基础部分

第一篇　心、脑、肾血管生理

第一章　心血管生理

心血管系统由心脏和血管组成，其中心脏是心血管系统的“动力泵”，它通过有节律的收缩、舒张和心脏瓣膜的单向导流作用，为血液循环提供必要的动能和势能。心脏分为左、右心房和左、右心室。右心室将血液射入肺循环，血液流经肺后进入左心，并由左心室射入体循环，流经全身各处后回到右心房。在心血管系统中，血管是血液的流通管道，具有输送、分配血液的作用，是组织、细胞进行物质、气体交换的场所。血管系统主要包括动脉、静脉和毛细血管，左心室将血液射入主动脉后经过相应的动脉将血液分布到全身各器官和组织，进入器官和组织后动脉依次分支为小动脉、微动脉，然后形成毛细血管。毛细血管是血液和组织细胞之间物质和气体交换的场所。流经毛细血管的血液汇入微静脉，经静脉系统的逐级传输最后进入右心房，再由右心室将血液射入肺动脉，进行肺循环，如此周而复始，在心血管系统的协调活动中，保证血液循环的正常进行。

心血管系统的主要生理功能：①运输功能，完成机体新陈代谢所需原料（营养物质和氧气）、激素和代谢废物的运输；②调节功能，通过激素和心血管旁自分泌的活性物质等参与调节机体内环境的相对稳定；③保证血液对于机体防御功能的实现，近年来心血管系统作为机体最大的旁自分泌组织的概念已经引起学术界的高度重视，在心血管活动、机体自稳态调节和疾病发生、发展中具有极其重要的生理与病理生理意义。

第一节　心脏的组成

一、心脏的发生

早在体节出现之前，心脏的原基即已出现。首先，在口咽膜头侧的中胚层中出现了一群内皮样细胞，称为生心板（cardiogenic plate）。在生心板的背侧出现了一个腔隙，叫作围心腔。此后，随着胚体由盘状变为筒状和头尾两端向腹面卷折，生心板由口咽膜的头侧转到了咽的腹侧，围心腔也从生心板的背侧转到生心板的腹侧，并逐渐扩张向背侧包绕生心板。与此同时，生心板的细胞形成左、右两条并列的纵管，称为原始心管。不久，心管的头尾两端分别与动、静脉相连，左、右两条心管也逐渐靠拢，最后融合为一条心管。其管壁由内、外两层构成，内层形成心内膜，外层形成心肌膜和心外膜。随着胚体的发育，心管发生两个缩窄环，将心管分成三个部分，从头向尾侧依次为动脉球、心室和心房，经过房室隔的分隔、心房的分隔、静脉窦的衍变、心室的分隔等，心脏发育成熟。

二、心脏的位置、毗邻和外形

1.心脏的位置、毗邻

心脏位于胸腔的中纵隔内，外面包以心包。其2/3位于正中线的左侧，1/3位于正中线的右侧。前方平对胸骨体和第2～6肋软骨，后方平对第5～8胸椎，两侧与胸膜腔和肺相邻，上方连于出入心脏的大血管，下方邻膈。心脏的长轴自右肩斜向左肋下区，与身体正中线成45°角。心脏底部被出入心脏的大血管根部和心包返折缘所固定。心底后面隔心包后壁与食管、迷走神经和胸主动脉等相邻。

2.心脏的外形

心脏是一个中空的肌性器官，形似倒置的、前后稍扁的圆锥体。其重量与年龄、身高等因素有关，但一般认为超过350g者多为异常。心脏可分为心尖、心底、胸肋面和膈面、下缘、左缘和右缘（图1-1）。

三、心腔

心脏包括左、右心房和左、右心室共4个腔，同侧心房和心室借房室口相通。左、右心房间以房间隔分隔，左、右心室间以室间隔分隔（图1-2～图1-4）。

1.右心房（right atrium）

右心房壁薄腔大，位于心脏右上部，以右房室口与右心室相通，以房间隔和左心房相毗邻。心房向左前突出的锥体形盲囊部分称为右心耳（right auricle），形似三角形，将主动脉根部右侧遮盖。后部叫作腔静脉窦（sinus venarum cavarum），由原始静脉窦发育而成。

右心耳的内面肌束交织成网状，使心耳壁凹凸不平，当心脏功能障碍时，心内血流缓慢，易在此处形成血栓，右心耳也是心脏手术时进行心内探查的理想部位。在下腔静脉口与右房室口之间有冠状窦口。冠状窦口的位置存在变异，冠状窦口的横径为5～11mm，长径为6～17mm。冠状窦口的后下缘有一个大小、形状不同的瓣膜，称为冠状窦瓣，有防止血液逆流的作用。

2.右心室（right ventricle）

右心室为一扁平的锥形心腔，位于左心室的右前方，壁厚3～4mm，右心室腔有出、入两口，即前方的肺动脉口和后方的右房室口，由于室间隔凸向右侧，在心腔横切面上右心室腔呈新月形。右心室腔分为后下方的流入道和前上方的流出道2个部分。

（1）流入道：

位于右房室口至右心室尖。其内面凹凸不平，有许多交错排列的肌隆起，即肉柱（trabeculae carneae）。室壁突入室腔的锥状肌束，称为乳头肌（papillary muscles）。按位置分为前、后及隔侧乳头肌，前乳头肌是其中最大的，起于前壁的中下部；后乳头肌起于后壁；隔侧（内侧）乳头肌细小，室间隔上部的隔侧乳头肌较恒定，称为圆锥乳头肌。窦部还有一束肌肉从室间隔连至前乳头肌根部，称为节制索（moderator band）或隔缘肉柱（trabeculae septomarginalis）。

