肝脏的生理与病理生理
肝脏的生理功能十分复杂，肝脏亦参与复杂的全身和局部的病理生理反应，故不能逐一叙述，本节仅就与外科密切相关者做一简单介绍。
一、肝脏的微循环系统
肝脏是一个实质性器官，肝脏亦是个循环器官，因为占心排血量的1/4是经过肝脏的“毛细血管网”而后回心的；同时，肝脏亦是个储血器官，肝窦内储满血液，交感神经兴奋时，有助于将储存于肝血窦内的血液排出回心。
正常成年人肝血流量为690～1790mL/min，平均为1500mL/min，或每克肝组织1mL/min；门静脉血流量份额占肝脏总血流量的70%～80%，动脉血量为20%～30%。动脉血的含氧量高，故动脉血提供的氧的份额占40%～50%。
门静脉及肝动脉的末梢支在肝内共同组成肝脏的微循环单位。肝的微循环单位包括终末肝小动脉、终末门静脉小支、肝血窦及末端肝小静脉，这些微循环单位连同其所滋养的肝细胞团构成了肝泡。肝小动脉在调节肝微循环血流上起中心作用，肝小动脉可以舒张或收缩以调节进入肝微循环的血量，而门静脉则随着内脏血流量的多少而改变。
肝内的肝动脉支可以分成3类：①动脉性毛细血管。②门管区的血管丛。③胆管周围血管丛。构成肝微循环单位的肝小动脉，管径为60μm，动脉壁有一单层的平滑肌组织但无内弹力层；毛细血管的动脉端管径为10μm，此处可有或无毛细血管前括约肌。肝脏内的肝动脉毛细血管可以直接汇至开始于门静脉处的肝窦，因而高压、高氧的动脉性血流亦影响肝窦的血液流速及血氧含量；另外，肝动脉毛细血管亦可直接汇入门静脉小支，因而影响此门静脉支所供应的所有的肝血窦。毛细血管前小动脉壁有无髓鞘神经纤维和肌肉细胞，因而在一定的条件作用下具有收缩或舒张的功能。
门管区的动脉毛细血管丛供血给除了末端胆管外的其他门管组织结构。
胆管周围血管丛为胆管黏膜下紧密包围着胆管的动脉毛细血管网，肝脏的扫描电子显微镜观察证明胆管周围血管丛是肝窦血流的重要来源，胆管周围血管丛在营养胆管之后，再汇集成小静脉或直接通连窦状隙，或与末梢门静脉支吻合。这种胆管周围血管丛汇合形成小静脉再进入肝小叶的特殊循环途径，称为胆管周围门血管，这种解剖学结构可能与肝脏微循环调节以及与胆小管中的吸收、分泌功能有关。胆管壁上附着与胆流方向相反的血流，起着生理系统中的反流交换作用，故此排列方式与胆汁的浓缩、胆汁内溶质交换等有关（图4-2）。
图4-2 肝血液循环途径
门静脉血是在低压下（2～3mmHg，即0.27～0.40kPa）流灌肝窦至末端肝静脉（0～1mmHg，即0～0.13kPa），肝小动脉的压力（30～35mmHg，即4.0～4.7kPa）因流经密集的胆管周围血管丛，当与肝窦汇合时，其压力已进一步降低。肝微循环的调节主要是通过肝小动脉实施的，神经、内分泌、组织代谢产物、胆盐均参与此项调节。刺激肝神经丛引起暂时性的肝小动脉收缩；胰高血糖素、肾上腺素松弛肝小动脉，可加快血流输出葡萄糖，提供高氧浓度血液供糖异生和ATP生成。腺苷及钾离子松弛肝小动脉的括约肌，去氢胆酸钠、结合胆汁酸均可升高肝动脉血流。
二、肝脏的淋巴引流
肝脏的细胞外间隙，即解剖学上所称的Disse间隙。在该处，面向肝窦的肝细胞膜形成很多的微绒毛突入Disse间隙内，以增加肝细胞与细胞外液的接触。肝窦的内皮细胞层有很多较大的孔隙，直径一般为100～299nm。来自Disse间隙的组织间液大部分是汇向门静脉周围的淋巴管，肝淋巴液是大部分来自Disse间隙，约80%的肝淋巴液是流向肝门区的淋巴管系统，其余的20%肝淋巴液则经肝静脉周围淋巴管到达胸骨后淋巴系统，沿胸廓内动脉向上，达颈部的淋巴导管。但肝淋巴引流可能有动物种系间的解剖差别。有学者认为人的淋巴管网只见于门管区而不见于肝静脉周围。从实验犬观察，肝淋巴液占胸导管淋巴液的25%～50%。肝淋巴流量为0.4～0.6mL（kg·min）肝组织。
