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第1章 心脑生理系统常识

(第一节)脑血管的解剖与系统

脑血管包括颈动脉系统、椎-基底动脉系统、毛细血管、脑深浅静脉和颅内静脉窦。脑血管是中枢神经系统的重要组成部分,了解脑血管解剖特点及供血范围,对全面掌握脑血管病知识非常重要。尽管自CT、MRI等问世以来,脑血管病的诊断与治疗已进入了一个新时代,仍应全面认识脑血管的解剖学。

一、颈内动脉系统

颈内动脉约于甲状软骨上缘或第4颈椎水平起自颈总动脉,沿咽侧壁上行至颅底,经颈动脉管进入颅腔,通过海绵窦,于前穿支附近分为大脑前动脉和大脑中动脉。按其行程可分为颈部、岩部、海绵窦部和大脑部四部,后三部合称为颈内动脉颅内部,颈部又称为颅外部。

颈内动脉颈部行程较直,直径约5毫米,但有时在起始部上方3~6厘米处呈S状弯曲。岩部起自颈动脉外口,先稍向上,随即向前、向内,于颞骨岩部尖端出颈动脉管内口,在破裂孔上方进入中颅窝。于后床突外侧穿过硬脑膜外层移行为海绵窦部,海绵窦部先沿蝶骨体两侧的颈动脉沟前行,至前床突内侧弯向后上方,穿过海绵窦顶移行为大脑部。呈C字形走行于蝶鞍旁的一段称为“虹吸部”,其下半在海绵窦内,位于海绵窦的侧壁。颈内动脉大脑部在前床突内侧续于海绵窦部,由前向后行走至蛛网膜下腔,在视交叉外侧前穿支下方分为大脑前、中动脉。一般把此部与海绵窦部合称为颈内动脉虹吸部,此处行程迂曲,对减缓脑动脉搏动、缓冲脑动脉血压有一定作用,在脑血液循环调节中,虹吸部有“闸门”机制。颈内动脉的颈部无分支,岩部和海绵窦部的分支较细小,颈内动脉的主要分支发自大脑部。

大脑中动脉是颈内动脉最大的分支,大脑半球80%的血液来自此动脉,其皮质支主要分布到额叶眶面外半部及半球的上外侧面。大脑中动脉是脑血管疾病发生最多的部位,闭塞时中央前回和内囊的锥体束同时受损,出现对侧偏瘫;中央后回受损,出现对侧感觉丧失;视放射受损,出现对侧同向偏盲,损伤优势半球,出现失语、失用及失认症等。

二、椎动脉

在颈根部起自锁骨下动脉,向上穿行上5~6颈椎横突孔,经枕骨大孔入颅,至桥脑下缘,两侧椎动脉合并成基底动脉,临床上合称为椎-基底动脉系统。

三、基底动脉

沿桥脑基底动脉沟前行,至桥脑上缘分为左、右大脑后动脉。基底动脉发出以下分支。

四、脑底动脉环

脑底动脉环亦称Willis环,位于脑底面,围绕视交叉、灰结节及脚间窝,系由一条前交通动脉、成对的大脑前动脉近侧段、颈内动脉、后交通动脉及大脑后动脉近侧段组成。在相当一部分病例中,此环有不同程度的变异,或组成此环的动脉有某种发育不良,在个别病例甚至残缺。

脑底动脉环的功能意义不仅是颈内动脉系统与椎-基底动脉系统的前后吻合,而且也是两侧颈内动脉系统间的吻合,在病理情况下,特别是在某部血管闭塞时,对维持脑的血液供应有一定作用。脑底动脉环的主要作用在于平衡前脑两半球的血流,而后部的血流平衡是经过基底动脉实现的。

五、脑的静脉

(1)大脑浅静脉:大脑皮层及皮质下白质的毛细血管汇集成小静脉,小静脉在软膜内吻合成静脉网,并进而汇合成一些大脑浅静脉。大脑浅静脉约为三组,即大脑上静脉、大脑中浅静脉、大脑下静脉。

