第四章 概 述
第四章 概 述
血流動力學(xué)是以研究血液的運動為基礎(chǔ)，血流運動通常被認(rèn)為是指血液在循環(huán)系統(tǒng)中周而復(fù)始的流動過程。隨著理論認(rèn)識的逐漸深入及臨床需求不斷增加，對血流運動的認(rèn)識已經(jīng)發(fā)生了突破性變化。
首先，血流運動的研究已經(jīng)不僅局限于心血管系統(tǒng)內(nèi)部：從功能上講，血流運動有明確的目的地，不僅是血液自身循環(huán)過程。更進(jìn)一步講，血流的運動是血液在細(xì)胞與相應(yīng)“門戶”器官或組織之間的運動，而不單純是血液本身的往返運動。在這樣的概念下，血液或血液的組成部分在細(xì)胞周圍及機(jī)體組織內(nèi)部的運動就成為血流運動的重要組成部分；其次，對血液具體組成成分運動的研究已經(jīng)具有突出的特征：水，作為血液組成的重要部分構(gòu)成了血流運動的基礎(chǔ)。水從血管內(nèi)進(jìn)入組織，形成細(xì)胞周圍環(huán)境，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。同時，水從組織細(xì)胞中進(jìn)入血管，經(jīng)由腎臟、肺臟、皮膚等器官被排出機(jī)體。這個運動過程使水不僅參與了組織細(xì)胞的構(gòu)成，而且對細(xì)胞或器官的功能有著重要的影響。對血液其他組成物質(zhì)的研究，如對氧、乳酸、炎癥介質(zhì)、電解質(zhì)等的研究也同樣有著類似的特點，正在對臨床醫(yī)療起著重要的影響。
還有，對心血管系統(tǒng)不同部位血流特點的研究已經(jīng)改變了血流運動的研究范圍：心室與動脈、小動脈與微循環(huán)之間的血流偶聯(lián)嚴(yán)重地影響著血流的構(gòu)成，影響了組織灌注。血液的黏滯程度影響了血流的過程，不僅影響微循環(huán)，對大血管內(nèi)的血流運動過程也有著明確的影響。微循環(huán)內(nèi)的血流速度與流量影響了局部血紅蛋白的濃度，導(dǎo)致了“氧運動”的改變。另外，血流運動與組織器官功能的相互影響，更進(jìn)一步拓展的血流動力學(xué)的研究范圍和臨床重要性：血管通透性改變影響了血流運動的分布、組織水及其他血液成分的運動改變了器官功能、器官功能變化導(dǎo)致心血管調(diào)節(jié)發(fā)生相應(yīng)變化、組織灌注及氧的改變影響了炎癥反應(yīng)的程度、炎癥反應(yīng)影響了血管通透性的變化。這樣一個相互影響的過程中的每一步，無不與血流的運動規(guī)律性與特點息息相關(guān)。
心臟及血管是循環(huán)系統(tǒng)的主要組成部分，血液的循環(huán)還應(yīng)包括血液的組成部分在組織間、細(xì)胞周圍環(huán)境中的循環(huán)過程，及淋巴系統(tǒng)。
循環(huán)系統(tǒng)的主要功能包括：代謝物質(zhì)的運輸功能。循環(huán)系統(tǒng)將代謝原料運送到組織細(xì)胞，再將組織細(xì)胞的代謝產(chǎn)物運送到相應(yīng)的器官參與進(jìn)一步代謝或排出體外；維持組織、器官結(jié)構(gòu)及功能的穩(wěn)定。機(jī)體的組織器官結(jié)構(gòu)處在一個動態(tài)平衡的狀態(tài)。水及電解質(zhì)等物質(zhì)不僅是細(xì)胞或器官的重要組成結(jié)構(gòu)，而且對功能有著不同程度的影響。循環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)定這個平衡狀態(tài)方面起著重要作用；參與機(jī)體功能調(diào)整：循環(huán)系統(tǒng)運送各內(nèi)分泌腺體分泌的激素至相應(yīng)的靶細(xì)胞，實現(xiàn)機(jī)體的體液調(diào)節(jié)。