肝淋巴液不同于一般周围组织的淋巴液，其原因是肝窦的内皮细胞有较大的洞隙，容许血浆中的一些大分子物质和小分子的蛋白质通过，所以肝淋巴液的蛋白质含量较高，特别是小分子质量的蛋白质（如白蛋白）占的比率较高，几乎与血浆中的蛋白质含量相当；由于蛋白质分子能自由通过肝窦的内皮细胞层，所以肝内的细胞外液与血浆间的液体平衡并非依靠血浆中的胶体渗透压来维持。肝静脉的压力对肝淋巴液渗出的影响很显著，所以在有肝静脉阻塞现象时，首先出现的是大量腹水。
肝淋巴系统与胆管系统间的交通在临床上受到重视。向阻塞的胆总管内逆行注入颗粒性物质时，该物质可以在肝淋巴液中出现，并经胸导管回流至血液循环。说明胆道梗阻、胆道感染时，胆道内细菌及其内毒素向血液内逆流是引起全身性脓毒症的一条重要途径。
三、肝淋巴液与腹水
腹水是肝脏疾病引起肝脏循环障碍时的常见症状，亦是肝外科患者手术后常遇到的问题。平时腹膜腔内亦有少量的液体以保持腹腔内脏器活动时的滑润，腹腔内液体是功能性的，即保持液体的循环流动。当有明显的腹水时，腹水亦不是停滞性的而是同样的保持流动、吸收和更新，不过，当渗出来的液体量要超过被吸收的量而使腹水不断增长。
对腹水形成的最简单解释是，将腹膜比作毛细血管壁的半透膜，腹腔内液体的移动方向受血管内过滤压与胶体渗透压的互相作用影响。正常人门脉循环毛细血管动脉端压力为30mmHg（4.0kPa），血液内水分自该处渗出至毛细血管外；在静脉端，血液胶体渗透压约为25mmHg（3.3kPa），高于该处的毛细血管压力，故组织间液又被吸收回到毛细血管床内。当有肝硬化门静脉高压症时，门静脉系统内的静水压升高，甚至超过血液的胶体渗透压，因此，外渗的液体增加，而回收量减少，遂发生腹水；当有低蛋白血症、手术后水和钠潴留时，更使腹水迅速产生。一般说来，肝外门静脉阻塞的肝外型门静脉高压症甚少发生腹水；肝硬化合并门静脉高压者平时亦可能没有腹水，而绝大多数有腹水的肝硬化患者均合并有门脉高压症。
肝淋巴液渗出在肝硬化腹水生成上亦起重要作用。肝硬化门静脉高压症时，肠道和肝脏的淋巴液流量均有明显增高。在慢性血吸虫性肝病患者，可见胸导管呈扩张、迂曲，压力比正常高出2～4倍。胸导管内的淋巴液是来自肝脏和肠道淋巴的混合液，肝淋巴的蛋白质含量高，而肠淋巴液的蛋白质含量较低，故胸导管淋巴液的蛋白含量高低可以推测淋巴液的主要来源。在窦后性肝硬化者，胸导管淋巴液的蛋白量高，而属于窦前性梗阻者，胸导管淋巴液的蛋白含量低，表明其主要为来自肠道的淋巴液。
大量腹水本身亦对肝脏和门静脉血液循环发生影响。大量腹水与肝硬化患者发生食管下端静脉曲张出血之间有密切关系。门静脉高压时，食管下端曲张静脉内压力升高。正常的门静脉压力为6～12mmHg（0.8～1.6kPa），在有食管静脉曲张而未曾出血的患者，门静脉压力常为10～18mmHg（1.33～2.4kPa），当有出血时，门静脉压力可上升至20～40mmHg（2.67～5.3kPa），此种高压状态可因与胸腔内负压相比较形成“剪刀差”而更为突出。胸腔内压力在呼吸时为-2～8mmHg（-0.27～1.1kPa），比腹腔内压力约低9mmHg（1.2kPa）；在深吸气时，胸腔内负压可达-40mmHg（-5.3kPa），而咳嗽时腹腔内压可为50mmHg（6.7kPa），胃腔内压力亦比食管腔内的压力高6～25mmHg（0.8～3.3kPa），因此，食管曲张静脉内的压力与食管腔内的压力差达40mmHg（5.3kPa），这个压力的“剪刀差”使临床上所见的曲张静脉出血发生在食管下端而不是出现在腹腔内。
四、白蛋白代谢
