血管的力学性质医学课件

1 血管力学性血管力学性质质 1Mechanical property of blood vessel 2Mechanical property of 233445566 血管壁是一个具有多层复血管壁是一个具有多层复合结构的中空管道，它承受血合结构的中空管道，它承受血液压力和管外组织的束缚。液压力和管外组织的束缚。7 血管壁是一个具有多血管壁是一个具有多层层复合复合结结构的中空管道，它承受血 构的中空管道，它承受血第一节第一节 血管的构造、组成材料血管的构造、组成材料 及其力学性质及其力学性质 通常动脉和静脉血管壁由内、中、通常动脉和静脉血管壁由内、中、外三层结构组成外三层结构组成：8第一第一节节 血管的构造、血管的构造、组组成材料成材料 及其力学性及其力学性内层内层：主要是内皮细胞和基质膜主要是内皮细胞和基质膜中层中层：可分为若干同心的、具有可分为若干同心的、具有 弹性的薄层弹性的薄层,每层每层均由弹性均由弹性 纤维纤维、胶原纤维、平滑肌胶原纤维、平滑肌 交织组成；交织组成；外层外层：松弛的结缔组织。松弛的结缔组织。9内内层层：主要是内皮主要是内皮细细胞和基胞和基质质膜膜9 血管的力学性质主要取决于血管的力学性质主要取决于 中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分中层的弹性纤维、胶原纤维、平滑肌三种组分 含量百分比含量百分比 空间构型空间构型 各自的力学性质各自的力学性质。这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。这三种组分的空间构型及力学性质有明显的差异。10 血管的力学性血管的力学性质质主要取决于主要取决于10 一弹性纤维、胶原纤维、平滑肌一弹性纤维、胶原纤维、平滑肌 的空间结构的空间结构(The space structure of elastic fibers、collagen fibrils、smooth muscle）弹性纤维呈卷曲状的网络结构，弹性纤维呈卷曲状的网络结构，其纵向有若干裂隙。其纵向有若干裂隙。11 一 一弹弹性性纤维纤维、胶原、胶原纤维纤维、平滑肌、平滑肌11升主动脉升主动脉降主动脉降主动脉远端主动脉远端主动脉12升主升主动动脉脉12胶原纤维胶原纤维13胶原胶原纤维纤维13 胶原纤维在血管壁中形成另一种网络：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，在应力较小时，这种网络皱缩成波纹状，在一般扩张压下，胶原纤维并不伸展；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；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。抗血管的进一步扩张。14 胶原胶原纤维纤维在血管壁中形成另一种网在血管壁中形成另一种网络络：14 血血管管中中的的平平滑滑肌肌呈呈螺螺旋旋结结构构，如如图图，从从近近心心主主动动脉脉到到远远心心的的外外周周血血管管，平平滑滑肌肌的的含含量量逐逐渐渐增增多多，而而且且螺螺旋旋结结构的间距也越来越小。构的间距也越来越小。15 血管中的平滑肌呈螺旋血管中的平滑肌呈螺旋结结构，如 构，如图图，从近心，从近心升主动脉升主动脉降主动脉降主动脉远端主动脉远端主动脉16升主升主动动脉脉16二弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的含量百分比二弹性纤维、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。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胸主动脉，弹性纤维占总纤维元的60%60%，而胶原纤维只占，而胶原纤维只占40%40%；胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占胸外血管中，这种比例将反过来，弹性纤维只占30%30%，而胶原，而胶原 纤维则占纤维则占70%70%。17二 二弹弹性性纤维纤维、胶原、胶原纤维纤维、平滑肌的含量百分比、平滑肌的含量百分比17动脉血管壁中弹性纤维和胶原纤维含量的百分比 18动动脉血管壁中脉血管壁中弹弹性性纤维纤维和胶原和胶原纤维纤维含量的百分比含量的百分比 18 越靠近心脏，动脉血管壁弹性纤越靠近心脏，动脉血管壁弹性纤维含量百分比越高，弹性越好。