流入道入口即右房室口，口的周缘有3个近似三角形的瓣膜，称为三尖瓣（tricuspid valve）。按部位分为前瓣、后瓣和隔（内）侧瓣，前瓣较大，后瓣较小，隔侧瓣贴于室间隔上，有时可部分或完全遮盖室间隔膜部的缺损，因而缺损不易被发现。有时还可见到较小的副瓣夹在相邻两瓣之间。三尖瓣底附着于房室口处的纤维环（三尖瓣环），三尖瓣的房面平滑，室面和边缘有腱索附着。2个尖瓣相交界处的瓣膜组织称为连合，有前内（隔）侧连合、后内（隔）侧连合和外侧（前、后）连合，瓣膜粘连多发生于连合处。前瓣和隔侧瓣的交界，即前内侧连合与室间隔膜部相邻。三尖瓣粘连时，以器械扩张分离，一般分离外侧连合和后内侧连合，而不主张分离前内侧连合，以免损伤室间隔膜部和房室束。室间隔膜部是先天性心脏畸形的好发部位之一，在膜部手术修补，经常会涉及三尖瓣，亦需要注意。

右心室有3个或3组乳头肌，乳头肌以底部连于心室壁而尖端突入右心腔，有时是2～3个小的乳头肌组成一组。圆锥乳头肌有时不发达，从1个或1组乳头肌所发出的腱索，分别到相邻的2个尖瓣上，其中腱索多分布至游离缘、粗糙带室面和基底带，较少或无腱索至透明带。当心室收缩时，血液推动瓣膜，封闭房室口，由于乳头肌收缩，腱索牵拉瓣膜，使它不致翻入右心房，从而防止血液倒流至右心房。三尖瓣环、三尖瓣、腱索和乳头肌在功能上是一个整体称为三尖瓣复合体（tricuspid complex），防止血液从心室逆流入心房，因此，四者中任何一个功能失调，都能造成严重的血流动力学的影响。

（2）流出道：

右心室流出道是右心室向左上方延伸的部分，称为肺动脉圆锥或漏斗部，流出道与流入道长轴之间的夹角约为45°，壁光滑无肉柱，它向上延续借肺动脉口通向肺动脉干。肺动脉口是右心室的出口，口周有3个半月形瓣膜，称为肺动脉瓣，分别为前瓣、右瓣和左瓣，每瓣游离缘的中央又有一个半月瓣结，当心室舒张时，瓣膜关闭，借半月瓣结的互相接近，使瓣的闭合更加紧密，防止血液逆流返回右心室。

3.左心房（left atrium）

左心房横卧于左心室上方，形似一个长方体，左房腔分为两个部分，即左心耳（left auricle）和左心房体部。左心房在心脏后部，前面仅能见到突向肺动脉左侧的左心耳，左房的右侧以房间隔与右心房相邻，前方为升主动脉，后方为食管，上方有右肺动脉和气管分叉，仅左侧为游离壁。左心耳较右心耳细长，内面梳状肌发达，是手术时探查左心房最理想的部位。由于左心耳壁凹凸不平，又是左房突出的一个小腔，该处血流缓慢时可发生血栓。左心房的前壁下部与主动脉窦相毗邻，其上部和升主动脉相邻，后壁有4个肺静脉入口，无瓣膜，但左心房壁的肌肉伸展到肺静脉根部1～2cm，像袖套一样起括约肌样的作用，能帮助减少心房收缩时血液反流。左心房后方与食管相邻，当左心房扩大时可压迫食管，服钡剂X线造影可以诊断左心房有否扩大。此外，左心房后壁接近脊柱，二尖瓣关闭不全时，反流的血液射向左心房后壁，这就是二尖瓣收缩期杂音常向背部传导的原因。

4.左心室（left ventricle）

左心室位于右心室的左后方，因左心室推送动脉血到全身，工作负荷比右心室大，故左心室壁远较右心室壁厚，壁厚9～12mm，约为右心室的3倍。左心室近似圆锥形，横断面为圆形，有右前方的主动脉口和左后方的左房室口。

左心室亦分为流入道、流出道2个部分，两者以二尖瓣前瓣为界。

（1）流入道：

流入道的入口为左房室口，较右房室口小。口周缘有二尖瓣，其前（尖）瓣较大，位于右前方，接近主动脉根部，界于左房室口与主动脉口之间；后（尖）瓣较小，位于左后方，它们通过腱索连于乳头肌。瓣叶的根部附着于房室口处的二尖瓣环，游离缘对向心室腔。风湿性心脏病患者，在前、后两个瓣间连合处可发生粘连，使前、后两瓣互相融合，引起房室口狭窄，影响心脏的功能。在进行二尖瓣分离术时，要注意连合处有些创伤性二尖瓣关闭不全，是由于过度地分离了正常的连合所致。

前瓣呈椭圆形或近似长方形，为主动脉壁直接延续，前瓣附着缘约占二尖瓣环周长的1/3，而其附着缘至游离缘的宽度较大，为后瓣的1倍左右。后瓣的附着缘占二尖瓣环周长的2/3，但其宽度较小，由于上述原因，前瓣本身较易活动。后瓣的游离缘常被较小的切迹分为三个部分，使后瓣呈三个扇叶，中间的一片较大，两侧的两片较小，临床上二尖瓣脱垂以后瓣脱垂多见，常有一片或多片小瓣叶脱入左房，这与上述结构特点有关。此外，后瓣附着处的纤维环不完整，且较松弛。瓣表面的心内膜与左房后壁的心内膜相延续，故左房扩大时可牵拉后瓣，从而缩小后瓣的有效面积，造成二尖瓣关闭不全。瓣膜房面光滑，而室面可分为三个带：近附着缘部分称为基底带，近游离缘部分称为粗糙带，两者之间的部分称为透明带。粗糙带上有一明显的隆起线，是瓣膜的闭合线。二尖瓣关闭时，前、后瓣的粗糙带为瓣叶的接触面，如将瓣叶自附着缘至游离缘的宽度进行比较，则前瓣的粗糙带占1/3，而后瓣的粗糙带占1/2，二尖瓣关闭时后瓣瓣叶的接触面占较大的比例。

