二、血管功能
血管分为动脉、毛细血管和静脉三大类。各种血管之间的连接又构成复杂的网络。各类血管有自己的结构和功能特点,在血液循环系统中发挥着不同的生理作用。
(一)血流的基本生理因素
血液在心血管中流动时,涉及一系列血流动力学问题,其中基本的是血流量、血流阻力和血压以及它们之间的关系。
1.血流量和血流速度 血流量(Q)是指单位时间内流过血管某一横截面的血量,也称为容积速度,通常以mL/min或L/min为单位。整个循环系统的血流量就是两个心室的总输出量,对于一个器官来说,单位时间内流过某一器官的血流量就是该器官的血流量。不论是心输出量,还是器官血流量,都与其动脉、静脉两端压力差(ΔP)成正比,而与血流阻力(R)成反比。其关系式如下:Q=ΔP/R。
血流速度是指单位时间内血流中的一个质点在血管内移动的距离,也称为线速度,通常以mm/s或m/s为单位。血液在血管内流动时,其流速与血流量成正比,与血管总横截面积成反比。因此,血液在主动脉中流速最快,在总横截面积最大的毛细血管中流速最慢。
2.血流阻力 血流阻力(R)是指血液在血管内流动时所遇到的阻力。它来自血液成分之间以及血液与血管壁之间的摩擦。血流阻力的大小与血管长度和血液黏滞度成正比,与血管半径的4次方成反比。生理情况下,血管的长度、血液黏滞度的变化很小,故血流阻力主要取决于血管口径,血管半径稍有变化,血流阻力便发生很大变化。体内小动脉和微动脉口径较小,又易受神经、体液因素的影响而改变,故小动脉、微动脉对血流阻力的影响较大,来自小动脉、微动脉、毛细血管和小静脉的血流阻力,称为外周阻力。机体主要是通过控制各器官阻力血管的口径,来调节各器官的血流分配的。
3.血压 血压(P)是指血液对单位面积血管壁的侧压力。在不同血管内分别称为动脉血压、毛细血管血压和静脉血压。血压通常以毫米汞柱或千帕为计量单位(1 mmHg≈0.133 kPa)。血液在流经大动脉、中小动脉、毛细血管、静脉系统至右心房时,由于不断克服阻力,血压逐渐降低,因此不同部位血管内的血压不同。动脉血管处,血压最高;小动脉、微动脉处,血压下降最显著;至腔静脉、右心房时血压已接近零值。
(二)动脉血压
1.动脉血压的正常值 通常所说的血压即指动脉血压。在每个心动周期中,动脉血压呈现周期性变化。心室收缩时,动脉血压升高所达到的最高值,称为收缩压。心室舒张时,动脉血压降低所达到的最低值,称为舒张压。收缩压与舒张压之差,称为脉压。脉压可反映动脉血压波动的幅度。为便于测量血压,常以上肢肱动脉血压为标准。临床上动脉血压的习惯记录方法是“收缩压/舒张压”。我国健康青年人安静状态下的收缩压为100~120 mmHg(13.3~16.0 kPa),舒张压为60~80 mmHg(8.0~10.6 kPa),脉压为30~40 mmHg(4.0~5.3 kPa)。根据我国最新的相关标准:收缩压小于120 mmHg(16.0 kPa),舒张压小于80 mmHg(10.6 kPa)为理想血压;收缩压小于130 mmHg(17.3 kPa),舒张压小于85 mmHg(11.3 kPa)为正常血压;收缩压在130~139 mmHg(17.3~18.5 kPa),舒张压在85~89 mmHg(11.3~11.9 kPa),为血压的正常高限,超过正常高限即为高血压。若收缩压持续低于90 mmHg(12.0 kPa)或舒张压低于60 mmHg(8.0 kPa),则认为是低血压。
稳定的动脉血压是推动血液循环和保持各器官有充足供血量的必要条件。动脉血压过低,血液供应则不能完全满足需要,特别是脑、心、肾等重要器官可因缺血缺氧造成严重后果。动脉血压过高,心脏后负荷增大,可导致心室肥大,甚至心力衰竭。另外,动脉血压过高易引起血管壁的损伤,如脑血管破裂可造成脑出血。可见,动脉血压的相对稳定是保证正常生命活动的必要条件。
2.动脉血压的形成 在封闭的心血管系统中,足够的循环血量是形成动脉血压的前提。在此基础上,心脏射血与外周阻力两者相互作用形成了动脉血压。外周阻力是血液在外周血管内流动时所遇到的阻力,主要与血管口径有关,特别是小动脉和微动脉所构成的血流阻力。在心室收缩期,由于外周阻力的存在,心室射出的血液只有1/3流至外周,其余2/3暂时储存在大动脉内,因此收缩期动脉血压升高,但由于大动脉壁的弹性扩张,收缩压不至于过高。心室舒张期心脏射血停止,动脉血压下降,同时大动脉弹性回缩,继续推动血流。大动脉的弹性回缩和外周阻力的存在,使舒张期大动脉内仍保持一定的血液充盈,舒张压不至于过低。
3.影响动脉血压的因素