维含量百分比越高，弹性越好。19 越靠近心越靠近心脏脏，动动脉血管壁脉血管壁弹弹性性纤维纤维含量百分比越高含量百分比越高 从主动脉、大动脉到分支动从主动脉、大动脉到分支动脉，平滑肌含量所占的百分比将脉，平滑肌含量所占的百分比将越来越高。越来越高。20 从主从主动动脉、大 脉、大动动脉到分支脉到分支动动脉，平滑肌含量所占的 脉，平滑肌含量所占的 动脉各管段的特性不同，越远离心脏，动脉各管段的特性不同，越远离心脏，动脉管壁的弹性越差。动脉管壁的弹性越差。所以主动脉弹性好，小动脉会关闭（具所以主动脉弹性好，小动脉会关闭（具有主动收缩的能力）。有主动收缩的能力）。21 动动脉各管段的特性不同，越 脉各管段的特性不同，越远远离心离心脏脏，动动脉管壁的脉管壁的三弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质三弹性纤维、胶原纤维、平滑肌的力学性质弹性纤维、胶原纤维和（肠）平滑肌的应力弹性纤维、胶原纤维和（肠）平滑肌的应力-伸长比伸长比弹性纤维弹性纤维胶原纤维胶原纤维平滑肌平滑肌22三 三弹弹性性纤维纤维、胶原、胶原纤维纤维、平滑肌的力学性、平滑肌的力学性质弹质弹性性纤维纤维、胶原、胶原纤维纤维和和弹性纤维弹性纤维胶原纤维胶原纤维平滑肌平滑肌23弹弹性性纤维纤维胶原胶原纤维纤维平滑肌平滑肌23弹性纤维弹性纤维:拉伸弹性模量较小，约为拉伸弹性模量较小，约为31056105N/m2。抗张强度较低抗张强度较低 滞滞后后环环很很小小,应应力力松松弛弛相相当当不不明明显显，相相当当接接近近于于完全弹性体。完全弹性体。24弹弹性性纤维纤维:24胶原纤维胶原纤维:拉伸弹性模量比弹性纤维大得多，拉伸弹性模量比弹性纤维大得多，约为约为109 N/m2量级。量级。抗张强度也很高，约为抗张强度也很高，约为510710107 N/m2。滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。滞后环和应力松弛现象也均较弹性纤维显著。25胶原胶原纤维纤维:25平滑肌纤维平滑肌纤维：在松弛态下，平滑肌的应力在松弛态下，平滑肌的应力应变曲线存在很大应变曲线存在很大 的滞后环，应力松弛也非常明显，可趋于零。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，产生主动张力达平滑肌可以主动收缩，产生主动张力达10105 5N/mN/m2 2以以 上，平滑肌的收缩和松弛，可以控制小动脉的直上，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。径，甚至导致血管闭锁。26平滑肌平滑肌纤维纤维：26 一般认为血管壁径向扩张增大时，刚性很快增加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。的原因是与其弹性纤维和胶原纤维的性质决定的。在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所在应变不大时，大部分胶原是松弛和卷曲的，所有应力只有弹性纤维承受。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，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变得刚硬许多。这样使血管壁即具有很好的弹性,又可又可防止过度的膨胀。防止过度的膨胀。27 一般一般认为认为血管壁径向血管壁径向扩张扩张增大增大时时，刚刚性很快增加的原因是与性很快增加的原因是与 弹性纤维使血管呈弹性，其含量高，血管性好，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。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。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。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。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。小动脉平滑肌含量高，可关闭。