第一节　子宫和胎盘生理

子宫胎盘循环提供胎儿和胎盘生长发育所必需的氧气和营养物质的输送，其发育异常与子痫前期、胎儿生长受限和早产等并发症有关，甚至可能与胎儿成年期易患心血管疾病有关。对子宫胎盘循环调节的了解是安全提供产科麻醉和管理许多妊娠相关疾病的重要基础。

一、子宫胎盘血流

母体和胎儿循环通过胎盘交换胎儿生长所必需的营养物质、气体和废物。了解妊娠子宫的母体血管供应、胎盘的大体和微观结构以及从胎盘到胎儿的血流，对于理解子宫胎盘循环、胎盘气体交换和药物穿过胎盘转移的生理学是必要的。

（一）子宫血流

子宫的血液供应来源于子宫动脉和卵巢动脉。子宫动脉是髂内动脉的分支，是妊娠子宫血流的主要来源。卵巢动脉通常起源于肾动脉下方的腹主动脉前外侧。子宫动脉于侧穹隆上方向子宫颈和阴道分出分支，随后沿子宫侧壁纡曲上行，并在两层阔韧带之间上升，分出分支与卵巢动脉相连接。子宫动脉的体支在沿子宫侧壁上行的途中垂直地分出许多弓状动脉，这些动脉在子宫肌层中向中线方向穿行，并分出径向动脉支成直角地伸入子宫内膜。径向动脉在子宫内膜内再分出子宫内膜基底动脉和螺旋动脉终末支。基底动脉供养子宫内膜的基底层，不受激素的影响；螺旋动脉伸入子宫内膜的功能层，其管径受卵巢激素水平的影响而变化。妊娠期间，滋养层侵入螺旋动脉导致其平滑肌和收缩能力消失，血管舒张，阻力降低，血流量增加。异常或不充分的滋养细胞侵袭是子痫前期的病理生理学基础之一。

氧合的母体血液从螺旋动脉以喷泉状射流的形式进入绒毛间隙，流向绒毛膜板的血液浸泡绒毛，完成母亲和胎儿血液之间的氧气、营养物质和代谢废物的交换。随后母体血液流入基板，进入多个收集静脉。血液可通过子宫静脉至髂内静脉回流，也可通过卵巢静脉（子宫—卵巢丛）在右侧回流入下腔静脉或在左侧流入肾静脉。

妊娠时子宫血流呈现低阻力高流量的特征，子宫血流量在整个妊娠期增加。在妊娠晚期，子宫血流占母体心排血量的比例高达20%。足月时，子宫血流约为700ml/min，其中约70%～90%通过绒毛间隙。其余的满足子宫肌层的代谢需求。有研究发现，胎盘同侧的子宫动脉与对侧动脉相比，血管直径约大11%，血流量约增加18%。

（二）胎儿循环

在胎儿循环中，氧气和营养物质浓度最高的血液通过脐带进入胎儿，在静脉导管处部分血流分流至肝脏。静脉导管直径的变化，通过一种尚未明确的机制，调节脐静脉血在肝和心脏之间的分配：扩张导致更多的血液分流到心脏，而收缩时使更多的血液流向肝脏。在人类胎儿中，静脉导管分流的比例随着妊娠的进展而减少。在妊娠18～20周时，多达32%的脐静脉血绕过肝脏。接近足月时，仅有18%～25%的脐静脉血流通过静脉导管高速分流至右心房。流经肝脏的血液经肝静脉与分流的脐静脉血流入下腔静脉，汇入右心房。此外右房还收集上腔静脉及冠状窦回流的血液。汇入右房的血液由于速度和方向的区别，部分含氧的血液在卵圆孔处分流至左心房，而上腔静脉的血几乎完全由右心房进入右心室。导管前主动脉将富含营养的血液（通过头臂循环）输送到心脏和大脑，而来自右心室的不太饱和的血液少量流到肺，大部分经动脉导管进入降主动脉，流到全身。降主动脉的血一部分流到躯体下部及内脏后经下腔静脉入右心房，其余的血经过腹壁下动脉，至脐动脉流回胎盘，血液经过氧合后再流经下腔静脉回右心房。

脐动脉将低氧的胎儿血液输送到胎盘，进一步分支成更小的脐带毛细血管，为位于胎盘小叶的绒毛树提供营养。绒毛膜动脉在绒毛树基部发出二级分支子叶动脉，并在流向母体的过程中逐级分支形成终末小动脉，末端小动脉通过颈部进入球状膨大，在那里形成2～4个狭窄的毛细血管环。绒毛的分支形成了密集的毛细血管网络，降低了血管阻力，为营养物质和废物的交换提供了更大的表面积。合胞体滋养层、绒毛核心基质和胎儿毛细血管内皮组成了绒毛膜。母体和胎儿血液被绒毛膜分开，并通过绒毛膜进行气体、营养和药物的交换。毛细血管的静脉端纡曲、变窄，并通过狭窄的颈部返回收集小静脉，这些小静脉在绒毛树中聚结形成较大的静脉，当它们穿透绒毛膜板时，成为绒毛膜静脉。静脉分支结合成一条脐静脉，将血液输送回胎儿。

（三）胎盘循环

妊娠期间胎盘的生长伴随着胎儿生长发育所需的子宫血流量的增加。子宫血流是母胎气体交换成功的最重要决定性因素之一。子宫胎盘循环可能受激素水平、昼夜节律变化、疾病、分娩以及麻醉技术和药物等因素的影响。

