生物力學(xué)課程——第六章血管的力學(xué)性質(zhì)18(新)-副本

1、 Mechanical property of blood vessel 人體的血管人體的血管 血管壁是一個(gè)具有多層復(fù)血管壁是一個(gè)具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)的中空管道，它承受合結(jié)構(gòu)的中空管道，它承受血液壓力和管外組織的束縛。血液壓力和管外組織的束縛。 第一節(jié)第一節(jié) 血管的構(gòu)造、組成材料血管的構(gòu)造、組成材料 及其力學(xué)性質(zhì)及其力學(xué)性質(zhì) 通常動(dòng)脈和靜脈血管壁由內(nèi)、中、通常動(dòng)脈和靜脈血管壁由內(nèi)、中、外三層結(jié)構(gòu)組成外三層結(jié)構(gòu)組成： 內(nèi)層內(nèi)層： 主要是內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)膜主要是內(nèi)皮細(xì)胞和基質(zhì)膜中層中層： 可分為若干同心的、具有可分為若干同心的、具有 彈性的薄層彈性的薄層, ,每層每層均由彈性均由彈性 纖維纖維、膠原纖維

2、、平滑肌膠原纖維、平滑肌 交織組成；交織組成；外層外層： 松弛的結(jié)締組織。松弛的結(jié)締組織。 血管的力學(xué)性質(zhì)主要取決于血管的力學(xué)性質(zhì)主要取決于 中層的彈性纖維、膠原纖維、平滑肌三種組分中層的彈性纖維、膠原纖維、平滑肌三種組分 含量百分比含量百分比 空間構(gòu)型空間構(gòu)型 各自的力學(xué)性質(zhì)各自的力學(xué)性質(zhì)。 這三種組分的空間構(gòu)型及力學(xué)性質(zhì)有明顯的差異。這三種組分的空間構(gòu)型及力學(xué)性質(zhì)有明顯的差異。 一彈性纖維、膠原纖維、平滑肌一彈性纖維、膠原纖維、平滑肌 的空間結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)(The space structure of elastic fibers、collagen fibrils 、smooth musc

3、le ） 彈性纖維呈卷曲狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，彈性纖維呈卷曲狀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 其縱向有若干裂隙。其縱向有若干裂隙。升主動(dòng)脈升主動(dòng)脈降主動(dòng)脈降主動(dòng)脈遠(yuǎn)端主動(dòng)脈遠(yuǎn)端主動(dòng)脈膠原纖維膠原纖維 膠原纖維在血管壁中形成另一種網(wǎng)絡(luò)：膠原纖維在血管壁中形成另一種網(wǎng)絡(luò)： 在應(yīng)力較小時(shí)，這種網(wǎng)絡(luò)皺縮成波紋狀，在一般擴(kuò)張壓下，在應(yīng)力較小時(shí)，這種網(wǎng)絡(luò)皺縮成波紋狀，在一般擴(kuò)張壓下， 膠原纖維并不伸展；膠原纖維并不伸展； 當(dāng)血管擴(kuò)張到一定程度后，膠原纖維才伸展到其原有長度；當(dāng)血管擴(kuò)張到一定程度后，膠原纖維才伸展到其原有長度； 若血管壁繼續(xù)擴(kuò)張，則膠原纖維將產(chǎn)生極大的張力，以對若血管壁繼續(xù)擴(kuò)張，則膠原纖維將產(chǎn)生極大的張力，以對 抗血

4、管的進(jìn)一步擴(kuò)張?？寡艿倪M(jìn)一步擴(kuò)張。 血管中的平滑肌呈螺旋結(jié)構(gòu)，如血管中的平滑肌呈螺旋結(jié)構(gòu)，如圖圖，從近心主動(dòng)脈到遠(yuǎn)心的外周血管，從近心主動(dòng)脈到遠(yuǎn)心的外周血管，平滑肌的含量逐漸增多，而且螺旋結(jié)平滑肌的含量逐漸增多，而且螺旋結(jié)構(gòu)的間距也越來越小。構(gòu)的間距也越來越小。升主動(dòng)脈升主動(dòng)脈降主動(dòng)脈降主動(dòng)脈遠(yuǎn)端主動(dòng)脈遠(yuǎn)端主動(dòng)脈二彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的含量百分比二彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的含量百分比 在整個(gè)血管系中，不同動(dòng)脈管段中所含彈性纖維、膠原纖維在整個(gè)血管系中，不同動(dòng)脈管段中所含彈性纖維、膠原纖維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。 胸主動(dòng)脈，彈性纖維占總纖維元的胸主動(dòng)

