(优质课件)血管的力学性质
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(The space structure of elastic fibers、 collagen fibrils 、smooth muscle )
弹性纤维呈卷曲状的网络结构, 其纵向有若干裂隙。
11
升主动脉 降主动脉
远端主动脉
12
胶 原 纤 维
13
胶原纤维在血管壁中形成另一种网络: • 在应力较小时,这种网络皱缩成波纹状,在一般扩张压下,
25
平滑肌纤维:
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在松弛态下,平滑肌的应力—应变曲线存在很大
的滞后环,应力松弛也非常明显,可趋于零。
• 平滑肌可以主动收缩,产生主动张力达105N/m2以
上,平滑肌的收缩和松弛,可以控制小动脉的直 径,甚至导致血管闭锁。
26
一般认为血管壁径向扩张增大时,刚性很快增加 的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。
49
三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
50
血管名称
三种血管的比较
动脉
静脉
毛细血管
血流速度 快
慢
极慢
管壁特点 管壁厚,弹性大
管壁薄,弹性小 管壁极薄,只由一 层上皮细胞构成
管腔大小 功能
小
大
极小,管内径
仅有8~10微米
胶原纤维
平滑肌
弹性纤维、胶原纤维和(肠)平滑肌的应力-伸长比
22
弹性纤维 胶原纤维
平滑肌
23
弹性纤维: • 拉伸弹性模量较小,约为3×105—6×105N/m2。
• 抗张强度较低 • 滞后环很小,应力松弛相当不明显,相当接近于
完全弹性体。
24
胶原纤维:
• 拉伸弹性模量比弹性纤维大得多,约为109 N/m2量级。 • 抗张强度也很高,约为5×107—10×107 N/m2。 • 滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。
The mechanic property of small artery , capillary and vein
42
一.小动脉 小动脉含有丰富的平滑肌,可
以主动地收缩,对周缘血流的微循 环起调节作用,因而小动脉的力学 性质具有重大的生理意义
43
44
某一压力范围内,管径不 随压力变化,这和弹性反应完 全不同,是血管平滑肌主动收 缩所致。不仅如此,当灌注压 力低于某一临界值时,平滑肌 主动收缩,将使小动脉关闭。
曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。 越远离心脏,人体动脉的顺应性将变得越差。 血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能, 即弹性或硬度的最佳临床指标之一。
39
40
表明: 在远离心脏的方向,动脉血 管的弹性纤维含量越来越少,平滑 肌含量越来越多,因此血管的弹性 会越来越差。
41
第三节 小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质
在应变不大时,大部分胶原是松弛和卷曲的,所 有应力只有弹性纤维承受。
应变增大时,胶原纤维被拉直,它的应力逐步增大, 由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多,因此,血管壁也 变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可 防止过度的膨胀。
27
• 弹性纤维使血管呈弹性,其含量高,血管性好,
顺应性好,有利于血液循环。
• 胶原纤维使血管呈韧性,可防止血管的过分扩张。 • 平滑肌含量高,可自发收缩。
所以,主动脉弹性纤维含量高,弹性好。 小动脉平滑肌含量高,可关闭。
28
29
30
31
周向张力
32
三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
轴向张力 33
34
周向张力
轴向张力
35
第二节 动脉血管的顺应性
45
二.毛细血管 毛细血管很细,和血细胞直
径同数量级,其变形更是一个微 量,很难精确测定。
46
三种血管的关系
47
毛细血管的力学性质取决于 它和周围组织的关系。不同的器 官和组织内,毛细血管具有不同 的力学性质。
48
三. 静脉血管特点: 静脉血管管壁较薄,弹性模
量比较小,血管的内压又往往 低于外压,因此静脉血管往往 会失稳。这正是静脉血流的许 多异常现象产生的原因。
1
Mechanical property of blood vessel
2
人体的血管
3
4
5
6
血管壁是一个具有多层复 合结构的中空管道,它承受 血液压力和管外组织的束缚。
7
第一节 血管的构造、组成材料 及其力学性质
