生理学课件血管生理

血管生理

各类血管的结构和功能特点血流动力学

动脉血压和动脉脉搏血管生理

微循环组织液的生成及其影响因素淋巴液的生成和回流静脉血压与静脉回心血量VesselsVessels一、各类血管的结构和功能特点Windkesselvessel:

可扩张性和弹性—弹性贮器心室的间断射血血管系内的连续血流Distributionvessel:

平滑肌的收缩舒张—输送分配血流量Resistancevessel:

管径细—外周阻力，控制器官灌注量

precapillaryresistancevessel

Exchangevessel:

通透性高—物质交换Capacitancevessel:

多、粗、薄、容量大—循环血量的

60-70%容纳在静脉内。

Shuntvessel:A-V短路—体温调节Hemodynamics二、血流动力学血流动力学：

按照美国JohnsHopkins大学生理学教研室W.Milnor

教授的定义，血流动力学(Hemodynamics)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性、以及血液流动和伴随流动进行物质交换的规律。血液在血管内的流动是一种物理现象，符合流体力学的一般规律，但由于血液是复杂的非牛顿流体，而血管又是粘弹性的管道系统，因此血液在血管中的流动比水在玻璃管中的流动复杂得多。另外，在不同的生理或病理情况下，血流会发生各种改变以适应各器官和组织的需求。英格兰著名生理学家StephenHales他被称为血流动力学的创始人。Newtonfluid(一)Newton流体与非Newton流体

液体在管路中的流动由这种流体的一种称之为粘性的基本性质所决定。粘性是各层流体之间的内磨擦。由于磨擦，当某一层流体受到力的作用而运动时，这种运动会传播给相邻的层面。

切应力

(shearstress)：单位面积流体所受到的剪切力。切应力的单位为dyn/cm2

。

切变率

(shearrate)：相邻两层血液流速的差和液层厚度的比值()。切变率的单位是sec-1。Newtonfluid当两块平行平板作相对移动时，处于这两块平板之间流体的流动是一种简单的剪切流动(图33-1)。上面平板受到力F的作用，下面平板固定。因此靠近下面平板的流体运动速度为零，靠近上面平板的流体运动速度与平板速度一致。由此而形成如图所示的线性速度分布u(y)。由于相邻两层流体的速度不同，因而流体受到剪切作用。

图33-1简单剪切流动图33-1简单剪切流动Newtonfluid则切应力与切变率之间满足：比例系数

称为流体的动力粘性系数。在厘米克秒单位制中，切应力

的单位为dyn/cm2，切变率的单位是sec-1，因而动力粘性系数

的单位为dynsec/cm2。为纪念著名的物理学家Poiseuille，该单位又称为Poise(泊)，简写为P。常用单位为P的百分之一，称为厘泊(cP,centiPoise)。

Newtonfluid图33-2Newton流体的粘性系数与切变率无关图33-3Newton流体的切变率随切应力变化的图形是一条过原点的直线Newtonfluid&non-Newtonfluid1.Newton流体：切应力与切变率之间的关系可表示为

的流体，或粘性系数是不随切变率而变化的流体，称为Newton流体。2.非Newton流体：凡是切应力与切变率不满足线性关系的流体，或者说切应力与切变率之比随切变率而变化的流体，统称为非Newton流体。由于与不满足线性关系，由此可一般地写为：(a称为非Newton流体的表观粘度)

Viscosity(二)血液的粘滞性(viscosityofblood)

实验结果表明，血浆基本上是一种Newton流体，血浆的粘度为1.2cP。而全血则是非Newton流体，其粘度随切变率增大而减小。全血粘度还与红细胞压积H

有关，压积增大使粘度上升(图33-4，Chien等，1966)。这一实验结果说明全血是非Newton流体。在高切变率时，全血的流变性质可以近似为Newton流体，粘度趋于常数。全血的粘性还随温度改变，同样的切变率和压积情况下，温度升高使粘度降低。Viscosity影响血液粘滞度的主要因素：1.红细胞比容2.血流的切变率：切变率轴流明显切变率

RBC缗钱体解体

切变率

RBC变形能力3.温度4.血管的口径(Fahraeus-Lindquist效应)5.红细胞的变形能力6.血浆的成分Hemodynamics三、层流和湍流层流(laminarflow)：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。已经提到Poiseuille