5、脈，彈性纖維占總纖維元的60%60%，而膠原纖維只占，而膠原纖維只占40%40%； 胸外血管中，這種比例將反過來，彈性纖維只占胸外血管中，這種比例將反過來，彈性纖維只占30%30%，而膠原，而膠原 纖維則占纖維則占70%70%。動(dòng)脈血管壁中彈性纖維和膠原纖維含量的百分比 越靠近心臟，動(dòng)脈血管壁彈性纖越靠近心臟，動(dòng)脈血管壁彈性纖維含量百分比越高，彈性越好。維含量百分比越高，彈性越好。 從主動(dòng)脈、大動(dòng)脈到分支動(dòng)從主動(dòng)脈、大動(dòng)脈到分支動(dòng)脈，平滑肌含量所占的百分比將脈，平滑肌含量所占的百分比將越來越高。越來越高。 動(dòng)脈各管段的特性不同，越遠(yuǎn)離心臟，動(dòng)脈各管段的特性不同，越遠(yuǎn)離心臟，動(dòng)脈管壁的彈性越差。

6、動(dòng)脈管壁的彈性越差。 所以主動(dòng)脈彈性好，小動(dòng)脈會(huì)關(guān)閉（具所以主動(dòng)脈彈性好，小動(dòng)脈會(huì)關(guān)閉（具有主動(dòng)收縮的能力）。有主動(dòng)收縮的能力）。三彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的力學(xué)性質(zhì)三彈性纖維、膠原纖維、平滑肌的力學(xué)性質(zhì)彈性纖維、膠原纖維和（腸）平滑肌的應(yīng)力彈性纖維、膠原纖維和（腸）平滑肌的應(yīng)力-伸長比伸長比彈性纖維彈性纖維膠原纖維膠原纖維平滑肌平滑肌彈性纖維彈性纖維膠原纖維膠原纖維平滑肌平滑肌彈性纖維彈性纖維: : 拉伸彈性模量較小，約為拉伸彈性模量較小，約為31056105N/m2。 抗張強(qiáng)度較低抗張強(qiáng)度較低 滯后環(huán)很小滯后環(huán)很小, ,應(yīng)力松弛相當(dāng)不明顯，相當(dāng)接近于應(yīng)力松弛相當(dāng)不明顯，相當(dāng)接近于完全彈性

7、體。完全彈性體。膠原纖維膠原纖維: : 拉伸彈性模量比彈性纖維大得多，拉伸彈性模量比彈性纖維大得多，約為約為109 N/m2量級(jí)。量級(jí)。 抗張強(qiáng)度也很高，約為抗張強(qiáng)度也很高，約為510710107 N/m2。 滯后環(huán)和應(yīng)力松弛現(xiàn)象也均較彈性纖維顯著。滯后環(huán)和應(yīng)力松弛現(xiàn)象也均較彈性纖維顯著。平滑肌纖維平滑肌纖維： 在松弛態(tài)下，平滑肌的應(yīng)力在松弛態(tài)下，平滑肌的應(yīng)力應(yīng)變曲線存在很大應(yīng)變曲線存在很大 的滯后環(huán)，應(yīng)力松弛也非常明顯，可趨于零。的滯后環(huán)，應(yīng)力松弛也非常明顯，可趨于零。 平滑肌可以主動(dòng)收縮，產(chǎn)生主動(dòng)張力達(dá)平滑肌可以主動(dòng)收縮，產(chǎn)生主動(dòng)張力達(dá)10105 5N/mN/m2 2以以 上，平滑肌的收縮

8、和松弛，可以控制小動(dòng)脈的直上，平滑肌的收縮和松弛，可以控制小動(dòng)脈的直 徑，甚至導(dǎo)致血管閉鎖。徑，甚至導(dǎo)致血管閉鎖。 一般認(rèn)為血管壁徑向擴(kuò)張?jiān)龃髸r(shí)，剛性很快增加一般認(rèn)為血管壁徑向擴(kuò)張?jiān)龃髸r(shí)，剛性很快增加的原因是與其彈性纖維和膠原纖維的性質(zhì)決定的。的原因是與其彈性纖維和膠原纖維的性質(zhì)決定的。 在應(yīng)變不大時(shí)，大部分膠原是松弛和卷曲的，所在應(yīng)變不大時(shí)，大部分膠原是松弛和卷曲的，所有應(yīng)力只有彈性纖維承受。有應(yīng)力只有彈性纖維承受。 應(yīng)變增大時(shí)，膠原纖維被拉直，它的應(yīng)力逐步增大，應(yīng)變增大時(shí)，膠原纖維被拉直，它的應(yīng)力逐步增大，由于膠原纖維比彈性纖維剛硬得多，因此，血管壁也由于膠原纖維比彈性纖維剛硬得多，因此，

9、血管壁也變得剛硬許多。這樣使血管壁即具有很好的彈性變得剛硬許多。這樣使血管壁即具有很好的彈性, ,又可又可防止過度的膨脹。防止過度的膨脹。 彈性纖維使血管呈彈性，其含量高，血管性好，彈性纖維使血管呈彈性，其含量高，血管性好， 順應(yīng)性好，有利于血液循環(huán)。順應(yīng)性好，有利于血液循環(huán)。 膠原纖維使血管呈韌性，可防止血管的過分?jǐn)U張。膠原纖維使血管呈韌性，可防止血管的過分?jǐn)U張。 平滑肌含量高，可自發(fā)收縮。平滑肌含量高，可自發(fā)收縮。 所以，主動(dòng)脈彈性纖維含量高，彈性好。所以，主動(dòng)脈彈性纖維含量高，彈性好。小動(dòng)脈平滑肌含量高，可關(guān)閉。小動(dòng)脈平滑肌含量高，可關(guān)閉。周向張力周向張力動(dòng)脈動(dòng)脈靜脈靜脈毛細(xì)血管毛細(xì)血管