28 弹弹性性纤维纤维使血管呈使血管呈弹弹性，其含量高，血管性好，性，其含量高，血管性好，28292930303131周向张力周向张力32周向周向张张力力32轴向张力轴向张力33轴轴向向张张力力333434周向张力轴向张力35周向周向张张力力轴轴向向张张力力35 第二节第二节 动脉血管的顺应性动脉血管的顺应性（Arterial Compliance）36 第二第二节节 动动脉血管的脉血管的顺应顺应性（性（Arterial Com主动脉弓加载与卸载过程的体积主动脉弓加载与卸载过程的体积-压力曲线压力曲线 无无论论是是加加载载或或卸卸载载过过程程，压压力力与与体体积积之之间间的的变变化化关关系系都是非线性的。都是非线性的。可清楚看到滞后环的存在。可清楚看到滞后环的存在。37主主动动脉弓加脉弓加载载与卸与卸载过载过程的体程的体积积-压压力曲力曲线线 无无论论是加是加载载或卸或卸载过载过各动脉管段的压力与单位管长血管段体积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。之间的变化关系。38各各动动脉管段的脉管段的压压力与力与单单位管位管长长血管段体血管段体积积38 对于单位长度的血管段来说，在同样压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；动脉等的体积依次减小；曲线的斜率曲线的斜率dv/dpdv/dp为血管壁的顺应性。越为血管壁的顺应性。越远离心脏，人体动脉的顺应性将变得越差。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，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。即弹性或硬度的最佳临床指标之一。39 对对于于单单位位长长度的血管段来度的血管段来说说，在同，在同样压样压力作用下，主 力作用下，主动动4040 表表明明:在在远远离离心心脏脏的的方方向向，动动脉脉血血管管的的弹弹性性纤纤维维含含量量越越来来越越少少，平平滑滑肌肌含含量量越越来来越越多多，因因此此血血管管的的弹弹性性会越来越差。会越来越差。41 表明表明:在在远远离心离心脏脏的方向，的方向，动动脉血管的脉血管的弹弹性性纤维纤维含含第三节第三节 小动脉、毛细血管、静脉小动脉、毛细血管、静脉 的力学性质的力学性质The mechanic property of small artery,capillary and vein 42第三第三节节 小小动动脉、毛 脉、毛细细血管、静脉 血管、静脉The mechani一小动脉一小动脉 小动脉含有丰富的平滑肌，可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性质具有重大的生理意义43一小 一小动动脉脉 小小动动脉含有丰富的平滑肌，可以主 脉含有丰富的平滑肌，可以主动动地收地收缩缩，4444 某一压力范围内，管径不某一压力范围内，管径不随压力变化，这和弹性反应完随压力变化，这和弹性反应完全不同，是血管平滑肌主动收全不同，是血管平滑肌主动收缩所致。不仅如此，当灌注压缩所致。不仅如此，当灌注压力低于某一临界值时，平滑肌力低于某一临界值时，平滑肌主动收缩，将使小动脉关闭。主动收缩，将使小动脉关闭。45 某一某一压压力范力范围围内，管径不随 内，管径不随压压力力变变化，化，这这和和弹弹性反性反应应二二.毛细血管毛细血管 毛细血管很细，和血细胞直毛细血管很细，和血细胞直径同数量级，其变形更是一个微径同数量级，其变形更是一个微量，很难精确测定。量，很难精确测定。46二二.毛毛细细血管血管 毛毛细细血管很血管很细细，和血，和血细细胞直径同数量胞直径同数量级级，其，其变变4747 毛细血管的力学性质取决于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，毛细血管具有不同官和组织内，毛细血管具有不同的力学性质。的力学性质。48 毛毛细细血管的力学性血管的力学性质质取决于它和周取决于它和周围组织围组织的关系。不同的器 的关系。不同的器三三.静脉血管特点静脉血管特点:静静脉脉血血管管管管壁壁较较薄薄，弹弹性性模模量量比比较较小小，血血管管的的内内压压又又往往往往低低于于外外压压，因因此此静静脉脉血血管管往往往往会会失失稳稳。这这正正是是静静脉脉血血流流的的许许多异常现象产生的原因。