在左心室的前后壁上亦有多数肉柱网和强大的乳头肌，数目不等，除主乳头肌外，还有副乳头肌。左心室乳头肌分前、后两组，前乳头肌在前外侧连合下方，起于左心室前壁和外侧壁交界处中部，相当于冠状沟与心尖之间的中点，腱索附着于前、后瓣前半部；后乳头肌位于后内侧连合下方，起于后壁的内侧部，腱索附着于前、后瓣后半部，乳头肌起于室壁中l/3至心尖间。两个乳头肌的尖端，分别对向瓣膜的前外侧连合和后内侧连合，故乳头肌也是瓣膜连合的定位标志。每个乳头肌尖端又可分为数目不等的小头，每个小头有腱索附着。乳头肌正常时附于室壁中、下1/3处，相对地与心室壁平行排列，在心脏收缩期开始至射血期，通过腱索，给瓣膜以最理想的垂直拉力，使两个瓣膜一起活动，于射血时防止瓣膜翻入左心房。当左心室扩大、乳头肌向外侧移位时，乳头肌与房室口纤维环不呈垂直排列，乳头肌收缩通过腱索作用于瓣膜的力，还包括一个向外侧的分力，这种向外的拉力，特别作用于前瓣者，影响了瓣膜的对合，因而引起瓣膜关闭不全。

腱索起于乳头肌尖端，止于瓣膜游离缘的细腱索数量较多，主要是防止心室收缩时瓣膜缘向左心房翻转；附于瓣膜心室面的腱索较粗，数目较少，可以加固瓣膜、防止过度向心房膨出。左室每个乳头肌分出7～12条腱索，为一级腱索，可以有两次分支，因而有二级和三级腱索之称，三级腱索连于瓣膜的游离缘和粗糙带的室面。腱索的异常，包括异常的加长和缩短、腱索附着异位、腱索融合或断裂均能影响二尖瓣的功能，一级腱索断裂，引起二尖瓣关闭不全，而一个三级腱索断裂则可被忽视。实验证明，二尖瓣关闭不全和血流动力学的紊乱程度，不仅与断裂的腱索数目有关，而且与断裂腱索的类型有关。二尖瓣环（纤维环）的口径是可变的，左心房的收缩可使二尖瓣口缩小，当心室收缩时二尖瓣环可进一步缩小，所以二尖瓣环不仅是瓣叶的附着缘，而且还起括约作用。由此可见，左心房、左心室壁与二尖瓣功能有极大关系。因此，近年认为二尖瓣环、瓣膜、腱索、乳头肌、左心房和左心室壁六者共同在功能上作为一个整体，组成二尖瓣复合体，其中任何一个功能失调，都能造成血流动力学的影响。

（2）流出道：

左室流出道的出口为主动脉口，在左心室的右上方，口缘有3个半月瓣，称为主动脉瓣（aortic valve），较肺动脉瓣稍厚。3个瓣叶分别称为左瓣、右瓣和后瓣，左心室排血期主动脉瓣口开放，左室舒张期主动脉瓣口关闭，瓣叶的游离缘互相密接防止血液回流到左室。

瓣膜相对的动脉壁向外膨出，瓣膜与其相应动脉壁间的内腔称为主动脉窦（aortic sinus）。主动脉窦分为右窦（右冠状动脉窦）、左窦（左冠状动脉窦）和后窦（即无冠状动脉窦）。冠状动脉一般开口于窦内。主动脉窦基底部的毗邻关系：主动脉窦的后半周被左、右心房所包围，房间隔通常正对后窦的中央。主动脉窦右侧与右心房、右心室的壁部分相贴；前方与肺动脉相邻；主动脉右窦骑跨于室间隔上，与右室流出道相邻。主动脉瘤可发生于任何窦内，主动脉窦瘤破裂的病例由于主动脉窦深埋于周围组织之中，故很少直接破入心包腔，而是根据瘤体位置破入相应的心腔内。按照前述的毗邻关系，右窦可破入右室流出道或右心房；后窦可破入右心房或左心房，甚至影响到房间隔；左窦可破入左心房内。

四、心脏的构造

1.心脏纤维骨骼（fibrous skeleton）

又称心脏纤维支架，位于房室口、肺动脉口和主动脉口的周围，由致密结缔组织构成，提供了心肌纤维和心瓣膜的附着处，在心肌运动中起支持和稳定作用。心肌纤维性支架包括左、右纤维三角，4个瓣纤维环（肺动脉瓣环、主动脉瓣环、二尖瓣环和三尖瓣环），圆锥韧带，室间隔膜部和瓣膜间隔等。

2.心壁

由心内膜（endocardium）、心肌（myocardium）和心外膜（epicardium）组成。

（1）心内膜：

是衬于心腔内面的一层光滑的膜，由内皮和内皮下层构成。心内膜向心腔折叠形成心瓣膜。

（2）心肌：

构成心壁的主体，包括心房肌和心室肌。由心肌纤维和心肌间质组成。心房肌束呈网络状，由浅、深两层组成。浅层肌横行，环绕左、右心房；深层肌呈袢状或环状，为心房所固有。心室肌较厚，一般分为浅、中、深三层。浅层肌起自纤维环，向左下方斜行，在心尖捻转成心涡，并转入深层移行为纵行的深层肌，上行续于肉柱和乳头肌，并附于纤维环。中层肌纤维呈环形，位于浅、深两层之间，分别环绕左、右心室。

（3）心外膜：

浆膜性心包的脏层，包裹在心肌的外面，由扁平上皮细胞构成。

3.心间隔

心间隔把心脏分隔为左、右两半，它们之间互不相通。左、右心房间为房间隔，左、右心室间为室间隔，心房与心室之间有房室隔。

（1）房间隔（interatrial septum）：

较薄，向左前方倾斜，与正中矢状面成45°。由两层心内膜中间夹以心房肌纤维和结缔组织构成。房间隔在卵圆窝处最薄，为房间隔缺损的好发部位。

（2）室间隔（interventricular septum）：

较厚，上方呈斜位，随后向下方至心尖呈顺时针方向做螺旋状扭转。室间隔中部明显凸向右心室，凹向左心室。室间隔可分为膜部和肌部，膜部位于心房和心室交界部位，为一个小卵圆形区域，非常薄，室间隔缺损多发生于膜部；肌部占室间隔大部分，由肌组织覆盖以心内膜而成。