通常动脉和静脉血管壁由内、中、 外三层结构组成:
8
内层: 主要是内皮细胞和基质膜
16
二.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比
在整个血管系中,不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维 和平滑肌的含量百分比是不同的。 • 胸主动脉,弹性纤维占总纤维元的60%,而胶原纤维只占40%; • 胸外血管中,这种比例将反过来,弹性纤维只占30%,而胶原
纤维则占70%。
17
动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 18
越靠近心脏,动脉血管壁弹性纤 维含量百分比越高,弹性越好。
19
从主动脉、大动脉到分支动 脉,平滑肌含量所占的百分比将 越来越高。
20
动脉各管段的特性不同,越远离心脏, 动脉管壁的弹性越差。
所以主动脉弹性好,小动脉会关闭(具 有主动收缩的能力)。
21
三.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质
弹性纤维
胶原纤维并不伸展;
• 当血管扩张到一定程度后,胶原纤维才伸展到其原有长度; • 若血管壁继续扩张,则胶原纤维将产生极大的张力,以对
抗血管的进一步扩张。
14
血管中的平滑肌呈螺旋结构,如 图,从近心主动脉到远心的外周血管, 平滑肌的含量逐渐增多,而且螺旋结 构的间距也越来越小。
15
升主动脉 降主动脉 远端主动脉
中层: 可分为若干同心的、具有
弹性的薄层,每层均由弹性 纤维、胶原纤维、平滑肌 交织组成;
外层: 松弛的结缔组织。
9
血管的力学性质主要取决于
中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分
含量百分比 空间构型 各自的力学性质。
这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。
10
一.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构
(Arterial Compliance )
36
• 无论是加载或卸载过程, 压力与体积之间的变化关系 都是非线性的。
• 可清楚看到滞后环的存在。
主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线
37
各动脉管段的压力与单位管长血管段体积 之间的变化关系。
38
对于单位长度的血管段来说,在同样压 力作用下,主动脉弓的体积最大,主动脉弓 连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股 动脉等的体积依次减小;
弹性纤维呈卷曲状的网络结构, 其纵向有若干裂隙。
11
升主动脉 降主动脉
远端主动脉
12
胶 原 纤 维
13
胶原纤维在血管壁中形成另一种网络: • 在应力较小时,这种网络皱缩成波纹状,在一般扩张压下,
25
平滑肌纤维:
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在松弛态下,平滑肌的应力—应变曲线存在很大
的滞后环,应力松弛也非常明显,可趋于零。
• 平滑肌可以主动收缩,产生主动张力达105N/m2以
上,平滑肌的收缩和松弛,可以控制小动脉的直 径,甚至导致血管闭锁。
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一般认为血管壁径向扩张增大时,刚性很快增加 的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。
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三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
50
血管名称
三种血管的比较
动脉
静脉
毛细血管
血流速度 快
慢
极慢
管壁特点 管壁厚,弹性大
管壁薄,弹性小 管壁极薄,只由一 层上皮细胞构成
管腔大小 功能
小
大
极小,管内径
仅有8~10微米
胶原纤维
平滑肌
弹性纤维、胶原纤维和(肠)平滑肌的应力-伸长比
22
弹性纤维 胶原纤维
平滑肌
23
弹性纤维: • 拉伸弹性模量较小,约为3×105—6×105N/m2。
• 抗张强度较低 • 滞后环很小,应力松弛相当不明显,相当接近于
完全弹性体。
24
胶原纤维:
• 拉伸弹性模量比弹性纤维大得多,约为109 N/m2量级。 • 抗张强度也很高,约为5×107—10×107 N/m2。 • 滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。
The mechanic property of small artery , capillary and vein