多异常现象产生的原因。49三三.静脉血管特点静脉血管特点:4950505151第四节第四节 脉搏波脉搏波(Pluse Wave Velocity）一一.脉搏波脉搏波 随着心脏的间歇性收缩和舒张，血液压力、随着心脏的间歇性收缩和舒张，血液压力、血流速度和血流量的脉动或血管壁的变形和振动血流速度和血流量的脉动或血管壁的变形和振动在动脉管系中的传播统称为脉搏波或脉搏波在动在动脉管系中的传播统称为脉搏波或脉搏波在动脉中的传播。脉中的传播。52第四第四节节 脉搏波脉搏波52压力脉搏波和速度脉搏波沿主动脉传播的情况压力脉搏波和速度脉搏波沿主动脉传播的情况压力波压力波速度波速度波53压压力脉搏波和速度脉搏波沿主力脉搏波和速度脉搏波沿主动动脉脉传传播的情况播的情况压压力波速度波力波速度波53 动脉中的脉搏波的传播介质主要是：动脉中的脉搏波的传播介质主要是：和和由由、以及和尺寸、以及和尺寸 血液血液 血管血管，因此脉搏波传播时，因此脉搏波传播时脉搏波的波速脉搏波的波速脉搏波的形状脉搏波的形状脉搏波振幅大小脉搏波振幅大小将由将由血液的流变特性血液的流变特性血管的力学性质血管的力学性质血管的几何形状血管的几何形状所决定。所决定。54 动动脉中的脉搏波的脉中的脉搏波的传传播介播介质质主要是：和由、以及和尺寸主要是：和由、以及和尺寸 1 1反映心率和节律反映心率和节律2 2反映管壁弹性反映管壁弹性3 3反映心缩力的大小反映心缩力的大小4 4可测定射血时间可测定射血时间5 5反映主反映主A A瓣情况瓣情况6 6反映脉压的大小反映脉压的大小意意 义义551反映心率和 反映心率和节节律律2反映管壁 反映管壁弹弹性性3反映心 反映心缩缩力的大小力的大小二二.反射波反射波 实际的动脉树中，由于分支、动脉大小实际的动脉树中，由于分支、动脉大小的的不均匀不均匀及及血管弹性血管弹性的改变等，存在着由于的改变等，存在着由于血管阻抗不匹配而产生的波的反射。血管阻抗不匹配而产生的波的反射。56二二.反射波反射波565757 反射脉搏波使传播在主动脉中压力波的振幅逐渐增大。反射脉搏波使传播在主动脉中压力波的振幅逐渐增大。由由于于血血液液和和血血管管的的粘粘性性作作用用，将将使使脉脉搏搏波波在在传传播播过过程中振幅逐渐衰减。程中振幅逐渐衰减。但但是是在在实实际际动动脉脉中中，特特别别是是在在主主动动脉脉，在在远远离离心心脏脏的的不不同同位位置置，压压力力波波的的振振幅幅不不但但不不减减小小，反反而而不不断断增增大大。这这和和流流速速脉脉搏搏波波情情况况截截然然不不同同，这这是是由由于于存存在在着着压压力力反反射射波波的的影影响响，而而且且压压力力反反射射波波使使压压力力放放大大的的作作用用大大于于粘粘性性阻阻尼使压力衰减的作用。尼使压力衰减的作用。58 反射脉搏波使反射脉搏波使传传播在主播在主动动脉中脉中压压力波的振幅逐力波的振幅逐渐渐增大。增大。58 动脉系统中，脉搏波的反射可能发生的部位包括：动脉系统中，脉搏波的反射可能发生的部位包括：血管分叉处、动脉管径或可扩张度改变的地方。血管分叉处、动脉管径或可扩张度改变的地方。即脉搏波的反射通常发生在血管阻抗的改变处。即脉搏波的反射通常发生在血管阻抗的改变处。大量研究表明：大量研究表明：小动脉是脉搏波反射的主要部位。小动脉是脉搏波反射的主要部位。59 动动脉系脉系统统中，脉搏波的反射可能 中，脉搏波的反射可能发发生的部位包括：生的部位包括：59606061616262三.血管壁的弹性模量与脉搏波的波速血管壁的弹性模量与脉搏波的波速 63三三.血管壁的血管壁的弹弹性模量与脉搏波的波速性模量与脉搏波的波速 63 在正常生理情况下，动脉血管壁的弹性模量随在正常生理情况下，动脉血管壁的弹性模量随年龄得增大而增大。年龄得增大而增大。如：青年人胸主动脉管段的如：青年人胸主动脉管段的E E为为46105NM-2；年龄年龄60岁以上者胸主动脉岁以上者胸主动脉E可达可达20105NM-2。主要因为血管壁内的弹性纤维变性，胶原纤维增主要因为血管壁内的弹性纤维变性，胶原纤维增多，管壁增厚等老年性变化所致。多，管壁增厚等老年性变化所致。另外，动脉管壁的弹性模量还将随血管内的压另外，动脉管壁的弹性模量还将随血管内的压力和尺寸而变化。力和尺寸而变化。64 在正常生理情况下，在正常生理情况下，动动脉血管壁的脉血管壁的弹弹性模量随年性模量随年龄龄得增大而得增大而 脉脉搏搏波波传传播播速速度度主主要要取取决决于于血血管管壁壁的的弹弹性性摸摸量量。