第八章 器官與血流
心的形狀如一倒置的、前后略扁的圓錐體，如將其視為頭部，則位于頭頂部、幾乎環繞心臟一周的冠狀動脈恰似一頂王冠，這就是其名稱由來。冠狀動脈是供給心臟血液的動脈，起于主動脈根部，分左右兩支，行于心臟表面。采用Schlesinger等的分類原則，將冠狀動脈的分布分為三型：右優勢型、均衡型和左優勢型。
左右冠狀動脈是升主動脈的第一對分支。
為一短干，發自左主動脈竇，經肺動脈起始部和左心耳之間，沿冠狀溝向左前方行3～5mm后，立即分為前室間支和旋支。前室間支沿前室間溝下行，繞過心尖切跡至心的膈面與右冠狀動脈的后室間支相吻合。沿途發出：
分布至動脈圓錐。
分布于左室前壁大部及前室間溝附近的右室前壁。
分布于室間隔前2/3。旋支沿冠狀溝左行，繞過心鈍緣時發出粗大的左緣支分布于左室外側緣；至心后面時發出較小的分支分布至左房與左室。右冠狀動脈起自右主動脈竇，經肺動脈根部及右心耳之間，沿右冠狀溝行走，繞過心右緣，繼續在膈面的冠狀溝內行走，在房室交點附近發出后降支，即后室間支。
分布于動脈圓錐，與左冠狀動脈的同名支吻合。
此支較粗大，沿心下緣左行趨向心尖。
在起點附近由主干分出（占60.9%，其余39.1%起自左冠狀動脈）。
起自右冠狀動脈，行向深面至房室結。
為右冠狀動脈的終支，與左冠狀動脈的前室間支相吻合，沿途分支至左、右心室后壁、及分室間隔支至室間隔后1/3。
左、右冠狀動脈的分支及其終末支，在心臟胸肋面變異較小，而在膈面變異較大。采用Schlesinger等的分類原則，將冠狀動脈的分布分為三型：
右冠狀動脈在膈面除發出后降支外，并有分支分布于左室膈面的部分或全部。
兩側心室的膈面分別由本側的冠狀動脈供血，它們的分布區域不越過房室交點和后室間溝，后降支為左或右冠狀動脈末梢，或同時來自兩側冠狀動脈。
左冠狀動脈除發出后降支外，還發出分支供應右室膈面的一部分。據我國調查，右優勢型約占65%，均衡型約占29%，左優勢型約占6%。
上述分型方法主要依據冠狀動脈的解剖學分布，但左心室的厚度在極大多數心臟大大超過右心室，所以，從血液供應量來說，左冠狀動脈永遠是優勢動脈。
冠狀靜脈主要有冠狀竇（開口于右心房），心前靜脈和心最小靜脈。冠狀竇主要屬支有心大靜脈，心中靜脈和心小靜脈。
根據冠狀動脈分支的走向及分布的位置，不難推測其營養心臟的部位。①右房、右室：由右冠狀動脈供血。②左室：其血液供應50%來自于左前降支，主要供應左室前壁和室間隔，30%來自回旋支，主要供應左室側壁和后壁，20%來自右冠狀動脈（右優勢型），供應范圍包括左室下壁（膈面）、后壁和室間隔。但左優勢型時這些部位由左旋支供血，均衡型時左右冠脈同時供血。③室間隔：前上2/3由前降支供血，后下1/3由后降支供血。④傳導系統：竇房結的血液60%由右冠狀動脈供給，40%由左旋支供給；房室結的血液90%由右冠狀動脈供給，10%由左旋支供給；右束支及左前分支由前降支供血，左后分支由左旋支和右冠狀動脈雙重供血，所以，臨床上左后分支發生傳導阻滯較少見。左束支主干由前降支和右冠狀動脈多源供血。
人體各組織器官要維持其正常的生命活動，需要心臟不停地搏動以保證血運。而心臟作為一個泵血的肌性動力器官，本身也需要足夠的營養和能源，供給心臟營養的血管系統，就是冠狀動脈和靜脈，也稱冠脈循環。冠狀動脈是供給心臟血液的動脈，起于主動脈根部，分左右兩支，行于心臟表面。正常情況下，它對血液的阻力很小，小于總體冠狀動脈阻力的5%，從心外膜動脈進入心壁的血管，一類呈叢狀分散支配心室壁的外、中層心肌；一類是垂直進入室壁直達心內膜下（即穿支），直徑幾乎不減，并在心內膜下與其他穿支構成弓狀網絡，然后再分出微動脈和毛細血管。叢支和穿支在心肌纖維間形成豐富的毛細血管網，供給心肌血液。由于冠狀動脈在心肌內行走，顯然會受制于心肌收縮擠壓的影響。也就是說，心臟收縮時，血液不易通過，只有當其舒張時，心臟方能得到足夠的血流，這就是冠狀動脈供血的特點。
人心肌的毛細血管密度很高，約為2500根/mm2，相當于每個心肌細胞伴隨一根毛細血管，有利于心肌細胞攝取氧和進行物質交換。同時，冠狀動脈之間，尚有豐富的吻合支或側支。冠狀動脈雖小，但血流量很大。占心排血量的5%，這就保證了心臟有足夠的營養，維持它有力地晝夜不停地跳動。冠狀靜脈伴隨冠狀動脈收集代謝后的靜脈血，歸流于冠狀靜脈竇，回到右心房。如果冠狀動脈突然阻塞，不能很快建立側支循環，常常導致心肌梗死。但若冠狀動脈阻塞是緩慢形成的，則側支可逐漸擴張，并可建立新的側支循環，起代償的作用。
在冠狀動脈及其分支之間存在著許多側支或吻合支，它是一種潛在的管道，平時在冠狀動脈供血良好的生理情況下，這些側支或吻合支并不參與冠狀動脈的循環，只有當冠脈主干發生狹窄或阻塞，而側支血管兩端出現壓力差時，或某些足夠強的刺激出現時（如嚴重缺氧），它們才開放并得以發展。血液便可通過這些側支繞過阻塞部位將血液輸送到遠側的區域。這些吻合支逐漸變粗，血流量逐漸增大，便可取代阻塞的冠狀動脈以維持對心臟的供血，這些通過側支或吻合支重新建立起來的循環稱為側支循環。但吻合支或側支血管的存在并不能說明都有側支循環的功能，這是因為側支循環的發展成熟需要較長的時間，且血流量較小，對心肌的保護作用有限。那么，影響側支循環形成的因素有哪些呢？①冠狀動脈阻塞發展的速度。病理生理學最新研究證實，冠狀動脈粥樣硬化始于兒童及青少年，并隨著年齡的增長逐漸加重，局部缺血也日益明顯，從而使吻合支的血管發生擴張，血流量增加，補償缺血心肌的血液供應，這就建立了該部位的側支循環。如果冠狀動脈突然閉塞，側支循環就不能形成，從而導致心肌梗死。②冠狀動脈閉塞的部位。若冠狀動脈閉塞的部位是其開口處或是近端，則主要血流中斷，遠端的側支也就成了無源之水。③相鄰動脈是否發生了閉塞。如果相鄰動脈也發生了閉塞，就失去了形成側支循環的條件。
機體在不同的狀態下，心臟的每搏輸出量及其本身能量的消耗是不一樣的，因此冠脈血流量也不一樣。在安靜狀態下，人冠脈血流量為每百克心肌每分鐘60～80ml，中等體重的人，總的冠脈血流量為225ml/min，占心輸出量的4%～5%。當心肌活動加強時，冠脈達到最大舒張狀態，冠脈血流量可增加到每百克心肌每分鐘300～400ml，所以，冠脈血流量的多少主要取決于心肌的活動。由于冠脈血管的大部分分支深埋于心肌內，因此心肌的節律性舒縮對冠脈血流產生很大影響，對左冠脈影響更大。動脈試驗表明，心臟收縮期冠脈血流急劇減少，這是因為心臟對心腔產生的壓力必須超過主動脈壓（即冠脈灌注壓）才能發生射血。因此，心肌深層（心內膜下心肌）的血管受壓最大而血流最少，甚至一些血流因受壓而向心外膜血管倒流。射血開始后，主動脈壓力升高，冠狀動脈主干內的血流略有增加。只有當心臟舒張開始，心肌內壓力急劇下降，血管外壓力解除，在主動脈壓力（舒張壓）的驅動下，冠狀動脈血流才大大增加。一般來說，左心室在收縮期的冠脈血流量只有舒張期的20%～30%，由此可見，舒張期的主動脈壓（舒張壓）和舒張期的長短（與心率有關）是決定冠脈血流的兩個十分關鍵性因素。體循環的外周阻力增大，舒張壓升高，則冠脈血流量增多；當心率加快時，由于心動周期的縮短主要是心舒期縮短，故冠脈血流量減少。臨床上因用藥不當導致血壓過低、或心動過速而誘發心絞痛者，原因就在于此。心臟收縮對右冠脈血流的影響不太大，這是因為右室壁較薄，右心腔壓力低，心肌收縮對心肌內血管的擠壓作用小的緣故。但右心室肥厚的患者，心肌擠壓作用也不容忽視。冠狀動脈血流量受多種因素的調節，但最主要的是心肌本身的代謝水平，而神經和激素對冠狀動脈血流的調節作用是次要的。心肌收縮的能量來源幾乎唯一地依靠氧化代謝。心臟無時無刻不在跳動，故耗氧量較大。人體即使處于安靜狀態時，每百克心肌每分鐘耗氧量也達7～9ml，冠脈血流經心臟后，其中65%～70%的氧被心肌攝取，因此，心肌提高從單位血液中攝取氧的潛力較小。當機體劇烈運動或精神緊張時，心肌的舒縮活動增強，耗氧量也相應增加。此時，機體主要通過冠脈血管舒張，即增加冠脈血流量的途徑來滿足心肌對氧的需求。實驗研究證明，冠脈血流量與心肌代謝水平成正比。在切斷支配心臟的神經后，這種關系仍舊存在，也就是說，當心肌耗氧量增加或心肌組織中的氧分壓降低時，即可引起冠狀動脈舒張。實際上，低氧時冠脈血管舒張并非由低氧直接引起的，而是由某些代謝產物作用的結果。研究表明，心肌的代謝產物，如腺苷、H＋、二氧化碳、乳酸、緩激肽和前列腺素E等，均可引起冠狀動脈舒張，而腺苷被認為起著最重要的作用，因為腺苷具有強烈的舒張小動脈的作用。至于神經和激素對冠狀動脈血流的影響，在很短時間內就被心肌代謝改變所引起的血流變化所取代。調節冠脈血流量的因素主要有物理因素、代謝因素、神經體液因素和自身調節因素中最重要的是代謝因素，即心肌本身的代謝水平。
決定冠脈血流量的物理因素主要是冠脈血管床的阻力和冠脈的有效灌注壓。
正常情況下，血管長度及血液黏滯度變化較小可略不計，則冠脈阻力主要由血管半徑來定，冠脈血流量與阻力血管半徑的4次方成正比。因此，冠脈血管的口徑是冠脈血流量的決定性因素，冠脈血管的口徑一方面受冠脈血管平滑肌舒縮調節，還受血管外心肌收縮的擠壓作用。在一個心動周期中，心肌節律性舒縮對冠脈血流的阻力影響很大。左心室在收縮期形成的冠脈血管阻力大于心舒期的冠脈血管阻力，加之心舒期長于心縮期，故左心室舒張時冠脈血流量大，而心縮期的冠脈血流量則大大減少。右心室壁薄，收縮時產生的張力小，對冠脈血管的擠壓程度小，故右心室收縮時對冠脈血流量的影響不如左心室明顯。
是指冠脈流入端與流出端之間的壓力差，即主動脈壓與右心房之間的壓力差。因此，冠脈有效灌注壓是推動冠脈血流的動力。當有效灌注壓波動在8～24kPa（60～180mmHg）范圍內，冠脈血流量仍保持相對恒定。如果灌注壓低于這個范圍，冠脈會發生最大限度的擴張，以防止冠脈血沉重的減少；若灌注壓超過這個范圍，血管內壓可大于血管平滑肌的收縮力，使血管充脹，血流將增多。
心肌代謝水平與冠脈血流量之間呈正變關系。心肌在代謝中，可釋放多種舒血管的代謝產物，如CO2、乳酸、H＋和腺苷等，其中腺苷是最主要的而且是最強烈的舒血管物質。當心肌代謝增強，細胞缺氧時，心肌細胞內ATP分解為ADP和AMP，在冠脈血管周圍間質細胞內5′－核苷酸酶作用下，使AMP分解產生腺苷，腺苷易于透過細胞膜彌散到細胞間隙，作用于阻力血管平滑肌，產生強烈的擴血管作用。從而增加局部冠脈血流，保證心肌代謝活動和改善缺氧狀況。
冠狀動脈受迷走神經和交感神經的支配。迷走神經纖維在冠脈中分布較少。迷走神經興奮一方面對冠脈的直接作用是使血管擴張；另一方面，卻因使心臟活動減弱，心肌耗氧量降低，血壓下降，間接使冠脈血流減少。故迷走神經對冠脈血流影響不大。交感神經興奮，其總效應是使冠脈血流量增多。一方面它直接使冠脈血管收縮，另一方面，當交感神經興奮，引起心臟活動加強，動脈血壓增加，使冠脈血流量增加，同時更重要的是心肌耗氧量增加，代謝產物增多，繼發性引起冠脈血管擴張。因此，交感神經的直接縮血管作用被心肌代謝增強產生的強有力舒血管作用所掩蓋。
腎上腺素和去甲腎上腺素通過增加心肌代謝活動和耗氧量，使冠脈血流量增加。抗利尿激素可使冠脈血管收縮，冠脈血流量減少。PGI2具有擴張冠脈作用，而引起冠脈收縮的主要是血栓素A1。冠狀動脈內皮細胞可合成PGI2，而且在心肌缺血時PGI2的合成和釋放增加，從而擴張冠脈，這也是冠脈血流量一種重要的調節。
心肌微循環是指心臟微動脈和小靜脈之間的血液循環，是心肌細胞與血液進行物質交換的重要場所。心肌微循環障礙會影響微循環灌注，引起相應心肌缺血臨床癥狀。目前，對于心肌微循環水平的血流灌注已經越來越受到重視，深入地了解心肌微循環灌注可以為臨床檢測以及治療提供有力的幫助。冠脈微循環受損是決定急性心肌梗死（AMI）預后的獨立危險因素。近年來，對冠脈微循環的重要性有了較深入的認識。
冠脈微血管指直徑＜200μm的血管，冠脈造影不能看到。成人冠脈內有約45ml的血液，定義為冠脈血容積，其中冠狀動脈、靜脈和毛細血管網各占1/3。基礎狀態下，約8%的左室重量為微循環內的血液，而其中的90%在毛細血管內，定義為心肌血容量（myocardial blood volume，MBV）。冠脈血流速度與毛細血管的直徑和分布有關，毛細血管平均長度0.5mm，平均直徑7μm，靜息狀態下紅細胞血流速度約為1mm/s。冠脈微循環不僅是心肌內血液流通的網絡結構，還控制心肌血流和代謝。冠狀動脈平滑肌的肌源性反應通過自身調節能維持毛細血管的壓力在穩定狀態；冠狀靜脈同樣有弱的肌源性反應，通過改變血液流變學的成分而控制局部血管阻力。在冠脈血流增加的情況下，冠狀動脈血流（coronary blood flow，CBF）的阻力主要來自毛細血管，并限制了最大的CBF。毛細血管越多，冠脈血流增加情況下的CBF越高；反之，冠脈血流增加情況下CBF越低。這與解剖或者功能上的毛細血管數量改變有關。