42
一.小动脉 小动脉含有丰富的平滑肌,可
以主动地收缩,对周缘血流的微循 环起调节作用,因而小动脉的力学 性质具有重大的生理意义
43
44
某一压力范围内,管径不 随压力变化,这和弹性反应完 全不同,是血管平滑肌主动收 缩所致。不仅如此,当灌注压 力低于某一临界值时,平滑肌 主动收缩,将使小动脉关闭。
曲线的斜率dv/dp为血管壁的顺应性。 越远离心脏,人体动脉的顺应性将变得越差。 血管壁的顺应性是表示动脉系统缓冲功能, 即弹性或硬度的最佳临床指标之一。
39
40
表明: 在远离心脏的方向,动脉血 管的弹性纤维含量越来越少,平滑 肌含量越来越多,因此血管的弹性 会越来越差。
41
第三节 小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质
在应变不大时,大部分胶原是松弛和卷曲的,所 有应力只有弹性纤维承受。
应变增大时,胶原纤维被拉直,它的应力逐步增大, 由于胶原纤维比弹性纤维刚硬得多,因此,血管壁也 变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可 防止过度的膨胀。
27
• 弹性纤维使血管呈弹性,其含量高,血管性好,
顺应性好,有利于血液循环。
• 胶原纤维使血管呈韧性,可防止血管的过分扩张。 • 平滑肌含量高,可自发收缩。
所以,主动脉弹性纤维含量高,弹性好。 小动脉平滑肌含量高,可关闭。
28
29
30
31
周向张力
32
三种血管管壁的厚度、管腔的大小的比较
动脉
静脉
毛细血管
轴向张力 33
34
周向张力
轴向张力
35
第二节 动脉血管的顺应性
45
二.毛细血管 毛细血管很细,和血细胞直
径同数量级,其变形更是一个微 量,很难精确测定。
46
三种血管的关系
47
毛细血管的力学性质取决于 它和周围组织的关系。不同的器 官和组织内,毛细血管具有不同 的力学性质。
48
三. 静脉血管特点: 静脉血管管壁较薄,弹性模
量比较小,血管的内压又往往 低于外压,因此静脉血管往往 会失稳。这正是静脉血流的许 多异常现象产生的原因。
1
Mechanical property of blood vessel
2
人体的血管
3
4
5
6
血管壁是一个具有多层复 合结构的中空管道,它承受 血液压力和管外组织的束缚。
7
第一节 血管的构造、组成材料 及其力学性质
通常动脉和静脉血管壁由内、中、 外三层结构组成:
8
内层: 主要是内皮细胞和基质膜
16
二.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比
在整个血管系中,不同动脉管段中所含弹性纤维、胶原纤维 和平滑肌的含量百分比是不同的。 • 胸主动脉,弹性纤维占总纤维元的60%,而胶原纤维只占40%; • 胸外血管中,这种比例将反过来,弹性纤维只占30%,而胶原
纤维则占70%。
17
动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 18
越靠近心脏,动脉血管壁弹性纤 维含量百分比越高,弹性越好。
19
从主动脉、大动脉到分支动 脉,平滑肌含量所占的百分比将 越来越高。
20
动脉各管段的特性不同,越远离心脏, 动脉管壁的弹性越差。
所以主动脉弹性好,小动脉会关闭(具 有主动收缩的能力)。
21
三.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质
弹性纤维
胶原纤维并不伸展;
• 当血管扩张到一定程度后,胶原纤维才伸展到其原有长度; • 若血管壁继续扩张,则胶原纤维将产生极大的张力,以对
抗血管的进一步扩张。
14
血管中的平滑肌呈螺旋结构,如 图,从近心主动脉到远心的外周血管, 平滑肌的含量逐渐增多,而且螺旋结 构的间距也越来越小。
15
升主动脉 降主动脉 远端主动脉
中层: 可分为若干同心的、具有
弹性的薄层,每层均由弹性 纤维、胶原纤维、平滑肌 交织组成;
外层: 松弛的结缔组织。
9
血管的力学性质主要取决于
中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分
含量百分比 空间构型 各自的力学性质。
这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。
10
一.弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构
(Arterial Compliance )
36
• 无论是加载或卸载过程, 压力与体积之间的变化关系 都是非线性的。
• 可清楚看到滞后环的存在。
主动脉弓加载与卸载过程的体积--压力曲线
37
各动脉管段的压力与单位管长血管段体积 之间的变化关系。
38
对于单位长度的血管段来说,在同样压 力作用下,主动脉弓的体积最大,主动脉弓 连同胸主动脉、单独胸主动脉、颈动脉、股 动脉等的体积依次减小;