流动适用的条件之一为层流状态。图33-19层流时流动速度剖面呈抛物线分布，轴心流速最快，各层液体的流速平均流速为轴线流速之半。又称为望远镜流动。Laminarflow层流(laminarflow)轴流(axialflow)：当血液在小血管内以层流的方式流动时，RBC会向轴线迁移—红细胞的趋轴效应。在血管壁附近形成无细胞层或血浆层(4m)。可能因素：a)速度梯度的作用(Bernoulliforce)。

b)管壁排斥效应：血液与管壁的相互作用

c)红细胞的变形能力血浆撇清(plasma-skimming)：血液流入血管的分叉点时，血浆倾向于流入侧支，管径越细，血浆占的体积越多，压积越低，粘度也越低。Turbulence湍流(turbulence)：是一种不规则的流动状态。湍流的结构至今还为彻底研究清楚。湍流中包含有大大小小的涡和二次流等。湍流流场中的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、频率及方向等都是随机的。Turbulence湍流：在管壁附近，湍流的速度梯度比层流大，因而管壁受到的切应力也较大。在流量相同时，湍流的阻力远较层流为大，需维持该流量的压力差也要比层流大。因而当血流中出现湍流时，由于流动阻力的增高和管壁切应力的最大，将导致高血压并损伤动脉内膜。湍流中的大大小小的涡撞击血管壁，造成管壁振动，可形成声音。由于振动具有各种不同的频率，因而所发出的是杂音。在体表可听诊到湍流引起的杂音。在病理情况下，如房室瓣狭窄、主动脉瓣狭窄及动脉导管未闭等，均可听诊到特殊的杂音。Compliance(四)血管的顺应性跨壁压(transmuralpressure)：血液对管壁的压力与血管外组织对管壁压力之差。拉普拉斯定律(Laplacelaw)：T=RPT:可扩张管道中管壁张力

R:管半径

P:跨壁压血管的顺应性(compliance)：血管内的压力改变一个单位时该段血管容积的变化量。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Bloodflow(五)血流量、血流速度、血流阻力及血压1.血流量(bloodflow)：单位时间内流过血管某一截面的血量称为血流量，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：血流量；：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。

连续性方程：Q=PA/RQ：心输出量；R：总外周阻力；：平均主动脉压在整体内，供应不同器官血流的动脉血压基本相等，则供应某器官血流量的多少取决于血流的阻力。Velocity(五)血流量、血流速度、血流阻力及血压2.血流速度(velocityofbloodflow)：血液中的一个质点在血管内流动的线速度。根据连续性方程，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20cm/s，毛细血管中的血流速度约为0.03cm/s。VelocityVelocityResistance(五)血流量、血流速度、血流阻力及血压3.血流阻力(resistanceofbloodflow)：血液在血管内流动时所遇到的阻力。因克服阻力压力逐渐下降。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(peripheralresistance)。

Poiseuillelaw：Q=(P1-P2)r4/8L

R=8L/(r4)Hemodynamics(五)血流量、血流速度、血流阻力及血压1.血流量2.血流速度3.血流阻力4.血压(bloodpressure)：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。

(生理学习惯于将血压定义为血流对血管壁的侧压。然而按照流体力学，压力(pressure)定义为流体所受到的正应力，它是流体的相互作用力)。单位：帕(Pa)=牛顿/米2KPa

毫米汞柱(mmHg)=0.133KPa

厘米水柱=0.098KPaVesselPhysiology三、动脉血压和动脉脉搏(一)动脉血压1.动脉血压的形成

动脉血压：血压是指血管内的血流对于单位面积血管壁的侧压力。一般指主动脉压(测肱动脉压)。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BloodPressure2.动脉血压的测量方法

•

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3.动脉血压的正常值及其生理性变动

•

正常值：收缩压：100~120mmHg(13.3~16.0kPa)

舒张压：60~80mmHg(8.0~10.6kPa)

脉搏压：收缩压-舒张压30~40mmHg(4.0~5.3kPa)

平均压：舒张压+1/3脉压100(13.3kPa)