同樣，循環(huán)系統(tǒng)通過運送其他功能調(diào)節(jié)物質(zhì)，如炎癥介質(zhì)等，參與機(jī)體反應(yīng)調(diào)節(jié)過程。循環(huán)系統(tǒng)將整個機(jī)體的各個組織器官有機(jī)地聯(lián)系在一起，對機(jī)體內(nèi)環(huán)境起著平衡協(xié)調(diào)、功能穩(wěn)定和應(yīng)激反應(yīng)的功能。
心臟是由心肌組織、瓣膜結(jié)構(gòu)、傳導(dǎo)系統(tǒng)及功能輔助結(jié)構(gòu)組成的空腔器官，是循環(huán)運動的主要動力來源。在整個生命過程中，心臟不斷地進(jìn)行周期性收縮、舒張運動，為血流運動提供能量，保持血流按照一定方向運動。心室的收縮首先是為心室內(nèi)的血液提供一定的壓力。在瓣膜的控制下，血液在壓力的作用下被射入主動脈。心臟收縮產(chǎn)生的能量也轉(zhuǎn)移至動脈系統(tǒng)。心室的舒張經(jīng)由心房將壓力的變化傳遞給靜脈系統(tǒng)，形成靜脈血液回流必要的壓力梯度，同樣也是為血流運動提供能量的過程。心房的收縮舒張功能雖不似心室功能突出，但在保證心室充盈及維持靜脈回流方面起到重要的作用。心臟之所以能夠進(jìn)行這樣不斷有序、協(xié)調(diào)地收縮舒張交替運動，是因為心肌細(xì)胞的自主興奮節(jié)律性和特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)將這種興奮在心房與心室之間、細(xì)胞與細(xì)胞之間迅速、有序、規(guī)律地傳播。任何影響這個規(guī)律性和收縮舒張程度的因素都會改變心臟的功能狀態(tài)和血流運動的形式和狀態(tài)。心臟還具有通過神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)的方式影響其他器官功能的作用。
主動脈和大動脈的管壁較厚，富含彈性纖維。當(dāng)接受來自左心室射出的高壓力血液后，主動脈和大動脈內(nèi)壓力增加。在壓力作用下，動脈被動擴(kuò)張，容積增大，緩沖了一部分壓力，同時儲存了部分血液。當(dāng)動脈瓣膜關(guān)閉后，動脈壁在自身彈性力量作用下，將儲存在管腔內(nèi)的血液繼續(xù)送往外周血管。不僅保證了在舒張期外周有足夠的血流量，而且保證了在舒張期動脈內(nèi)一定的壓力。這就是為什么舒張期動脈壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于左心室壓力的原因。隨著動脈不斷向外周伸展，動脈管腔逐漸變小，管壁逐漸變薄，管壁中的彈性纖維逐漸減少，而平滑肌的成分逐漸增多。動脈系統(tǒng)中最細(xì)的部分為微動脈，內(nèi)徑僅為20～30μm。微動脈是動脈系統(tǒng)內(nèi)血流阻力形成的主要部位。微動脈管壁上仍然有完整的平滑肌，微動脈收縮舒張的調(diào)整對機(jī)體局部組織的血流分布或器官的血液灌注起著重要的調(diào)節(jié)作用。一些部位的微動脈還可再分支為后微動脈。后微動脈管壁中平滑肌細(xì)胞逐漸稀疏。通常被認(rèn)為是微動脈向毛細(xì)血管的過渡血管。