正常冠狀動脈微循環的冠狀動脈分為兩部分，大的傳導性血管和小的毛細血管前阻力血管。正常情況下，大血管具有傳導功能，幾乎對血流無阻力作用，血管壁的彈性作用儲存收縮期射血的能量用于舒張期，保持血流持續穩定地灌注到心肌。另一方面，心肌的小血管通過調節管腔大小改變血管阻力，目的是用來平衡血液對心肌供氧及心肌代謝的需要。心臟的微循環和其他器官微循環不同，它既是驅動血液的器官，也是血液流經的器官。盡管微循環系統由于心臟的跳動不斷承受壓力，但由于冠狀動脈循環具有較大的微動脈沒有壓差的特點，便保證了心肌深層的血液供應。
直徑＞30μm的心肌毛細血管總阻力主要來自血管阻力；直徑＜30μm的心肌毛細血管總阻力決定于血液黏滯度。在循環總阻力增加60%～70%的情況下，血管阻力和血液黏滯度對總阻力的貢獻是相乘的，很小的血液黏滯度改變就會對毛細血管總的循環阻力產生很大的影響。高脂蛋白血癥者血液黏滯度顯著增加，其冠脈微循環總阻力增加。冠心病患者冠脈微循環總阻力與血黏滯度有強的正相關性。
輕、中度冠脈狹窄通過自身調節，可以減少小動脈的阻力而抵消微循環阻力的增加，結果是總的血管阻力沒有改變，靜息下CBF也沒有改變，冠脈血流增加情況下總的血管阻力下降。對于顯著狹窄的冠脈來說，冠脈血流增加時小動脈和靜脈阻力已經是最小了，此時阻力的增加主要來自毛細血管阻力的增加。故冠脈狹窄時CBF儲備減少主要是由于毛細血管，而不是狹窄本身。
急性心梗后，冠脈再灌注與梗死相關動脈的殘余狹窄程度、毛細血管栓塞和血栓數量與程度均影響再灌注水平。血管痙攣、心肌細胞水腫等因素也會使冠脈在再灌注幾小時后出現無復流現象，故檢測無復流以判斷心肌壞死程度的理想時間點是再灌注后48小時。微血管堵塞與內皮細胞腫脹、白細胞浸潤、紅細胞滯留和血管外水腫有關，也隨著再灌注時氧自由基損傷而加重；臨床急性心梗溶栓及經皮冠狀動脈成形術（PCI）過程中血栓栓子、粥樣斑塊會向心肌內小血管移動，組織因子釋放等可以激活血小板，使得血小板聚集，在心肌微血管內形成原位微血栓，故再灌注后無復流發生區域也應包括微血管栓塞區域。
收縮期血流逆轉是無復流現象另一個標志，與毛細血管堵塞有關。冠脈微循環無復流患者的冠脈總阻力增加，導致前向平均CBF速度減慢。無復流現象提示的梗死心肌面積的大小和臨床表現有很大的差別。與無復流現象發展相關的因素包括缺血區域的大小、缺血區域心肌損害的嚴重性、梗死相關動脈的閉塞狀態。梗死前的心絞痛可改善無復流，這是通過側支血流、缺血預適應、減少血栓等機制完成的。
急性心肌缺血時只要血流仍有25%以上，并有冠脈側支血流的存在，心肌就不會發生壞死。連接毛細血管床的側支血管多存在于心內膜區域，形成了交通動脈。側支血流的速度通常比正常血流速度要慢。與正常心肌相比，側支供血區域充盈顯著延遲。有側支循環供血的梗死區域，梗死血管再通后，患者心功能顯著改善，改善的程度與側支血流的數量和空間分布有關。實際上絕大多數患者都有側支循環，但僅有部分較大的側支血管可以通過冠脈造影看到。梗死相關動脈沒有再通的患者，依賴側支循環存活的心肌可能會因運動誘發心肌缺血，而產生較嚴重的后果，如心律失常、心肌局部功能喪失、心室壁張力增加等。
1.心肌微血管病變研究發現，吸煙、血脂異常、糖尿病等傳統認識上的冠心病危險因素在引起冠脈大血管發生明顯病變的同時或之前也會損害血管內皮功能、影響微小血管對舒血管物質（如腺苷等）的反應或是心肌微血管發生結構上的破壞，從而造成微血管功能障礙導致心肌微循環灌注不足。
2.冠狀動脈微循環阻塞冠狀動脈粥樣硬化不穩定斑塊自行破裂或在PCI或溶栓治療過程中碎斑塊或小血栓堵塞冠脈遠端發生冠狀動脈微栓塞（CME），從而造成微血管阻塞影響心肌微循環的灌注。CME是血栓病變PCI或溶栓治療等過程中常見的并發癥，可以解釋一些患者行PCI后，雖然TIMI血流達Ⅱ～Ⅲ級，但心功能卻未見好轉，而且仍然會反復出現心絞痛癥狀。此外，冠脈斑塊能釋放生物活性因子，能引起異常微血管收縮，從而加重冠脈微循環功能損害，如組織因子是一種生物活性肽。它會在活動性的冠脈病變處逐漸增加其表達。當它釋放到冠脈循環時會造成冠脈血流顯著減少。因此，各種在冠脈病變基礎上導致心肌微循環發生機械性或功能性閉塞的因素都會造成心肌微循環灌注不足。由此可見，即使無明顯冠脈大血管狹窄但有微循環功能障礙造成微循環灌注不足，仍然會導致臨床不良事件的發生。研究提示，急性心肌梗死后影響患者預后的重要因素為梗死區微血管的再灌注程度，這也說明心肌微循環灌注對于評價患者預后的重要性。因此，了解患者心肌微循環灌注對于評價患者預后以及臨床治療都有重要意義。
3.心肌微灌注不良 急性心肌梗死患者治療的關鍵在于及早實現梗死相關血管的血運重建，恢復心肌微灌注，只有病變心肌充分灌注才能最大限度的改善患者的預后。盡管恢復梗死相關血管的TIMIⅢ級血流被認為是再灌注成功的“金標準”。然而，在臨床實踐中，經冠脈造影證實已達到TIMIⅢ級血流的梗死相關血管，其供應的心肌組織并沒有恢復有效的血流灌注，最終導致左室功能下降，心力衰竭的發生。因此，心外膜血管通暢并不代表心肌組織水平得到充分的灌注，這主要與無復流現象有關。
（1）無復流現象定義是在無明顯的持續性機械梗阻（排除有明顯的狹窄性病變、夾層和血栓形成、心外膜血管痙攣）的情況，冠狀動脈遠端前向血流速度緩慢或無血流（TIMI血流≤Ⅰ級為無復流，TIMI血流Ⅱ級為慢血流）。無復流現象是冠脈介入領域少見并發癥，據統計在各種血運重建治療中發生率僅0.6%，多見于冠狀動脈粥樣斑塊切除術、大隱靜脈移植橋血管退行性病變、急性心肌梗死和含血栓病變經皮冠脈介入治療，在（急性心梗時直接經皮冠狀動脈介入治療（PCI）治療中無復流現象發生率超過30%，和沒有發生該現象的患者相比，有無復流的患者功能恢復和臨床遠期預后都較差。
（2）無復流的形成機制目前仍不十分清楚，目前認為與多因素導致的微血管功能障礙有關。這些因素包括：粥樣硬化斑塊脫落的活化組織因子，血栓和脫落碎片栓塞；閉塞血管再通時，各種栓子隨再通血流或機械操作一次或反復栓塞遠端各級微血管是產生無復流現象的最重要和最始動因素。再灌注時氧自由基介導的內皮損傷。血管擴張劑的有效應用證明了無復流時微血管痙攣的存在。然而，有試驗證明其在微循環障礙中不起主要作用。除此之外，微循環損傷引起心肌微灌注不足，導致心肌細胞腫脹，周圍組織水腫，微血管床受壓，又進一步加重心肌灌注不足。
眾所周知，心肌微循環是心肌細胞與血液進行物質交換的重要場所。心肌細胞通過心肌的微循環進行能量代謝，而冠狀動脈狹窄的患者心肌得不到充分的血流灌注，就會產生一系列的臨床癥狀；心肌微循環出現障礙也可產生心肌缺血相應的臨床癥狀。心肌血流灌注與冠狀動脈狹窄、高血脂、糖尿病等因素一樣，都是決定冠心病預后的重要因素，近年來血管成形術后的心肌再灌注問題得到重視。
心臟血液循環的功能狀態直接影響心臟結構、功能和代謝，對于心臟病變的發生、發展、療效、預后等具有重要的影響，而心肌病變本身會造成微循環結構和功能的障礙。目前用于評價心肌微循環的指標主要分為直接和間接兩大類：前者包括微血管的舒縮功能與通透性、微循環血流量與灌注、微血管內皮功能狀態；而心肌組織代謝和心室功能狀態則可間接地反映心肌微循環功能狀態。冠狀動脈及心肌發生病變時，常常出現導血管并發微血管的血流異常，心肌組織水平灌注不良。
該技術是以染料為對比劑，觀察其在心肌的灌注與清除，判定TIMI心肌灌注分級，被稱為“心肌血管造影術”；以TIMI血流分級（TIMI flow grades，TFGs）、校正的 TIMI幀數（corrected TIMI frame counts，CTFCs）等指標可間接評估冠脈微循環。有研究表明，TMPGs是急性心肌梗死患者PCI術后2年生存獨立預測指標。
TIMI共分為4級：①0級：無對比劑進入心肌，沒有或有極少的一過性對比劑心肌染色；②Ⅰ級：對比劑緩慢進入心肌，但微血管的心肌染色不消失，呈“毛玻璃”樣，或罪犯血管供應區心肌的對比劑染色在下一個序列造影時（間隔30秒）仍然存在；③Ⅱ級：對比劑進入心肌組織和排空延遲（進入心肌的對比劑呈“毛玻璃”樣，或在罪犯血管供應區心肌密度增高，持續3個心動周期不消失或僅有稍許密度減低）；④Ⅲ級：對比劑在心肌組織中進入和排空正常（進入心肌的對比劑形成“毛玻璃”樣或在罪犯血管分布區心肌組織密度增高，排空正常）。Gibson等的研究發現，TIMI分級和急性心肌梗死患者的預后顯著相關，即便是在心外膜血流TIMIⅢ級患者中，分級不正常者的30天病死率是正常者的7倍。
MCE是近年發展的一種影像新技術。其原理是將含有微氣泡的對比劑直接經冠狀動脈注入抵達冠狀循環，或經周圍靜脈注入通過肺循環后抵達冠狀循環。當微泡通過心肌微血管床時，在二維超聲心動圖上可見到心肌顯影。由于微氣泡通過心肌時完全保持在血管內，又由于微泡的大小及變形性與紅細胞相當，可視作紅細胞流動的示蹤劑，故MCE可用來在跳動的心臟上估價冠狀微循環。MCE簡便、無創，是目前評估活體冠狀動脈微循環異常的最有效方法之一。它將高能量聲振形成的微氣泡經靜脈注射，通過肺循環獲得左心心肌MCE灌注超聲學圖像，通過心肌顯像的范圍和對比劑在心肌內排空的速率來評價危險心肌、梗死心肌、側支循環和冠狀動脈的儲備能力。MCE可以對心肌灌注情況進行定性評價。MCE通過檢測微血管血流了解心肌灌注缺損，可以確診急性心肌梗死，正確評估冠脈造影不能確定的再灌注是否成功和存活心肌的范圍，較準確地評估梗死區域的面積；監測溶栓治療和介入治療的效果；還可用于判斷干預治療對能否減少再灌注損傷后的炎癥反應。另外。MCE有助于對合并左束支傳導阻滯、心室起搏、預激綜合征等患者合并急性心肌梗死的診斷。
注射雙嘧達莫、腺苷或腺苷三磷酸介導最大CBF下用PET檢查局部心肌微循環血流、微循環血流儲備。以13 N2NH3·H2O檢測為例，PET直線掃描定位左室，然后在透射掃描同時進行15～20分鐘的動態顯像，校正隨后的組織衰減發射掃描，并消除因間壁與側壁放射性分布差異所產生的影響。15～20秒內均勻地的彈丸注射13 N2NH3·H2O（0.25mCi/kg），同步采集動態圖像檢測心肌血流，MBF在基礎掃描后50分鐘獲得；雙嘧達莫注射4分鐘后，檢測最大MBF，心肌血流用ml/（min·g）為單位記錄。在相應的左室節段如室間隔、左室游離壁對平均MBF進行評價，冠脈擴張儲備的計算方法為最大MBF/基礎MBF。
20世紀90年代早期，應用釓進行增強核磁灌注成像的技術誕生。1997年，Fritz－Hansen等研究證實，核磁灌注成像技術測定的MPR與侵入性檢查結果相比同樣有效，隨后又有研究證實心臟核磁灌注成像與PET測定的MPR密切相關。進一步的臨床實用證明，核磁灌注成像用于評估冠狀動脈疾病比SPECT成像有輕微的優勢。對已知或懷疑有冠狀動脈疾病的患者，給予腺苷的灌注變化和給予多巴酚丁胺的室壁運動變化，兩者的聯合評估可提供完美的預后數據。隨訪3年，兩者正常的預示著非常低的心血管事件率（0.8%）。最近，100例無冠狀動脈狹窄但癥狀表明有心肌缺血的婦女被進一步行心臟核磁灌注成像檢查，平均隨訪34個月，左室射血分數和心臟核磁灌注成像數據多變量分析證明，高風險組患者遭受更高的心血管事件。盡管這項技術可用于臨床判斷MVA的患者，但由于技術高度復雜，仍限于在特殊的成像中心有專業技能的人員使用，并大部分被用于調查研究領域。然而，由于無電離輻射以及完美的信號，噪音比和較高的空間分辨率使得這項技術有著高度的可行性和吸引力。但只有當心臟核磁灌注成像技術簡單化以后，這項技術才能廣泛地應用于臨床。
雖然核素成像中，心肌可從循環血流中高效攝取和清除示蹤劑，但CT和MRI灌注成像使用了首過成像技術，成像時快速跟隨著一個大的彈丸式對比劑注入，使得能從開始就顯影對比劑通過心臟血管和其他組織的過程。在首過成像技術中，對比劑仍能很好地遍布心臟的血管，在對比劑濃度和MBF之間得出一個量化關系。高分辨率和即時的灌注成像是心臟CT成像技術的主要優勢，但碘對比劑的腎毒性以及電離輻射的損害是限制這項技術發展的主要障礙。此外，應用多層CT（multichamber CT，MDCT）檢測微血管疾病還存在另一個障礙，即患者通常需服用β受體阻滯劑減慢心率以減少運動偽影。然而，隨著MDCT的發展，32排CT已經能完成MBF和心肌灌注儲備（myocardial perfusion reserve，MPR）的檢測，且只需檢測器轉動，不用移動檢查床，受線量和運動偽影都將減少。適當放射量的MDCT測定CFR現在已明確可行。當前，320個國際多中心試驗已明確了MDCT灌注成像測定MPR的有效性和臨床使用價值，其研究結果有望在近期出來。
多普勒導絲技術研究心外膜冠脈血流，可檢測冠脈血流和儲備，反映冠脈微循環；除了用141Ce或103 Ru標記的彩色微球技術外，也有用放射性核素標記熒光微球技術檢測心肌微循環。
1.長期心肌缺血而導致能量供應不足，即心肌高能磷酸鍵的耗竭。
2.心肌細胞膜上的鈉－鉀泵和鈣泵發生紊亂或喪失，當重新回復主動脈灌注時，大量的水、鈉和鈣離子涌入受損害的細胞內，使心肌內鈣離子明顯升高，即鈣離子向細胞內異常流動形成鈣超負荷，而鈣鹽在心肌內積累，心肌出現明顯水腫，導致心肌細胞不可逆性的損害。