（3）房室隔（atrioventricular septum）：

为房间隔和室间隔之间的过渡、重叠区域。其右侧面完全属于右心房，左侧面则属左心室流入道后部和流出道前部，大致呈“前窄后宽”的三角形。

五、心脏的传导系统

心肌细胞可分为普通心肌细胞和特殊心肌细胞。前者构成心房壁和心室壁，主要起收缩与舒张作用；后者具有自律性和传导性，主要产生和传导冲动，控制心脏的节律性活动。心脏的传导系由特殊心肌细胞构成，包括窦房结，结间束，房室结区，房室束，左、右束支和浦肯野纤维网（图1-5）。

1.窦房结（sinuatrial node）

位于上腔静脉根部与右心耳之间的心外膜深面，呈长椭圆形，是心脏正常搏动的起搏点。

2.房室结区（atrioventricular node）

位于房间隔下部冠状窦口前上方的心内膜深面，呈扁圆锥形。其功能主要为将窦房结发出的兴奋在此暂延后传导到心室，以保证心房和心室的收缩次序。

3.房室束（atrioventricular bundle）

又称希氏束（His bundle），发自房室结，穿过右纤维三角，在室间隔肌部上端分为左、右束支。

4.左、右束支

右束支（right bundle branch）自房室束分出后，在心肌膜深面走行，分为前、后束支，后支沿室间隔肌部右侧下行，前支经节制索达右室前乳头肌根部，分支分布于右心室壁。左束支（left bundle branch）呈带状从房室束分出后，沿室间隔左侧心内膜深面下行，在室间隔上、中1/3交界处分成左前上支和左后下支。

5.浦肯野纤维网

左、右束支的分支在心内膜深面一再分支形成浦肯野纤维（Purkinje fiber），纤维进入心肌内互相交织形成肌内浦肯野纤维网。

正常情况下，窦房结能主动、有节律地发出兴奋，此兴奋通过结间束传至左、右心房，引起心房收缩，同时也通过结间束将兴奋传到房室结，继沿房室束及其分支和浦肯野纤维传至心室肌，引起心室收缩。

六、心脏的血管

1.动脉

心脏的血液供应来自冠状动脉，由主动脉根部发出的冠状动脉分别走向左、右心室，即左、右冠状动脉，其主干沿心脏表面走行，沿途发出小分支常垂直于心脏表面穿入心肌组织，并在心内膜下层形成血管网，冠状动脉的分布形式种属与个体间差异较大。一般而言，左、右冠状动脉在心脏胸肋面的分布比较恒定，而膈面的分布变异较大，据此可以分为三型：①右优势型，右冠状动脉分布于右心室膈面和左心室膈面的一部分，此型占71.35%；②均衡型，左、右冠状动脉分别分布于左、右心室膈面，互不跨越后室间沟，此型占22.92%；③左优势型，左冠状动脉旋支分布于左心室膈面和右心室膈面的一部分，此型占5.73%。

（1）右冠状动脉（right coronary artery）：

起自主动脉右窦，在右心耳与肺动脉干根部之间进入冠状沟，绕行至房室交点处分为两支，即后室间支和左室后支。其中后室间支较粗，是主干的延续，沿后室间沟走行，分支分布于后室间沟两侧的心室壁和室间隔后1/3部；左室后支向左走行，分支至左心室膈壁。此外，右冠状动脉还发出动脉圆锥支、右缘支、窦房结支及房室结支。右冠状动脉总体分布于右心房、右心室、室间隔后1/3及左室后壁。

（2）左冠状动脉（left coronary artery）：

起自主动脉左窦，在肺动脉干和左心耳之间走行，随即分为前室间支和旋支。前室间支沿前室间沟走行，绕心尖切迹与右冠状动脉的后室间支吻合，其分布于左心室前壁、部分右心室前壁和室间隔前2/3；旋支沿冠状沟走行，绕心左缘至左心室膈面，多在心左缘与后室间沟之间的中点附近分支而终止，其分布于左心房、左心室左侧面和膈面。

2.静脉

供应心脏的血液有3条静脉回流途径。

（1）心最小静脉（small cardiac vein）：

位于心壁内的小静脉，直接开口于各心腔（主要是右心房）。

（2）心前静脉（anterior cardiac vein）：

有2～3支，起自右心室前壁，跨右冠状沟，开口于右心房。

（3）冠状窦（coronary sinus）：

位于心膈面左心房与左心室之间的冠状沟内，开口于右心房，主要属支包括心大静脉（在前室间沟与前室间支伴行，向后上至冠状沟，再向左后绕行注入冠状窦）、心中静脉（与后室间支伴行，注入冠状窦右端）和心小静脉（冠状沟内与右冠状动脉伴行，向左注入冠状窦右端）。

3.毛细血管

心肌的毛细血管网十分丰富，毛细血管与心肌纤维数的比例约为1∶1。在心肌横截面上，每平方毫米面积内有2 500～3 000根毛细血管。心肌内毛细血管沿心肌长轴方向和心肌纤维平行，走行比较长，500～1 000μm，管径比较均一，约为5.6μm。平行的毛细血管间，有直角或斜走的吻合支，构成比较规则、整齐的梯形毛细血管网。网眼平行，毛细血管的间距约为15μm。在心肌纤维束交叉部位毛细血管网和心肌纤维束的走行一致，互相吻合，形成交叉缠络构型。人心脏终末毛细血管床间的吻合较少。

心肌血管的铸型或灌注墨汁标本证明，近心腔侧有内腔比较宽大、外形不规则，和毛细血管相连通的囊状结构，称为窦。这种窦汇集心肌毛细血管血流，并成为心肌静脉系统的起始部位，它在调节心肌循环中有重要作用。动脉性血管供血不足时，窦则扩张。