(2)大脑深静脉:主要引流大脑半球深部结构包括半球白质、基底节、间脑和脑室脉络丛的静脉血,主要为大脑大静脉、大脑内静脉及基底静脉。

(第二节)脑血液循环的生理与病理生理

大脑是人体内新陈代谢最旺盛的器官,脑的血液供应非常丰富。正常成人脑的平均重量不到体重的3%,但血流量却占全身血流量的1/5(每分钟50毫升/100克脑组织)。脑的供血动脉有4条,即左右颈内动脉和椎动脉。左右椎动脉每分钟接受约300毫升血流,分布至颈和脑的后2/5,即脑干、小脑、大脑枕叶、部分颞叶。每侧颈内动脉每分钟接受300~400毫升血液,分布到同侧的视觉器官及同侧脑的前3/5。因为颅腔容量相对固定,脑血管的舒缩幅度受到相当限制,故脑血流量的变化幅度较其他器官为小,中枢神经强烈兴奋时,脑血流仅增加5%左右,而骨骼肌在运动时可增加15~20倍。脑组织占整个体重的2%~3%,然而须用的血液供应占心搏出量的15%~20%,说明脑组织有较高代谢率。每100克脑组织的氧消耗量为3毫升/分钟,占全身组织的氧消耗量的25%左右。

脑组织的葡萄糖消耗量4~8克/小时,即24小时约115克。

脑本身几乎没有储存供能物质,故高度依赖于丰富而稳定的血液供应,脑血流完全阻断5秒即可导致意识丧失,阻断8秒即可引起难以恢复的损害。

一、生理条件影响下的脑血流量变化

(1)年龄:儿童脑血流量和脑氧消耗率为最高,例如6岁儿童的脑血流量为1.06毫升/(克·分钟)。到发育期后很快锐减,脑血流量为0.54~0.62毫升/(克·分钟)。至50岁以后又逐渐减少,一般均在0.5毫升/(克·分钟),同时脑氧消耗减少20%,葡萄糖消耗率减少40%。

(2)脑功能状态:脑血流量在睡眠时约为0.65毫升/(克·分钟),较平时略微增加,但脑氧消耗并无明显变化。各种感觉性刺激可增加有关脑皮质、皮质下灰质结构的脑血流量。脑皮质电刺激、脑干刺激诱发的脑电醒觉反应,癫痫发作,均可使脑血流量显著增加。精神情绪紧张或高度脑力劳动时可引起整个脑血流量或脑局部血流量(CBF)的增加。脑干损害、巴比妥类药物中毒、低温时,大脑的血流量和氧消耗率均降低。

高热时脑血流量可稍增加,但高热或低温所伴的脑血流量改变并不一定伴有脑氧消耗率的变化。

二、脑血流量的调节

脑血流量的调节受到很多因素的影响,相互间的关系错综复杂,最主要的因素大致为动脉压、动脉静脉压力差及脑血管阻力。

(1)脑血流量自动调节:脑血流量并不是消极被动地随血压的升降而涨落。脑血流量的自动调节功能在一定范围内是很有效的,高血压患者的脑血管自动调节有效功能,处在血压较高的水平进行。假如血压降低时,这种调节功能就较差。血压升高并超越一定限度,如平均动脉压突然升高越过平时的40%时,则会影响脑血管自动调节功能。脑血流量不仅没有减少,反而显著增加。在脑血管病变脑组织功能受损或短暂缺血后,可使自动调节功能受损。脑血管逐渐闭塞或低血压等引起脑血流量进行性降低,当低于灌注压时则引起脑代谢和结构障碍。

(2)脑血管阻力因素:

1)颅内压:在正常动-静脉压力差情况下,颅内压力越高,如超越4.41千帕就显著增大脑血管阻力,严重减少脑血流量。颅腔内空间固定,如有脑水肿或占位病变即会使脑血流量减少。

2)血黏稠度:脑血管阻力不仅与动-静脉压力差有关,血细胞压积和血黏稠度也能影响脑血流量,慢性贫血时脑血管阻力降低,CBF增加,红细胞增多症正相反;放血可使脑血流量增加,血液黏稠度增高、原发性红细胞增多症、高脂血症等可降低脑血流量。