10、三種血管管壁的厚度、管腔的大小的比較三種血管管壁的厚度、管腔的大小的比較軸向張力軸向張力周向張力軸向張力 第二節(jié)第二節(jié) 動(dòng)脈血管的順應(yīng)性動(dòng)脈血管的順應(yīng)性（Arterial Compliance ）主動(dòng)脈弓加載與卸載過程的體積主動(dòng)脈弓加載與卸載過程的體積-壓力曲線壓力曲線 無論是加載或卸載過程，無論是加載或卸載過程，壓力與體積之間的變化關(guān)系壓力與體積之間的變化關(guān)系都是非線性的。都是非線性的。 可清楚看到滯后環(huán)的存在?？汕宄吹綔蟓h(huán)的存在。各動(dòng)脈管段的壓力與單位管長血管段體積各動(dòng)脈管段的壓力與單位管長血管段體積之間的變化關(guān)系。之間的變化關(guān)系。 對于單位長度的血管段來說，在同樣壓對于單位長度的血管

11、段來說，在同樣壓力作用下，主動(dòng)脈弓的體積最大，主動(dòng)脈弓力作用下，主動(dòng)脈弓的體積最大，主動(dòng)脈弓連同胸主動(dòng)脈、單獨(dú)胸主動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、股連同胸主動(dòng)脈、單獨(dú)胸主動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、股動(dòng)脈等的體積依次減??；動(dòng)脈等的體積依次減??； 曲線的斜率曲線的斜率dv/dpdv/dp為血管壁的順應(yīng)性。為血管壁的順應(yīng)性。越遠(yuǎn)離心臟，人體動(dòng)脈的順應(yīng)性將變得越差。越遠(yuǎn)離心臟，人體動(dòng)脈的順應(yīng)性將變得越差。血管壁的順應(yīng)性是表示動(dòng)脈系統(tǒng)緩沖功能，血管壁的順應(yīng)性是表示動(dòng)脈系統(tǒng)緩沖功能，即彈性或硬度的最佳臨床指標(biāo)之一。即彈性或硬度的最佳臨床指標(biāo)之一。 表明表明: 在遠(yuǎn)離心臟的方向，動(dòng)脈血在遠(yuǎn)離心臟的方向，動(dòng)脈血管的彈性纖維含量越來越少，平

12、滑管的彈性纖維含量越來越少，平滑肌含量越來越多，因此血管的彈性肌含量越來越多，因此血管的彈性會(huì)越來越差。會(huì)越來越差。第三節(jié)第三節(jié) 小動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈小動(dòng)脈、毛細(xì)血管、靜脈 的力學(xué)性質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)The mechanic property of small artery , capillary and vein 一小動(dòng)脈一小動(dòng)脈 小動(dòng)脈含有豐富的平滑肌，可小動(dòng)脈含有豐富的平滑肌，可以主動(dòng)地收縮，對周緣血流的微循以主動(dòng)地收縮，對周緣血流的微循環(huán)起調(diào)節(jié)作用，因而小動(dòng)脈的力學(xué)環(huán)起調(diào)節(jié)作用，因而小動(dòng)脈的力學(xué)性質(zhì)具有重大的生理意義性質(zhì)具有重大的生理意義 某一壓力范圍內(nèi)，管徑不某一壓力范圍內(nèi)，管徑不隨壓力

13、變化，這和彈性反應(yīng)完隨壓力變化，這和彈性反應(yīng)完全不同，是血管平滑肌主動(dòng)收全不同，是血管平滑肌主動(dòng)收縮所致。不僅如此，當(dāng)灌注壓縮所致。不僅如此，當(dāng)灌注壓力低于某一臨界值時(shí)，平滑肌力低于某一臨界值時(shí)，平滑肌主動(dòng)收縮，將使小動(dòng)脈關(guān)閉。主動(dòng)收縮，將使小動(dòng)脈關(guān)閉。二二. .毛細(xì)血管毛細(xì)血管 毛細(xì)血管很細(xì)，和血細(xì)胞直毛細(xì)血管很細(xì)，和血細(xì)胞直徑同數(shù)量級(jí)，其變形更是一個(gè)微徑同數(shù)量級(jí)，其變形更是一個(gè)微量，很難精確測定。量，很難精確測定。三種血管的關(guān)系三種血管的關(guān)系 毛細(xì)血管的力學(xué)性質(zhì)取決于毛細(xì)血管的力學(xué)性質(zhì)取決于它和周圍組織的關(guān)系。不同的器它和周圍組織的關(guān)系。不同的器官和組織內(nèi)，毛細(xì)血管具有不同官和組織內(nèi)，毛細(xì)