3.灌注時流量過大和再灌注壓過高，引起心肌的水腫和心肌的再灌注損傷。
4.氧自由基在心肌缺血后再灌注損傷中起重要作用。
5.中性粒細胞阻塞冠脈小血管，造成無復流現象。
（王小亭）
肺循環（pulmonary circulation）又稱小循環，是指從右心室射出的靜脈血入肺動脈，經過肺動脈到達肺動脈在肺內的各級分支，然后流至肺泡周圍的毛細血管網并在此進行氣體交換，使靜脈血變成含氧豐富的動脈血，再經肺內各級肺靜脈屬支到達肺靜脈注入左心房的血液循環。肺循環的功能是從肺泡氣中攝取O2，并向肺泡排出CO2，即通過肺的呼吸實現機體與外界環境之間的氣體交換。肺循環與支氣管動脈末梢之間有吻合支相通，因此有一部分支氣管靜脈血可經這些吻合支進入肺靜脈和左心房，使主動脈的血液中摻入1%～2%的靜脈血。
肺臟存在兩套血管系統，即肺血管系統和支氣管血管系統。肺血管系統包括肺動脈、肺靜脈及其毛細血管網，主要功能是完成肺部的氣體交換；支氣管血管系統包括支氣管動脈、支氣管靜脈及其毛細血管網，屬于體循環系統，主要功能是營養支氣管和肺組織。兩組血管系統之間并不是完全分割的，它們之間存在多水平的吻合支，如支氣管動脈至肺動脈各級分支根部之間的吻合支、支氣管動脈支與肺靜脈支的吻合干、支氣管毛細血管網和肺泡毛細血管網之間的吻合支等，這兩者之間的分流使得氣體交換后的肺靜脈內混有1%～2%從支氣管血管回流的靜脈血（未經氣體交換的血）。
肺動脈起源于右心室，向后上走行約5cm后分為左、右肺動脈，分布至兩肺，再繼續分支成為肺小動脈，最后形成毛細血管網環繞肺泡周圍。從主肺動脈至肺泡毛細血管網經過17級分支。肺動脈根據其結構特點，可分為彈性動脈、肌性動脈、部分肌性動脈和非肌性動脈。
與體循環類似，肺循環也有其自己的儲血器、血泵和自己的一套血管系統。右心房（儲血器）接受來自上下腔靜脈的混合靜脈血經過三尖瓣到達右心室（血泵），由右心室將混合靜脈血通過肺動脈瓣泵入肺動脈，由此標志著肺循環的開始。去氧合的血液經過肺動脈、肺小動脈到達廣闊的肺毛細血管床發生再氧合。肺毛細血管床的面積超過70m2，與一個網球場的面積相當，但僅容納70～100ml的血液。每個肺泡周圍包繞著1800～2000根毛細血管，整個肺臟共有近3000億根毛細血管。肺血流像是一張紙覆蓋在肺泡上，使得與肺泡氣體的交換面積最大化，從而縮短了氣血的交換距離，使得O2和CO2的彌散距離僅為體循環毛細血管與組織細胞氣體彌散距離的1/10。
毛細血管離開肺泡后匯聚成為肺小靜脈和肺靜脈。氧合的血液通過四條肺靜脈（左右肺各發出兩條肺靜脈）回流至左心房（左心室的儲血器），肺靜脈口與左心房的銜接標志著肺循環的結束。氧合的血液經過二尖瓣到達左心室，由左心室將血液通過主動脈瓣泵入主動脈，標志著體循環的開始。主動脈將氧合的血液分布至各個分支——分支動脈、小動脈和全身的毛細血管床，向組織細胞供O2并將CO2“回收”入血。然后毛細血管匯聚成體循環的小靜脈直至上下腔靜脈，最終去氧合的血液回流至右心房，標志著體循環的結束。
由上可知，每時每刻心輸出量均由兩個循環（體循環和肺循環）將血液泵出。并且右心室和左心室的心輸出量應該是相等的，否則，血液將積聚在其中一個循環當中。偶爾，也可有個別心動周期中的兩個心輸出量稍有差別，但經過幾個心動周期后兩個心輸出量將再次達到平衡。
與體循環動脈相比，肺動脈和肺小動脈的壁更薄并且平滑肌含量更少，肺動脈壁的厚度僅為相應主動脈壁厚的1/3，但與對應的體循環動脈相比，所有的肺動脈分支直至肺小動脈的直徑均更大，因此，肺動脈壁薄并且易于擴張，使得整個肺動脈樹成為一個高順應性系統，平均順應性幾乎達到7ml/mmHg，這種高順應性使得肺動脈系統能夠適應右心室的搏出量。肺靜脈和肺小靜脈的平滑肌含量同樣很低，而且肺靜脈系統的結構與肺動脈系統的結構非常相似。肺動脈通常與支氣管伴行，但肺靜脈離開肺時的路徑與此不同。因此，如果沒有這種解剖上的差異，由于兩者結構上的相似性，將肺動脈和肺靜脈從組織學上區分開來將非常困難。
流經肺的支氣管動脈血來源于體循環，占心輸出量的1%～2%。與肺動脈內的血不同，支氣管動脈內的血為氧合血，它供應肺組織包括結締組織和大、小支氣管等的氧和營養物質。支氣管動脈起源于胸主動脈，進入肺門后于支氣管伴行，形成毛細血管網營養各級支氣管、臟層胸膜等，然后毛細血管匯聚為支氣管靜脈將血液直接流向肺靜脈和右心房，由于支氣管內的血液僅占心輸出量的1%～2%，因此，由此導致的解剖分流通常小于2%，同時也提示左心室的心輸出量比右心室的心輸出量高1%～2%。
與體循環相比，肺循環是一個低壓力、低阻力系統。盡管肺循環接受與體循環相同的心輸出量，但由于其阻力低（肺循環的阻力僅約為體循環阻力的1/10），因此肺循環的壓力也更低（圖8－2－1）。
在收縮期，肺動脈的壓力與右心室的壓力相等，大約為25mmHg，但是在收縮期末，由于肺動脈瓣的關閉，右心室內壓力急劇下降（下降至0～1mmHg），而此時的肺動脈內壓力即肺動脈舒張壓，由于血流流經肺毛細血管而下降緩慢，大約為8mmHg，平均肺動脈壓大約為15mmHg（圖8－2－2）。圖8－2－1顯示了主動脈壓力曲線、肺動脈壓力曲線、右心室壓力曲線的大致分布。
肺毛細血管壓力大約為7mmHg（圖8－2－2），這個壓力對于肺來說非常重要，將在后面的內容中加以詳細闡述。
正常人在臥位時左心房內的平均壓力和大的肺靜脈內的壓力1～5mmHg變化不等，平均約為2mmHg（圖8－2－2）。通常，由于導管無法直接到達左心房內，所以要想直接測量左心房內的壓力是非常困難的。但是我們可以通過測量肺動脈嵌頓壓（pulmonary artery wedge pressure，PAWP）來間接反映左心房內的壓力大小。PAWP的測量需要通過外周靜脈插入一根導管，經過右心房、右心室然后到達肺動脈，最后嵌頓在肺小動脈的分支上，此時通過這根導管測量到的壓力即為PAWP，大約為5mmHg。PAWP通常比左心房內壓力高2～3mmHg，當左心房內壓力升高時，PAWP也相應升高。因此，臨床上常常用PAWP來估計左心房壓力和肺毛細血管壓力的改變。下面將詳細闡述肺循環壓力的測量。
肺循環壓力的測量較體循環血壓的測量復雜得多。通常，肺循環壓力需要置入肺動脈導管才能測量到。最初，這種用于測量肺動脈壓的導管是由Swan和Ganz等人在1970年的一篇文章中提出的，因此肺動脈導管也稱為Swan－Ganz導管。目前成年人最常用的為7F四腔漂浮導管，長110cm，不透X線，從頂端開始每隔10cm有一黑色環形標志，作為插管深度的指示。導管的近端為3個腔的連接端和一根熱敏電極的連接導線（圖8－2－3），分別為：①開口于距頂端30cm的導管側壁的右心房壓力腔，用于測量右房壓和測量心排出量時注射指示劑液體；②熱敏電極終止于導管頂端近側3.5～4cm處，并通過導線與測量心排出量的熱敏儀相連；③充盈導管頂端氣囊的氣閥端，氣囊充盈后基本與導管的頂端平齊，有利于導管隨血流向前推進，并減輕導管頂端對心腔壁的刺激；④開口于導管頂端的肺動脈壓力腔，用于測量肺動脈壓和采取混合靜脈血標本。通常肺動脈漂浮導管通過頸內靜脈經過右心房、右心室到達肺動脈、肺小動脈，可以根據導管到達不同位置時的壓力波形來判斷導管的具體位置，導管頂端進入右房后，顯示典型的心房壓力波形（圖8－2－4A）；此時氣囊充氣1ml，鎖住三通，繼續向前送入導管。一旦導管頂端通過三尖瓣，壓力波形突然改變，收縮壓明顯升高至25mmHg左右，舒張壓不變或略有下降，脈壓明顯增大，壓力曲線的上升支帶有頓挫（圖8－2－4B）；迅速而輕柔地送入導管，當舒張壓升從0～5mmHg升至5～10mmHg，收縮壓基本保持不變，壓力曲線的下降支出現重搏波切跡時，表明導管已進入肺動脈（圖8－2－4C）；繼續緩慢送入導管，導管氣囊嵌頓時，壓力下降，收縮壓舒張壓波形消失，呈現與呼吸相關的正弦波（圖8－2－4D）。應停止移動導管，立即排空氣囊，可見壓力波形馬上轉為肺動脈壓力波形。再次充盈和排空氣囊，壓力波形重復出現肺動脈嵌頓壓力波形和肺動脈壓力波形，說明導管位置良好。因此，通過Swan－Ganz導管可以測量到肺動脈壓，此外還可以測量到右心房壓和肺動脈嵌頓壓。
肺血管阻力（pulmonary vascular resistance，PVR）是指肺血管產生的阻止血流進入肺循環的阻力。因此，肺血管阻力也是右心室射血時必須克服的阻力。任何增加肺血管阻力的因素均將增加右心室的做功，但不影響左心室的做功（因為左心室位于肺循環的下游）。
根據Poseuille公式，簡單液體流經圓柱形管道時，液體流量為：
其中：Q為流量，π為圓周率，Pi為流入壓，Po為流出壓，r為管道半徑，η為液體黏滯度，l為管道長度。
根據Ohm's定律，阻力為壓力差與流量的比值，上述公式可改寫為：
從公式可以看出，血流阻力與血管的長度和血液的黏滯度成正比，而與血管半徑的四次方成反比。在成年人，血管長度相對固定；兒童血管的長度在短時間內也不會有太大的變化。因此，血管阻力主要反映血液黏滯度和血管半徑（血管床截面積）的變化。在肺循環功能的調節中，也主要通過改變肺血管半徑來調節血管阻力，并進一步影響肺血流量。在肺循環血管不同截面上，如果有新的血管開放或原開放血管擴張，血流阻力都會減低。影響血流阻力的因素還有血液的黏滯度，其高低取決于紅細胞比容、血流切率和溫度。COPD患者由于長期缺氧，紅細胞代償性增加，血流阻力增加。
臨床上，對于肺血管阻力還需要考慮整個肺循環的情況，包括肺動脈、肺小動脈及毛細血管的壓降和肺循環血流量。通常，我們根據肺循環起點和終點的壓力差和肺循環血流量計算肺血管阻力：
其中，MPAP為平均肺動脈壓，LAP為左房壓，Qp為肺循環血流量。臨床上，PVR是通過Swan－Ganz導管的測量值計算出來的。心輸出量可通過熱稀釋法獲得，LAP可用PAWP代替，MPAP可通過PAP波形由微處理器計算得到。因此，上述公式可改寫為：
例如，假設心輸出量為5L/min，即 Qp＝5L/min，平均肺動脈壓 MPAP為14mmHg，PAWP為8mmHg，PVR的計算如下：PVR＝1.2mmHg/（L·min）。
PVR為1.2mmHg/（L·min）的意義為要產生1L/min的肺循環血流量需要1.2mmHg的壓力。在物理學中，壓力單位用dynes/cm2（單位面積的壓力）表示，血流量單位用 ml/s（cm3/s）表示。因此，用上述單位替換后為：
阻力單位dynes·s·cm－5在臨床上用于血流動力學阻力的單位，要將mmHg/（L·min）換算為dynes·s·cm－5需乘以80。因此，1.2mmHg/（L·min）可換算為96dynes·s·cm－5。
用類似的方法可以計算得到體循環阻力。體循環的壓力差值為平均動脈壓（MAP）和右房壓（RAP）或者中心靜脈壓（CVP），因此，體循環阻力（systemic vascular resistance，SVR）的計算如下：
其中，Qt為心輸出量。
SVR為18.2mmHg/（L·min）的意味著要產生1L/min的體循環血流量需要18.2mmHg的壓力（注意與肺循環的阻力比較），可換算為1456dynes·s·cm－5。因此，肺循環的阻力顯著低于體循環，為一個低壓低阻系統，并且右心室的做功大約為左心室做功的1/10，這也就可以解釋為什么左心室室壁厚度明顯大于右心室。
肺循環的壓力降較體循環明顯小，從肺小動脈到肺毛細血管再到肺靜脈的壓力大小相近，分別為12mmHg、10mmHg和9mmHg（圖8－2－5），這也就提示這三部分血管的阻力幾乎相等，在靜息狀態時，每一部分大約占到總肺血管阻力的1/3。而且與體循環的小動脈不同，肺小動脈對血流的調節和再分布的作用非常小。與肺血管不同，體循環的小動脈產生的阻力大約占總的體循環阻力的2/3。
任何影響肺血管直徑的主動或被動因素均可導致肺血管阻力的改變。對血管壁的壓力不同導致的PVR的改變為被動影響因素。由于肺血管的管壁薄并且易于擴張（如前所述），PVR對壓力誘導的血管直徑改變非常敏感。肺血管平滑肌收縮或舒張導致肺血管直徑的改變從而使得PVR發生改變為PVR的主動影響因素。
根據肺擴張時肺容積的改變及肺泡內壓力的改變對肺血管容量的影響，將肺血管分為兩類：一類為肺泡血管（alveolar vessels）；另一類為肺泡外血管（extra－alveolar vessels），包括肺實質內血管和肺實質外血管。
肺泡血管直接處于肺泡壓的影響下，主要指肺泡壁的毛細血管。肺泡的充盈狀態直接影響肺泡血管的直徑，當肺充氣時，肺泡血管被壓縮而導致阻力增加。
肺泡外血管包括所有的肺動脈、肺小動脈和不與肺泡直接接觸的肺靜脈。肺的彈性纖維對這些血管有牽拉作用（類似于肺的彈性纖維對小氣道的作用），當肺充氣時牽拉此類血管使得其直徑增加。此外，在肺充氣時，胸腔內負壓進一步擴張肺泡外血管導致血管阻力進一步降低。肺泡外血管也包括部分位于鄰近肺泡連接的角落處的毛細血管（角血管，corner vessels），在肺充氣時，由于受到肺泡擴張的放射性牽拉作用，使得角血管擴張從而降低血管阻力。