另外，Kobayashi等报道心肌中有隧道毛细血管（tunnel capillaries），隧道毛细血管有3种类型：①Ⅰ型隧道毛细血管（13%），起源自细胞间毛细血管，穿过心肌细胞，合并于另一条细胞间毛细血管；②Ⅱ型隧道毛细血管（87%），由一条细胞间毛细血管进入心肌细胞，并终止于心肌细胞；③Ⅲ型隧道毛细血管，是前两种的结合，形成毛细血管网。隧道毛细血管通常在心肌细胞裂隙或压痕处进入心肌细胞。某些隧道毛细血管可能是由血管生成而新形成的，也可能由于压力超负荷的心肌改变而出现，隧道毛细血管在保证心肌充分供氧方面有重要作用。

七、心包

心包（pericardium）为包裹心脏和出入心脏的大血管根部的圆锥形结缔组织囊，分为内、外两层，外层为纤维心包，内层是浆膜心包。

1.纤维心包（fibrous pericardium）

是坚韧的结缔组织囊，上方与大血管的外膜心包相续，下方附着于膈的中心腱。

2.浆膜心包（serous pericardium）

分为脏、壁两层。壁层衬贴于纤维性心包的内面，与其紧密相贴。脏层包于心肌的表面，称为心外膜。脏、壁两层在出入心的大血管的根部相互移行，两层之间的潜在性腔隙为心包腔（pericardial cavity），内含少量浆液，浆液起润滑作用。在心包腔内，浆膜心包脏、壁两层返折处的间隙，称为心包窦，主要有位于升主动脉、肺动脉干后方与上腔静脉、左心房前方之间的间隙，称为心包横窦（transverse sinus of pericardial）；以及在左心房后方与心包后壁之间的间隙，称为心包斜窦（oblique sinus of pericardial），其两侧界为左肺静脉、右肺静脉和下腔静脉。此外，在心包腔前下部即心包胸肋部与膈部转折处的间隙称为心包前下窦，在直立位时其位置较低，可于此窦行心包穿刺。

心包的主要功能：①膜润滑功能，为心脏搏动提供一个光滑的活动面以减少摩擦；②保护、固定功能，可防止过度扩张并使心脏固定于正常位置。

第二节　心脏的射血过程

心脏是循环系统的动力器官，射血是其主要功能，右心将血泵入肺循环，左心将血泵入人体循环各个器官，每侧心脏由心房和心室组成，心房收缩力较弱，但其收缩可以帮助血液流入心室，起到初级泵的作用。心脏和血管中的瓣膜保证血液在循环系统中以单一方向流动。因此，心肌连续、有序、交替的收缩、舒张活动和心脏瓣膜功能正常，是实现心脏射血的必要条件。在正常情况下，心脏的机械性收缩和舒张是由窦房结的自动节律性电活动所引起的，经过心内特殊的兴奋传导系统心脏从一次收缩的开始到下一次收缩开始前，称为一个心动周期（cardiac cycle）。一般以心房开始收缩作为一个心动周期的起点。心动周期时程的长短与心率有关。如果心率增加，心动周期就缩短，收缩期和舒张期均相应缩短，但一般舒张期的缩短更明显（图1-6）。

一、心房的泵血过程

心房和心室都舒张时，血液持续不断地从大静脉流入心房，回流入心室的血液，约75%是由大静脉经心房直接流入心室的。心房开始收缩，心房内压力升高，此时房室瓣处于开放状态，心房将其内的血液进一步挤入心室，因而心房容积缩小。心房收缩期间泵入心室的血量约占每个心动周期中心室总回流量的25%。心房收缩结束后即舒张，房内压回降，同时心室开始收缩。

二、心室的泵血过程

根据心室内压力、容积的改变，瓣膜启闭与血流情况，可将心室的泵血过程分为心室收缩期（systole）和舒张期（diastole）（见图1-6）。

（一）心室收缩期

心室收缩射血过程包括等容收缩期、快速射血期和减慢射血期3个时期。

1.等容收缩期

心室开始收缩后室内压升高，当超过房内压时，房室瓣关闭，血液因而不会反流入心房。但此时室内压尚低于主动脉或肺动脉内压力，动脉瓣仍处于关闭状态。由于封闭的心室腔内充满不可压缩的血液，心肌的强烈收缩使室内压急剧升高，但容积不变，故称为等容收缩期。此期历时0.02～0.03秒。

2.快速射血期

心室继续收缩使室内压进一步升高，当室内压超过主动脉压时，血液冲开主动脉瓣而被快速射入主动脉，此时即进入快速射血期，射出的血量占总射血量的70%。快速射血期历时约为0.11秒，相当于整个收缩期的1/3左右。

3.减慢射血期

由于快速射血期射出大量血液，心室容积迅速减小，心室肌的收缩强度逐渐减弱，室内压由峰值逐渐下降，此时即进入减慢射血期。此期后阶段，室内压虽已低于主动脉压，但血液仍依其惯性逆压力差射入主动脉，其射出的血量约占整个心室射血期射出血量的30%。此期历时约0.15秒，所需时间则占整个收缩期的2/3左右。

（二）心室舒张期

心室收缩期过后，心室开始舒张。心室舒张充盈过程包括等容舒张期、快速充盈期和减慢充盈期3个时期。

1.等容舒张期

心室开始舒张后，室内压急剧下降，由于室内压明显低于主动脉压，主动脉内血液向心室方向倒流，致使主动脉瓣关闭。但此时室内压仍明显高于房内压，故房室瓣依然处于关闭状态。心室肌的舒张使室内压快速下降而容积不变，故称为等容舒张期。此期历时0.06～0.08秒。

2.快速充盈期

心室肌继续舒张，当室内压低于房内压时，房室瓣开放，心房和大静脉内血液顺压力差快速被“抽吸”入心室，心室容积迅速增大，故称为快速充盈期。此期历时约0.11秒，流入心室的血量约占总充盈量的2/3。

3.减慢充盈期

快速充盈期后，随着心室内血液充盈量的增加，室内压有所升高，与心房内的压力差减小，血液以较慢的速度继续流入心室，心室容积继续增大，故称为减慢充盈期。此期历时约0.22秒。

左、右心室的泵血过程相同，但肺动脉压力仅为主动脉压力的约1/6，因此在一个心动周期中，右心室内压变化的幅度（射血时达24.75mmHg）比左心室（射血时达30mmHg）要小得多。