14、血管具有不同的力學(xué)性質(zhì)。的力學(xué)性質(zhì)。 三三. . 靜脈血管特點(diǎn)靜脈血管特點(diǎn): : 靜脈血管管壁較薄，彈性模靜脈血管管壁較薄，彈性模量比較小，血管的內(nèi)壓又往往量比較小，血管的內(nèi)壓又往往低于外壓，因此靜脈血管往往低于外壓，因此靜脈血管往往會(huì)失穩(wěn)。這正是靜脈血流的許會(huì)失穩(wěn)。這正是靜脈血流的許多異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。多異?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因。動(dòng)脈動(dòng)脈靜脈靜脈毛細(xì)血管毛細(xì)血管三種血管管壁的厚度、管腔的大小的比較三種血管管壁的厚度、管腔的大小的比較三種血管的比較三種血管的比較把把血液從心臟輸送到血液從心臟輸送到身體各部分身體各部分把把血液從身體各部血液從身體各部分送回心臟分送回心臟連通于最小的動(dòng)脈與連通于最小的

15、動(dòng)脈與最小靜脈之間的血管，最小靜脈之間的血管，是毛細(xì)血管和組織細(xì)是毛細(xì)血管和組織細(xì)胞間物質(zhì)交換的場所胞間物質(zhì)交換的場所快快慢慢極慢極慢管壁厚，彈性大管壁厚，彈性大管壁薄，彈性小管壁薄，彈性小管壁極薄，只由一管壁極薄，只由一層上皮細(xì)胞構(gòu)成層上皮細(xì)胞構(gòu)成大大小小極小，極小，管內(nèi)徑管內(nèi)徑僅有僅有810微米微米噴噴流流滲滲出血情況出血情況功能功能管腔大小管腔大小管壁特點(diǎn)管壁特點(diǎn)血流速度血流速度毛細(xì)血管毛細(xì)血管靜脈靜脈動(dòng)脈動(dòng)脈血管名稱血管名稱第四節(jié)第四節(jié) 脈搏波脈搏波( Pluse Wave Velocity） 一一. .脈搏波脈搏波 隨著心臟的間歇性收縮和舒張，血液壓力、隨著心臟的間歇性收縮和舒張，血

16、液壓力、血流速度和血流量的脈動(dòng)或血管壁的變形和振動(dòng)血流速度和血流量的脈動(dòng)或血管壁的變形和振動(dòng)在動(dòng)脈管系中的傳播統(tǒng)稱為脈搏波或脈搏波在動(dòng)在動(dòng)脈管系中的傳播統(tǒng)稱為脈搏波或脈搏波在動(dòng)脈中的傳播。脈中的傳播。 壓力脈搏波和速度脈搏波沿主動(dòng)脈傳播的情況壓力脈搏波和速度脈搏波沿主動(dòng)脈傳播的情況壓力波壓力波速度波速度波 動(dòng)脈中的脈搏波的傳播介質(zhì)主要是：動(dòng)脈中的脈搏波的傳播介質(zhì)主要是： 血液血液 血管血管，因此脈搏波傳播時(shí)，因此脈搏波傳播時(shí)脈搏波的波速脈搏波的波速脈搏波的形狀脈搏波的形狀脈搏波振幅大小脈搏波振幅大小將由將由血液的流變特性血液的流變特性血管的力學(xué)性質(zhì)血管的力學(xué)性質(zhì)血管的幾何形狀血管的幾何形狀所決

17、定。所決定。二二. .反射波反射波 實(shí)際的動(dòng)脈樹中，由于分支、動(dòng)脈大小實(shí)際的動(dòng)脈樹中，由于分支、動(dòng)脈大小的的不均勻不均勻及及血管彈性血管彈性的改變等，存在著由于的改變等，存在著由于血管阻抗不匹配而產(chǎn)生的波的反射。血管阻抗不匹配而產(chǎn)生的波的反射。 反射脈搏波使傳播在主動(dòng)脈中壓力波的振幅逐漸增大。反射脈搏波使傳播在主動(dòng)脈中壓力波的振幅逐漸增大。 由于血液和血管的粘性作用，將使脈搏波在傳播過由于血液和血管的粘性作用，將使脈搏波在傳播過程中振幅逐漸衰減。程中振幅逐漸衰減。 但是在實(shí)際動(dòng)脈中，特別是在主動(dòng)脈，在遠(yuǎn)離心臟但是在實(shí)際動(dòng)脈中，特別是在主動(dòng)脈，在遠(yuǎn)離心臟的不同位置，壓力波的振幅不但不減小，反而不

18、斷增大。的不同位置，壓力波的振幅不但不減小，反而不斷增大。這和流速脈搏波情況截然不同，這是由于存在著壓力反射這和流速脈搏波情況截然不同，這是由于存在著壓力反射波的影響，而且壓力反射波使壓力放大的作用大于粘性阻波的影響，而且壓力反射波使壓力放大的作用大于粘性阻尼使壓力衰減的作用。尼使壓力衰減的作用。 動(dòng)脈系統(tǒng)中，脈搏波的反射可能發(fā)生的部位包括：動(dòng)脈系統(tǒng)中，脈搏波的反射可能發(fā)生的部位包括： 血管分叉處、動(dòng)脈管徑或可擴(kuò)張度改變的地方。血管分叉處、動(dòng)脈管徑或可擴(kuò)張度改變的地方。 即脈搏波的反射通常發(fā)生在血管阻抗的改變處。即脈搏波的反射通常發(fā)生在血管阻抗的改變處。 大量研究表明：大量研究表明： 小動(dòng)脈是