由于肺泡血管和肺泡外血管的阻力隨肺容積的改變而改變，并且改變的方向不一致，而總的肺血管阻力又是兩者之和，因此，總的肺血管阻力隨肺容積的改變呈U字形（圖8－2－6）。由圖8－2－6可知，總的肺血管阻力在功能殘氣量（functional residual capacity，FRC）時最小。在肺容積小于FRC時，肺的彈性回縮力和胸膜腔負壓較小，使得肺泡外血管直徑變小、長度變短并且扭曲，使得肺泡外血管阻力明顯增加，最終導致總的肺血管阻力增加。在肺容積大于FRC時，由于肺泡壓迫肺泡血管使得肺泡血管阻力明顯增加而引起總的肺血管阻力增加。
肺動脈壓（PAP）或者左房壓（LAP）的增加均會使PVR減小。其中一個原因是兩者均可以引起肺血管跨壁壓增加從而使得血管擴張。當PAP和LAP同時增加時這種擴血管效應增加更加明顯（圖8－2－7）。例如，左心室泵功能下降引起LAP升高時，升高的LAP可以逐漸被傳遞至肺靜脈、肺毛細血管和肺動脈，使得這些血管擴張從而降低血管阻力。
血管壓力升高引起PVR下降的另一個原因是肺泡的復張（recruitment）。在正常人靜息狀態下，上肺部分肺毛細血管是完全塌陷的。當肺血管壓力升高時，這部分塌陷的肺毛細血管被迫開放（recruited），從而增加了肺血管床的整個橫截面積引起肺血管阻力降低。當肺血管壓力進一步增加時，單個肺毛細血管可進一步擴張，PVR可下降更多。當肺血管壓力從低水平增加時，PVR下降的主要機制是肺泡復張，在壓力水平進一步增加直至所有肺血管完全開發時，肺泡過度膨脹（distension）是導致PVR進一步降低的原因。
肺血容量通常比較恒定，但是在一定條件下也可能發生改變。例如，持續做Valsalva動作時可將多達250ml血液從肺循環轉移至體循環；體循環血液的丟失也可降低肺血容量。左心室衰竭時使得血液積聚在肺循環，可使得肺血容量增加達到100%。而增加肺血容量可使毛細血管開放和擴張，從而降低PVR。
肺血管壁中分布著內臟運動神經，交感神經節后纖維與迷走神經纖維混合后到達肺血管壁，在肺血管平滑肌形成纖維網，調節血管的運動，改變血流阻力和血壓，調節血流量。
實驗電生理學的方法證明交感神經的興奮會提高肺血管壁平滑肌的緊張性，引起肺血管（包括肺動脈和肺靜脈）的平滑肌收縮，使肺血流阻力顯著增加。此外，交感神經興奮還可降低肺動脈的順應性，也會造成肺血流阻力顯著增加。交感神經對肺血管的效應主要是通過激活腎上腺素能α1受體完成。而支配肺的副交感神經節后纖維釋放的是乙酰膽堿。乙酰膽堿對肺血管壁的生理作用呈現雙向變化，一部分實驗表現為血管壁平滑肌的收縮，另一些實驗則為平滑肌的舒張。
肺血管張力的最重要的物質來自于血管壁內皮細胞的衍生物。機體產生的內源性體液物質，包括乙酰膽堿、緩激肽、組胺、凝血酶、5－羥色胺、ATP（腺苷三磷酸）和一些前列腺素物質等，通過刺激合成內皮細胞衍生舒張因子（endothelium－derived relaxing factor，EDRF）產生舒血管作用。肺循環中最主要的EDRF是一氧化氮（NO）。1987年，Furchgott發現在去除血管內皮細胞后，乙酰膽堿并不會導致平滑肌舒張，因此他推測內皮細胞可合成一種平滑肌舒張因子；隨后Palmer和Ignarro證實了EDRF即為NO，三人因此而獲得了1998年的諾貝爾生理學或醫學獎。
NO是人體循環系統的重要舒血管分子，它在肺血管平滑肌張力的調節中起著非常重要的作用。前述的舒血管物質都是依賴內皮細胞釋放的NO起作用，因此均為內皮細胞依賴性舒血管物質。硝酸甘油（常用于改善冠脈血流）和硝普鈉（常用于高血壓危象時血壓的控制）等含氮藥物的擴血管機制也是通過NO發生作用。
在靜息狀態時，內皮細胞根據需要合成少量的NO對肺小動脈產生舒血管作用。但在菌血癥和內毒素血癥時內皮細胞和炎癥細胞合成的炎癥介質可誘導誘導型NO合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）產生，iNOS可使得NO持續大量釋放入血，從而引起全身血管擴張并導致感染性休克的持續低血壓，并且全身性感染感染誘導的血管擴張（sepsis－induced vasodilation）對血管活性藥物的反應很差，因此，如果給予感染性休克患者應用iNOS抑制劑，或許可以逆轉持續血管擴張引起的頑固性低血壓。Watson等人因此設計了一個隨機雙盲安慰劑對照的多中心研究，給予感染性休克患者持續靜脈輸注NOS抑制劑546C88（治療組），結果顯示，治療組的感染性休克患者血漿硝酸鹽濃度下降，肺循環和體循環血管張力增加，減少了常規血管活性藥物，如多巴胺、去甲腎上腺素等的應用。
吸入低濃度NO已經在臨床上被用來治療嚴重的肺動脈高壓和選擇性擴張肺部通氣良好的肺血管。對于后者，吸入的NO進入肺部通氣良好的區域選擇性降低肺血管阻力。因此，部分血流可從通氣不良區域更多地轉移至通氣良好的區域，從而改善通氣血流比值，減少分流，這也是臨床上應用NO治療嚴重急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的理論基礎。
導致肺血管收縮的最重要的化學因素為低肺泡氧分壓（PAO2）或者肺泡低氧（alveolar hypoxia）。在PAO2低于70mmHg時肺血管明顯收縮，此時常稱為低氧性肺血管收縮（hypoxic pulmonary vasoconstriction，HPV）。HPV特異性由肺泡低氧引起，并非動脈或者混合靜脈低氧引起。HPV時血管收縮是以毛細血管前小動脈收縮為主，肺小靜脈也可以發生一定程度的收縮，但是肺小靜脈收縮在HPV引起的PVR增加僅占到20%甚至更少。低氧引起的血管收縮僅發生在肺循環系統，而對于體循環系統低氧則導致血管擴張。高PAO2（hyperoxia）對正常的肺循環無明顯影響，原因可能是因為正常肺臟的肺血管張力很小，并且血管擴張的能力有限。但是，在低氧的患者，改善氧合能夠顯著擴張肺血管并且因此降低PVR。
酸血癥可進一步加重HPV。在PAO2保持不變時，隨著動脈血pH的降低，HPV進行性加重。在動脈血pH正常時（pH＝7.40），PAO2在60～70mmHg時肺血管收縮的收縮程度最大，如果肺泡－動脈氧分壓梯度（PA－aO2）正常，那么此時對應的動脈血氧分壓（PaO2）50～60mmHg。有研究顯示，在動脈血pH低于7.30時，PaO2低于50mmHg可導致PVR突然急劇升高（圖8－2－8）。在PaO2正常時，動脈血pH降低至7.25以下時才會明顯增加PVR。高二氧化碳分壓（PaCO2）通過形成碳酸引起酸血癥從而間接導致PVR增加。應用NOS抑制劑可加重HPV，提示內皮細胞NO釋放減少可能是導致HPV發生的潛在機制。
血液中各種擴血管物質如內皮衍生物質NO、前列腺素等均可以抑制HPV，也可以通過阻斷α腎上腺能受體或者激動β腎上腺能受體抑制HPV，此外，左房壓升高（血管擴張效應）、高肺泡壓和血pH升高（堿血癥）均可以抑制HPV。
肺臟的血容量大約為450ml，占整個循環系統總血容量的9%。肺血容量中約有70ml血液位于肺毛細血管中，剩余的均勻分布在肺動脈和肺靜脈中。
肺可作為一個儲血器。在不同的生理和病理條件下，肺血容量的變化很大，可以少至正常肺血容量的一半，也可以多達正常肺血容量的兩倍。例如，當一個人用力吹氣時（比如吹喇叭）就可以在肺內產生一個較高的壓力，從而可以使多達250ml血液從肺循環轉移至體循環。同樣，在失血時（體循環中的血液減少），部分肺循環中的血液可以代償性地轉移至體循環。
心臟病變可以引起肺循環與體循環血容量重新分布。左心衰竭或者二尖瓣狹窄和關閉不全導致血流阻力增加時均可使血液積聚在肺循環，有時可使肺循環血容量增加一倍從而使得肺血管壓力明顯升高。由于肺循環血容量僅為體循環血容量的1/9，血液在兩個系統中的移動可明顯影響肺循環而對體循環的影響通常較小。
血流分區：由于肺血管壁薄和易于擴張的特性以及肺血管壓力低的特點，肺循環血流的分布易受到重力和血管周圍壓力的影響。正常人由于受血液重力作用的影響，肺血流呈明顯的梯度分布，肺尖部與肺底部血流量相差數倍。West根據重力作用對肺部血流分布的影響將肺大體上分為三個區域（zone）：Ⅰ區（zoneⅠ）、Ⅱ區（zoneⅡ）和Ⅲ區（zoneⅢ），也稱 West分區（圖8－2－9）。肺動脈血流從肺門處進入肺臟，三個區的平均肺動脈壓約為15mmHg。Ⅲ區（肺底）的肺動脈比肺門低約12cm，因此有12cmH2O的壓力作用于Ⅲ區，12cmH2O的壓力相當于9mmHg，因此Ⅲ區的肺動脈壓力比Ⅱ區高9mmHg（圖8－2－9），因此血液借助于重力作用流向Ⅲ區。相反，血液泵入Ⅰ區（肺尖）需要克服重力的作用。Ⅰ區的肺動脈較肺動脈主干（肺門）高約12cm，因此Ⅰ區的肺動脈壓力較肺動脈主干低9mmHg。圖8－2－9顯示的是人在直立位時的肺血流分布情況。如果是仰臥位，Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區則是從前胸部至后背部重新分布，而非從肺尖至肺底分布。
在自主呼吸的正常個體較少見。圖8－2－9顯示的是接受正壓機械通氣時所有肺泡的平均肺泡內壓約為8mmHg。在Ⅰ區（肺尖部），重力作用導致動脈壓和靜脈壓均低于肺泡內壓。因此，肺泡內壓力可壓迫周圍毛細血管以至于完全被阻斷導致這部分毛細血管無血流，僅僅Ⅰ區的肺泡外角血管可能還有部分血流。Ⅰ區肺泡有通氣但沒有血流，因而構成了肺泡的無效腔通氣。對于正常自主呼吸、正常心輸出量和血壓的個體，由于動脈血壓總是高于肺泡內壓，因此即使在肺尖的最頂部，Ⅰ區仍然不存在。然而，在嚴重低血壓時由于PAP下降可導致肺臟出現Ⅰ區。
由圖8－2－9可見，Ⅱ區動脈內壓力明顯高于肺泡內壓，但靜脈內壓力仍然低于肺泡內壓，因此，Ⅱ區的血流呈間斷性。由于毛細血管動脈端壓力高于肺泡內壓，因此血流可以流入毛細血管，隨著血流進入毛細血管并流向靜脈端，毛細血管內壓力進行性下降，直至低于肺泡內壓。在毛細血管內壓力剛剛低于肺泡內壓時，肺泡壓迫毛細血管使其塌陷，從而阻斷了血流。此時，血流靜止從而使得毛細血管內壓力很快達到其動脈端壓力，又使得毛細血管重新開放，從而恢復了血流。然后血流又沿著開放的毛細血管流動，在沿毛細血管方向的壓力迅速降低，直至低于肺泡內壓，再次使得毛細血管在即將到達靜脈端時塌陷。如此周而復始，毛細血管間斷開放和關閉，從而產生間斷的血流。
由于重力作用，Ⅲ區的動脈內壓力和靜脈內壓力均高于肺泡內壓。血流是持續的，并且與動靜脈的壓力差呈正比。只要肺泡內壓低于血管內壓力，肺泡內壓即不會影響血流。因此，重力作用使得Ⅲ區即肺底部的血流量在直立位時最大。
肺血流分區的解剖界限并不是固定的，在不同生理條件下，分區也不相同。在做呼氣屏氣、吹喇叭或者咳嗽等動作時可一過性增加肺泡內壓并超過動脈內壓力，從而在非重力依賴區（肺尖）產生Ⅰ區。正壓通氣時可增加肺泡內壓從而將肺的部分Ⅱ區轉化為Ⅰ區，這也是正壓機械通氣時增加肺泡無效腔的機制之一。類似的，在大量失血或者血管顯著擴張（如感染性休克）時，PAP可明顯降低，甚至在部分區域低于肺泡內壓從而產生Ⅰ區。相反，運動可增加心輸出量和肺動脈壓，可使得肺的部分Ⅰ區轉化為Ⅱ區或者Ⅱ區轉化為Ⅲ區。肺容積同樣可以影響局部血流分布，原因在于肺容積的改變與PVR相關（圖8－2－6），在TLC時肺泡擴張，肺尖部容易產生Ⅰ區。
平靜吸氣時氣體更容易分布在肺底部肺泡。發生這種情況的原因在于在功能殘氣量（functional residual capacity，FRC）時，吸氣開始時肺尖的肺泡比肺底肺泡擴張更明顯、順應性更小。雖然肺尖部的肺泡在FRC時含氣量更多，但由于順應性更低導致每次呼吸時肺泡的容積變化更小，因而肺尖部肺泡每分鐘的通氣量更低。因此，類似于血流的分布，肺尖部位通氣最少而肺底部位通氣最多。然而，從肺底至肺尖血流的減少程度比通氣的減少程度更大，這也就意味著肺尖的通氣比血流相對更多；類似的，肺底的血流比通氣相對更多。因此，通氣血流比值（V/Q）從肺底至肺尖逐漸增加（圖8－2－10）。
正常肺即存在無效腔和分流。分流是指去氧合的血液流經無通氣的肺泡，而無效腔指存在通氣的肺泡無血流經過。這兩種極端的通氣血流狀態也稱分流樣效應和無效腔樣效應，對應的通氣血流比值分別為最低和最高。由于肺尖的通氣相對比血流更多（通氣血流比值高），導致類似于無效腔樣效應的發生；而肺底的通氣相對較少，血流相對較多（通氣血流比值低），導致分流樣效應的發生；但在正常個體靜息狀態時全肺的通氣血流比值大約為0.8，提示整體的通氣量比血流量稍低（圖8－2－11）。
肺泡毛細血管內皮細胞的結構不同于肺動脈或肺靜脈，其胞體長且薄，細胞之間通過緊密連接相連。在緊密連接結構內有平行排列的原纖維，原纖維之間有2.4～2.5μm大小的孔，孔的直徑由原纖維的收縮、舒張控制。通過這些孔，毛細血管內的液體和蛋白成分可滲出至毛細血管外，因此肺泡毛細血管為可滲型內皮細胞。正常狀態下，肺泡間質內有一定量的組織液生成，它們是通過毛細血管內皮連接的孔滲出的，同時這些濾過的成分又通過肺泡隔內的淋巴管回流，以保證正常液體的存留。