肝脏是进行蛋白质代谢的重要器官，外科临床上非常重视白蛋白的代谢，常把血浆白蛋白水平作为衡量身体的营养状态和肝功能代偿的指标。
肝脏是合成白蛋白的唯一场所，平时并非是全部的肝细胞都投入合成白蛋白的活动，在同一时间内只有约30%的肝细胞在积极地合成白蛋白。成人每天合成白蛋白100～200mg/kg体重，白蛋白在体内的半衰期为18～20d，所以在反映肝脏代谢功能和营养状况的慢性状态时，血浆白蛋白水平可以作为可靠的指标，但并不是一个灵敏的指标；代谢半衰期比较短的如前白蛋白和转铁蛋白，可以用于急性情况下蛋白质营养的指标。
肝硬化患者特别是当合并有腹水时，常呈低白蛋白血症，临床上亦常以血浆白蛋白水平作为判断慢性肝脏疾病肝功能代偿的比较可靠的临床指标。在肝硬化患者，肝细胞的白蛋白合成速率降低可能是低白蛋白血症的原因，但是影响血浆白蛋白水平有较多因素，不能单纯以血浆白蛋白水平高低作为肝功能评定的主要标准。因为白蛋白在体内的异常分布和白蛋白的丢失亦影响血浆内白蛋白的水平。用放射性核素标记白蛋白作为研究体内的白蛋白代谢的结果提示，肝硬化患者白蛋白合成减少，同时白蛋白的降解减慢，因而总的可交换白蛋白池仍然接近正常。用14C碳酸盐方法直接观察体内的白蛋白合成时，发现白蛋白在肝细胞合成后，通过胸导管淋巴液和肝静脉血进入全身循环，在肝硬化时白蛋白的正常排出途径可能存在着障碍，新合成的白蛋白便有可能首先分泌至胸导管淋巴液及腹水中，而不是首先进入血管内的白蛋白池。(https://www.daowen.com)
身体的营养状态是影响白蛋白合成的重要因素，当有蛋白热量营养不良时，身体用紧缺的蛋白质合成底物首先用于合成其他急需的蛋白质，白蛋白合成并非处在优先的地位。如在应激状态下，肝脏首先优先合成应激反应的急性时相蛋白，故在创伤、感染、重大手术等状态下，常出现低白蛋白血症；又如在一种较少见的疾病淋巴结增生症（Castleman病）时，主要特点之一是分泌大量的白介素-6（IL-6），在高IL-6分泌影响下，肝脏合成急性时相蛋白增加而白蛋白合成受抑制，故明显的低白蛋白血症便是此病的主要表现之一。
合成白蛋白时需要有齐全的氨基酸构件，并且某些单个氨基酸在合成“配料”上亦有特殊的重要性，例如大白鼠在缺乏色氨酸时，白蛋白合成下降，可见色氨酸是白蛋白合成的限速因素；又如精氨酸及鸟氨酸在白蛋白的合成及分泌上均很重要。
身体内有可交换的白蛋白池，该处是身体的白蛋白库，库存中的白蛋白可以被调动提供身体的需要。体内合成的白蛋白，在血液循环中通过血管内皮细胞层进入宽广的组织间隙，皮肤的组织间隙中所含的白蛋白量远超过肌肉和肝脏，其次白蛋白含量丰富的是肠道，故身体内的可交换白蛋白池主要是在血管外而不是在血管内。
在血管床内的白蛋白，本身承担着多种生理功能，其中主要者是维持血液的胶体渗透压，维持身体的内环境稳定；同时，血浆的胶体渗透压改变，可反馈地调节肝脏制造白蛋白的速率。输以右旋糖酐提高血浆胶体渗透压，可降低白蛋白合成，并使可交换白蛋白池缩小；注射浓缩的白蛋白溶液造成高白蛋白血症时，可使体内白蛋白降解的速度增快；在肾病综合征、丧失蛋白的胃肠病症时，体内的可交换白蛋白池缩小，白蛋白的合成速率也反馈地加快。临床上使用浓缩的白蛋白溶液治疗主要是用以提高血浆渗透压，一般只适宜用于急性的情况下，若用于慢性的情况，一般难以达到目的。肝硬化患者合并有腹水者，多有血浆白蛋白降低，这并不一定说明身体内的白蛋白池缩小，而只是由于白蛋白的异常分布和被稀释的结果，使用利尿剂后，可使血浆白蛋白水平升高；肝硬化腹水患者，静脉内注射浓缩人体白蛋白溶液后，血浆中的白蛋白与腹水中白蛋白的比例没有改变，血浆白蛋白水平提高了，但腹水中的白蛋白含量也随之而升高，故用白蛋白治疗低白蛋白症一般不能达到预期的效果。