19、脈搏波反射的主要部位。小動(dòng)脈是脈搏波反射的主要部位。三.血管壁的彈性模量與脈搏波的波速血管壁的彈性模量與脈搏波的波速 在正常生理情況下，動(dòng)脈血管壁的彈性模量隨在正常生理情況下，動(dòng)脈血管壁的彈性模量隨年齡得增大而增大。年齡得增大而增大。如：青年人胸主動(dòng)脈管段的如：青年人胸主動(dòng)脈管段的E E為為46105NM-2； 年齡年齡60歲以上者胸主動(dòng)脈歲以上者胸主動(dòng)脈E可達(dá)可達(dá)20105NM-2。 主要因?yàn)檠鼙趦?nèi)的彈性纖維變性，膠原纖維增主要因?yàn)檠鼙趦?nèi)的彈性纖維變性，膠原纖維增多，管壁增厚等老年性變化所致。多，管壁增厚等老年性變化所致。 另外，動(dòng)脈管壁的彈性模量還將隨血管內(nèi)的壓另外，動(dòng)脈管壁的彈性模量

20、還將隨血管內(nèi)的壓力和尺寸而變化。力和尺寸而變化。 脈搏波傳播速度主要取決于血管壁的彈性摸量。脈搏波傳播速度主要取決于血管壁的彈性摸量。因此臨床中常通過檢測脈搏波波速來評價(jià)動(dòng)脈管的因此臨床中常通過檢測脈搏波波速來評價(jià)動(dòng)脈管的硬化程度硬化程度 四動(dòng)脈彈性功能的檢測四動(dòng)脈彈性功能的檢測 動(dòng)脈彈性是指動(dòng)脈的舒縮功能。動(dòng)脈彈性功能動(dòng)脈彈性是指動(dòng)脈的舒縮功能。動(dòng)脈彈性功能減退已成為心血管危險(xiǎn)的重要標(biāo)記之一。目前已減退已成為心血管危險(xiǎn)的重要標(biāo)記之一。目前已有多種無創(chuàng)性手段檢測動(dòng)脈系統(tǒng)的彈性功能。有多種無創(chuàng)性手段檢測動(dòng)脈系統(tǒng)的彈性功能。 動(dòng)脈的擴(kuò)張性、硬度、彈性與順應(yīng)性意義相近動(dòng)脈的擴(kuò)張性、硬度、彈性與順應(yīng)性

21、意義相近。1 1脈搏波的傳播速度脈搏波的傳播速度（pluse wave velocity，PWV） 脈搏波傳播速度測定是目前比較成熟經(jīng)典的衡脈搏波傳播速度測定是目前比較成熟經(jīng)典的衡量大動(dòng)脈彈性方法。量大動(dòng)脈彈性方法。 由于彈性管道（動(dòng)脈）內(nèi)血液是不可壓縮的液體，由于彈性管道（動(dòng)脈）內(nèi)血液是不可壓縮的液體，能量傳遞主要通過血管壁傳導(dǎo)，因此血管功能是影響能量傳遞主要通過血管壁傳導(dǎo)，因此血管功能是影響PWVPWV的主要因素。的主要因素。PWV動(dòng)脈壁力學(xué)性質(zhì)（彈性）動(dòng)脈壁力學(xué)性質(zhì)（彈性）幾何學(xué)特性（直徑和壁厚度）幾何學(xué)特性（直徑和壁厚度）血液的密度血液的密度決定。決定。 PWV PWV大大, ,血管硬

22、度高血管硬度高, ,彈性差。彈性差。 什么因素影響什么因素影響PWVPWV？ 年齡、血壓年齡、血壓 管壁厚度、血管半徑管壁厚度、血管半徑（管腔變形狹窄和血管彎曲時(shí)（管腔變形狹窄和血管彎曲時(shí)PWV減慢）減慢） 血液密度、血流速度等血液密度、血流速度等年齡和血壓水平是影響年齡和血壓水平是影響 PWVPWV的最重要因素。的最重要因素。 隨著年齡的增長，動(dòng)脈管壁常發(fā)生粥樣隨著年齡的增長，動(dòng)脈管壁常發(fā)生粥樣硬化或纖維硬化，年齡每增加硬化或纖維硬化，年齡每增加1010歲，歲，PWVPWV一般一般增大增大10%-15%10%-15%。 隨著血壓水平升高，管壁承受壓力的部隨著血壓水平升高，管壁承受壓力的部位從