肺部毛細血管液體交換的機制在“質”上同體循環毛細血管內外液體交換的機制完全一致，但是在“量”上有一定差異：與體循環毛細血管的壓力（大約17mmHg）相比，肺循環毛細血管的壓力更低（大約7mmHg）；肺間質內的壓力比外周皮下組織的壓力絕對值更小；肺毛細血管對蛋白質分子的通透性相對更大，導致肺間質的膠體滲透壓（大約14mmHg）相對外周組織的膠體滲透壓更高（比肺間質膠體滲透壓的一半還小）；肺泡壁極薄，并且覆蓋在肺泡表面的肺泡上皮細胞比較脆弱，極易被大于肺泡內壓（0mmHg）的肺間質內正壓破壞，導致肺間質內的液體滲出至肺泡內。
圖8－2－12列舉了促使液體在肺毛細血管內外移動的力的大小。肺毛細血管壁可看作為一種半透膜，可以允許水分子自由通過，但對于大分子的通透性明顯降低。雖然有些蛋白質可以漏至肺間質，但毛細血管內皮層對大分子或者高分子量的蛋白質不通透。因此，毛細血管內外側的高分子量蛋白分子均可以產生膠體滲透壓而影響液體的流動。蛋白濃度越高，膠體滲透壓就越高。膠體滲透壓的作用是將水從低滲透壓區域“拉”（pull）至高滲透壓區域，而靜水壓的作用則相反，它是將液體從高靜水壓區域“推”（push）至低靜水壓區域。
如圖8－2－12所示，肺毛細血管靜水壓大約為7mmHg，間質的靜水壓約為－8mmHg。間質靜水壓為負值的原因在于肺泡的彈性回縮和淋巴管對液體的清除在此區域產生了負壓（低于大氣壓），因而肺間質和毛細血管靜水壓的綜合壓力為15mmHg，其作用是促使毛細血管內液體向外流動。此外，肺間質的膠體滲透壓（大約14mmHg）也是促使毛細血管內液體向毛細血管外流動的力量，所以最終促使液體由毛細血管內向血管外濾過的力量為29mmHg。而肺內唯一促使液體由毛細血管外向血管內流動的力量為血漿膠體滲透壓，約28mmHg，因此，最終的有效濾過壓（濾過的力量和重吸收的力量之差）為1mmHg。
Starling方程可用來計算肺微循環部位組織液的生成與回流：
方程中Q代表單位時間內通過毛細血管壁濾過的液體量（ml/min）；Kf為毛細血管的濾過系數，描述的是毛細血管對水的通透性特征；Pc指毛細血管靜水壓；Pis指間質靜水壓；σ指反射系數（reflection coefficient），描述的是毛細血管內皮對血漿蛋白的通透能力（σ等于1表示血漿蛋白完全不能通過毛細血管）；πpl代表血漿膠體滲透壓；πis代表肺間質膠體滲透壓。
由上可知，在肺微循環的毛細血管動脈端有少量的液體從毛細血管凈外流，這部分凈外流的液體可以經胸部淋巴管回流到血液，從而避免間質水腫的發生。由于肺泡上皮很薄并且較脆弱，在肺間質呈正壓時極易破壞肺泡上皮，導致液體滲漏至肺泡形成肺泡水腫，因此淋巴管的引流作用非常重要。
各種原因引起肺血管外液體量過多甚至滲入肺泡，引起生理功能紊亂，則稱之為肺水腫（pulmonary edema）。根據引起肺水腫的原因可將其分為兩種類型：心源性肺水腫（也稱靜水壓性肺水腫或血流動力學性肺水腫）和非心源性肺水腫（也稱高通透性肺水腫、急性腎損傷或急性呼吸窘迫綜合征）。心源性肺水腫常見于心肌梗死或缺血、急性或慢性二尖瓣或主動脈瓣疾病、慢性左心功能不全急性發作、心室舒張功能障礙等；非心源性肺水腫常是由于各種原因損傷了肺泡上皮細胞和肺泡毛細血管內皮細胞，導致肺泡－毛細血管屏障受損，通透性增加所產生。
動物實驗顯示只有在肺毛細血管壓超過血漿膠體滲透壓時才會發生明顯的肺水腫。圖8－2－13顯示的是狗在升高左房壓時肺水腫的形成過程。由于每次左房壓升高到一定值后，肺毛細血管壓將升高至高于左房壓1～2mmHg水平，因而在此動物實驗中，當左房壓升高至23mmHg水平時，肺毛細血管壓將達到25mmHg以上，故而液體開始在肺間質積聚。當肺毛細血管壓進一步升高時，液體積聚急劇增加，由于此實驗的血漿膠體滲透壓的臨界值為25mmHg，由此可推斷對于人類，由于血漿膠體滲透壓正常值為28mmHg，當肺毛細血管壓從7mmHg升高至28mmHg時，即可發生肺水腫。因此，人類避免發生肺水腫的安全系數臨界值為21mmHg。
當肺毛細血管靜水壓緩慢升高時（至少2周），肺臟抗肺水腫的能力增加，原因是由于淋巴管顯著擴張，回流代償性增加，最高可增加約10倍。因此，對于慢性二尖瓣狹窄的患者，肺毛細血管壓高達40～45mmHg時也未發生致命性肺水腫。
當肺毛細血管壓輕度高于肺水腫安全系數時，數小時內即可發生肺水腫，而當肺毛細血管壓顯著高于肺水腫安全系數時（高于肺水腫安全系數25～30mmHg），20～30分鐘內即可發生致命性肺水腫。因此，在急性左心衰竭時，當肺毛細血管壓偶爾升高至50mmHg時，患者常在30分鐘內死于急性肺水腫。
肺毛細血管靜水壓升高引起的肺水腫為心源性肺水腫。當肺毛細血管靜水壓升高時，液體由毛細血管向肺間質濾過的壓力增加，液體的凈外流增加，當其超過淋巴管引流時則發生肺間質水腫，由于肺間質最多僅能容納約100ml液體，因此肺間質水腫進一步加重則將使得液體從肺間質進入肺泡引起肺泡水腫。
肺毛細血管壁通透性增加引起的肺水腫為高通透性肺水腫。由于肺泡壁及毛細血管壁十分菲薄，易受缺血、缺氧、有毒氣體、感染、毒素、酸性代謝物質、組胺、兒茶酚胺等因素損害，使肺泡壁破壞，血管內皮細胞損傷，組織間裂隙增加，通透性增加，血管內液體包括部分血漿蛋白進入肺間質和肺泡引起肺水腫。
在毛細血管內血漿膠體滲透壓是肺內唯一能將液體留在毛細血管內的壓力（圖8－2－12）。如果毛細血管內血漿膠體滲透壓下降，液體凈外流增加，當其超過淋巴回流時則發生肺水腫。血漿蛋白質是膠體滲透壓的主要維持者，總蛋白為70g/L時，膠體滲透壓為25～30mmHg，當血漿總蛋白下降至55g/L，白蛋白下降至25g/L時，滲透壓下降至低于毛細血管靜水壓，液體外滲。膠體滲透壓下降很少是引起肺水腫的唯一因素，它常常是在肺毛細血管靜水壓增加或毛細血管壁通透性增加導致肺水腫的基礎上的加重因素。有關犬的動物實驗研究顯示，在血漿蛋白濃度下降至正常的43%時，左房壓超過11mmHg肺水即開始明顯增加（圖8－2－14）。
淋巴管的靜水壓低于大氣壓，有回收間質內液體的作用，當各種原因引起淋巴回流障礙時，則有利于肺水腫的發生。如前所述，淋巴管在肺毛細血管壓慢性升高時可代償性擴張，使得淋巴引流增加最多達基礎回流量的10倍，從而在慢性二尖瓣狹窄的患者肺毛細血管壓高達40mmHg時仍未發生致命性肺水腫，而在急性肺毛細血管壓升高時，當肺毛細血管壓超過20mmHg時即可發生明顯的肺水腫。
（邱海波）
腎臟是人體的一個重要器官，它肩負著排出體內代謝產物和有毒物質，維持水、電解質和酸堿平衡的重要任務。腎臟發生功能障礙，不僅會引起內環境紊亂，更重要的是會影響患者預后，增加死亡率。腎臟自身的血流動力學（如腎臟的灌注壓、腎血流量、腎血管阻力）改變在腎損傷的發病中起著重要作用。在很多疾病狀態下，致病因素先引起全身血流動力學（如血壓、容量、心排出量等）的變化；全身血流動力學改變又會使腎臟血流動力學發生變化，從而引起腎小球濾過率下降，腎功能發生異常和損害。因此，腎臟自身的血流動力學應該值得關注。
腎動脈由腹主動脈垂直分出，其分支經葉間動脈→弓形動脈→小葉間動脈→入球小動脈。每支入球小動脈進入腎小體后，又分支成腎小球毛細血管網，后者匯集成出球小動脈而離開腎小體。出球小動脈再次分成毛細血管網，纏繞于腎小管和集合管的周圍。所以，腎血液供應要經過兩次毛細血管網，然后才匯合成靜脈，由小葉間靜脈→弓形靜脈→葉間靜脈→腎靜脈。
腎小球毛細血管網介于入球小動脈和出球小動脈之間，而且皮質腎單位入球小動脈的口徑比出球小動脈的粗1倍。因此，腎小球毛細血管內血壓較高，有利于腎小球的濾過作用；腎小管周圍的毛細血管網的血壓較低，可促進腎小管的重吸收。
腎的血液供應很豐富。正常成人安靜時每分鐘有1200ml血液流過兩側腎，相當于心輸出量的1/5～1/4。其中80%～90%的血液分布在腎皮質層，由入球小動脈提供，10%～20%分布在外髓和內髓，由出球小動脈提供。通常所說的腎灌注量主要指腎皮質血流量。
腎血流量（RBF）的調節包括腎血流量的自身調節和神經體液調節。在治療過程中，液體復蘇及血管活性藥物等都會對腎血流量及腎臟灌注產生一定的影響。
在正常機體，腎血流量（RBF）是具有自身調節功能的，即在一定范圍內，無論血壓如何波動，腎臟都能通過自我調節功能使RBF維持相對穩定，從而保證腎小球濾過率相對恒定，使到達腎小管的溶質量相對不變，以控制其再吸收和排泌。離體腎實驗觀察到，當腎動脈的灌注壓（相當于體內的平均動脈壓－中心靜脈壓）由20mmHg提升到80mmHg的過程中，腎血流量將隨腎灌注壓的升高而成比例地增加。當腎灌注壓在80～180mmHg范圍內變動時，腎血流量保持在一個穩定的水平不變，進一步加大灌注壓，腎血流量又將隨灌注壓的升高而增加。這種不依賴腎外神經支配使腎血流量在一定血壓變動范圍內保持不變的現象，稱為腎血流量的自身調節。
關于自身調節的機制，目前主要有肌源反應（MR）、管－球反饋（TGF）及第三調節機制三種解釋。肌源反應學說認為，當腎灌注壓增高時，血管平滑肌因灌注壓增加而受到牽張刺激，這使得不滑肌的緊張性加強，血管口徑相應地縮小，血流的阻力便相應地增大，保持腎血流量穩定；而當灌注壓減小時則發生相反的變化。由于在灌注壓低于80mmHg時，平滑肌已達到舒張的極限；而灌注壓高于180mmHg時，平滑肌又達到收縮的極限。因此，在80mmHg以下和180mmHg以上時，腎血流量的自身調節便不能維持，腎血流量將隨血壓的變化而變化。只有在80～180mmHg的血壓變化范圍內，入球小動脈平滑肌才能發揮自身調節作用，保持腎血流量的相對恒定。如果用罌粟堿抑制血管平滑肌的活動，自身調節便告消失。管－球反饋學說認為，當腎灌注壓升高時，腎血液量和腎小球濾過率的一時增加使鈉的濾過量隨之增多，后者刺激致密斑的鈉感受器，反饋性地促進腎小球旁器分泌腎素，局部作用于入球小動脈增加其阻力，以維持血流量相對恒定。第三調節機制尚不完全明確，可能包括腺苷三磷酸、血管緊張素Ⅱ或肌源反應的慢組分。此外，還不能完全排除其他因素，如腎內組織液壓力、代謝產物等因素在腎血流量自身調節中的作用。在靜息狀態下，腎血流量自身調節的50%由肌源反應完成；35%～50%由管－球反饋完成；第三調節機制所起的作用不足15%。
腎血流量的神經、體液調節使腎血流量與全身的血液循環調節相配合。腎交感神經活動加強時，引起腎血管收縮，腎血流量減少。體內兒茶酚胺都能使腎血管收縮，腎血流量減少。血管升壓素和血管緊張素等也能使腎血管收縮；前列腺素和一氧化氮可使腎血管擴張。
總之，在通常情況下，在一般的血壓變化范圍內，腎主要依靠自身調節來保持血流量的相對穩定，以維持正常的泌尿功能。在緊急情況下，全身血液將重新分配，通過交感神經及兒茶酚胺的作用來減少腎血流量，使血液分配到腦、心臟等重要器官，這對維持腦和心臟的血液供應有重要意義。
當機體處于低血容量狀態下，液體復蘇可以有效地改善心排出量，提高平均動脈壓，從而改善腎臟灌注和避免腎臟損傷。
但臨床上經常遇到的這樣的問題，如果復蘇至心輸出量增高，平均動脈壓滿意的血流動力狀態，腎臟卻持續惡化，還應該如何復蘇？一般是傾向于繼續給予液體，直至腎功能指標好轉，但這樣做是安全合理的嗎？有證據表明，對重癥患者采取不加嚴格限制的液體管理可能帶來不良后果。Wiedemann HP將1000個急性肺損傷患者重癥患者分別實行限制性和不加嚴格限制的液體管理策略，結果是限制液體組肺功能有明顯改善，不依賴呼吸機的時間延長，住ICU時間縮短；而兩組在肺外器官的衰竭和休克方面無差異。
有研究發現，心衰患者的中心靜脈壓與腎小球濾過率呈負相關；中心靜脈壓越高，腎功能損害越嚴重。右心壓力增高有可能通過增加反壓導致腎臟水腫，從而降低腎臟灌注。腎臟的灌注壓等于平均動脈壓減去腎臟組織壓力，反壓增加會引起腎臟低灌注并激活腎素－血管緊張素－醛固酮系統。此外，由于腎臟是一個有囊被的器官，器官水腫會產生更高的反壓形成“囊內填塞”，進一步降低RBF和腎臟灌注、減少尿量，引起更多的液體潴留和水腫。這一惡性循環很容易導致利尿劑耐藥。液體潴留會引起心肌擴張、心排量和全身血壓下降，從而使腎臟功能進一步惡化。
綜上所述，機體存在低血容量時應及時進行有效的液體復蘇，以使全身血流動力學達到最優，腎血流升高，防止因腎臟灌注不足引起的AKI加重。但對于已復蘇至良好的血流動力學狀態，腎血流量已經升高的情況下，再額外給予液體不會再增加RBF，反而可能會引起一些不良后果。
一些藥物除直接作用于腎小球、腎小管或腎間質，引起急性腎損傷外，還可以對腎臟血流動力學產生影響，引起腎臟功能障礙。造影劑可以引起腎臟血管的強烈收縮，RBF減少，腎臟髓質缺血缺氧。如果患者存在容量不足，升壓藥物可能引起腎血管收縮，從而加重腎臟缺血。非甾體類抗炎藥物（NSAID）可以抑制入球小動脈處前列腺素的合成，使入球小動脈收縮，RBF減少。血管緊張素轉換酶抑制劑/血管緊張素受體拮抗劑（ACEI/ARB）會使出球小動脈處的血管緊張素Ⅱ減少，雖然流經腎小球的血流量可能增加，但腎小球內的毛細血管壓力由于出球小球脈不能有效收縮而降低，從而引起腎小球的有效濾出壓下降，同樣會引起腎小球濾過率下降。
