第三节血管生理一各类血管结构和功能特点

第三节血管生理

一、各类血管的结构和功能特点

不论体循环（systemic circulation）或肺循环（pulmonary circulation），由心室射出的血液都流经由动脉、毛细血管和静脉相互串联构成的血管系统（vascular system），再返回心房。在体循环，供应各器官的血管相互间又呈并联关系。这种并联的排列方式有利于机体对不同器官的血流量进行调节以适应生理活动的需要。

根据血管的生理功能，可将血管分为以下几类：

１．弹性贮器血管指主动脉、肺动脉主干及其发出的最大分支。这些血管的管壁厚，壁内含有丰富的弹性纤维，故有较大的顺应性和弹性。当心室射血时，大动脉血压升高，一方面推动大动脉内的血液向前流动，使一部分血液进入毛细血管和静脉；另一方面使动脉被动扩张，使另一部分血液暂时储存，缓冲收缩压过高；当心室舒张时，被扩张的大动脉发生弹性回缩，将射血期贮存的这部分血液在心舒张期继续推向外周血管，同时维持一定的舒张压。大动脉的这种功能称为弹性贮器作用，它可以使心脏间断的射血变为血管系统中连续的血流，并减小每个心动周期中动脉血压的波动幅度。

２．分配血管从弹性贮器血管以后到分支为小动脉前的动脉管道，其管壁主要由平滑肌组成，收缩性较强。其功能是将血液输送至各器官组织，故称为分配血管。

３．毛细血管前阻力血管小动脉（直径≤1 ｍｍ)和微动脉（直径20～30 μｍ）的管径小，管壁富有平滑肌，后者的舒缩活动可使局部血管的口径和血流阻力发生明显的变化，从而影响所在器官、组织的血流量。小动脉和微动脉对血流的阻力约占总的外周阻力的47％，故称为毛细血管前阻力血管。

４．毛细血管前括约肌在真毛细血管的起始部常有平滑肌环绕，称为毛细血管前括约肌。它的收缩和舒张控制了其后真毛细血管的关闭和开放，同时也决定血液和组织液进行物

质交换的面积。

５．交换血管 是指真毛细血管，其管壁由单层内皮细胞和基膜组成，通透性高，且血流速度最慢，是血液和组织液之间进行物质交换的场所。

６．毛细血管后阻力血管 指微静脉。由于管径小，对血流也可产生一定的阻力。它们的舒缩可影响毛细血管前、后阻力的比值，从而改变毛细血管压和体液在血管内外的分配。

７．容量血管 指微静脉以后到大静脉的整个静脉系统。与相应的动脉相比，其数量多、管径大、管壁薄且易扩张。在安静状态下，静脉系统容纳了整个循环血量的60~70％，起了贮血库的作用，故称为容量血管。

８．短路血管 指一些血管床中小动脉和小静脉之间的吻合支，它们可使小动脉内的血液不经过毛细血管而直接流入小静脉。多见于手指、足趾、耳廓等处的皮肤，与体温调节有关。

二、血流量、血流阻力和血压

血液在心血管系统内流动的流体力学称为血流动力学，其研究的基本问题是血流量、血流阻力和血压之间的相互关系。由于血液是含有血细胞和胶体物质等多种成分的液体，血管是有可扩张性和弹性的管道，因此血流动力学除了符合一般流体力学的规律外，还有其自身的特点。

（一）血流量和血流速度

单位时间内流过血管某一截面的血量称为血流量（blood flow ），也称容积速度，通常以ml/min 或L/min 来表示。根据流体力学规律，血流量（Q ）与血管两端的压力差（Ｐ1－Ｐ2）成正比，与血流阻力（Ｒ）成反比，即

R P P Q 2

1−=

循环系统是一个封闭的系统，因此在各个截面血管中的血流量是相等的，都等于心输出

量。对于体循环来说，上式中的Q就是心输出量，R为体循环的总外周阻力，P1为主动脉压，P2为右心房压。对于器官循环来讲，其血流量则取决于灌注该器官的动、静脉压之差和该器官内的血流阻力。

血液中的一个质点在血管内移动的直线速度，称为血流速度。血液在血管内流动时，其血流速度与血流量成正比，与血管的任一处的总横截面积成反比。在体循环，主动脉处的总横截面积最小，血流速度最快；毛细血管处的总横截面积最大，血流速度最慢。

血液在血管内流动的方式可分为层流（laminar flow）和湍流（turbulent flow）两类。在层流情况下，血液中各个质点流动的方向一致，与血管的长轴平行。但各个质点的流速不一，在血管轴心处最快，越靠近管壁，流速越慢，如图4-15 所示。箭头指示血流的方向，箭头的长度表示流速，在血管纵剖面上各箭头的连线形成一抛物线。当血流速度加快到一定程度后，会发生湍流。此时血流中各个质点流动的方向不再一致而出现旋涡。在血流速度快、血管口径大、血液粘滞度低的情况下，容易发生湍流。层流不引起管壁振动，但湍流的部位常可因局部的管壁振动产生杂音。

图4-15 血液在血管中的流动状态－层流

图中箭头的长度代表各层血液的流速

（二）血流阻力

血液在血管内流动时遇到的摩擦力，称为血流阻力，主要来自血液内部各成分之间的摩擦和血液与血管壁之间的摩擦。摩擦消耗的能量一般表现为热能。这部分热能不可能再转换成血液的势能或动能，故血液在血管内流动时压力逐渐降低。

血流阻力一般不能直接测量，需通过计算得出。根据血流量公式，若测得血管两端的压力差和血流量，即可计算出血流阻力。另外，若比较血流量公式和泊肃叶定律的公式：

L

8r )P P (Q 421η−π=

则可得出血流阻力（R ）的方程式，即 4

r L 8R πη= 根据这一方程式，血流阻力（R ）与血管长度（Ｌ）和血液粘滞度（η）成正比，与血管半径（r ）的４次方成反比。由于血管的长度很少变化，可看作不变的常数，故血流阻力主要取决于血管口径和血液粘滞度。血液粘滞度主要与红细胞比容有关，红细胞比容越大，血液粘滞度越高，血流阻力也越大。由于血流阻力与血管半径的４次方成反比，血管半径减小一倍，则血流阻力增加16倍，因此血管口径是形成血流阻力的主要因素。在整个体循环总血流阻力中，大、中动脉约占19％，小动脉、微动脉约占47％，毛细血管约占27％，静脉约占7％，可见小动脉和微动脉（毛细血管前阻力血管）是产生血流阻力的主要部位。小动脉和微动脉管壁富有平滑肌细胞，收缩时血管口径明显缩小，此处的血流阻力显著增大。因此，将小动脉和微动脉处的血流阻力称为外周阻力。

综上所述，对于一个器官来说，如果动、静脉间的压强差不变，血液粘滞度不变，则器官血流量主要取决于该器官阻力血管的口径。阻力血管口径增大时，血流阻力降低，器官血流量就增多；反之，当阻力血管口径缩小时，血流阻力增大，器官血流量就减少。机体对循环功能的调节，就是通过影响阻力血管平滑肌的舒缩活动，调控各器官阻力血管的口径，改