2-5+32+8-25-2+13A. 端V. 端（滤过 0.5-2%filtration）90%（重吸收，（reabsorption）组织组织液毛细淋巴管10%组织液的生成有效滤过压(effective filtration pressure) 决定组织液生成与回流诸因素的总和=（毛细血管压+组织液胶体渗透压） （血浆胶体渗透压+组织液静水压）毛细血管动脉端+，组织液生成；静脉端 ，组织液回流入血V = K f 有效滤过压 （V：滤过的液体量，K f：滤过系数）80影响组织液生成和回流的因素组织液生成与回流机 理例 证毛细血管血压微动脉扩张

25、生成毛细血管血压炎症部位静脉回流受阻回流静脉压右心衰竭血浆胶体渗透压生成有效滤过压营养不良性水肿,肾病综合症毛细血管壁通透性生成血浆蛋白进入组织液,使组织液胶体渗透压烧伤、过敏淋巴回流受阻回流组织液积聚血丝虫病81七、淋巴液 淋巴液的生成及回流毛细淋巴管结构特点单层内皮单向活瓣内皮缝隙内皮吞饮淋巴液生成和回流动力组织液和淋巴液的压力差82Lymph83淋巴回流的生理意义说 明 回收蛋白质淋巴毛细管壁通透性大，组织液中的蛋白质经淋巴液带回血液，维持血浆蛋白浓度，使组织液中蛋白浓度较低运输脂肪及其他物质由肠道吸收的脂肪大部分经毛细淋巴管回流的调节血浆和组织液间的体液平衡是组织液回流入血的重要辅助系

26、统防御和免疫功能组织间隙的红细胞、细菌等被淋巴液带走，由淋巴结内的巨噬细胞清除；淋巴细胞具免疫功能心导管的故事心导管的故事 利用特制的不透光的导管经由周围血管将导管送入心腔或血管进行检查或治疗的手术过程。右心导管检查： 压力、血氧含量、肺动脉造影、肺栓塞等左心导管检查： 冠状动脉病变、先心的诊断、介入治疗心导管的故事这位年仅25岁的见习医生沃纳福斯曼（Werner Forssmann），竟偷偷完成了一个震惊世界的实验。从这一天开始，现代心脏病学才终于高高扬起了它的顺利风帆。心导管的故事 沃纳福斯曼才24岁，他就通过了国家考试，正式成为一名医生。在埃伯斯瓦尔德的一家医院里当见习外科医生，便是他的

27、第一份工作。 但唯独心脏手术，仍是个无法逾越的禁区。法国著名的生理学家，现代实验生理学创始人克洛德贝尔纳就曾做过一个实验。为了研究动物的心血管问题，克洛德直接将导管插入了活着的动物心脏内。心导管的故事1929年的某一天，福斯曼与格尔达溜进了手术室。空无一人的手术室静得连一根针掉在地上都能听到。两个人都只能听到自己的心跳声， 福斯曼就用手术刀切开了自己左臂肘部正中静脉，他便拿起一根润滑过的导尿管，缓慢地插入到自己静脉大约30厘米处。 随后，格尔达便搀扶着福斯曼走到了楼下的X射线室。通过镜子里荧光屏福斯曼再一步一步地将导管深入自己的身体里。 终于，当导管深入福斯曼体内65厘米时，导管进入了福斯曼的

28、右心房。的指引，福斯曼再一步一步地将导管深入自己的身体里。他以为会感受到刺痛，以为自己会晕厥过去。可事实是，之前他所预料到的疼痛和各种糟糕情况都没有发生。终于，当导管深入福斯曼体内65厘米时，导管进入了福斯曼的右心房。心导管的故事心导管的故事 在施耐德医生的建议下，福斯曼也将心脏导管术用在了治疗上。 他还将50%的碘化钠溶液（最初的造影剂，不透X射线）注入导管，拍摄了极淡的右心影像 同一年的11月，福斯曼在柏林的学会上宣读了自己的论文，报告了心脏导管术及其在诊断、治疗上的应用。心导管的故事心导管的故事1956年的10月，福斯曼与另外两位美国学者共同获得诺贝尔生理学/医学奖 他先后成为了德国外科

29、学会委员、美国胸科医师学会委员、瑞士心脏病学会委员 案例患者，男，43岁。连日加夜班工作后感觉心悸、头晕和乏力。检查发现第一心音强度变化不定、心室律极不规则；正常P波消失，代以大小不等、形态各异的颤动波，心房活动频率约350-450次/分，心室率为120-160次/分。医生用维拉帕米（钙通道阻滞剂）为患者治疗。诊断：心房颤动。问题：心房颤动对心室射血有何影响？ 维拉帕米在治疗心房颤动中起何作用？Test Yourself心室肌细胞与骨骼肌细胞动作电位的主要区别是 A 形成去极相的离子流不同B 静息电位水平不同C 形成复极相离子流不同D 阈电位不同房室交界处传导速度较慢的生理意义在于 A 有效防

30、止出现期前收缩 B 有利于心房或心室同步收缩C 有利于心室充盈和射血的交替 D 有效避免出现完全强直收缩窦房结细胞0期去极化是由_内向离子流所致，3期是由_外流所致。兴奋传导速度最慢的心肌细胞位于 A. 心房肌 B. 浦肯野纤维 C. 房室交界 D. 左右束支 E. 心室肌兴奋传导速度最快的心肌细胞位于 A. 心房肌 B. 浦肯野纤维 C. 房室交界 D. 窦房结 E. 心室肌Test Yourself心室肌细胞平台期的主要跨膜离子流是Na+内流、K+外流 B. Na+内流、Ca2+外流C. Ca2+外流、K+内流 D. Ca2+内流、K+外流E. K+内流、Na+外流97Test Yours

31、elf最大复极电位绝对值增大对窦房结细胞的兴奋性和自律性有何影响？复习思考题1. 试比较普通心肌细胞和骨骼肌细胞动作电位的异同？ 2. 心室肌动作电位平台期是怎样形成的？ 3. 心室肌细胞在发生一次兴奋的过程中兴奋性将发生怎样的变化？有何特点及意义？ 4. 何谓期前收缩和代偿收缩？它们是怎样产生的？ 5. 试比较心脏窦房结细胞和浦肯野细胞动作电位的异同？ 6. 正常生理情况下，心脏的兴奋是如何产生和传导的，有何生理特点及意义？ 7. 试分析、比较影响兴奋性、自律性和传导性因素。 8. 心肌细胞有哪些生理特性？与骨骼肌相比有何差别？ 9. 何谓心电图？心电图和心肌动作电位的有何不同及关系？心电图

32、各波各代表什么？ 本节重点各类心肌细胞（主要是心室肌和窦房结 P细胞）的跨膜电位及其形成机制。 心肌生理特性（兴奋性、自律性、传导性和收缩性）的特点及其生理意义。 正常心电图各波和间期及其意义。99100Clinical InvestigationJason is a 19-year-old college student who goes to the doctor complaining of chronic fatigue. The doctor palpates Jasons radial pulse and discovers that it is fast and weak. An echocardiogram and later coronary arteriograph reveal that he has a ventricular septal defect and mitral stenosis. His electrocardiogram (ECG) indicates that he has sinus trachycardia. When laboratory test results are returned, they indicates that Jason has a very high pla