心室-动脉间的压力梯度是引起半月瓣开放和心室射血的直接动力。这一压力梯度是由于心室的强烈收缩，使室内压由原来接近心房压的水平升高到超过动脉压水平而形成的。同样，房-室压力梯度是血液由心房流入心室的动力，其形成主要依靠心室的舒张而并非心房的收缩。整个心室舒张期内，房-室压力梯度始终存在；然而，在快速充盈期和减慢充盈期的前半段，心房处于舒张状态，这时心房只是静脉血液反流回心室的一条通道。所以，心室充盈主要依靠心室的舒张。

心房的收缩虽然对心室的充盈不起主要作用，但心房的收缩使心室的充盈量增加1/4，使心室舒张末期容积增大、心室肌收缩前的初长度增加，肌肉的收缩力量加大，从而提高心室的泵血功能效益。另外，如果心房收缩缺失，将会导致房内压增加，不利于静脉血液回流，也可间接地影响射血。由此可见，心房起着初级泵的作用，对心脏的射血和静脉血液的回流都有利。

房室瓣的功能是防止血液在心室收缩期由心室反流回心房；而半月瓣的功能是防止血液在心室舒张期由主动脉和肺动脉倒流回心室腔。瓣膜的开闭是由其两边的压力差来决定的。房室瓣由于其结构特征，不需血液的回流；仅依靠房室间的压力差即可关闭。心室收缩时，乳头肌也收缩，它们通过腱索牵拉房室瓣的突缘，可防止瓣膜向心房腔方向返折。如果腱索断裂或乳头肌麻痹，会造成房室瓣关闭不全，导致严重的心功能不全。

半月瓣的结构与房室瓣不同。心室舒张初期，较高的主动脉内压力造成血液向心室方向反流，使半月瓣迅速关闭。半月瓣口径较小，射血期的血液在此流速较快。由于半月瓣的迅速关闭及血液在该处的快速流动，半月瓣边缘受到的机械磨损比房室瓣明显。在心脏泵血活动中，心室起主导作用；而左、右心室的活动接近同步，其射血和充盈过程极为相似，排血量也几乎相等。

第三节　血管的分类与功能

对动脉和静脉进行识别和分类的主要依据是其解剖学位置。血管还可根据其大小和管壁结构进行解剖学分类。动脉可分为弹性动脉和肌性动脉。尽管肌细胞和弹性组织可见于所有的动脉，但弹性结构的相对量在大动脉最高，而肌组织的相对量则从大动脉到小动脉呈逐渐增多的趋势。动脉的分类方法有数种，但无论何种方法都不能将各类动脉截然分开，这是因为动脉结构和功能参数的变化是连续性的，而不是断续性的。大多数参数的这种渐进性变化特征，不会因某种分类方法的选用而发生丝毫改变。另外，在个体之间，血管特性也会有很大的差异。

按照血管的功能，可把全部血管简单地分为以下6种：

1.弹性贮器血管（Windkessel vessel）

包括主动脉、肺动脉及其邻近的大动脉。其特点为动脉壁中弹性纤维丰富，因而伸缩性强，随着动脉远离心脏，动脉壁中弹性纤维逐渐减少，而平滑肌纤维逐渐增多，体现出由弹性向肌性的转变。这类血管的功能在于利用其弹性扩张与回缩的性质，将心脏搏动所产生的脉动、间断的血流变为相对平稳且连续的血流。由于管壁中弹性纤维较多，故血管平滑肌的收缩对血管口径影响不大，但却可以改变血管的弹性特征。

2.阻力血管（resistance vessel）

主要是微动脉，由于其管径小且富含肌纤维，故这些血管是血流外周阻力的主要来源。这些血管的收缩或扩张均可造成血压明显上升或下降。

3.括约型血管（sphincter vessel）

指靠近真毛细血管处的微动脉，其舒张或收缩可控制毛细血管的开放数量，从而影响该处物质交换的面积。

4.交换血管（exchange vessel）

包括毛细血管、血窦和毛细血管后微静脉，其管壁允许或有利于细胞周围的组织液与血液之间的物质交换，这正是循环系统最根本的功能。进行交换的物质包括氧、二氧化碳、营养物质、水、无机离子、维生素、激素、代谢产物、抗体和各种防卫细胞。微动脉、毛细血管和微静脉构成微血管床（microvascular bed），该处的血液循环即称微循环（micro-circulation，图1-7）。

5.容量血管（capacitance vessel）

由较大的微静脉和静脉组成，是一系列把血液导回心脏的血管。这些血管具有分布范围广、容量大和血压低等特点。这些血管的高容量与其管壁的可扩张性（distensibility）或称屈从性（compliance）有关。因此，在大静脉中，即使跨壁压力很低，其中仍能容纳大量的血液。由于静脉容量相对较大，故这一部分血管床所含血液的量最大。

6.短路血管（shunt vessel）

直接联系微动脉和微静脉的血管。无交换功能，其大量开放可使毛细血管的血流减少甚至停止。

第四节　血管的结构与功能

血管壁的结构和组成成分与两种功能因素相关：①机械因素，主要为血压，它主要作用于大血管（弹性动脉、肌性动脉和静脉），决定管壁弹性成分和平滑肌的含量和分布；②代谢因素，即局部组织和细胞的物质代谢，这主要体现在进行物质交换的微血管，即毛细血管和微静脉上，这些血管的管壁甚薄，只有内皮和基膜，便于进行物质交换。大、中血管是解剖学上独立的结构，微动脉、毛细血管、微静脉和小静脉则是构成它们所在器官和组织的组成成分。血管壁的一般结构，可分为内膜、中膜和外膜3层，由内皮细胞、基底膜、弹性组织、胶原纤维和平滑肌细胞5种主要组织成分组成，由于这5种组织含量和分布的不同，形成了各种不同类型血管壁的结构。

