樹若不夠高大,顯不出屋落隱身於自然,感覺不到路人嬌小,踽踽獨行!有樹群的寬大而強壯,才有村落的靜謐及安全感!
人的身體,也宛如有著樹群枝椏(他們是循環系統),罩著各個器官(猶如這些屋落)~彼此如同微雨濕潤,依存,循環,不已~
血管與血壓
心臟在收縮時,撐開動脈所產生的壓力稱為收縮壓;心臟在舒張時,主動脈、大動脈等被撐開的彈性動脈,回彈產生的壓力則稱為舒張壓。因此如果舒張壓較低,可能代表動脈較沒有彈性。小動脈有平滑肌但缺乏彈性蛋白,直徑很小,是血液系統中最大的阻力及維持血壓的來源。循環系統的管線中,血管的兩端要有壓力差,才會有血液的流動。因此,動脈壓力大於微動脈,又接續的大於微血管,再大於靜脈。但是微血管血流的速度最慢,這是因為微血管的數量最多所導致。但是以壓力來說,即便是靜脈端微血管,血壓仍必需要大於靜脈,才有利於血液的流動。
心縮壓–心舒壓 = 脈搏壓,而平均動脈壓 (MAP) = 心舒壓 + 1/3 脈搏壓,這是血壓中最重要的數據。
心輸出量:(每分鐘心臟所射出的總血量,ml/min)=心搏量(ml/次)×每分鐘的心搏速率(次/min)。心輸出量會隨著自主神經活性、運動量大小等生理狀況而調整。先前提過,交感神經增加心跳,副交感迷走神經降低心跳。能影響心跳及心搏量的因素,就能影響心輸出量。而心輸出量的改變,將影響血壓。
影響心搏量的三大因素:
①前負載(preload)(前負荷,心室收縮射血前所需承擔的負荷,也就是EDV):當心臟舒張時,全身靜脈血液會回流到心室,這些血液量就稱為舒張末期容積,全身總血量愈多,舒張末期容積就愈多,心臟就會耗更多的力氣把它們打出去,打出去的血液也就會愈多,因此在正常情況下,舒張末期容積增加會使心肌收縮力及心搏量上升。
②後負載(afterload)(後負荷,心室收縮射血時所面對的壓力,也就是血管的阻力):當心室要收縮將血液打到動脈時,要先能抵抗全身周邊動脈的阻力才能將血液打出去,小動脈如果受到動脈硬化或交感神經、腎上腺素的影響導致血管收縮,將會使血管阻力加大,心室若收縮力不變,就無法順利擠出血液,心搏量就會下降。
③心肌收縮力:交感神經興奮,會透過β1接受器,增加細胞內的cAMP的濃度,而開啟心肌細胞膜更多的鈣離子通道,再利用細胞外的鈣離子打開肌內質網的鈣離子通道,而真正增加了細胞質的鈣離子。因此帶動更多橫橋循環的進行,導致心肌細胞的收縮力增加,就能擠出更多的血液使心搏量上升。
法蘭克史達林定律:心肌在休息狀態下,粗細肌絲重疊的程度是過度的,因此,當EDV上升撐大心臟,使心肌細胞被拉長,就能讓心肌的收縮力就會增加,導致心搏量上升。
血壓的動力來源雖然是心臟,但是,調節血壓卻在血管。而構造是功能的決定因子,所以,不同的血管構造,有不同的功能。就整個循環系統而言,從心臟到最小的微血管,都有一個共通的組成,就是由一層內皮細胞所形成的平滑內皮,貼附在所有血管最內層與血液接觸的表面。
因為F = rP/R,意思是血流量 (ml/min) 與壓力差成正比,與阻力(血管長、血液黏稠度及血管半徑的四次方)成反比,所以,如果有兩血管管徑相差一倍,則較小血管的阻力是較大血管阻力的24=16倍,結果,大血管的血流量比起小血管,也有16倍。因此,調控微動脈的管徑,就能調控進入器官的血量。
微動脈管徑的調控方法:
局部控制:
1. 主動充血:來自器官組織的高度代謝性。所以二氧化碳上升,氧分壓下降,pH值下降,腺苷酸 (adenosine) 過高,鉀離子累積,以及花生四烯酸 (eicosandoid),具滲透活性物質,緩激肽,一氧化氮上升,都能讓血管擴張。
2. 流量自動控制:這又稱為肌原性,是因為血壓高低撐開血管拉扯平滑肌,所產生平滑肌的自動收縮或舒張,而導致血管收縮或擴張。例如:低血壓時會引起腦血管舒張,以增加進入腦部的血流量避免缺氧(此時會頭痛,喝咖啡可以緩解,因為咖啡因會刺激交感神經,提高血壓);而高血壓則會引起腦血管收縮,以避免腦部受高血壓的影響。