毛細(xì)血管通常由微動脈或后微動脈垂直分出，形成毛細(xì)血管網(wǎng)，再匯入微靜脈。在毛細(xì)血管的起始部有平滑肌環(huán)繞，稱為毛細(xì)血管前括約肌。毛細(xì)血管管腔極小，但由于數(shù)量多，總的橫截面積最大，血液在毛細(xì)血管中的流動速度也非常緩慢。毛細(xì)血管壁很薄，僅由一層扁平內(nèi)皮細(xì)胞和基底膜構(gòu)成。毛細(xì)血管壁有較高的通透性，是物質(zhì)交換的場所。由于毛細(xì)血管與機(jī)體局部組織功能及代謝之間的緊密聯(lián)系，不同部位的毛細(xì)血管分布和分支組成可以有所不同，毛細(xì)血管的數(shù)量也不同。微動脈或后微動脈與毛細(xì)血管前括約肌對局部的毛細(xì)血管網(wǎng)內(nèi)的血流起著開放或關(guān)閉的調(diào)節(jié)作用。毛細(xì)血管網(wǎng)的開放與關(guān)閉主要與局部組織代謝的程度相關(guān)。在安靜情況下，骨骼肌中大約只有20%的毛細(xì)血管網(wǎng)處于開放狀態(tài)。同一組織內(nèi)不同部位的毛細(xì)血管網(wǎng)呈交替的開放與關(guān)閉狀態(tài)，以調(diào)整局部血流量與局部組織代謝水平相適應(yīng)。
微靜脈收集毛細(xì)血管網(wǎng)中的血液。微靜脈管徑逐步增大，管壁中平滑肌細(xì)胞逐漸增多。匯入小靜脈后，管壁已經(jīng)是完整的平滑肌層。微靜脈和小靜脈的收縮與舒張對局部毛細(xì)血管血流運動起著調(diào)節(jié)作用，被稱為毛細(xì)血管后阻力血管。與動脈系統(tǒng)相比，靜脈系統(tǒng)的血管口徑較大，管壁較薄。從而，靜脈系統(tǒng)的容積較大，而且較小的壓力變化就可導(dǎo)致較大的容積改變。換言之，較大的循環(huán)容量變化在靜脈系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用下可以不引起嚴(yán)重的壓力改變。靜脈系統(tǒng)的這種調(diào)節(jié)作用有著重要的生理意義。靜脈經(jīng)由腔靜脈回到右心房。在心室舒張功能的作用下，右心房保持在一個較低的壓力水平，維持了靜脈血液回流所必需的壓力差。可見，心臟的舒張功能，也同樣為血流運動提供必要的能量。
循環(huán)系統(tǒng)最根本的職能是實現(xiàn)血液與組織間的物質(zhì)交換。在局部組織內(nèi)部，細(xì)胞之間的間隙被稱為組織間隙。組織間隙被組織液所填充，形成細(xì)胞周圍環(huán)境。細(xì)胞通過細(xì)胞膜與組織液進(jìn)行物質(zhì)交換，而組織液則通過毛細(xì)血管與血液進(jìn)行物質(zhì)交換。在局部毛細(xì)血管網(wǎng)，血液與組織液通過擴(kuò)散、吞咽、濾過和重吸收等方式進(jìn)行物質(zhì)交換。這個交換過程是一個動態(tài)的循環(huán)過程，保持了血液與組織液的平衡狀態(tài)。
淋巴系統(tǒng)是實現(xiàn)組織液向血液回流的重要組成部分。淋巴系統(tǒng)由毛細(xì)淋巴管開始，起始于組織間隙。毛細(xì)淋巴管以末端膨大的形式起始于組織間隙，相互連接，逐漸形成毛細(xì)淋巴管網(wǎng)。毛細(xì)淋巴管由單層內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，相鄰的內(nèi)皮細(xì)胞邊緣相互覆蓋，具有向管腔內(nèi)開放的單向開放的活瓣功能。毛細(xì)淋巴管逐漸匯合成為較大的淋巴管。在集合淋巴管的管壁中已經(jīng)有完整的平滑肌層，較大的淋巴管內(nèi)有瓣膜，保持淋巴液的單方向運動。淋巴系統(tǒng)主要收集組織液中較大分子的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、紅細(xì)胞、細(xì)菌及其他微粒。通常情況下，這些物質(zhì)無法通過毛細(xì)血管進(jìn)入血液。腸道內(nèi)吸收的脂肪和其他營養(yǎng)物質(zhì)也主要是通過淋巴管運輸至血液。同時，淋巴系統(tǒng)在保持血液與組織液動態(tài)平衡方面也起到重要作用。此外，淋巴系統(tǒng)通過清除組織中細(xì)菌等有害物質(zhì)、淋巴結(jié)和淋巴細(xì)胞的參與免疫功能，起到機(jī)體防御屏障作用。