因因此此临临床床中中常常通通过过检检测测脉脉搏搏波波波波速速来来评评价价动动脉脉管管的的硬化程度硬化程度 65 65四动脉弹性功能的检测四动脉弹性功能的检测 动动脉脉弹弹性性是是指指动动脉脉的的舒舒缩缩功功能能。动动脉脉弹弹性性功功能能减减退退已已成成为为心心血血管管危危险险的的重重要要标标记记之之一一。目目前前已已有有多种无创性手段检测动脉系统的弹性功能。多种无创性手段检测动脉系统的弹性功能。动脉的扩张性、硬度、弹性与顺应性意义相近动脉的扩张性、硬度、弹性与顺应性意义相近。66四 四动动脉脉弹弹性功能的性功能的检测检测661 1脉搏波的传播速度脉搏波的传播速度（pluse wave velocity，PWV）脉脉搏搏波波传传播播速速度度测测定定是是目目前前比比较较成成熟熟经经典典的的衡衡量大动脉弹性方法。量大动脉弹性方法。由于弹性管道（动脉）内血液是不可压缩的液体，由于弹性管道（动脉）内血液是不可压缩的液体，能量传递主要通过血管壁传导，因此血管功能是影响能量传递主要通过血管壁传导，因此血管功能是影响PWVPWV的主要因素。的主要因素。PWV动脉壁力学性质（弹性）动脉壁力学性质（弹性）几何学特性（直径和壁厚度）几何学特性（直径和壁厚度）血液的密度血液的密度决定。决定。671脉搏波的 脉搏波的传传播速度播速度 由于由于弹弹性管道（性管道（动动脉）内血液是不 脉）内血液是不 PWV PWV大大,血管硬度高血管硬度高,弹性差。弹性差。68 PWV大大,血管硬度高血管硬度高,弹弹性差。性差。68 什么因素影响什么因素影响PWVPWV？年龄、血压年龄、血压 管壁厚度、血管半径管壁厚度、血管半径（管腔变形狭窄和血管弯曲时（管腔变形狭窄和血管弯曲时PWV减慢）减慢）血液密度、血流速度等血液密度、血流速度等69 什么因素影响什么因素影响PWV？69年龄和血压水平是影响年龄和血压水平是影响 PWVPWV的最重要因素。的最重要因素。随着年龄的增长，动脉管壁常发生粥样随着年龄的增长，动脉管壁常发生粥样硬化或纤维硬化，年龄每增加硬化或纤维硬化，年龄每增加1010岁，岁，PWVPWV一般一般增大增大10%-15%10%-15%。随着血压水平升高，管壁承受压力的部随着血压水平升高，管壁承受压力的部位从具有较大弹性的弹力纤维转移到硬度较位从具有较大弹性的弹力纤维转移到硬度较高的胶原，管壁变硬。高的胶原，管壁变硬。70年年龄龄和血和血压压水平是影响水平是影响 PWV的最重要因素。的最重要因素。随着随着71717272 PWVPWV的数值虽然随着年龄的增加而增的数值虽然随着年龄的增加而增大，但一些慢性病如糖尿病、高血脂、肥大，但一些慢性病如糖尿病、高血脂、肥胖症在发展过程中，也会导致胖症在发展过程中，也会导致PWVPWV的数值较的数值较一般健康者的数值高。一般健康者的数值高。73 PWV的数的数值虽值虽然随着年然随着年龄龄的增加而增大，但一 的增加而增大，但一此外，测量的部位也影响此外，测量的部位也影响PWVPWV。距离心脏越远，距离心脏越远，PWVPWV越快。越快。74此外，此外，测测量的部位也影响量的部位也影响PWV。距离心。距离心脏脏越越远远，PWV越快。越快。74 PWV PWV主要反映一段血管壁功能，可在不同主要反映一段血管壁功能，可在不同的动脉段进行，如颈动脉的动脉段进行，如颈动脉股动脉、肱动脉股动脉、肱动脉桡动脉、股动脉桡动脉、股动脉胫动脉、等。胫动脉、等。PWVPWV大，表大，表示动脉硬度高、顺应性差。反之，则血管硬示动脉硬度高、顺应性差。反之，则血管硬度低、顺应性好。度低、顺应性好。75 PWV主要反映一段血管壁功能，可在不同的 主要反映一段血管壁功能，可在不同的动动脉段脉段进进行，行，7676 已有较多文献证明，已有较多文献证明，PWVPWV是预是预测心、脑血管病发生和死亡的一测心、脑血管病发生和死亡的一种有价值的指标。种有价值的指标。77 已有已有较较多文献多文献证证明，明，PWV是是预测预测心、心、脑脑血管病血管病（c c）方法方法 PWVPWV测定可用压力感测定可用压力感受器或多普勒信号方法拾取不同动受器或多普勒信号方法拾取不同动脉部位的脉搏波。脉部位的脉搏波。现在较多使用脉搏波速度自动现在较多使用脉搏波速度自动测定仪，测定颈动脉测定仪，测定颈动脉股动脉脉搏股动脉脉搏波传导速度。波传导速度。787979 但是但是PWVPWV测定也存在不足之处：首先它不能测定也存在不足之处：首先它不能提供关于导致血管异常或改变的确切潜在机制。