一、血管壁的组织成分

1.内皮细胞（endothelial cells，EC）

血管壁均有内膜，内膜表面与血流接触的一层称为内皮细胞，内皮细胞以镶嵌形式，铺满整个血管系统的内面，多呈扁平、多角形或板状，形态较不固定，厚度在0.1～0.3μm，但有细胞核的部分厚度达2～3μm。人体内皮细胞总量约为1012个，表面积可达1 000m2。内皮细胞的腔内面是与血流相接触的滑动面，是维持血液流动状态的重要条件，也是机体重要的代谢和内分泌器官之一。合成和分泌前列腺素、舒张因子、纤维粘连蛋白、白细胞介素（interleukin，IL）-1、IL-2、IL-3、组织型纤溶酶原激活物、血管紧张素转化酶、5-羟色胺、内皮细胞生长因子、血小板激活因子、肾素、血管紧张素等几十种因子，参与机体多种功能的调节，是维持循环系统、内分泌系统和免疫系统等多方面稳态的重要因素。由于血管内皮细胞遍布全身各个器官组织，因此，机体所有器官、组织无一不受血管内皮细胞内分泌功能的影响。

2.平滑肌细胞（smooth muscle cells）

多数血管的管壁都有平滑肌，平滑肌细胞约宽2μm，长60μm。在肌性动脉和微动脉中平滑肌细胞呈梭形，在弹性动脉中平滑肌细胞呈不规则多突形。平滑肌细胞的收缩使管腔变小，血管阻力增加。平滑肌细胞也可在血管壁的外膜中呈纵行排列。极其细小的动、静脉或毛细血管壁中无平滑肌细胞，但管壁周围有一种分散的上皮样的特殊细胞，称为外皮细胞或Rouget细胞，也具有如平滑肌细胞一样的收缩能力，以控制管腔的大小。许多研究表明，平滑肌细胞是哺乳动物多数血管中膜的唯一细胞成分。每个平滑肌细胞外包基膜和少许网状纤维，将其连接到弹性组织上。血管平滑肌细胞彼此常由缝隙连接相连，在微动脉和小动脉尤为明显。这种连接可能参与细胞间冲动的传导和信息的传递。平滑肌细胞有大量质膜小泡群，使细胞表面积增加25%，小泡纵行排列，这类小泡可能有吞饮作用。细胞内也有溶酶体。血管壁的平滑肌细胞具有成纤维细胞的功能，在发育中的动脉中膜，它可产生胶原纤维和弹性纤维。

3.基底膜

是和内皮细胞的腔外面相接触的一层糖蛋白的膜状基质物，厚度在0.05μm左右，在组织切片中可用特殊染色（PAS或银盐）显示出来或称嗜银膜，是控制血管通透性和功能的一层重要膜状结构。

4.弹性组织

主要成分为弹力素，是成纤维细胞产生的一种细胞外的梭带状的纤维性物质，在组织切片中可用含重金属的特殊染色显示出来。弹性组织常在血管壁内皮细胞的基底膜外周形成膜状结构，称为内弹性膜。在较大血管壁中，中膜和外膜中也有较多弹性组织，形成多层的膜状结构。弹性膜上有很多小孔，形如小窗，故又称窗膜，以容许组织液的通过，在病理情况下弹性膜上的小孔常发生改变。在大动脉壁中，由于有大量弹力纤维，管壁富有弹性，保证了血流在心血管内周而复始循环。

5.胶原纤维

是细胞外的一种纤维状结构物质，主要分布在血管壁的中膜和外膜中，环绕管壁排列，起着巩固的作用，防止管壁因过度扩张而破裂。在老年人或有病变的脉管壁中，胶原纤维常有过度增生，使管壁的弹性减弱、管腔减少，从而也减低了管壁上所承受血流的压力。

二、各种不同类型血管的结构和功能

根据血管在循环中的位置，管腔的大小和组成中膜平滑肌层数目的不同以及血管的不同功能，将血管按以下分类进行描述。

（一）动脉

动脉管壁较厚，3层结构也较完整，由于大小和功能的不同，动脉可分为下列3型。

1.大动脉

由于大动脉管壁含有大量弹力膜，故又称弹性大动脉（1arge elastic artery）。有主动脉、无名动脉、颈总动脉、锁骨下动脉和髂总动脉，其管壁结构分3层。

（1）内膜：

是3层中最薄的一层，由内皮和内皮下层（subendothelial layer）构成。内皮坐落在一层基板上。内皮细胞长轴与血流方向平行。内皮下层发达，含有弹性纤维、胶原纤维、成纤维细胞和一些小细胞。这些小细胞常被认定为肌细胞或肌前体细胞。内皮下层细胞走向不规则，但大多为纵行。一般认为，内皮下层的细胞是由中膜细胞穿越内弹性膜迁移而来。在内膜和中膜之间有一层明显的内弹性膜，该膜平滑，厚度约为1µm，在脉搏的作用下可向外扩张，尔后呈弹性回缩。当血管完全排空时（在正常活体内不会出现这种情况），内弹性膜会呈现迂曲状。但即使是处于完全排空状态，大动脉也不会完全塌陷。

（2）中膜：

很厚，超过管壁厚度的2/3，具有明显的层状结构，即由数层弹性膜（elastic lamella）构成。弹性膜间区（interlamellar zone）有肌细胞、胶原纤维和弹性纤维。其排列方式极为规律，每一层弹性膜及其相邻的一层弹性膜间区称作中膜板层单位（lamellar unit）。中膜板层单位的数量与血管直径大体成正比，该层的肌细胞混杂于纵行的弹性纤维之间，其走向无规律。

（3）外膜：

较中膜薄而较内膜厚，除胶原纤维和弹性纤维外，还含有成纤维细胞、巨噬细胞和肥大细胞。这些成纤维细胞呈扁平状，具有长而细的片状突起。血管壁自身的营养血管（vasa vasorum）通常仅限于外膜。除此之外，外膜中还含有淋巴管和神经束。