高血压：收缩压>140mmHg；舒张压>90mmHg

低血压：收缩压<90mmHg；舒张压<60mmHgBloodPressure3.动脉血压的正常值及其生理性变动

•

正常值收缩压——主动脉压最高值（在收缩中期）舒张压——最低值（心舒末期）脉压——上二者之差平均A.压=舒张压+1/3脉压青年：收：13.3~16.0kPa（100~120mmHg）舒：8.0~10.6kPa（60~80mmHg）脉压：4.0~5.3kPa（30~40mmHg）

•生理性变动年龄、性别、运动、体重、能量代谢、情绪等因素。4.动脉血压压力波的反射动脉中血液流动是脉动流，又称为非定常流动(unsteadyflow)。压力的脉动导致血管管径的变化。脉动流的速度的波形与压力波形并不相似，说明决定流动的是压力梯度。压力和流速脉动以波的形式向前传播。脉搏波在传播途中受到反射的影响，由于脉搏波传播速度比血液的脉动流速快的多，所以反射波的影响将叠加在同一心动周期的前进波上，使波形发生畸变。

BloodPressure图33-35从升主动脉到隐动脉，压力和流速脉搏波的比较。在隐动脉处，脉压接近于升主动脉的两倍，然后开始下降（用虚线表示）。但是流速振荡随远离心脏而减小。并如虚线所示，减小到微循环中的定常流动。引自McDonald“动脉中的血液流”，科学出版社，1982BloodPressure5.影响动脉血压的因素

•每搏输出量：

收缩压

舒张压

•心率：

收缩压

舒张压

•外周阻力：收缩压

舒张压

•主动脉和大动脉的弹性贮器作用：

收缩压

舒张压

•循环血量与血管系统容量的比例：

M

回心血量

SV

BP脉压SVHR脉压R脉压D脉压BloodPressure三、动脉血压和动脉脉搏(二)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.动脉脉搏形成的机制：心室收缩，主动脉的顺应性，外周阻力。2.脉搏波的描记及其波形：

(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。3.动脉脉搏波的传播速度：波动沿动脉管壁传播。主动脉3~5m/s，小动脉15~35m/s。VenousPressure七、静脉血压与静脉回心血量(一)静脉血压•外周静脉压——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•中心静脉压——右心房和腔静脉血压正常值：4~12cmH2O。临床作为控制补液的指标。心脏射血能力静脉回心血量VenousReturn七、静脉血压与静脉回心血量(二)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•骨骼肌的挤压作用•呼吸运动VenousReturn七、静脉血压与静脉回心血量(一)静脉血压(二)影响静脉回心血量的因素(三)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

Microcirculation四、微循环微循环：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完成MicrocirculationMicrocirculationMicrocirculation

微循环——血流通路

(1)迂回通路：流经真毛细血管网，实现物质交换

量多，壁薄，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Microcirculation(2)直捷通路——流经通血毛细血管

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Microcirculation(3)动-静脉短路——经动-静脉吻合支

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血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①保持血流量恒定②少量交换①“非营养通路”，无交换；②辐射散热，调节体温Microcirculation(二)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•灌流量易变总闸门——微动脉分闸门——毛细血管前括约肌后闸门——微静脉血粘度Microcirculation(三)微循环的调节•交感神经——毛细血管前阻力↑毛细血管后阻力↑•体液因素：NA,Ang-II,•局部代谢产物微循环——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Microcirculation(四)血液与组织液之间的物质交换•扩散——浓度差，通透性，交换面积血管厚度•吞饮•滤过压力差•重吸收InterstitialFluid五、组织液的生成及其影响因素(一)组织液的生成与回流•组织液(interstitialfluid)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，静脉断重吸收•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Lymph六、淋巴液的生成和回流(一)淋巴液的生成和回流

•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Lymph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Regulationof

cardiovascularactivity神经调节体液调节自身调节NervousRegulation一、神经调节(一)心脏和血管的神经支配

1.支配心脏的传出神经心交感神经心迷走神经AChNNE1AChNAChMNE——cAMP↑——L-Ca2+

通道激活正性变时作用——心率增快∵If↑——4期自动去极化速度加快正性变传导作用——传导加快∵Ca2+↑——0期上升↑、幅度↑正性变力作用——收缩增强∵Ca2+↑——2期Ca2+