五、肝脏与凝血
一方面，肝脏是一个“循环器官”，就像一块“海绵”，饱含血液，所以出血和止血历来均是肝脏外科中的首要问题；另一方面，肝脏又是制造凝血物质的主要场所，肝脏疾病时的凝血物质缺乏和异常出血，又是造成外科手术的另一障碍。除了免疫球蛋白外，肝脏是合成各种蛋白质的主要器官，包括凝血物质的合成。在肝脏合成的凝血因子包括凝血因子Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ，其中Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成需要有维生素K参与，称为维生素K依赖的凝血因子。
1.血液凝固和止血
血液凝固和止血是一个复杂的生理过程。据目前所知，触发血液凝固可以分为4个阶段。
（1）Ⅺ因子（血浆凝血质前体）与Ⅻ因子（接触因子）的相互作用，由于存在损伤的血管内皮及损坏的血小板，激活了Ⅻ因子，随后接着激活Ⅺ因子，成为血浆凝血质，活化的Ⅺ因子激活Ⅸ因子（血浆凝血质成分）。
（2）活化Ⅸ因子可能与活性的Ⅷ因子（抗血友病因子）相作用，及与血小板因子3（磷脂）、Ca2+的作用，形成复合物，激活因子X。
（3）活性的X因子，在有血小板因子3及Ca2+的情况下形成复合物，并将凝血酶原转化成凝血酶。
（4）最后阶段由于凝血酶的作用，在有Ca2+的情况下，将可溶解的纤维蛋白原转化为不溶解的纤维蛋白，此过程是由于纤维蛋白原分子的解聚（通过水解作用），随后其单位产物聚合，并由激活的因子Ⅷ（纤维蛋白稳定因子）保持稳定而达到持久止血。
神体内不仅存在损伤时的自然止血的机制以防止出血不止，亦存在自然溶解血凝块的机制，以防止血液凝固而在血管内发生栓塞，血液凝固和血块溶解这一对“矛盾”的过程在体内经常起作用，肝脏参与双方面的活动。肝脏能清除已活化了的凝血因子但保留未活化的凝血因子以保持血液的流动性。
2.凝血因子
肝脏产生主要的凝血因子，根据其是否需要维生素K的参与而分成两类。
（1）维生素K依赖的凝血因子：自然界的维生素K是脂溶性的，需要有胆盐存在以帮助其从肠道内吸收。因而在有梗阻性黄疸时，胆汁不能排入肠道内，故能发生维生素K缺乏症。胃肠道内的维生素K一般有两个来源：①外源性，多来自摄入的绿叶植物。②内源性，由肠道内细菌产生。肝脏是维生素K在体内的主要贮存场所，其重要作用在于合成4种血浆凝血蛋白（因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ），即所谓凝血酶原复合体，而维生素K本身并不参与凝血过程。当维生素K缺乏时，体内虽可以合成Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ因子的前体，但需要维生素K使其活化。因此，在肝外性梗阻性黄疸时，注射维生素K治疗后，很快便可以将凝血酶原活动度提高接近正常。
（2）非维生素K依赖凝血因子：除了维生素K依赖的凝血因子之外，肝脏尚可以合成其他的凝血因子，包括Ⅴ、Ⅷ、Ⅺ、Ⅻ、ⅩⅢ。肝脏是合成V因子的场所，并且是非维生素K依赖的，当注射维生素K后不能将凝血酶原活动度提高时，宜检测血浆中的Ⅴ因子及Ⅶ因子，以区别是由于肝细胞功能障碍抑或是维生素K缺乏所致的凝血障碍。
肝脏疾病时凝血障碍的原因是多方面的：①凝血因子合成减少。②合成不正常的或质量差的凝血蛋白。③发生弥散性血管内凝血（DIC）。④纤维蛋白溶解活性增加。⑤血小板的质或量不正常。⑥维生素K缺乏等。