提供关于导致血管异常或改变的确切潜在机制。PWVPWV改变即可能是：改变即可能是：结构如动脉壁厚度、血管内径改变；结构如动脉壁厚度、血管内径改变；也可能是功能上的改变如灌注血压的改变；也可能是功能上的改变如灌注血压的改变；再有体表测量的距离有误差，体表测量脉搏再有体表测量的距离有误差，体表测量脉搏波的传播距离仅仅是个估计值，若获得精确值，波的传播距离仅仅是个估计值，若获得精确值，只能通过有创途径。只能通过有创途径。另外另外,PWVPWV测定的敏感性较测定的敏感性较差，不容易发现血管弹性的轻微改变。差，不容易发现血管弹性的轻微改变。80 但是但是PWV测测定也存在不足之定也存在不足之处处：首先它不能提供关于：首先它不能提供关于导导致致2 2脉搏波波形分析脉搏波波形分析（1 1）反射波增强指数）反射波增强指数 AI=AI=P/PPcP/PPcP P：中心动脉压力反射波增幅，中心动脉压力反射波增幅，PPPPc c：中心动脉脉压。中心动脉脉压。812脉搏波波形分析 脉搏波波形分析（1）反射波增）反射波增强强指数指数 AIAI能定量反映整个动脉系统的总体能定量反映整个动脉系统的总体弹性，敏感地显示因大、小动脉弹性改弹性，敏感地显示因大、小动脉弹性改变引起的压力波反射情况。变引起的压力波反射情况。不足：不能区分大、小动脉弹性的改变不足：不能区分大、小动脉弹性的改变82 AI能定量反映整个能定量反映整个动动脉系脉系统统的的总总体体弹弹性，敏感地 性，敏感地显显示因大示因大(2)(2)大动脉弹性指数大动脉弹性指数C1C1和小动脉的弹性指数和小动脉的弹性指数C2C2 大动脉弹性指数大动脉弹性指数C1C1：舒张期血流容积减舒张期血流容积减少与压力下降之间的比值，又称容量顺应性；少与压力下降之间的比值，又称容量顺应性；小动脉弹性指数小动脉弹性指数 C2C2：舒张期血流容积振舒张期血流容积振荡变化与振荡压力变化之间的比值，又称振荡变化与振荡压力变化之间的比值，又称振荡顺应性。荡顺应性。83(2)大大动动脉脉弹弹性指数性指数C1和小和小动动脉的脉的弹弹性指数性指数C2 83 C C1 1与与C C2 2分别反映大动脉与小分别反映大动脉与小动脉弹性功能，动脉弹性功能，C C1 1和和C C2 2越小，表越小，表示大动脉与小动脉弹性越差。示大动脉与小动脉弹性越差。84 C1与与C2分分别别反映大反映大动动脉与小脉与小动动脉脉弹弹性功能，性功能，C1 目前，许多研究已经证实目前，许多研究已经证实C1C1和和C2C2能能较敏感地早期发现动脉弹性功能减退，较敏感地早期发现动脉弹性功能减退，最早受到影响的是最早受到影响的是 C2C2。85 目前，目前，许许多研究已多研究已经证实经证实C1和和C2能能较较敏感地早期敏感地早期发现发现 由于多种心血管危险因素和氧化应激反应首由于多种心血管危险因素和氧化应激反应首先影响动脉内皮功能。小动脉的内膜层较薄，中先影响动脉内皮功能。小动脉的内膜层较薄，中层平滑肌细胞最容易受到一氧化氮（层平滑肌细胞最容易受到一氧化氮（NONO）缺乏的缺乏的影响，导致舒张功能受损，因此小动脉弹性减退影响，导致舒张功能受损，因此小动脉弹性减退往往发生较早而且明显。往往发生较早而且明显。C2C2测定能检测到小动脉测定能检测到小动脉弹性功能，这显然十分重要而有意义。弹性功能，这显然十分重要而有意义。86 由于多种心血管危由于多种心血管危险险因素和氧化因素和氧化应应激反激反应应首先影响首先影响动动 但是，使用此种方法需估算心输但是，使用此种方法需估算心输出量，而此种心输出量的估算方法出量，而此种心输出量的估算方法是建立在正常心功能基础上的，因是建立在正常心功能基础上的，因此对于心功能不全的病人直接使用此对于心功能不全的病人直接使用此方法误差可能较大，需要另有估此方法误差可能较大，需要另有估算心输出量的方法。算心输出量的方法。87 但是，使用此种方法需估算心 但是，使用此种方法需估算心输输出量，而此种心 出量，而此种心输输出出88动动脉粥脉粥样样硬化硬化888989一一.动脉粥样硬化动脉粥样硬化(atheroselerosis，AS)的病理生理的病理生理学学：中等或较大的肌性和弹性动脉某些特殊部位的内膜中等或较大的肌性和弹性动脉某些特殊部位的内膜发生粥样病变，使动脉壁增厚和硬化。发生粥样病变，使动脉壁增厚和硬化。病理：血管狭窄或闭塞，导致心肌梗死、脑中风和病理：血管狭窄或闭塞，导致心肌梗死、脑中风和周围器官如肝、肾和肢体的功能障碍。周围器官如肝、肾和肢体的功能障碍。