血流是指血液及其組成部分在機(jī)體內(nèi)部的運動。這種運動保證了細(xì)胞間、組織間的物質(zhì)交換，保證了機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。
實際上，細(xì)胞生存在細(xì)胞外液的環(huán)境中。細(xì)胞外液不僅為細(xì)胞提供了生存的必要環(huán)境，也作為細(xì)胞與外界接觸的媒介，使細(xì)胞能夠發(fā)揮自身的功能。隨著生物進(jìn)化，構(gòu)成機(jī)體細(xì)胞的種類不斷增加，功能更加復(fù)雜，細(xì)胞對細(xì)胞外液的要求也相應(yīng)增強(qiáng)，同時機(jī)體又必須能夠適應(yīng)環(huán)境的變化。因此，機(jī)體逐漸形成了循環(huán)系統(tǒng)。由此，細(xì)胞外液也相應(yīng)地分為在血管內(nèi)的血漿和血管外的組織間液。隨著功能的不斷增強(qiáng)，血管內(nèi)液體的成分不斷改變，增加了細(xì)胞成分和蛋白含量等，形成了血液。組織間液介于血液與細(xì)胞之間，直接浸浴著細(xì)胞。
體液的另一部分是細(xì)胞內(nèi)液，在細(xì)胞的內(nèi)部為細(xì)胞形成自身功能提供場所和介質(zhì)。體液約為體重的60%，其中細(xì)胞內(nèi)液為30%～35%，細(xì)胞外液占25%左右。在細(xì)胞外液中，組織間液占20%，而血漿僅占5%。機(jī)體通過這樣的一個體液系統(tǒng)構(gòu)成內(nèi)環(huán)境，保證了細(xì)胞工作環(huán)境的穩(wěn)定性，同時也形成了內(nèi)部與外界環(huán)境的溝通。體液系統(tǒng)是一個持續(xù)運動的系統(tǒng)，不同部位液體組成成分的運動速度和方式具有明顯的特點。
血液是體液中最為活躍的部分，是機(jī)體內(nèi)環(huán)境與外部環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)交換運動的核心部分，也是臨床治療干預(yù)的重要部位。雖然血液在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)按照一定的方向循環(huán)運動，但并不是血液的所有組成成分都在進(jìn)行著周而復(fù)始的運動。血液的運動帶動了組織間液的運動，組織間液又與細(xì)胞內(nèi)液進(jìn)行物質(zhì)交換。代謝所需要的物質(zhì)從不同的器官被送到細(xì)胞，細(xì)胞的代謝產(chǎn)物又被血液送至相應(yīng)的器官而被送出體外。血液運動的動力主要來自于心臟，血管對血液的運動也有重要的調(diào)節(jié)作用。
組織間液存在于細(xì)胞周圍。由于不能被抽出，并含有大量的膠原纖維和透明質(zhì)酸，組織間液通常被認(rèn)為呈膠凍狀，由此組織間液不會因為重力作用而流至機(jī)體的低垂部位。隨著方法學(xué)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)組織間液的流動性。組織間液負(fù)責(zé)著組織內(nèi)壓力、結(jié)構(gòu)的形成和細(xì)胞的物質(zhì)交換。組織間液的運動同樣是一個連續(xù)的過程。組織間液由血漿經(jīng)毛細(xì)血管通透而產(chǎn)生，又不斷被重新吸收，與血漿容量保持動態(tài)平衡。組織間液的運動主要受到毛細(xì)血管壓、血漿膠體滲透壓、組織間液膠體滲透壓、組織間液靜水壓的影響。另外，毛細(xì)血管的通透性和淋巴回流對組織間液的運動也可造成重要的影響。
（劉大為）