23、具有較大彈性的彈力纖維轉(zhuǎn)移到硬度較位從具有較大彈性的彈力纖維轉(zhuǎn)移到硬度較高的膠原，管壁變硬。高的膠原，管壁變硬。 PWVPWV的數(shù)值雖然隨著年齡的增加而增的數(shù)值雖然隨著年齡的增加而增大，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、肥胖癥在發(fā)展過程中，也會(huì)導(dǎo)致胖癥在發(fā)展過程中，也會(huì)導(dǎo)致PWVPWV的數(shù)值的數(shù)值較一般健康者的數(shù)值高。較一般健康者的數(shù)值高。此外，測量的部位也影響此外，測量的部位也影響PWVPWV。距離心臟越遠(yuǎn)，距離心臟越遠(yuǎn)，PWVPWV越快。越快。 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，可在不同的動(dòng)脈段進(jìn)行，如頸動(dòng)脈的動(dòng)脈段進(jìn)行，

24、如頸動(dòng)脈股動(dòng)脈、肱動(dòng)股動(dòng)脈、肱動(dòng)脈脈橈動(dòng)脈、股動(dòng)脈橈動(dòng)脈、股動(dòng)脈脛動(dòng)脈、等。脛動(dòng)脈、等。PWVPWV大，大，表示動(dòng)脈硬度高、順應(yīng)性差。反之，則血管表示動(dòng)脈硬度高、順應(yīng)性差。反之，則血管硬度低、順應(yīng)性好。硬度低、順應(yīng)性好。 人體的血管人體的血管 已有較多文獻(xiàn)證明，已有較多文獻(xiàn)證明，PWVPWV是預(yù)是預(yù)測心、腦血管病發(fā)生和死亡的一測心、腦血管病發(fā)生和死亡的一種有價(jià)值的指標(biāo)。種有價(jià)值的指標(biāo)。 （c c）方法方法 PWVPWV測定可用壓力感測定可用壓力感受器或多普勒信號(hào)方法拾取不同動(dòng)受器或多普勒信號(hào)方法拾取不同動(dòng)脈部位的脈搏波。脈部位的脈搏波。 現(xiàn)在較多使用脈搏波速度自動(dòng)現(xiàn)在較多使用脈搏波速度自動(dòng)測定

25、儀，測定頸動(dòng)脈測定儀，測定頸動(dòng)脈股動(dòng)脈脈搏股動(dòng)脈脈搏波傳導(dǎo)速度。波傳導(dǎo)速度。 但是但是PWVPWV測定也存在不足之處：首先它不能測定也存在不足之處：首先它不能提供關(guān)于導(dǎo)致血管異常或改變的確切潛在機(jī)制。提供關(guān)于導(dǎo)致血管異?；蚋淖兊拇_切潛在機(jī)制。 PWVPWV改變即可能是：改變即可能是： 結(jié)構(gòu)如動(dòng)脈壁厚度、血管內(nèi)徑改變；結(jié)構(gòu)如動(dòng)脈壁厚度、血管內(nèi)徑改變； 也可能是功能上的改變?nèi)绻嘧⒀獕旱母淖?；也可能是功能上的改變?nèi)绻嘧⒀獕旱母淖儯?再有體表測量的距離有誤差，體表測量脈搏再有體表測量的距離有誤差，體表測量脈搏波的傳播距離僅僅是個(gè)估計(jì)值，若獲得精確值，波的傳播距離僅僅是個(gè)估計(jì)值，若獲得精確值，只能通過有

26、創(chuàng)途徑。只能通過有創(chuàng)途徑。另外另外, , PWVPWV測定的敏感性較測定的敏感性較差，不容易發(fā)現(xiàn)血管彈性的輕微改變。差，不容易發(fā)現(xiàn)血管彈性的輕微改變。2 2脈搏波波形分析脈搏波波形分析（1 1）反射波增強(qiáng)指數(shù)）反射波增強(qiáng)指數(shù) AI= AI= P /PPcP /PPcP P：中心動(dòng)脈壓力反射波增幅，中心動(dòng)脈壓力反射波增幅，PPPPc c ：中心動(dòng)脈脈壓。中心動(dòng)脈脈壓。 AIAI能定量反映整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)的總體能定量反映整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)的總體彈性，敏感地顯示因大、小動(dòng)脈彈性改彈性，敏感地顯示因大、小動(dòng)脈彈性改變引起的壓力波反射情況。變引起的壓力波反射情況。不足：不能區(qū)分大、小動(dòng)脈彈性的改變不足：不能區(qū)分大

27、、小動(dòng)脈彈性的改變(2)(2)大動(dòng)脈彈性指數(shù)大動(dòng)脈彈性指數(shù)C1C1和小動(dòng)脈的彈性指數(shù)和小動(dòng)脈的彈性指數(shù)C2C2 大動(dòng)脈彈性指數(shù)大動(dòng)脈彈性指數(shù)C1C1：舒張期血流容積減舒張期血流容積減少與壓力下降之間的比值，又稱容量順應(yīng)性；少與壓力下降之間的比值，又稱容量順應(yīng)性； 小動(dòng)脈彈性指數(shù)小動(dòng)脈彈性指數(shù) C2C2：舒張期血流容積振舒張期血流容積振蕩變化與振蕩壓力變化之間的比值，又稱振蕩變化與振蕩壓力變化之間的比值，又稱振蕩順應(yīng)性。蕩順應(yīng)性。 C C1 1與與C C2 2分別反映大動(dòng)脈與小分別反映大動(dòng)脈與小動(dòng)脈彈性功能，動(dòng)脈彈性功能，C C1 1和和C C2 2越小，越小，表示大動(dòng)脈與小動(dòng)脈彈性越差。表示大