去甲腎上腺素有著很強的α－腎上腺素能興奮作用，是一種非常有效的升壓藥物。研究表明，對于正常或低血容量性休克的機體，去甲腎上腺素會減少腎血流量和尿量。最近有研究提示：在嚴重感染時應用去甲腎上腺素不僅能夠提高血壓，還能夠增加尿量，改善腎小球濾過率和感染性休克患者的預后；腎血流量常不會減少，甚至往往可見提高。去甲腎上腺素能夠提高腎血流，除了是對腎臟灌注壓力的提高外，還有其他機制。Anderson WP等給清醒狗輸注0.2～0.4μg/（kg·min）的去甲腎上腺素，發現RBF明顯增加，RVR明顯下降。研究者認為，去甲腎上腺素的這種“腎血管擴張作用”與它升高全身血壓后壓力感受器發生反應，減輕了腎臟的交感神經張力有關。Bellomo R認為，嚴重感染時腎臟的脈管系統的張力和反應性發生改變，使得與正常機體對去甲腎上腺素的反應也發生改變，在內毒素血癥下，去甲腎上腺素可使腎血管的歐姆阻力降低，并能降低血管的關鍵閉合壓力，從而增加腎血流量。去甲腎上腺素對RBF的影響除了受到是否存在全身感染影響外，還與藥物劑量有關。有研究用去甲腎上腺素將平均動脈壓從65mmHg升至85mmHg，發現肌酐清除率和尿量并沒有明顯增加，而腎血管阻力指數在75mmHg時最低。說明血壓目標的合理設定對嚴重感染所致AKI的預防和治療非常重要。
小劑量的多巴胺或者說腎臟劑量多巴胺［2～4μg/（kg·min）］曾在臨床上被廣泛用于急性腎衰的防治。研究認為，雖然小劑量多巴胺能夠增加患者的尿量，但主要與其抑制近曲小管Na＋－K＋－ATP酶的活性，減少鈉的重吸收有關，并不會增加肌酐清除率；反而因抑制了對腎臟起保護作用的管－球反饋及增加外層髓質的氧動力學，可能引起腎損傷加重。之后的幾個循證醫學分析也都得出小劑量多巴胺不能預防AKI的發生，不能減少透析和死亡率。最近的一項研究指出，小劑量多巴胺會使急性腎衰的患者腎臟灌注惡化。因此感染性休克指南指出，在治療嚴重感染過程中，小劑量多巴胺不應該用于腎臟保護。故小劑量多巴胺并無腎臟保護作用，臨床上不應常規應用。但作為血管加壓藥物的一種，中、大劑量的多巴胺也常作為臨床上感染性休克的一線用藥之一，特別是感染性休克合并心肌收縮力下降時，但其對頑固低血壓的感染性休克效果不如去甲腎上腺素。中劑量的多巴胺也可明顯升高心輸出量、MAP、尿量及肌苷清除率。近年來的研究提示，非諾多巴，一個選擇性的D1受體激動劑，能增加腎血流量和肌酐清除率，可能減少AKI的發生，降低透析和死亡率。
多巴酚丁胺具有正性肌力作用，能通過增加感染性休克患者的心輸出量而改善器官組織灌注，其中腎臟的灌注也可部分改善。臨床研究顯示，對于腎臟功能輕度受損的危重患者，多巴酚丁胺并不增加患者尿量，但明顯增加肌酐清除率，提示多巴酚丁胺能改善腎臟灌注。
腎上腺素主要用于心肺復蘇和過敏性休克的搶救，治療感染性休克并非一線用藥，僅被用于液體其他加壓藥無效的頑固病例。沒有被廣泛應用的主要原因在于它易誘發心動過快，導致心肌耗氧增加并能引起嚴重的代謝紊亂：血糖、乳酸增高、低鉀血癥和酸中毒。Giantomasso等將0.4μg/（kg·min）的腎上腺素用于感染性休克羊的復蘇，發現它有很強大的正性肌力作用，明顯提高心率、血壓和心輸出量，但對局部血流也有影響：腎上腺素能明顯減低腎血流，腸系膜血流和冠脈血流無明顯影響；它能增加尿量，但不增加肌酐清除率。Day在研究發現腎上腺素對感染性休克患者的RVR是增加的，RBF/CO降低，而尿量及肌酐清除率未見改善。腎上腺素對腎臟的作用還需隨機對照的臨床試驗進一步研究。
精氨酸加壓素（AVP）常用于尿崩癥及消化道靜脈曲張出血的治療。一項對照實驗研究將0.02IU/min的AVP用于感染性休克羊的復蘇，發現AVP可降低心率和心排出量，可引起腸系膜血管收縮引起腸系膜血流下降；對腎血流量影響不大，但可增加尿量和肌酐清除率。最近的研究提示，AVP的類似物特利加壓素（甘氨酸加壓素）能夠改善內臟血管張力，提升血壓，逆轉嚴重肝病時的交感神經及腎素－血管緊張素－醛固酮系統的興奮，從而提高腎臟血流量和腎灌注，對治療肝腎綜合征相關的AKI有較好的效果。
腎臟排泄功能的正常進行有賴于腎臟血流動力學的平穩。腎臟血流動力學主要包括壓力灌注和流量灌注兩個方面。一般情況下，壓力灌注降低超過生理范圍也會引起流量灌注的下降。但在一些特殊病理情況下，兩者并不同步，如高動力全身感染的情況下，可以出現壓力灌注降低而流量灌注升高的情況；在存在腎動脈狹窄的情況下，雖然壓力灌注很高，但流量灌注可以低于正常水平。壓力灌注和流量灌注任何一方降低即可引起腎小球濾過率下降及腎功能改變。
腎臟的灌注壓等于平均動脈壓減去腎臟組織壓力，在腎臟無明顯水腫的情況下，腎臟的灌注等于平均動脈壓減去中心靜脈壓。流量灌注通常用腎血流量（RBF）來衡量。在動物實驗中，RBF可以用超聲血流量儀準確地測量出來。但目前對人的RBF監測尚無較準確的監測方法，常用的即用體表超聲測腎血管阻力指數或用對氨基馬尿酸（PAH）清除率測腎血漿流量，體表超聲法雖然是無創的，但準確度有限；對氨基馬尿酸清除率法及腎靜脈熱稀釋導管法均需在腎靜脈內留置導管，為有創性檢查，對患者損傷大，重復性差。決定腎血流量的一個重要參數是腎血管阻力（RVR），它可以用體表超聲測腎血管阻力指數來間接衡量，也可以用公式計算出來：RVR＝（MAP－CVP）/RBF。
由于腎臟血流動力學參數的準確監測存在困難，臨床上常根據患者的病理生理情況及全身血流動力學的變化間接地估計腎臟血流動力學的變化。
很多疾病會引起缺血性急性腎損傷，如創傷、燒傷、大手術、失血性休克、低血容量休克等。這些疾病的共同特點是有效循環血量的減少引起交感神經系統及腎素－血管緊張素－醛固酮系統興奮。在全身血流動力學方面會表現為心臟前負荷降低、心排量降低、全身外周血管阻力增高及平均動脈壓下降。
在腎臟血流動力學方面會表現為：
（1）腎灌注壓降低：平均動脈壓下降導致腎臟灌注壓下降，腎臟自身調節曲線處于下降支，導致腎血流量減少。
（2）腎血管阻力增加：血管內容量下降會導致交感－腎上腺髓質興奮，兒茶酚胺增多；腎素－血管緊張素系統激活；內皮素與一氧化氮（NO）的產生失衡。上述神經內分泌改變導致腎血管收縮，腎血管阻力增大，從而引起腎血流量下降。
（3）腎血管阻塞。
皮質腎單位血流量減少，髓質腎單位血流量增多，腎內分流。腎血流重新分布的主要機制是皮質腎單位對縮血管物質如：腎素、兒茶酚胺等的敏感性高于髓質腎單位。
目前，人們對心腎綜合征有了新的認識。急性透析質量指導組織（ADQI）將心腎綜合征分為5個亞型（詳見本書心腎綜合征一章）。心臟和腎臟關系密切，兩者的作用是相互的和多方面的。首先，兩者在血壓、血管張力、利尿和利鈉、循環血容量、外周灌注和組織氧供方面均起著重要作用。兩者均有著重要的內分泌功能，發揮細胞和體液信號調節。在這些方面，兩個器官有著重要的相互作用和協調平衡，其中一個器官的功能障礙會使另一個器官的功能下降。
心衰和心源性休克時，在全身血流動力學方面會出現心排出量下降、中心靜脈壓升高、全身血管阻力增加及平均動脈壓降低等表現。這些全身改變會通過神經－體液調節導致腎臟血流動力學也發生改變，如腎臟灌注壓減少、腎血管阻力增加及腎臟血流量的降低，從而引起腎小球濾過率下降、少尿，發生急性腎功能障礙。而嚴重的腎動脈狹窄，則可通過容量和壓力過負荷導致急性充血性心力衰竭。
心臟和腎臟對血流動力學的調節是一個復雜和動態的系統。兩個臟器對話的橋梁是一氧化氮、反應氧簇、系統性炎癥、交感神經系統和腎素－血管緊張素－醛固酮系統（RAAS）的活化以及內皮素、前列腺素、血管加壓素和利鈉肽等。在腎臟功能減退時，心血管科出現加速性動脈粥樣硬化、左心室肥大和重塑、心肌微血管病變和血管鈣化；而在心功能不全時，由于腎臟血流灌注減少和RAAS活化等因素導致腎功能的進行性下降。另外，心臟病和腎臟病都可引起貧血，后者反過來又導致兩種疾病的加重，形成惡性循環。因此，心臟和腎臟的相互作用遠不是泵血和濾過那么簡單。
失代償期肝硬化或重癥肝炎出現大量腹水時，由于有效肝腎綜合征循環血容量不足及腎內血流分布等因素，可發生肝腎綜合征（HRS）。其特征為自發性少尿或無尿、氮質血癥、稀釋性低鈉血癥和低尿鈉，但腎卻無重要病理改變。它是重癥肝病的嚴重并發癥，其發生率占失代償期肝硬化的50%～70%，一旦發生，治療困難，存活率很低（＜5%）。肝腎綜合征的發生機制復雜，目前尚未完全闡明。多年來的研究表明，本病的發生與周圍動脈血管擴張及選擇性腎血管收縮關系密切。
肝腎綜合征時，全身血流動力學主要表現為內臟及外周血管擴張，平均動脈壓降低，心排出量代償性增加。腎臟血流動力學改變包括腎血管阻力增大、腎灌注壓減小及腎血流量減少，導致腎小球濾過率下降。可能的機制包括：
肝功能衰竭，血中代謝產物不能被清除，假性神經遞質替代了正常末梢交感神經遞質，使末梢血管張力減低，引起小動脈擴張，血壓下降，腎血流灌注減少，腎小球濾過率下降，導致肝腎綜合征。
導致門脈高壓、腹水，腹水易引起自發性腹膜炎，引起一氧化氮合成增多，也會引起內臟及外周血管擴張。
在嚴重肝硬化或肝癌晚期肝細胞廣泛受損，致肝功能嚴重損害時，腹水、脫水、上消化道出血及放腹水等均可導致有效循環血容量減少，反射性引起交感－腎上腺髓質系統興奮性增高，血中兒茶酚胺濃度升高，腎素、內皮素的合成和分泌增多，使入球小動脈收縮，腎血管阻力增高、腎血流量下降，腎小球濾過率下降，誘發腎功能障礙。
嚴重感染和感染性休克是急性腎損傷（AKI）的最常見發病原因之一，約占急性腎衰（ARF）的50%。嚴重感染的患者并發ARF的病死率高達70%，明顯高于其他原因所致ARF的病死率。嚴重感染所致AKI的發病機制是多因素的，涉及腎臟血流動力學和腎臟灌注的改變、腎臟細胞功能改變和損傷，以及內毒素或內毒素樣物質誘發的復雜的炎癥和免疫網絡反應等多個方面，其中腎臟的血流動力學改變是其中重要一環。
既往多認為，嚴重感染時存在全身血管擴張及腎血管的收縮，導致RBF下降和腎臟灌注不足，并曾被認為是嚴重感染所致AKI的發病機制的核心。但全身感染時有關RBF改變的數據多來源于動物實驗，這些實驗又采用了不同的動物模型和測量技術，將這些研究結果直接應用到人身上尚存在不確定性。目前對人的RBF監測尚無較準確的監測方法，故嚴重感染對人RBF的影響是增加、不變還是減少，尚不十分明確。僅有的幾個有創性的研究提示，全身感染的ICU患者的腎血漿流量是升高的；Schaller G給健康成人注射大腸桿菌內毒素LPS 20IU/kg后，用對氨基馬尿酸清除率測定發現注射后180～300分鐘腎血漿流量上升近50%。無法準確和連續測量危重患者的腎臟血流動力學增加了對這方面進行深入研究的難度。
有關嚴重感染時RBF變化的動物實驗結果不一。有研究對159個關于RBF測定的動物實驗進行了系統性回顧，發現近2/3（99個）的研究報道嚴重感染時RBF降低；約1/3（60個）的研究報道嚴重感染時RBF不變或升高。應該指出，動物實驗中RBF的高低可能受到很多因素影響，如測量RBF的技術方法、測量時間、制作感染模型的方法、動物大小和液體管理等。對上述100多個動物實驗進行多因素分析發現：動物的意識狀態、術后的恢復時間、心輸出量及血流動力學模式對RBF有影響，其中心輸出量（CO）是嚴重感染時RBF的獨立影響因子。Langenberg C等采用大腸桿菌持續輸注的方法制作出大動物的高動力感染性休克模型，并采用目前監測血流量的“金標準”——Transonic Systems的Transit time技術測量非麻醉狀態下的RBF變化，發現嚴重感染時隨著心排出量的升高，RBF可升高達2倍以上。
因此，越來越多的證據表明，RBF減少并非嚴重感染時腎損傷的核心機制，恰恰相反，在嚴重感染的高血流動力狀態下，RBF往往是增加的；在腎臟灌注流量不減少的情況下，腎損傷仍可發生。
廣泛的微循環障礙是全身炎癥反應綜合征的關鍵因素，也很可能在全身感染引起的器官功能不全中起到重要作用。
嚴重感染時腎內血流分布及微循環如何改變，也存在不一致的報道。Giantomasso用激光多普勒探針法檢測高血流動力學下感染性休克綿羊模型中腎內血流分布情況，未發現腎皮質血流和腎髓質血流有明顯改變。Maybauer用彩色微球法測量高血流動力學下感染性休克羊的腎皮質血流，未發現有明顯變化。
Yasuda H等用熒光血凝素法發現在感染24小時小鼠的腎皮質及腎臟外層髓質外帶，有灌注的毛細血管均明顯減少，并存在局部缺氧；Wu L等用活體顯微攝像法證明小鼠在內毒素注射后早期腎衰發生之前即存在皮質腎小管周圍毛細血管的灌注明顯降低，并與小管周圍的氧化應激呈正相關，而且48小時腎功能恢復后，功能性血小管的密度只恢復了一部分。出現不同結果的原因考慮也與研究采用的動物大小，所處的血流動力學狀態及研究方法等有關。