动脉粥样硬化性心脑血管病位于人类疾病谱和死因动脉粥样硬化性心脑血管病位于人类疾病谱和死因谱的首位。谱的首位。90一一.动动脉粥脉粥样样硬化硬化(atheroselerosis，AS)的的919192929393949495959696979798989999 动脉粥样硬化是一种多因素疾病，动脉粥样硬化是一种多因素疾病，因为好发于特殊的血流动力学部位，力因为好发于特殊的血流动力学部位，力学因素理应受到特别重视。学因素理应受到特别重视。100 动动脉粥脉粥样样硬化是一种多因素疾病，因 硬化是一种多因素疾病，因为为好好发发于特殊的于特殊的1.AS的发病机制主要涉及以下方面：的发病机制主要涉及以下方面：血管内皮细胞功能和形态损伤；血管内皮细胞功能和形态损伤；内膜下脂质沉积；内膜下脂质沉积；单核细胞与内皮黏附进入内皮下并转变为单核细胞与内皮黏附进入内皮下并转变为 巨噬细胞吞噬脂质，形成泡沫细胞；巨噬细胞吞噬脂质，形成泡沫细胞；血管平滑肌细胞增殖并向内膜迁移和合成血管平滑肌细胞增殖并向内膜迁移和合成 细胞外基质。细胞外基质。1011.AS的的发发病机制主要涉及以下方面：病机制主要涉及以下方面：1011021022.剪切应力与动脉粥样硬化的分布特征剪切应力与动脉粥样硬化的分布特征 生理状态下，大动脉的血流剪切应力生理状态下，大动脉的血流剪切应力范围范围10一一70dyncm2，静脉系统剪切应，静脉系统剪切应力范围力范围16 dyncm2。1032.剪切剪切应应力与力与动动脉粥脉粥样样硬化的分布特征硬化的分布特征 生理状生理状态态下，下，动脉粥样硬化并非随机出现在动脉系动脉粥样硬化并非随机出现在动脉系统的任何部位好发于动脉分支开口处外侧统的任何部位好发于动脉分支开口处外侧壁及动脉弯曲处。壁及动脉弯曲处。在动脉粥样硬化病变部位的分布上，在动脉粥样硬化病变部位的分布上，血流动力学因素起了主要作用。血流动力学因素起了主要作用。104 动动脉粥脉粥样样硬化并非随机出硬化并非随机出现现在在动动脉系脉系统统的任何部位好的任何部位好发发于于动动105105 这些好发部位正是血流由稳定层流这些好发部位正是血流由稳定层流变为涡流、振荡流、甚至停滞之处，其变为涡流、振荡流、甚至停滞之处，其血流剪切应力明显降低且方向改变。血流剪切应力明显降低且方向改变。106 这这些好些好发发部位正是血流由部位正是血流由稳稳定定层层流流变为涡变为涡流、振 流、振荡荡流、甚至 流、甚至 经检测，这些部位的剪切应力一般经检测，这些部位的剪切应力一般 4 dyncm2左右，而不好发动脉粥样硬化左右，而不好发动脉粥样硬化部位的剪切应力通常大于部位的剪切应力通常大于12 dyncm2。107 经检测经检测，这这些部位的剪切些部位的剪切应应力一般力一般 4 dyn二二.血流动力学异常与血流动力学异常与AS：1 1.内皮细胞功能障碍与内皮细胞功能障碍与ASAS血流动力学环境改变血流动力学环境改变 内皮细胞受损内皮细胞受损血管重构血管重构 AS AS发生和发展发生和发展而血管损害而血管损害血流动力学异常，血流动力学异常，促进促进ASAS的进程，的进程，形成恶性循环。形成恶性循环。其中，内皮细胞功能障碍是其中，内皮细胞功能障碍是ASAS的一个早期表现。的一个早期表现。108二二.血流血流动动力学异常与力学异常与AS：血流：血流动动力学力学环环境改境改变变 内皮内皮细细胞胞 血管内膜作为血管直接与流动血液接触血管内膜作为血管直接与流动血液接触的界面，不仅是一种切应力变化感受器，而的界面，不仅是一种切应力变化感受器，而且也是一种能把血液流动产生的生物力学信且也是一种能把血液流动产生的生物力学信号转化为血管壁生物学反应的转换器号转化为血管壁生物学反应的转换器(将感受将感受到的切应力信息传递到毗邻细胞，进而释放到的切应力信息传递到毗邻细胞，进而释放和激活某些生物活性物质以影响细胞和细胞和激活某些生物活性物质以影响细胞和细胞外基质外基质)，促使血管壁结构发生变化，以使其，促使血管壁结构发生变化，以使其与所处的力学环境相适应。与所处的力学环境相适应。109 血管内膜作血管内膜作为为血管直接与流血管直接与流动动血液接触的界面，不 血液接触的界面，不 在正常生理动脉血流及剪切应力在正常生理动脉血流及剪切应力(15 dyncm2)作用下作用下，血管内皮细胞呈椭圆状，其长轴与血血管内皮细胞呈椭圆状，其长轴与血管内血液流动的方向一致。管内血液流动的方向一致。