(1)搏出量:当搏出量增加时,动脉血压升高,以收缩压升高明显,脉压增大。搏出量减少,则收缩压明显降低。因此,收缩压主要反映搏出量的多少。
(2)心率:其他因素不变,心率在一定范围内增加,可使舒张压升高,这是由于心率加快,心动周期缩短,尤其是心室舒张期缩短明显,因而流至外周的血量减少,心室舒张期末存留于大动脉内的血量增多,使舒张压升高。
(3)外周阻力:其他因素不变,外周阻力增大,血压升高,以舒张压升高明显。这是由于舒张期中血液流至外周的速度减慢,舒张期末血管内血液增多,外周阻力下降,舒张压下降。因此,舒张压高低主要反映外周阻力的大小。
(4)循环血量与血管容积的比例:正常机体的循环血量与血管容积相适应,使血管内血液保持一定的充盈度,显示一定的血压,当循环血量减少或血管容积增加时,均可导致血压下降。
(5)大动脉的弹性:由于大动脉的弹性储器作用,动脉血压的波动幅度明显小于心室内压的波动幅度。老年人的动脉管壁硬化,大动脉的弹性储器作用减弱,故收缩压明显升高,舒张压明显降低,脉压增大。
(三)动脉脉搏(https://www.daowen.com)
在每个心动周期中,动脉内的压力发生周期性波动。这种周期性的压力变化可引起动脉血管发生波动,称为动脉脉搏,简称脉搏。这种波动起始于主动脉,沿着动脉管壁向周围传播,在一些浅表动脉的表面(如桡动脉)均可摸到。脉搏的频率(脉率)与节律反映心率和心律,也是反映心血管功能的一项重要指标。
(四)静脉血压与静脉血流
1.静脉血压 静脉具有管壁薄、容量大、可收缩的特点,具有调节血流量的功能,静脉通过收缩或舒张来调节回心血量和心输出量,以使血液循环适应机体的需要。
当体循环血液流经小静脉时,血压降到15~20 mmHg;到达右心房时,血压已接近于零。通常将各器官的静脉血压称为外周静脉压,而把胸腔内的大静脉和右心房内的血压称为中心静脉压。中心静脉压的正常值为4~12 cmH2O。
中心静脉压的高低,取决于心脏射血功能和静脉回心血量。如心功能良好,能及时将回心血液射出,则中心静脉压较低;反之,则中心静脉压较高。若静脉回心血量增加,中心静脉压也会升高。故中心静脉压的测定有助于对患者心功能状况与血容量进行判断,并可作为临床控制补液量和补液速度的观察指标。
2.静脉血流及其影响因素 外周静脉压与中心静脉压之差是推动静脉血流的动力,凡能改变这个压力差的因素,都可影响静脉血流。
(1)心肌收缩力:心肌收缩力越强,搏出量越多,心室排空越完全,中心静脉压越低,静脉回心血量也就越高;相反,则静脉回流受阻,静脉回心血量减少。
(2)呼吸:吸气时由于胸膜腔内压降低,有利于大静脉和心房扩张,可间接导致中心静脉压的降低,从而加速静脉血回流;呼气时则相反,使静脉血回流减少。
(3)骨骼肌的挤压作用:当下肢进行肌肉运动时,骨骼肌收缩时挤压静脉,促进静脉血回流;骨骼肌舒张时,静脉压降低,又促使毛细血管血液流入静脉。同时,因静脉内有瓣膜存在,静脉内的血液只能向心脏方向流动而不能倒流。
(4)体位:当身体由平卧位突然直立时,由于重力作用,身体低垂部分静脉扩张,容量增大,因而回心血量减少,导致心输出量减少和血压下降,可引起脑、视网膜供血不足,出现头晕、眼前发黑等症状。
(五)组织液的生成与回流
组织、细胞间隙内的液体,称为组织液。组织液是组织细胞直接生活的环境。组织细胞通过细胞膜与组织液进行物质交换,而组织液则通过毛细血管壁与血液进行物质交换。因此,组织液是组织细胞与血液进行物质交换的中介。组织液中除蛋白质浓度明显低于血浆外,其他成分与血浆相同。
1.组织液生成与回流的机制 毛细血管壁具有通透性。组织液是血浆经毛细血管壁滤出而生成的,同时它还可以通过毛细血管壁回流入血液。血浆中除大分子蛋白质外,其他成分均可通过毛细血管壁。组织液进出血管壁取决于有效滤过压。促进滤出的因素有毛细血管血压和组织液胶体渗透压;促进回流的因素有血浆胶体渗透压和组织液静水压。即有效滤过压=(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)。
当有效滤过压为正值时,毛细血管内液体滤出,生成组织液;当有效滤过压为负值时,组织液则被“重吸收”,回流入血液。
正常情况下,组织液在动脉端不断生成,在静脉端不断回流。在毛细血管动脉端生成的组织液,大部分在静脉端重吸收入血液,少量则进入淋巴管,形成淋巴液,最终仍回流到血液。
2.影响组织液生成与回流的因素 正常机体,组织液生成与回流保持着动态平衡。凡能影响有效滤过压和毛细血管壁通透性以及淋巴循环的因素,都能影响组织液生成与回流。如果组织液生成增多,回流减少,则导致水肿。