嚴重感染時腎小球內血流動力學的變化有可能參與了腎小球濾過率的下降，在嚴重感染早期及發展過程中，腎臟入球小動脈和出球小動脈如何變化尚不完全清楚。以前曾被廣泛接受的假設是嚴重感染時入球小動脈在循環中收縮血管物質的影響下阻力增大，引起腎小球內濾過壓力的下降，從而引起腎小球濾過的下降。但是關于人類的研究及最近的高血流動力學的實驗研究結果并不支持這一假設。Langenberg C等在高血流動力學感染性休克綿羊上觀察到在腎小管功能未受明顯損傷的情況下，雖然RBF明顯增加，但腎小球濾過率仍出現下降；而在隨著RBF的恢復，腎小球濾過率也隨之恢復。由此推論，這可能是腎小球內血流動力學發生變化所致：嚴重感染引起腎小球入球小動脈和出球小動脈均擴張，但后者擴張更明顯，則可引起腎小球內濾過壓力的下降，引起GFR下降。臨床試驗中，應用各種血管擴張劑治療感染性AKI無效而使用能收縮出球小動脈的血管加壓素能增加尿量和肌酐清除率正說明了這一點。
在正常機體，RBF是具有自身調節功能的，即在一定范圍內（血壓在80～180mmHg），無論血壓如何波動，腎臟都能通過自我調節功能使RBF維持相對穩定，使到達腎小管的溶質量相對不變，以控制其再吸收和排泌。而當血壓超出這個范圍時，RBF的自身調節便不能維持，RBF將隨血壓的變化而變化。在肝硬化、感染、全身炎癥反應綜合征和心衰等病理情況下，上述機制可以發生改變，RBF也將隨之發生變化。Abuelo認為即使在正常血壓下，如果存在引起入球小動脈和出球小動脈對上述調節機制反應變差，也可導致腎小球濾過率下降，引起急性腎衰竭。
Yamaguchi N等在給大鼠注射內毒素后的不同時間點對影響RBF的三個主要血管調節因子作了檢測，結果發現起血管收縮作用的內皮素－1（ET－1）、血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）及起血管擴張作用的NO均有升高，但升高的時間和倍數不同。腎臟的iNOS mRNA在3小時升高達2240倍，腎組織ET－1mRNA最高升至25倍，高峰出現在注射LPS后3小時；腎臟AngⅡ增加了53%，高峰時間在6小時。因此，有理由認為，嚴重感染早期，全身血管因LPS引起的NO等炎癥介質釋放增多而擴張，引起全身高排低阻的表現；腎血管也可擴張引起腎血管阻力（RVR）下降，如果RVR的下降明顯超過平均動脈壓（MAP）的下降，則可引起RBF升高；如果RVR的下降與MAP下降相近，則RBF不變。但這種以血管擴張為優勢的狀態并不會一直存在下去，從血管擴張的開始，收縮血管的機制便會發生代償作用，如果這種收縮血管的作用取得優勢，則機體可表現為低排高阻的低血流動力學狀態；腎血管也會收縮引起RVR增加和RBF減少。之后可能出現血管因高濃度的舒張血管物質和收縮血管物質的共同存在，兩者互為優勢，導致血管舒縮障礙，微循環障礙，進一步加重腎功能損害。
嚴重感染時，RBF及微循環的調節機制是很復雜的，還有很多亟待回答的問題，如RBF的自身調節作用是否在感染一開始就受到破壞，腎小球內部血流動力學如何變化，出球小動脈和入球小動脈對血管活性物質的作用表現有何不同等，感染性AKI早期是否只是腎臟細胞受到器質性損傷前的一個功能性的AKI，尚需進一步研究明確。
（楊榮利）
大腦是機體代謝率最高的器官，對能量的需求巨大。雖然腦重量僅占體重的2%，但是靜息狀態下血流灌注約占心輸出量的14%，氧耗量卻占到全身基礎氧耗量的20%。另一方面，腦的能力儲備又非常有限。因此，大腦需要依靠多種調節機制來維持相對恒定的血流灌注，以保障能量的持續供給。
大腦的動脈血供來自左右頸內動脈和椎－基底動脈系統，前者供應Willis環靠前的部分，構成前循環，左右椎動脈匯合形成基底動脈，供應Willis環靠后的部分，構成后循環（圖8－4－1）。
頸總動脈沿食管、氣管和喉的外側上升，其外側有頸內靜脈，兩者間的后方有迷走神經，三者共同包裹于頸筋膜鞘內。頸總動脈約在甲狀軟骨上緣處分為頸內動脈和頸外動脈。正常情況下，頸外動脈主要供應面部以及除大腦以外頭顱結構的血流。頸內動脈在喉的后方上行，在頸部不發出分支，起始部分膨大，稱為頸動脈竇。頸動脈竇壁含有壓力感受器，能感受血壓變化，反射性地改變心率和末梢血管口徑，以調節血壓。頸內動脈經顳骨巖部的頸動脈管進入顱腔，形成“S”形的虹吸段，向前發出眼動脈，向后發出脈絡膜前動脈和后交通動脈，最終分為大腦前動脈和大腦中動脈。大腦前動脈主要負責大腦半球前半部血供，并發出深穿支到尾狀核和額葉底部。大腦中動脈的主干向側方行走，隨即發出小穿支，即紋豆動脈，為基底節和內囊提供血供。當大腦中動脈達到大腦外側裂時，分為負責外側裂以上大腦半球外側部、外側裂以下額葉和頂葉下部血供的分支。
椎動脈起自鎖骨下動脈，在腦橋和延髓交界處，左右椎動脈匯合形成基底動脈。基底動脈行走于腦干的腹側，為腦橋、中腦和小腦提供血液灌注。基底動脈在中腦水平分為兩側大腦后動脈，再向中腦和丘腦發出穿支動脈。
頸內動脈系統和椎－基底動脈系統，以及大腦兩側半球的動脈血供借助Willis環聯系。Willis環位于蛛網膜下腔，由于各部分連接并不一致，約有48%的個體存在差異。通常情況下，左右兩側前循環由單一的前交通動脈聯系，前后循環由雙側后交通動脈聯系。生理條件下，交通動脈中的血流量較低。然而當任何一支頸內動脈或椎動脈堵塞時，血流將沿壓力梯度經交通動脈重新分配，以減少缺血部分，維持腦的營養和功能活動。
顱內靜脈血液回流至靜脈竇，解剖學特點為沒有瓣膜結構，無肌肉組織。靜脈竇內的血液再回流至頸內靜脈，起始部膨大，稱為頸靜脈球部。該部位幾乎不接納來自顱外的血液回流，因此監測到的靜脈血氧飽和度可以反映顱內氧耗情況。
腦毛細血管內皮細胞連接緊密，且被一層連續的基底膜包圍，基底膜外尚有星形膠質細胞的終足包裹。這些結構形成了腦組織的防護屏障，控制血漿各種溶質選擇性的通透。
不同部位的腦代謝率存在較大差異。靜息狀態下，皮質血流量和代謝率明顯高于皮質下部位。功能影像學研究顯示，肢體運動、視覺刺激或思維活動能夠誘發大腦局部代謝增加，這些部位的腦血流量（CBF）也明顯增加。這種血流－代謝偶聯存在明顯的空間分布特征，且血流的變化也非常迅速。參與CBF代謝調節的可能機制包括化學調節和神經調節。
大腦被激活區域的神經元釋放血管舒張物質，直接彌散到相鄰血管壁的平滑肌細胞，或間接通過血管內皮介導的方式，改變血管張力。腺苷、一氧化氮（NO）、氫離子和鉀離子可能是血流－代謝偶聯的重要調節因子。
腺苷是腦動脈和軟腦膜動脈的強力擴張劑。應用腺苷后CBF升高。腺苷導致的血管平滑肌舒張與環磷酸腺苷（cAMP）增多有關。代謝增強時，腺苷核苷酸去磷酸化，細胞內以及細胞周圍腺苷積聚，導致血管舒張。已有的研究證實，神經元活動時，血管周圍腺苷濃度增高。外界刺激導致大鼠CBF升高，而當應用腺苷拮抗劑時，這種CBF的升高消失或程度減輕。但是，這種腺苷升高的幅度較小，目前尚不認為腺苷是血流－代謝偶聯的主要調節因子。
NO是體內多種生物學反應的分子信使，具有可彌散性，半衰期短，反應效能強。越來越多的研究表明，NO在腦循環調節中起著重要作用。局部或靜脈應用NO合成酶（NOS）抑制劑后，CBF呈劑量相關性下降，然而這種CBF的降低與腦氧消耗或糖消耗無關。在神經元刺激的動物模型中，應用NOS抑制劑的結果存在矛盾。一部分研究顯示，應用NOS抑制劑可減輕代謝增加導致的CBF升高，而另一些研究卻沒有發現這種效應。這種矛盾的結果提示，NO是靜息狀態下CBF的重要調節因子，而代謝改變時CBF的變化可能還有其他因素介導。
腦局部能量代謝增強時，腦血管周圍的氫離子濃度明顯升高，導致血管阻力降低，CBF增加。這種效應并非氫離子對血管平滑肌細胞的直接作用，也不是由內皮細胞介導，而是與血管周圍PH相關。神經元活動導致二氧化碳產量增加，與水反應產生碳酸氫根和氫離子，氫離子增加使血管周圍pH降低，動脈內徑增大。細胞外液鉀離子對腦血管張力的作用很大。被激活的神經元釋放鉀離子，經過星形細胞到血管周圍。神經元激活后造成局部鉀離子濃度中度升高即可誘導軟腦膜動脈擴張，進而使CBF升高。鉀離子介導的腦血管擴張存在5～10秒的潛伏期，而代謝增強時血管擴張幾乎是同時出現，提示可能尚存在控制血流－代謝偶聯的其他快速機制。這一點也被安非他明誘導的神經元興奮試驗所證實，這時細胞外液氫離子和鉀離子濃度并未發生變化，但CBF確實明顯升高。
以上證據初步表明，腺苷、NO、氫離子和鉀離子在腦血流－代謝偶聯的作用機制中發揮重要作用。但是，腦血流－代謝偶聯幾乎是瞬間發生的，這又無法用上述機制完全解釋。神經元激活后，可能先由快速機制使血流明顯增加，進而通過腺苷、NO、氫離子和鉀離子介導將維持CBF于較高水平。
腦血管具有交感和副交感神經分布。兒茶酚胺對腦循環的影響存在差異，可使腦血管阻力升高、CBF降低，也可使血管阻力降低、CBF增加。這種不同作用取決于神經遞質的分泌部位、濃度以及當時的血－腦屏障狀態。對于單一腦動脈，去甲腎上腺素是血管收縮劑，由α受體介導，可被α腎上腺素能受體阻斷劑阻斷。然而，這種作用卻似乎與血管的基礎張力有關。對于已經處于收縮狀態的腦動脈，兒茶酚胺可誘導其舒張。刺激血管周圍的交感神經，或通過腎上腺髓質釋放兒茶酚胺刺激腎上腺素能受體，可以解釋外周神經系統對于腦血管的作用。當血－腦屏障完整時，循環兒茶酚胺以及顱神經刺激使腦血管阻力輕度升高，CBF降低。相反，當血－腦屏障受到破壞時，循環兒茶酚胺以及腦室內注射去甲腎上腺素卻導致CBF明顯升高，腦氧耗和糖的消耗量明顯增加。也有試驗表明，刺激延髓背側網狀系統或藍斑可導致血漿兒茶酚胺濃度升高，CBF增加。與周圍神經起源的血管周圍交感神經纖維相反，刺激中樞交感神經單元則通過腦內在交感神經通路產生效應。腦內在神經調控系統起源于腦交感或5－羥色胺神經元，以及直接植入腦微血管的神經元亞單元，刺激后釋放神經遞質，調節腦血管張力。刺激延髓背側網狀系統使特定區域腦皮質代謝增加。這種腦微血管神經植入，以及內在交感活性與代謝和血流增加之間的暫時聯系，提示大腦可控制其自身循環。靜息狀態下，人腦血流似乎不受基礎交感張力的影響，現有資料表明，循環兒茶酚胺增多或刺激血管周圍交感神經纖維僅造成腦血管的輕度收縮。相反，刺激中樞交感神經元卻使CBF和腦代謝明顯升高。
蝶腭神經節和耳神經節為副交感神經節。神經纖維含有乙酰膽堿、血管活性腸肽以及組氨酸異亮氨酸肽等神經遞質。副交感感覺神經纖維起源于三叉神經節，位于頸2水平。感覺纖維含有降鈣素基因相關肽、P物質和神經白介素A。副交感神經分布于顱底大動脈、軟腦膜動脈、微動脈和腦靜脈。動物實驗顯示，注射乙酰膽堿或刺激顱外副交感神經，如巖大神經，產生劑量相關性或頻率相關性腦血管擴張、CBF升高，由煙堿和毒菌堿受體介導。腦血管內微量應用乙酰膽堿后導致的劑量相關性擴張可被阿托品或東莨菪堿拮抗。與中樞內在性交感控制相同，腦內也存在副交感神經亞單元。刺激小腦頂核造成皮質CBF升高的效應，即便在脊髓頸1水平橫斷后，仍然存在。在嚙齒類動物大腦，腹側蒼白球是主要的皮質膽堿能神經區域，刺激這些部位使乙酰膽堿分泌增多，頂葉血流量增加。這些研究提示，刺激中樞副交感神經產生的效應由內在通路介導，依靠膽堿能神經元的完整性。
綜上所述，腦血流的代謝調節包括化學和神經介導兩種因素。被激活區域的神經元釋放血管舒張物質，彌散到血管壁的平滑肌細胞，或通過內皮細胞介導，導致血管舒張。腺苷、NO、氫離子和鉀離子是腦代謝和血流的重要化學調節物質。神經調節包括中樞外和中樞內在調節兩種方式。中樞外神經調節通過起源于外周，分布于顱內動脈周圍的交感和副交感神經，或循環血管活性物質，如兒茶酚胺發揮作用。這些血管周圍神經分泌的神經遞質，以及循環血管活性物質的作用存在差異，具有劑量相關性，與當時血－腦屏障的狀態有關，可分別表現為血管舒張或收縮。中樞內在神經調節包括交感和5－羥色胺神經元或神經元亞單位，直接分布于腦微血管周圍，釋放神經遞質，調節腦血管張力。
在一定的灌注壓范圍內，腦血管可通過自身調節將腦血流維持在相對恒定水平。這是腦血流的重要調節機制之一。在灌注壓的生理范圍內，自身調節既可避免由于灌注壓降低造成的神經元缺血，也可避免由于灌注壓升高導致充血所造成的毛細血管損傷和水腫。
腦血流自身調節的實質是腦灌注壓變化時的腦血管阻力調節。腦灌注壓（CPP）等于平均動脈壓（MAP）與顱內壓（ICP）間的差值。CBF與CPP和腦血管阻力（CVR）的關系可用下列公式表示：
CBF、CPP和CVR任何一個變量變化均可誘發自身調節（圖8－4－2）。當自身調節有效發揮作用時，CPP降低可誘發CVR降低，而CPP升高時，CVR成比例升高，維持CBF在相對穩定的水平。參與自身調節的腦血管主要包括小動脈和微動脈。但有資料表明，當CPP發生變化時，顱內一些大動脈也具有舒張和收縮的傾向。腦血管張力隨CPP變化的程度取決于基礎張力，影響因素包括交感神經活性、動脈血二氧化碳分壓水平以及血管活性物質的存在。當自身調節機制喪失時，腦血管張力將不隨灌注壓的改變而變化，這時，CBF與CPP呈線性關系。