28、動(dòng)脈與小動(dòng)脈彈性越差。 目前，許多研究已經(jīng)證實(shí)目前，許多研究已經(jīng)證實(shí)C1C1和和C2C2能能較敏感地早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈彈性功能減退，較敏感地早期發(fā)現(xiàn)動(dòng)脈彈性功能減退，最早受到影響的是最早受到影響的是 C2C2。 由于多種心血管危險(xiǎn)因素和氧化應(yīng)激反應(yīng)首由于多種心血管危險(xiǎn)因素和氧化應(yīng)激反應(yīng)首先影響動(dòng)脈內(nèi)皮功能。小動(dòng)脈的內(nèi)膜層較薄，中先影響動(dòng)脈內(nèi)皮功能。小動(dòng)脈的內(nèi)膜層較薄，中層平滑肌細(xì)胞最容易受到一氧化氮（層平滑肌細(xì)胞最容易受到一氧化氮（ NONO）缺乏缺乏的影響，導(dǎo)致舒張功能受損，因此小動(dòng)脈彈性減的影響，導(dǎo)致舒張功能受損，因此小動(dòng)脈彈性減退往往發(fā)生較早而且明顯。退往往發(fā)生較早而且明顯。C2C2測定能檢測

29、到小動(dòng)測定能檢測到小動(dòng)脈彈性功能，這顯然十分重要而有意義。脈彈性功能，這顯然十分重要而有意義。 但是，使用此種方法需估算心輸?shù)牵褂么朔N方法需估算心輸出量，而此種心輸出量的估算方法出量，而此種心輸出量的估算方法是建立在正常心功能基礎(chǔ)上的，因是建立在正常心功能基礎(chǔ)上的，因此對于心功能不全的病人直接使用此對于心功能不全的病人直接使用此方法誤差可能較大，需要另有估此方法誤差可能較大，需要另有估算心輸出量的方法。算心輸出量的方法。一一. .動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)脈粥樣硬化(atheroselerosis，AS) 的病理生理學(xué)的病理生理學(xué)： 中等或較大的肌性和彈性動(dòng)脈某些特殊部位的內(nèi)膜中等或較大的肌性和彈性動(dòng)

30、脈某些特殊部位的內(nèi)膜發(fā)生粥樣病變，使動(dòng)脈壁增厚和硬化。發(fā)生粥樣病變，使動(dòng)脈壁增厚和硬化。 病理：血管狹窄或閉塞，導(dǎo)致心肌梗死、腦中風(fēng)和病理：血管狹窄或閉塞，導(dǎo)致心肌梗死、腦中風(fēng)和周圍器官如肝、腎和肢體的功能障礙。周圍器官如肝、腎和肢體的功能障礙。 動(dòng)脈粥樣硬化性心腦血管病位于人類疾病譜和死因動(dòng)脈粥樣硬化性心腦血管病位于人類疾病譜和死因譜的首位。譜的首位。 動(dòng)脈粥樣硬化是一種多因素疾病，動(dòng)脈粥樣硬化是一種多因素疾病，因?yàn)楹冒l(fā)于特殊的血流動(dòng)力學(xué)部位，力因?yàn)楹冒l(fā)于特殊的血流動(dòng)力學(xué)部位，力學(xué)因素理應(yīng)受到特別重視。學(xué)因素理應(yīng)受到特別重視。1. AS的發(fā)病機(jī)制主要涉及以下方面：的發(fā)病機(jī)制主要涉及以下方面：

31、 血管內(nèi)皮細(xì)胞功能和形態(tài)損傷；血管內(nèi)皮細(xì)胞功能和形態(tài)損傷； 內(nèi)膜下脂質(zhì)沉積；內(nèi)膜下脂質(zhì)沉積； 單核細(xì)胞與內(nèi)皮黏附進(jìn)入內(nèi)皮下并轉(zhuǎn)變?yōu)閱魏思?xì)胞與內(nèi)皮黏附進(jìn)入內(nèi)皮下并轉(zhuǎn)變?yōu)?巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)，形成泡沫細(xì)胞；巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)，形成泡沫細(xì)胞； 血管平滑肌細(xì)胞增殖并向內(nèi)膜遷移和合成血管平滑肌細(xì)胞增殖并向內(nèi)膜遷移和合成 細(xì)胞外基質(zhì)。細(xì)胞外基質(zhì)。2. 剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化的分布特征剪切應(yīng)力與動(dòng)脈粥樣硬化的分布特征 生理狀態(tài)下，大動(dòng)脈的血流剪切應(yīng)力生理狀態(tài)下，大動(dòng)脈的血流剪切應(yīng)力范圍范圍10一一70dyncm2，靜脈系統(tǒng)剪切應(yīng)，靜脈系統(tǒng)剪切應(yīng)力范圍力范圍16 dyncm2。 動(dòng)脈粥樣硬化并非隨機(jī)出現(xiàn)在動(dòng)脈系動(dòng)