内流↑，肌浆网释放、摄取Ca2+↑Na+-Ca2+

交换↑

ATP↑

传导加快，收缩同步

ACh－激活G蛋白－K+

外流↑——超极化

cAMP↓－Ca2+↓负性变时作用——心率减慢∵K+↑，4期最大复极电位↑，自动去极速度↓负性变传导作用——传导减慢∵Ca2+↓——0期去极↓，幅度↓负性变力作用——收缩减弱∵——平台期缩短——Ca2+↓

K+↑Ca2+↓心交感和心迷走的相互关系相互拮抗迷走优势突触前调制

NervousRegulationAChNNEMAChNMSympatheticnerveVagusnerveNervousRegulation血管交感缩血管交感舒血管副交感舒血管末梢递质去甲肾上腺素乙酰胆碱乙酰胆碱受体、2M受体M受体效应器绝大多数血管骨骼肌血管消化、外生殖效应-血管收缩2-血管舒张血管舒张血管舒张紧张性活动交感缩血管紧张情绪激动、剧烈运动时生理作用调节外周阻力及血压、血流量与骨骼肌血流增加有关调节局部血流NervousRegulation(一)心脏和血管的神经支配

1.支配心脏的传出神经

2.支配血管的传出神经

•交感缩血管神经纤维

VasoconstrictorfiberNervousRegulation2.支配血管的传出神经

•舒血管神经纤维(Vasodilatorfiber)交感舒血管副交感舒血管脊髓背根舒血管纤维见于伤害性刺激局部微动脉舒张反应血管活性肠肽神经元(VIP)

与ACh共存

ACh

腺细胞分泌，

VIP

局部血流增加CardiovascularCenterCardiovascularCenter1.脊髓 胸腰段灰质中间外侧柱——传出信息的最后公路2.延髓是心血管活动的基本中枢孤束核疑核迷走背核延髓头端腹外侧中缝隐核中间外侧柱CardiovascularCenter1.脊髓2.延髓是心血管活动的基本中枢3.脑干以上心血管中枢

复杂的整合边缘系统与情绪激动相配合皮层与随意运动有协调的相关效应下丘脑体温调节和防御反应CardiovascularCenter(三)心血管中枢的紧张性活动(tone)心迷走神经心交感神经心交感缩血管神经

延髓心血管中枢高级中枢外周感受器局部环境CardiovascularReflex1.压力感受性反射(BaroreceptorReflex)反射弧感受器——颈动脉窦(carotidsinus)

主动脉弓(aorticarch)传入神经——窦神经（加入舌咽神经）、迷走神经中枢——延髓传出神经——心迷走、心交感和交感缩血管效应器——心脏和血管BaroreceptorReflex1.压力感受性反射(BaroreceptorReflex)特征机械/牵张感受器范围：传入冲动与动脉血压(60~180mmHg)成正比颈动脉窦压力感受器敏感>主动脉弓压力感受器搏动性变化>非搏动性变化兔有独立的减压神经BaroreceptorReflex血压突然↑颈动脉窦、主动脉弓兴奋性↑孤束核交感缩血管心交感中枢心迷走中枢下丘脑视上核、中枢紧张性↓紧张性↓紧张性↑视旁核（-）交感缩血管神经（-）心交感神经（-）心迷走神经（+）血管升压素↓

阻力血管舒张容量血管舒张心脏活动↓血管舒张外周阻力↓静脉回流量↓→心输出量↓外周阻力↓血压↓Ⅸ、Ⅹ压力感受性反射(BaroreceptorReflex)

–降压反射的生理意义负反馈(negativefeedback)

压力感受器的敏感范围调定点(setpoint)和重调定(reset)

思考:

从卧位到站位，人体的血压有何变化，为什么？BaroreceptorReflexGoingfromlyingtostandingposition

VenousreturnEnd-diastolicvolume

StrokevolumeCardiacoutputMedullaoblongataBaroreceptorsVasoconstrictionofarteriolesCardiacrateTotalperipheralResistanceCardiacoutputBloodpressureSympatheticParasympathetic

BloodpressureChemoreceptorReflex2.化学感受性反射(chemoreceptorreflex)反射弧感受器——颈动脉体(carotidbody)