血管内皮细胞功能：血管内皮细胞功能：具有屏障和选择性通透具有屏障和选择性通透分泌各种生物活性物质：分泌各种生物活性物质：调节血管张力；调节血管张力；调节出血与凝血功能；调节出血与凝血功能；抑制白细胞黏附；抑制白细胞黏附；抑制血栓形成；抑制血栓形成；抑制平滑肌细胞增殖和迁移等。抑制平滑肌细胞增殖和迁移等。110 在正常生理在正常生理动动脉血流及剪切脉血流及剪切应应力力(反之，在血流剪切应力降低反之，在血流剪切应力降低(4(4dyncm2)的的情况下，情况下，VECVEC呈多角型，排列不规则。呈多角型，排列不规则。内皮细胞合成和分泌的多种血管活性物质和细内皮细胞合成和分泌的多种血管活性物质和细胞因子间的平衡遭到破坏，如一氧化氮胞因子间的平衡遭到破坏，如一氧化氮(NO)NO)、前列前列环素合成减少或生物活性降低，而环素合成减少或生物活性降低，而NONO具有抑制单核具有抑制单核细胞与内皮细胞黏附的作用。细胞与内皮细胞黏附的作用。内皮细胞功能障碍还会引起凝血酶原活性降低，内皮细胞功能障碍还会引起凝血酶原活性降低，产生多种促血栓形成物质，这时内膜表面的微血栓产生多种促血栓形成物质，这时内膜表面的微血栓不易溶解，有利于粥样斑块的形成和发展。不易溶解，有利于粥样斑块的形成和发展。111 反之，在血流剪切 反之，在血流剪切应应力降低力降低(4dyncm2)的的2.平滑肌平滑肌细胞细胞(SMC)SMC)增殖与增殖与ASAS 尽管血流作用在血管内壁的切应力不直尽管血流作用在血管内壁的切应力不直接参与接参与SMCSMC的相互作用，但它对的相互作用，但它对SMCSMC的活动有的活动有显著影响。显著影响。临床研究表明，振荡低切应力或切应力临床研究表明，振荡低切应力或切应力梯度增大与梯度增大与SMCSMC增殖和局部增殖和局部ASAS有密切的关系。有密切的关系。1122.平滑肌平滑肌细细胞胞(SMC)增殖与增殖与AS112 中膜中膜SMCSMC增生并游走进入内膜是参与增生并游走进入内膜是参与ASAS进展期病变形成的主要环节。进展期病变形成的主要环节。113 中膜中膜SMC增生并游走增生并游走进进入内膜是参与入内膜是参与AS进进展期病展期病变变形成的形成的3.细胞外基质细胞外基质(ECM)与与ASAS 除支持和连接组织细胞外，除支持和连接组织细胞外，ECMECM还有着复还有着复杂的信号转导和功能调节作用。杂的信号转导和功能调节作用。血流动力学可调节血流动力学可调节ECMECM的组织结构和功能，的组织结构和功能，在在ASAS的发病机制中也起着重要作用。的发病机制中也起着重要作用。1143.细细胞外基胞外基质质(ECM)与与AS114三三.血管重构与血管重构与AS 血管重构是指机体在生长、发育、衰老和血管重构是指机体在生长、发育、衰老和疾病过程中，血管为适应内、外环境疾病过程中，血管为适应内、外环境(特别是力特别是力学环境学环境)的变化而发生形态、结构和功能的一系的变化而发生形态、结构和功能的一系列适应性改变，是机体对血流动力学长期改变列适应性改变，是机体对血流动力学长期改变而发生的一种适应性反应和病理生理学过程，而发生的一种适应性反应和病理生理学过程，通过管腔大小、形态及其成分的局部和整体改通过管腔大小、形态及其成分的局部和整体改变维持自稳调节。变维持自稳调节。115三三.血管重构与血管重构与AS115 血管重构的中心环节是：血管重构的中心环节是：SMC SMC的增殖、凋亡和重组。的增殖、凋亡和重组。116 血管重构的中心血管重构的中心环节环节是：是：116 研究表明，血流动力学异常必将研究表明，血流动力学异常必将启动血管重构机制，导致血管重构和功启动血管重构机制，导致血管重构和功能异常，出现血流速度滞缓、外周阻力能异常，出现血流速度滞缓、外周阻力增大和顺应性变差等，从而加剧血流动增大和顺应性变差等，从而加剧血流动力学异常。力学异常。117 研究表明，血流 研究表明，血流动动力学异常必将启力学异常必将启动动血管重构机制，血管重构机制，导导致血致血 近年来的研究发现，在近年来的研究发现，在ASAS发生之前血流动发生之前血流动力学就已发生改变，研究血流动力学指标的变力学就已发生改变，研究血流动力学指标的变化规律对于及早预防化规律对于及早预防AS AS 的发生有着重要意义。的发生有着重要意义。因此，血流动力学指标的研究越来越受到人们因此，血流动力学指标的研究越来越受到人们的重视。的重视。118 近年来的研究近年来的研究发现发现，在，在AS发发生之前血流生之前血流动动力学就已力学就已发发生改生改变变