临床上大多数的肝硬化患者均有凝血机制障碍，最常见的是因子Ⅶ降低，其次是因子Ⅴ、凝血酶原、因子X的降低。凝血因子降低的程度与患者的临床表现及肝脏的病理改变成正比例，80%～90%有进行性肝损害的患者有因子Ⅶ降低，其中约半数患者其水平低于正常的50%。严重的肝脏病或肝硬化患者，经受重大手术时可能出现纤维蛋白溶解症及手术野弥漫性出血。
正常时在血管腔内经常发生纤维蛋白形成与纤维蛋白溶解，它保持血流通畅。纤维蛋白溶解本是一生理现象，和血液凝固一样，它需有一系列的因子参与。纤维蛋白溶解现象是不溶性的纤维蛋白聚合物受血浆中的蛋白分解酶的作用而消化裂解，成为一些可溶性的碎片，此酶系统称为胞浆素原-胞浆素系统，平时在血浆中同时有抑制因子，抑制此酶系统的活化。参与调节纤维蛋白溶解系统反应的因子有胞浆素、胞浆素原、胞浆素原活化因子及抑制因子。胞浆素原是一种β球蛋白，与纤维蛋白原同时存在于血浆中，其浓度与纤维蛋白原成比例；当血液凝固时，胞浆素原与纤维蛋白同时沉积在血凝块中，来自血浆或组织的激活物质透入血凝块时，胞浆素原活化成为胞浆素，发生局部继发的纤维蛋白溶解，若此过程进行得过快，则发生血块溶解及出血。
胞浆素是一种非特异的蛋白水解酶，它与胰蛋白酶有许多共同点，它水解蛋白质的精氨酸及赖氨酸链，可以消化纤维蛋白原和纤维蛋白，同时亦能水解其他自然存在的蛋白质，如Ⅴ因子和Ⅷ因子、补体、ACTH、生长激素、胰高血糖素等，在存在组织激活物质、缺氧、表面接触、链激酶、尿激酶等的作用下，胞浆素原可活化成为胞浆素。正常人血液中有能中和胞浆素原激活物质的抑制因子，此种抗胞浆素因子是由肝脏产生，在有肝功能严重损害时，抑制因子的生成减少。胞浆素作用下的纤维蛋白和纤维蛋白原裂解产物有抗凝效应，它可以抑制凝血酶的作用，抑制纤维蛋白的正常聚合，可与纤维蛋白原及纤维蛋白单体结合成复合物，抑制凝血质的生成及妨碍血小板的聚合，故影响正常的凝血过程。当有继发性纤维蛋白溶解现象时，临床上可出现广泛的出血。对羧基苄胺（PAMBA）、6-氨基己酸、皮质激素均能抑制胞浆素原转化成胞浆素，故可以预防肝硬化患者手术时的纤维蛋白溶解致异常出血。
六、肝脏与大量输血
肝脏大量失血和大量输血，以及大量输血引起的问题，是肝脏外伤和肝脏外科中经常遇见的问题，肝脏的严重创伤和原有的严重肝脏病如肝硬化等，其本身便可能有凝血障碍，而大量输血所引起的凝血改变，将使问题更加突出。大量输入库存血所引发的问题是枸橼酸中毒和凝血障碍。库存血一般是以ACD保养液保存，大量输入后，血浆中枸橼酸盐浓度明显升高，心电图改变为典型的低钙血症的图形。从实验动物的观察，静脉内注射枸橼酸钠时，若同时给以等分子质量氯化钙则可以防止心电图的改变。休克、缺氧、肝脏病、低体温、老年患者、原有心脏病等，均能助长大量输入库存血时出现枸橼酸中毒的发生。
大量输入库存血最多见于严重创伤、失血性休克时的抢救，特别是常发生在严重肝损伤患者的抢救，此时可能出现低体温、血液不凝固现象。异常出血现象多发生在较短时间内输入大量的库存血，例如在5～6h内输入10000mL的库存血液。凝血异常多伴有凝血因子（Ⅴ、Ⅷ）降低、纤维蛋白原降低（＜100mg/dL）、血小板减少（＜50000/mm3）、凝血酶原时间延长（＞5s）。这些改变均与库存血的低温、缺乏凝血因子和血小板有关系。库存血中的凝血物质随存放的时间延长而受到破坏，用ACD保养液的血液中，血小板在2h内便已消失，盛于塑料储血袋中的血小板可保存6～8h；冰冻的新鲜血浆一般可保存全部的凝血因子，一般的储存血1周以内仍然可以保存大部分的凝血因子。因此，在肝脏手术可能需要大量输血时，宜选用新鲜血液或保存1周以内的比较新鲜的血液，输入的库存血要适当加温。严重肝外伤并发有低体温、凝血障碍者，应使用暂时填塞止血的分期手术（损伤控制）以终止恶性循环，才有可能使伤员获救。