3. 被動充血:例如橡皮筋綁住手指,或睡覺壓迫手臂,都使血流不順暢,而引起組織細胞代謝物質累積所導致。
4. 組織受傷:傷害反應會引起花生四烯酸從細胞釋放到組織間液,產生發炎,從而導致血管擴張。
外源控制:
1. 自主神經系統:交感神經以α接受器讓消化道、腎臟及皮膚血管收縮,以β2接受器讓骨骼肌血管擴張。實際上,微動脈上兩種接受器都有,只是α通常遠多於β2,所以交感的反應通常是收縮。但是骨骼肌相反,β2多於α,所以產生血管擴張。要注意,正常情況下,心肌(靠主動充血)跟大腦(靠肌原性)的血流是不受交感所控制。一般說來副交感對血管的影響很小。而是另一型非腎上腺非膽鹼性的神經,會分泌一氧化氮,使血管舒張。
2. 內分泌系統:血管張力素II,血管收縮,心房利鈉肽,血管舒張。而腎上腺素的作用與交感同步,只是透過血液運行。因此,主要也是血管收縮的反應。
另外,內皮細胞也能分泌物質,直接影響平滑肌。例如:可放鬆血管的一氧化氮、前列腺環素,可收縮血管的內皮素-1。
微血管的史達林力:
任何一個時間點,都有5%的血液在微血管網內。全身細胞的活水泉源就是靠這5%網路暢通,這也是這套循環系統最主要的功能。因此,明白微血管的過濾與吸收作用,才能理解網路暢通的道理。最終還是要記得,有壓力差,才有血流。而血流,是由壓力大往壓力小的地方流動。
史達林力的主要力量是:靜水壓(流動的原因來自液體本身的壓力),及膠體滲透壓(因為蛋白質濃度的差異,所產生的液體流動)。而每種力量,在細分出血管及組織間液。整理如下:
將動脈血管中的液體壓到組織間液:微血管靜水壓(即血壓)及組織間液膠體滲透壓(組織間液的蛋白質吸引液體的能力,正常情形下非常低)。
將組織間液的液體吸回靜脈血管:微血管膠體滲透壓(靠血漿蛋白質,主要由肝臟製造)及組織間液靜水壓(這個力量通常也不大)。
當過濾出去的力量減去吸進來的力量,是正的,就代表這個微血管是在做過濾的工作;若相減結果是負的,就代表這個微血管是在做吸收的工作。
※膠體滲透壓:液體中蛋白質所造成的滲透壓,而正常情況下只有血漿中及細胞 內有蛋白質,組織間液中並沒有蛋白質的存在,所以組織間液中的膠體滲透壓常常是0。
在固定的平均動脈壓下,某特定組織的微動脈若產生舒張,微血管流體淨壓便會上升。而微血管壓力的上升,就造成過濾量的增加,使更多不含蛋白質的液體流入組織間液。反之若微動脈大幅收縮,會使得微血管流體淨壓下降,於是組織間液流回血管的液量便會增加。
而人體有60~70%的血液儲存在靜脈中。靜脈的血液要流回心臟,必須依賴靜脈平滑肌收縮,提高靜脈壓。此外,也依賴骨骼肌的收縮與舒張,將靜脈血像幫浦般的往心臟方向前進。除了胸腔靜脈以外,全身靜脈都有瓣膜,可以防止被推回去的靜脈血再度回流。當血液被送到腹腔時,可藉由呼吸時橫膈肌上下移動,所造成的胸腹壓力差,來幫助血液送到胸腔,血液送到胸腔候,就要靠心室舒張期的吸引力。大型的淋巴管也有辦膜,全身的組織間液要回收到心臟,一部分是藉由靜脈送回去,一部分則是要依賴淋巴管來運送。
※心室射出的血液量 = 靜脈回收(85%)+ 淋巴系統回收(15%)。
靜脈壓決定因素來自總血量及靜脈順應性。
血管的順應性 = 體積變化/壓力變化,順應性大,表示血管越容易被撐開。
水腫(Edema):
水腫(Edema):
依據這4個史達林力來說,造成水腫的原因有,
1. 動脈端微血管靜水壓↑,如腳扭傷,導致受傷的局部反應放出組織胺,直接使微動脈舒張。動脈端的微血管流體靜壓上升。
2. 靜脈壓上升,來自靜脈阻塞導致靜脈回流受阻,或心臟衰竭,血液積留在靜脈,而使微血管靜脈端的流體靜壓上升,因此吸收量減少,相對導致過濾量上升。
3. 膠體滲透壓:發炎或過敏反應,血管內皮細胞間隙變大,血漿蛋白滲漏到組織間液,組織間液膠體滲透壓↑,減少水分被吸收回去。甲狀腺功能低下也會造成組織間液有過多蛋白質而形成黏液水腫。或是微血管膠體滲透壓↓,如肝臟無法製造足夠的蛋白使血漿蛋白濃度降低,水分吸不回來而水腫。
4. 由於淋巴阻塞及淋巴切除,使組織間液無法順利回收。