正常情況下，當CPP在50～140mmHg范圍內變化時，CBF維持相對穩定。當血壓進行性下降或ICP進行性升高時，腦血管成比例擴張，維持CBF。當存在顱內病理學改變時，自身調節性血管擴張可能會進一步升高ICP。自身調節下限的定義為誘發腦血管最大程度擴張時的CPP水平。這時，CPP的進一步下降將導致CBF成比例降低，腦氧攝取率升高以代償腦氧輸送的不足。當氧攝取升高的能力耗竭，CPP降低至缺血閾值以下時，會出現神經系統表現，如瞌睡、意識模糊，甚至昏迷。自身調節上限的定義為誘發腦血管最大程度收縮時的CPP水平。超過這一限度后，CPP進一步升高將導致腦血管擴張，CBF升高，出現腦充血、腦血容量增加、血－腦屏障破壞以及血管源性腦水腫，臨床表現出頭痛、意識不清和昏迷。
當跨壁壓發生改變時，腦血管平滑肌細胞存在內在反應性，稱為自身調節的肌源性機制。當跨壁壓降低時，血管承受的張力降低，誘發小動脈和微動脈擴張。相反，跨壁壓升高時，血管承受的張力增高，誘發小動脈和微動收縮。這一調節過程與肌動蛋白－肌球蛋白復合體的構象改變有關，幾秒鐘內即可完成。自身調節的肌源性機制可能與平滑肌細胞跨膜離子傳導相關，進而調節不同跨壁壓時的膜電位。
CBF降低時釋放化學因子，參與壓力－血流的調節。與腦血流的代謝調節相似，腺苷、氫離子和鉀離子也可能參與腦血流的自身調節。試驗表明，當逐步降低CPP時，作為強力腦血管擴張劑，腦內腺苷濃度升高。然而應用腺苷拮抗劑并不能消除CBF的自身調節，提示腺苷并非自身調節的原始作用機制，但是在灌注壓降低時生成增加。氫離子和鉀離子是血流－代謝偶聯的調節因素，因此也有可能參與自身調節機制。然而分段降低血壓時并未發現血管周圍pH降低或鉀離子濃度改變。因此氫離子和鉀離子也不在自身調節中發揮主要作用。研究表明，動脈血二氧化碳分壓對自身調節功能造成明顯影響。高碳酸血癥使腦血管擴張，CBF增加，當進一步降低CPP時，腦血管進一步擴張的能力下降。相反，過度通氣造成的低碳酸血癥使腦血管收縮，CBF降低，這時降低CPP，腦血管的擴張能力增強。最有可能參與自身調節的代謝機制與氧代謝相關。動物實驗結果顯示，動脈氧分壓降低時，腦組織氧含量下降誘發軟腦膜微動脈擴張。腦靜脈壓升高時腦微動脈也出現擴張，并可被提高局部氧濃度所逆轉。這些資料提示，CPP降低導致CBF下降，隨后出現的腦組織氧含量降低刺激腦血管擴張，以代償血流下降。
如前所述，中樞神經系統還受到顱外神經通路的調節，這些神經通路起源于顱自主神經節，在腦動脈和靜脈均有神經纖維分布，并形成神經叢。這些神經纖維主要分布于顱內較大的血管。刺激交感神經導致腦血管收縮，收縮幅度與血管性質有關。刺激交感神經對顱底血管張力的影響尚存在爭議，但總體上影響不大。刺激壓力感受器或化學感受器，或去除這些部位的神經支配，對靜息狀態下的腦血管張力和CBF影響也不大。然而，交感神經張力卻影響腦血管的自身調節反應（圖8－4－3）。當處于高交感神經張力，腦血管收縮，自身調節曲線右移。這時，腦血管對CPP升高的代償性收縮能力增強，而對CPP下降的代償性舒張能力降低。交感張力急性降低時，情況正相反。而慢性交感張力降低，自身調節曲線無明顯改變。注射乙酰膽堿或刺激顱外副交感神經導致腦血管擴張，而在試驗中損毀副交感神經亞單位并不造成CBF和自身調節的改變，提示副交感神經并未參與自身調節機制。
（周建新）
胃的血液供應非常豐富，由腹腔動脈干分出的胃左動脈、肝總動脈和脾動脈及其分支組成分別沿胃大小彎走形的兩條動脈弧，是支配供應胃血流的主要來源。小彎側由胃左動脈和肝總動脈分出的胃右動脈組成的動脈弧供應，大彎側動脈弧由脾動脈分出的胃網膜左動脈與胃十二指腸動脈（左肝總動脈）分出的胃網膜右動脈組成。上述沿胃大、小彎形成的動脈弧再分支至胃黏膜下構成血管叢實現胃的血液供應。此外，供應胃底的動脈還包括來自于脾動脈的胃短動脈。
可見，胃的動脈血液供應系統的構成是網狀的，由此保證了胃壁組織的充分的血液供應。在胃黏膜固有層的腺體之間至黏膜下層形成靜脈叢，靜脈與動脈伴行并廣泛吻合，最后分別在胃大、小彎處穿出胃壁，匯集成胃左靜脈、右靜脈與胃網膜左靜脈及胃網膜右靜脈。
腸道血液供應系統包括腸系膜上動脈和腸系膜下動脈系統，該動脈進一步分支沿小腸和大腸壁形成拱動脈系統，進入腸壁至腸黏膜。微小動脈沿系膜側與系膜對側形成循環網絡，其分支穿透腸壁達到小腸黏膜并沿肌纖維群進入小腸絨毛、黏膜上皮下，形成常腸壁血管網。小腸絨毛特殊的血流循環構成，包括相互連接，小動脈和小靜脈構成多血管袢的毛細血管網狀系統。腸道正是通過這樣的血液循環構成參與完成小腸的分泌功能與營養液體等的吸收功能。
血流灌注是指單位時間內流入器官內的血液量。胃腸道血液灌注是機體廣闊的血液循環系統的重要組成部分，被稱之為內臟血液循環系統。后者還包括通過腸道、脾臟、胰腺血管的血流，然后通過門靜脈系統進入肝臟，與肝動脈系統并行，以兩套血液供應系統的形式實現肝臟總的血流灌注，最后于肝竇后形成的肝靜脈，再匯入腔靜脈，由下腔靜脈再回流入心臟后進入大循環。
胃黏膜血液循環的構成是維護胃黏膜結構完整性和功能的主要因素，循環的血液系統提供給黏膜氧與營養物質以及胃腸道激素，由此維護正常的胃黏膜結構與功能，保證黏液分泌和黏膜上皮細胞的更新，除此以外，胃黏膜血液循環還承擔著胃黏膜表面的廢物的清除，從而實現胃黏膜屏障的維護作用。可見，胃黏膜血流在胃黏膜結構與功能方面具有重要的核心作用，胃黏膜血流的減少也是引起黏膜損傷的直接原因，當危重癥患者黏膜血流較正常量下降1/3時將導致胃黏膜損害。應用電子胃鏡及計算機圖像處理系統也表明黏膜血流降低在胃黏膜損傷中發揮著重要作用并可以起到預測作用，血流降低一定時間將導致黏膜潰瘍，反之，血流量增加后黏膜潰瘍將逐漸癒合。
腸道血流總量可占心臟排出量的20%，曾有研究應用視頻（信號）稀釋技術方法測定小腸的總血流量，顯示為每分鐘平均500～600ml，腸系膜上動脈血流量為700ml/min。應用血管造影方法測得腸系膜上動脈的血流在360～1200ml/min，平均約700ml/min。因為受到倫理的限制，血管造影的檢測方式和所得結果往往來自于病患而非健康人群。超聲多普勒問世和臨床應用技術的提高，實現了健康人群內臟血流客觀評估的可行性，早年相關研究顯示，腸系膜上動脈血流約520ml/min，腹腔干動脈的血流速度為700ml/min。進餐后的腸血流量增加100%。
（許 媛）
1.Karthik S，Lisbon A.Low－dose dopamine in the intensive care unit.Semin Dial，2006，19（6）：465－471.
2.Lauschke A，Teichgrber UK，Frei U，et al.Low－dose'dopamine worsens renal perfusion in patients with acute renal failure.Kidney Int，2006，69（9）：1669－1674.
3.Dellinger RP，Levy MM，Carlet JM，et al.Surviving Sepsis Campaign：international guidelines for management of severe sepsis and septic shock：2008.Crit Care Med，2008，36（1）：296－327.
4.Meco M，Cirri S.The effect of various fenoldopam doses on renal perfusion in patients undergoing cardiac surgery.Ann Thorac Surg，2010，89（2）：497－503.
5.Al－Hesayen A，Parker JD.The effects of dobutamine on renal sympathetic activity in human heart failure.J Cardiovasc Pharmacol，2008，51（5）：434－436.
6.Di Giantomasso D，Bellomo R，May CN.The haemodynamic and metabolic effects of epinephrine in experimental hyperdynamic septic shock.Intensive Care Med，2005，31（3）：454－462.
7.Di Giantomasso D，Morimatsu H，Bellomo R，et al.Effect of low－dose vasopressin infusion on vital organ blood flow in the conscious normal and septic sheep.Anaesth Intensive Care，2006，34（4）：427－433.
8.Joseph M，Tricia EB.Renal failure in patients with cirrhosis：hepatorenal syndrome and renal support strategies.Current Opinion in Anaesthesiology，2010，23：139－144.
9.Sanyal AJ，Boyer T，Garcia－Tsao G，et al.Terlipressin Study Group.A randomized，prospective，double－blind，placebo－controlled trial of terlipressin for type 1hepatorenal syndrome.Gastroenterology，2008，134（5）：1360－1368.
10.Ronco C，McCullough PA，Anker SD，et al.Cardiorenal syndromes：an executive summary from the consensus conference of the Acute Dialysis Quality Initiative（ADQI）.Contrib Nephrol，2010，165：54－67.
11.Jason R，Haissam H，Ross A，et al.Cardiorenal syndrome and heart failure.Current Opinion in Cardiology，2010，25：141－147.
12.Venkat D，Venkat KK.Hepatorenal syndrome.South Med J，2010，103（7）：654－661.
13.Bagshaw SM，Uchino S，Bellomo R，et al.Beginning and Ending Supportive Therapy for the Kidney（BEST Kidney）Investigators.Septic acute kidney injury in critically ill patients：clinical characteristics and outcomes.Clin J Am Soc Nephrol，2007，2（3）：431－499.
14.Schaller G，Pleiner J，Mittermayer F，et al.Effects of N－acetylcysteine against systemic and renal hemodynamic effects of endotoxin in healthy humans.Crit Care Med，2007，35（8）：1869－1875.
15.Dirnagl U，Niwa K，Lindauer U，et al.Coupling of cerebral blood flow to neuronal activation：role of adenosine and nitric oxide.Am J Physiol，1994，267：296－301.
16.Lacombe PM，Iadccola V，Underwood MD，et al.Plasma epinephrine modulates the cerebrobasodilation evoked by electrical stimulation of dorsal medulla.Brain Res，1990，506：93－100.
17.Paulson OB，Strandgaard S，Edvinsson L.Cerebral autoregulation.Cerebrovasc Brain Metab Rev，1990，2：161－192.