主动脉体(aorticbody)传入神经——窦神经（加入舌咽神经）迷走神经中枢——延髓传出神经——躯体运动神经等效应器——呼吸肌、气道肌化学感受器呼吸中枢（延髓孤束核）呼吸运动神经元阻力运动神经元（脊髓）（延髓）呼吸肌气道肌（膈肌、肋间肌、腹肌）（气道平滑肌、咽喉肌、舌肌）肺通气PaO2、PaCO2、pHa心血管活动PO2,BP,pH2.化学感受性反射(chemoreceptorreflex)

–化学感受性反射的生理效应

•实验条件下

•在自然呼吸条件下

•在完整机体内

–生理意义

•主要调节呼吸运动

•在病理情况下起作用，血量的重新分配CardiovascularReflexCardiovascularReflex3.心肺感受器引起的心血管反射反射弧感受器——心房、心室和肺循环大血管壁传入神经——迷走神经(大部分)

交感神经(少数)中枢——心血管延髓？传出神经——心迷走神经、交感神经(肾神经)效应器——骨骼肌、肾素、血管升压素Cardiopulmonary

ReceptorReflex3.心肺感受器引起的心血管反射–特征•适宜刺激：机械牵张：BP/V牵张感受器

化学物质：前列腺素、缓激肽•低压力感受器，容量感受器–生理意义平时有紧张性冲动，对心血管中枢起抑制作用，使血压和肾素水平不致过高；部分引起心率加快。对循环血量和体液量调节起负反馈作用。Cardiopulmonary

ReceptorReflexCardiopulmonaryReceptorReflex心肺感受器血压/容量前列腺素、缓激肽交感紧张性迷走紧张性肾素血管升压素交感紧张性HR,BP,肾血流,尿量,尿钠HR4.躯体感受器引起的心血管反射

刺激躯体传入神经(刺激的强度和频率)心血管反射5.其它内脏感受器引起的心血管反射刺激内脏器官心血管反射6.眼-心反射与高尔兹反射(Goltzreflex)

压迫眼球、挤压腹部心血管反射7.脑缺血反应(brainischemiaresponse)

脑血流心血管神经元心血管反射CardiovascularReflexHumoralRegulation二、体液调节(一)肾上腺素和去甲肾上腺素

肾上腺素(epinephrine,adrenaline)

去甲肾上腺素(norepinephrine,noradrenaline)同属儿茶酚胺类(catecholamine,CA)来源(肾上腺，少量交感神经末梢)生理作用比较项目肾上腺素去甲肾上腺素兴奋受体受体+++++1受体+++2受体+极弱心脏1

离体心在体心+++-（降压反射）血管受体皮肤、内脏血管收缩全身血管收缩2受体骨骼肌、肝脏血管舒张极弱总外周阻力-(0,+)视剂量而定++血压收缩压++++++舒张压+，0，-++平均动脉压+++心率HumoralRegulation(二)肾素-血管紧张素-醛固酮系统

Renin-Angiotensin

AldosteroneSystem肾内机制神经机制体液机制肾近球细胞肾素血管紧张素原血管紧张素I血管紧张素II血管紧张素III醛固酮血管收缩BP水钠重吸收Renin-Angiotensin-AldosteroneHumoralRegulation(二)肾素-血管紧张素-醛固酮系统

Renin-Angiotensin

AldosteroneSystem–生理作用：

AngiotensinI(十肽):不明显

AngiotensinII:•微动脉微静脉收缩

(八肽)•肾上腺皮质球状带释放醛固酮

•交感神经末梢释放NA•中枢交感缩血管紧张性

•血管升压素/促肾上腺皮质激素AngiotensinIII:•缩血管作用<ANGII(七肽)•促醛固酮合成释放作用>ANGIIHumoralRegulation(三)血管升压素(Vasopressin)

–产生下丘脑视上核及室旁核合成，神经垂体贮存。

–释放

•体液渗透压改变

•血压改变

•低氧、伤害性刺激

–作用

•血管平滑肌收缩(正常时不起VP作用)•抗利尿作用(抗利尿激素，ADH)HumoralRegulation(四)其他体液因素血管内皮生成的血管活性物质心房钠尿肽阿片肽激肽组胺前列腺素Autoregulation三、自身调节