1. 動脈端微血管靜水壓↑,如腳扭傷,導致受傷的局部反應放出組織胺,直接使微動脈舒張。動脈端的微血管流體靜壓上升。
2. 靜脈壓上升,來自靜脈阻塞導致靜脈回流受阻,或心臟衰竭,血液積留在靜脈,而使微血管靜脈端的流體靜壓上升,因此吸收量減少,相對導致過濾量上升。
3. 膠體滲透壓:發炎或過敏反應,血管內皮細胞間隙變大,血漿蛋白滲漏到組織間液,組織間液膠體滲透壓↑,減少水分被吸收回去。甲狀腺功能低下也會造成組織間液有過多蛋白質而形成黏液水腫。或是微血管膠體滲透壓↓,如肝臟無法製造足夠的蛋白使血漿蛋白濃度降低,水分吸不回來而水腫。
4. 由於淋巴阻塞及淋巴切除,使組織間液無法順利回收。
血壓:
1. 總血量:最直接的是身體總血量下降,血壓會跟著下降(例如失血);當總血量上升,血壓也會跟著上升(例如吃麥當勞)。
2. 總阻力:總血量不變時,若刺激交感神經(血管收縮,阻力上升,例如緊張)。
3. 心輸出量:當總血量以及總阻力都不變時,心輸出量的改變也會影響血壓。例如:運動使骨骼肌收縮,促使靜脈血液回流量上升、EDV上升,造成心搏量、心輸出量上升時,血液流量變大撞擊動脈,進而使血壓上升;而如果水腫或吃了利尿劑,使組織間液或排尿量上升時,能夠回心臟的血量減少、心輸出量減少,血壓就會下降。
血壓偵測器:
血壓偵測器是感覺神經的末稍,安放在血管壁上,屬於牽張接受器(拉扯就會使神經放電)。偵測器放在主動脈弓及頸動脈竇,當血壓上升刺激接受器,感覺神經放電頻率就上升,會經由迷走和舌咽神經的通路,往上傳到延腦交感神經中樞,抑制交感神經活性,降低血管收縮,血管阻力變小,促進副交感神經,使心跳變慢,心輸出量下降,雙管齊下,血壓就會下降。
不過,此種感受器,對血壓下降比對血壓上升,還來的敏感。當血壓下降時,感受器放電頻率會很快反應而降低,進而快速刺激交感,使血管收縮,回復原來血壓。例如:由平躺到突然站立,約有500~700ml的血液會應重力關係,立刻流到下肢,而降低了靜脈回流量,影響舒張末期容積、心搏量,使得心輸出量下降,就會瞬間血壓下降。因此要靠感壓接受器減少放電,才能興奮交感神經使心跳上升,血管收縮。正常人蹲地時,若太快起身站立,會感到頭暈,就是因為感壓接受器的反射迴路,需要幾秒鐘才能發揮效力。但如果是患有高血壓的人,因為長時間都處於血壓高於正常值的狀態,使得感壓接受器的敏感度下降。因此,他們如果太快起身站立,常會使感壓接受器來不及反應,導致血壓下降時間太久,腦部血流量不足,造成極度頭暈、昏厥。因此不管是因為什麼原因而昏倒,都不要急著把昏倒的人扶起來。
腎臟對血壓的調控:
身體的總血量的增減,可以來自腸胃道,例如嘔吐或腹瀉,也可以來自大量排汗,或大量的尿液增減。當腎臟回收愈多的水,尿液量就會愈減少,而總血量比較能維持。這在無法喝水,或者失血時,就有很大的幫助。當需要降低血壓時,也可以經由排尿量上升,減少總血量,而使血壓下降。在生理上,透過血壓偵測器所調控的血壓,能維持的時間是很短暫的,要長期的維持著一定的血壓,需要透過腎臟對尿量的控制來達成。
臨床案例:大失血
當大失血發生時,身體的總血量開始急速下降,立即的反應就是回到心臟的血量下降,因此,心搏量下降,使得心輸出量下降。血壓 = 心輸出量 Í 周邊總阻力,所以,血壓將隨即下降。感壓接受器放電減少,刺激交感神經興奮,使心肌收縮力變強,也使得靜脈壓上升(透過收縮靜脈平滑肌),這兩者,都能使心搏量上升。再加上交感刺激心跳上升,所以,心輸出量在兩者皆上升下,也會上升。然後,交感使微動脈收縮,增加周邊總阻力,而血壓 = 心輸出量 Í 周邊總阻力,所以,血壓可以回升(但無法回到原來的正常值)。
接著在12-24小時內,會因為微動脈收縮,導致微血管靜血壓下降,過濾量就會下降,但是吸收量不變,因此,導致回收比較多的組織間液(所以組織間液就會從細胞吸水過來,細胞就微微的脫水了)。這些組織間液進入血液,就增加了血漿的量,因此,可以再更加幫助血壓的回升(不過,要注意,此時的紅血球仍不足以供應,所以,將導致血容比下降)。此稱為自體輸血。