32、脈粥樣硬化并非隨機(jī)出現(xiàn)在動(dòng)脈系統(tǒng)的任何部位好發(fā)于動(dòng)脈分支開口處外側(cè)統(tǒng)的任何部位好發(fā)于動(dòng)脈分支開口處外側(cè)壁及動(dòng)脈彎曲處。壁及動(dòng)脈彎曲處。 在動(dòng)脈粥樣硬化病變部位的分布上，在動(dòng)脈粥樣硬化病變部位的分布上，血流動(dòng)力學(xué)因素起了主要作用。血流動(dòng)力學(xué)因素起了主要作用。 這些好發(fā)部位正是血流由穩(wěn)定層流這些好發(fā)部位正是血流由穩(wěn)定層流變?yōu)闇u流、振蕩流、甚至停滯之處，其變?yōu)闇u流、振蕩流、甚至停滯之處，其血流剪切應(yīng)力明顯降低且方向改變。血流剪切應(yīng)力明顯降低且方向改變。 經(jīng)檢測，這些部位的剪切應(yīng)力一般經(jīng)檢測，這些部位的剪切應(yīng)力一般 4 dyncm2左右，而不好發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化左右，而不好發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化部位的剪切應(yīng)力通常

33、大于部位的剪切應(yīng)力通常大于12 dyncm2。二二. 血流動(dòng)力學(xué)異常與血流動(dòng)力學(xué)異常與AS：1 1. .內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙與內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙與ASAS血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境改變血流動(dòng)力學(xué)環(huán)境改變 內(nèi)皮細(xì)胞受損內(nèi)皮細(xì)胞受損血管重構(gòu)血管重構(gòu) AS AS發(fā)生和發(fā)展發(fā)生和發(fā)展而血管損害而血管損害血流動(dòng)力學(xué)異常，血流動(dòng)力學(xué)異常，促進(jìn)促進(jìn)ASAS的進(jìn)程，的進(jìn)程，形成惡性循環(huán)。形成惡性循環(huán)。其中，內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是其中，內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是ASAS的一個(gè)早期表現(xiàn)。的一個(gè)早期表現(xiàn)。 血管內(nèi)膜作為血管直接與流動(dòng)血液接觸血管內(nèi)膜作為血管直接與流動(dòng)血液接觸的界面，不僅是一種切應(yīng)力變化感受器，而的界面，不僅是一種切應(yīng)力變化感受器

34、，而且也是一種能把血液流動(dòng)產(chǎn)生的生物力學(xué)信且也是一種能把血液流動(dòng)產(chǎn)生的生物力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為血管壁生物學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)換器號(hào)轉(zhuǎn)化為血管壁生物學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)換器(將感受將感受到的切應(yīng)力信息傳遞到毗鄰細(xì)胞，進(jìn)而釋放到的切應(yīng)力信息傳遞到毗鄰細(xì)胞，進(jìn)而釋放和激活某些生物活性物質(zhì)以影響細(xì)胞和細(xì)胞和激活某些生物活性物質(zhì)以影響細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)外基質(zhì))，促使血管壁結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以使其，促使血管壁結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，以使其與所處的力學(xué)環(huán)境相適應(yīng)。與所處的力學(xué)環(huán)境相適應(yīng)。 在正常生理動(dòng)脈血流及剪切應(yīng)力在正常生理動(dòng)脈血流及剪切應(yīng)力(15 dyncm2)作用下作用下，血管內(nèi)皮細(xì)胞呈橢圓狀，其長軸與血血管內(nèi)皮細(xì)胞呈橢圓狀，其長軸與血管內(nèi)血

35、液流動(dòng)的方向一致。管內(nèi)血液流動(dòng)的方向一致。 血管內(nèi)皮細(xì)胞功能：血管內(nèi)皮細(xì)胞功能：具有屏障和選擇性通透具有屏障和選擇性通透分泌各種生物活性物質(zhì)：分泌各種生物活性物質(zhì)： 調(diào)節(jié)血管張力；調(diào)節(jié)血管張力； 調(diào)節(jié)出血與凝血功能；調(diào)節(jié)出血與凝血功能； 抑制白細(xì)胞黏附；抑制白細(xì)胞黏附； 抑制血栓形成；抑制血栓形成； 抑制平滑肌細(xì)胞增殖和遷移等。抑制平滑肌細(xì)胞增殖和遷移等。 反之，在血流剪切應(yīng)力降低反之，在血流剪切應(yīng)力降低( 4( 4dyncm2) )的情況下，的情況下，VECVEC呈多角型，排列不規(guī)則。呈多角型，排列不規(guī)則。 內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌的多種血管活性物質(zhì)和細(xì)內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌的多種血管活性物質(zhì)和細(xì)胞因子間的平衡遭到破壞，如一氧化氮胞因子間的平衡遭到破壞，如一氧化氮( (NO)NO)、前列前列環(huán)素合成減少或生物活性降低，而環(huán)素合成減少或生物活性降低，而NONO具有抑制單核具有抑制單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附的作用。細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附的作用。 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙還會(huì)引起凝血