2.中动脉

除主动脉和肺动脉等动脉外，凡在解剖学中有名称的动脉都属中动脉（medium sized artery），因其管壁富含平滑肌细胞，故又名肌性动脉（muscular artery）。其直径在1mm以上，管径差异较大，共同特点是中膜内有发达的肌组织，内膜主要由坐落在基板上的内皮构成，内弹性膜薄，中膜的3/4左右由肌细胞组成。与大动脉相比，细胞外成分相对较少，弹性纤维仍较明显，其走向与肌细胞平行或与之稍成一定倾角。中动脉通过平滑肌的收缩与舒张改变其管径的大小，调节分配身体器官的血流量。

3.小动脉与微动脉

管径在1mm以下的动脉称为小动脉（small artery），小动脉也属肌性动脉，其中膜有3～4层平滑肌。管径在0.3mm以下者称为微动脉（arteriole）。与大动脉相比，微动脉的内皮细胞较小，其含核部分较厚，而且常明显地突入管腔。即使是固定于完全扩张的状态，微动脉的内皮仍表现出不同的厚度，因而呈现出一些纵行的沟和嵴。细胞核呈长圆形，其长轴与细胞长轴一致，与血管走向平行。内皮的对腔面有基膜覆盖，但内弹性膜大多缺如，或者说几乎无法辨认。假若存在，内弹性膜上可见大量小孔，小孔内有伸入其中的肌细胞或内皮细胞的突起。与大动脉相比，微动脉的肌细胞体积较大，而且仅有1层细胞。这些肌细胞环形排列，呈高度弯曲状，环绕在内皮的周围。在最小的微动脉，一个肌细胞可绕管壁旋转几圈，以至于同一个细胞的不同部位之间形成广泛的并行接触。肌细胞外形呈现不对称性，细胞膜最接近外膜的区域拥有大多数致密带（dense band），故大多数肌丝嵌入此部。小动脉和微动脉的收缩与舒张，可改变管径的大小、调节组织供血量及改变外周血流阻力，调节血压，因此小动脉和微动脉又称外周阻力血管。

（二）静脉

静脉（vein）具有两个特点，其一是和同等口径的动脉相比，其管壁相对较薄；其二是容量较大。静脉内的血容量与其管腔内的压力有关，尽管压力和容量之间并非呈线性关系，但血压的小幅升高仍会导致血容量的大幅增加。管壁的厚度并非完全与血管的大小相关，在不同的部位也可表现出差异。例如，和上肢同等口径的静脉相比，下肢静脉的管壁要厚一些。静脉的内、中、外3层膜间的分界不如动脉清楚，静脉壁的结构也可分大、中、小3种类型。

1.大静脉

直径在1cm以上的静脉，包括上、下腔静脉，无名静脉、颈内静脉和肝、门静脉等。这类静脉的内膜、中膜与中静脉相似，但中膜中除平滑肌细胞外也有胶原纤维和弹性纤维，外膜则较厚，占管壁的极大部分，其中有大量纵行的平滑肌束和丰富的营养血管、神经。

2.中静脉

直径在2～10mm的静脉，大多数因伴行相应的动脉而有相同的解剖命名，是静脉壁结构的典型代表。中静脉的内膜较薄，除内皮细胞外也有少量胶原纤维形成的内皮下层和不完整的内弹性膜。在血管分支的附近，内膜常形成瓣膜，以防止血液倒流。中膜仍薄，含有数层环形平滑肌细胞和少量胶原纤维。但外膜较厚，主要为结缔组织、纵行的平滑肌束和胶原纤维束，并有营养血管和神经。

3.小静脉

凡直径在2mm以下者都属此类。从毛细血管转变为静脉时，最初只在内皮细胞外增加了一层纵行的结缔组织和细胞，相当于血管壁的外膜层；当管径达到40～50μm时，管壁出现平滑肌细胞；管径到0.2mm以上时，3层结构完整，中膜内的平滑肌细胞排列成整齐的环形层，内膜中出现不完整的弹性纤维层。

（三）毛细血管

毛细血管管径在5～25μm，长度不超过0.5mm，管壁由一层内皮及其基板构成，膜外有极薄层的结缔组织，其中有散在的外皮细胞，起着平滑肌细胞样的收缩作用，以调节管腔的大小。毛细血管的结构可因所处位置的不同而异，其管腔的大小仅允许单个血细胞通过，而且在通过时，血细胞会发生明显的变形。

（四）血窦

在肝脏、脾、骨髓和肾上腺髓质等器官中，为适应局部血循环量的需要，毛细血管腔往往扩大成不规则的窦隙状，称为血窦（sinusoid）。其管壁呈真正的不连续性，血液仅遇到很小的障碍即会由血窦渗出。在内皮细胞的裂隙或小孔上方，可能有或没有基板覆盖；在血窦周围间隙中也可能存在其他类型的细胞。

（五）动静脉吻合

动静脉吻合（arteriovenous anastomosis）是直接连于小动脉和小静脉之间的血管。这段连接血管可以是直的，也可以是盘绕状的，常常具有较厚的肌层和狭窄的管腔，其直径为10～30μm，由交感神经分布于管壁上的丰富的无髓神经纤维支配。这段血管的管腔可完全关闭，这时循环即通过毛细血管床进行。当其开放时，则可将血液直接由动脉带入静脉，部分或完全把毛细血管床排除在血循环之外。

相对较简单的动静脉吻合见于鼻、唇和耳部的皮肤；鼻腔和消化管的黏膜以及尾骨体（coccygeal body）、勃起组织、舌、甲状腺、交感神经节；当然也可能包括其他部位。在有的部位，这种吻合支形成的独特结构称为血管球。

（六）特殊动脉

主动脉、肺动脉接近心脏部分的管壁内可有心肌纤维。脑动脉、脑膜动脉、肺动脉的中、外膜层均不发达，故管壁也较薄。脐动脉壁的弹性纤维不发达。脾的鞘动脉壁没有平滑肌。阴茎的螺旋动脉内膜有纵向的皱襞，其中有平滑肌细胞起瓣膜作用。

（七）特殊静脉

脑和脑膜的静脉壁内没有平滑肌，脐静脉中膜的平滑肌特别薄，上、下腔静脉近心脏部分壁内均可含心肌纤维。

（刘秀华　王彦珍）

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