3)脑小动脉管径:脑血管阻力因素中最主要和影响最大的是脑血管管径的改变,尤其是脑部小动脉的收缩和扩张。

(3)植物神经调节:颈动脉、椎动脉、基底动脉及其他较大的动脉分支均有颈交感神经末梢的分布。刺激交感神经引起的脑动脉收缩和脑血流量的减少,刺激迷走神经的近端所引起的脑血管扩张,是因为血压下降所引起的自动调节反应。

(4)体液调节:

1)动脉内氧分压(PaO2):当PaO2低于6.7千帕时,冠脉血流量、快速增加,灰质增加更显著。缺氧刺激可引起通气量增加,导致低碳酸血症,从而抵消了缺氧导致的脑血管扩张。

2)动脉内二氧化碳分压(PaCO2):二氧化碳是迄今所知的使脑血管扩张、血管阻力减少、脑血流量增加影响最强的因素。在生理状态下的脑血流量范围内,PaCO2改变0.13千帕可引起冠脉血流量、变化2.5%~4%,因此吸入7%的CO2能增加CBF达100%以上。因为CO2对脑血管状态的影响极大,因此在测定脑血流量时必须仔细监测PaCO2。

三、脑血管病与脑血流量

脑血管病病理状态均可出现脑血流量的调节障碍,病变区的脑血流量呈压力依赖性,随血压降低局部脑组织氧张力下降。脑梗死病灶的中心部位脑血流量显著降低形成不可逆性坏死区,其周围区脑血流量减少但能量代谢尚存,具有可逆性的缺血性损伤区称为脑缺血半暗带。缺血性脑卒中时脑局部血流量的变化为:局灶性充血、局灶性缺血、局灶性血管麻痹、广泛性异常、短暂脑缺血发作。

(第三节)人体血管系统

黄河和长江加起来的总长约11 700千米,这个数字足以令人惊叹。然而,要是与人体内的血管相比,却又微不足道了。因为人的全身血管加起来竟有10万千米长,足足可以绕地球2圈半。

人体内的血管可分为“动脉”“静脉”和“毛细血管”三大类。凡是运送血液离开心脏到全身各个器官的血管称为动脉。动脉壁有内、中、外三层膜。动脉结构上的最大特点是中膜含有多层的弹力纤维,管壁的弹性很大,因而能够承受得住从心脏喷发出来达120毫米汞柱(16千帕)压强的血流压力。

当血管内压力高时动脉可以扩张,压力低时又可回缩,特别是主动脉和大动脉还起着“弹性储存器”的作用。因为心脏的搏动是有节律的,心室射血时,主动脉和大动脉后容量增大,把一部分血液储存起来;当心室停止射血时,靠主动脉和大动脉的弹性回缩力继续推动血液向前流动,使血液的流动持续不断地进行。

静脉是导血回心的血管,起源于毛细血管,终止于右心房。静脉又分深、浅两种,浅静脉又叫皮下静脉,位置比较表浅,没有动脉与它伴行,透过皮肤容易看见。深静脉常与动脉伴行。静脉的特点是中膜很薄,所含的弹性纤维和平滑肌细胞很少,收缩能力及管壁的弹性均较小。但是,静脉的管径比相应的动脉粗,容量较大,可以储存较多的血液,全身循环血液的70%容纳在静脉系统中。血液从心室出发后虽然带着巨大的压力,但是沿途消耗了不少能量,到达小静脉时只有19.5毫米汞柱(2.6千帕)了,并且越走越低。因为每隔一段血管内都有一扇小闸门似的瓣膜,因而血液只能前进,不能逆流后退。

毛细血管遍布人体全身。在总长度为10万千米的血管中,毛细血管长度达6万~8万千米,整个身体的细胞都在它的网络之下。毛细血管的管壁很薄,只由一层内皮细胞构成,管壁厚度不到1微米。它具有半渗透性,血液流速很慢。在毛细血管,血液和组织之间进行物质交换,把营养物质和氧气释放给组织,同时又收集了组织代谢所产生的废物和二氧化碳。

血管因为年老或各种病理因素的影响,弹性逐渐降低,脆性增加,管腔狭窄,影响血流的畅通,此时便会发生许多严重的后果,如心肌梗死、中风等。血管是我们人体的生命长河,可以说,没有血管的健康,就不会有血液的正常运行,就不可能有生命的存在。因此,为了自己的健康长寿,请注意生活习惯,务必让生命长河畅通无阻。

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