母体胎盘循环主要依靠血管扩张增加血流量。起初在黄体激素水平的影响下，子宫螺旋动脉伸长并卷曲。蜕膜被侵蚀导致已经卷曲的螺旋动脉横向盘绕。滋养层细胞和纤维细胞逐渐替换这些动脉的弹性和肌肉成分，使血管舒张，以满足血流增加的需要。在这一过程中，血管直径可增加10倍，而血流速度和血压下降。母体血液在绒毛相对较少的区域以70～80mmHg的压力进入绒毛间子叶间隙。当血液进入胎盘绒毛密集的高阻力区域时，血流的压力迅速减小至10mmHg，血流速度下降。子宫螺旋动脉发育不充分导致的相对缺血是子痫前期和胎儿生长受限的发生机制之一。螺旋动脉血流的计算机模拟表明，未扩张的螺旋动脉中的高血液流速可对内皮和胎盘滋养层造成损害。

胎儿胎盘血流量的增加主要依靠血管生长。胎儿胎盘脉管系统不受交感神经系统的支配，因此无法实现典型的自动调节。胎儿可以通过以下方式调节胎盘灌注：① 胎儿肾上腺释放的肾上腺髓质素有助于维持胎盘血管的张力；② 胎儿血压的变化影响血液通过胎盘的净流入/流出，从而影响胎儿血管内的容量和灌注；③ 由血管舒张剂一氧化氮和乙酰胆碱旁分泌介导的局部自动调节作用。母体高血糖和低氧血症可能通过血管介质改变局部胎儿血流。内皮源性舒张因子，尤其是前列环素和一氧化氮在控制胎儿胎盘循环中很重要。缺氧引起的胎儿胎盘血管收缩是通过减少一氧化氮的释放来介导的，类似于缺氧性肺血管收缩的机制。缺氧导致的胎盘血管收缩，也与血管紧张素Ⅱ系统有关。

二、胎盘功能

除了在胎儿和母体之间形成联系之外，人类胎盘还有许多功能。生长中的胎儿依赖胎盘完成营养物质和废物的交换，胎盘还具有屏障功能和内分泌功能。

（一）物质交换

1.氧气

胎儿对氧气的需求为 8ml/（kg·min），高于成人的 4ml/（kg·min）。胎盘绒毛膜表面积约有14～16m2，厚度约3.5cm，作为胎儿的“肺”，其氧转移效率只有成人肺的1/5。约20%的子宫动脉血和40%的子宫动脉提供的氧被分流，以满足胎盘和子宫组织的代谢需求。

穿过胎盘的氧转移取决于膜表面积、膜厚度、母体血液和胎儿血液之间的氧分压梯度、母体和胎儿血红蛋白的氧亲和力以及母体和胎儿的相对血流量。物理溶解氧扩散穿过绒毛膜，结合氧由绒毛间隙中的母体血红蛋白释放并扩散穿过胎盘。虽然氧穿过绒毛膜的能力下降，但氧气扩散的主要决定性因素是母体血流。胎儿高血红蛋白浓度（17mg/dl）和胎儿血红蛋白对氧的更高亲和力增强了胎儿红细胞的氧摄取。胎儿—母体二氧化碳（CO2）转移使血液酸碱度发生变化，进而导致母体和胎儿氧合血红蛋白解离曲线的变化，进一步增强了母体向胎儿的氧转移。

2.二氧化碳

二氧化碳的转移以多种不同的形式发生，包括溶解的CO2、碳酸（H2CO3）、碳酸氢根离子、碳酸根离子和氨基甲酸血红蛋白。CO2和H2CO3之间的平衡通过红细胞中碳酸酐酶催化的反应来维持。

胎儿血液和母体血液之间的二氧化碳分压（PCO2）梯度（分别为40mmHg和34mmHg）驱动CO2由胎儿向母体转移。CO2的扩散性是氧气的20倍，并且很容易穿过胎盘。CO2从胎儿毛细血管向母体血液的快速移动引起碳酸酐酶反应平衡的改变，从而产生更多的CO2进行扩散。母体血液中脱氧血红蛋白的产生进一步增强了CO2的转移，脱氧血红蛋白对CO2的亲和力高于氧合血红蛋白。由此产生的亲和力可能占CO2经胎盘转移的46%。碳酸氢盐也存在显著的胎儿—母体浓度梯度，但其带电性质阻碍了其转移和对CO2转运的贡献。

3.营养物质和代谢产物

营养物质和代谢产物均以简单扩散、易化扩散、主动运输及胞饮等机制通过胎盘在胎儿和母体间交换。葡萄糖以易化扩散方式透过胎盘，为胎儿提供代谢的主要能源。氨基酸、钙、磷、碘、铁等以主动运输方式透过胎盘。脂肪酸、钠、钾、镁、维生素A、维生素D、维生素E、维生素K等以简单扩散方式透过胎盘。

（二）屏障功能

胎盘允许许多物质的双向转移，因此其屏障作用有限。许多物质在胎盘组织内发生特异性或非特异性结合，从而可最大限度地减少胎儿暴露和积累；其他一些物质被大量诱导型和组成型细胞色素P450同工酶和转运蛋白改变。细菌、弓形虫、衣原体、螺旋体不能通过胎盘，但可在破坏绒毛结构后进入胎体感染胚胎及胎儿。

大多数药物通过单纯扩散途径顺浓度梯度从母体透过胎盘到胎儿。母体—胎儿血药浓度梯度的增加、母体蛋白结合减少和胎儿蛋白结合增加、较低的分子量、较低的解离程度和较高的脂溶性等因素可促进药物由母体向胎儿的转移。母体血药浓度是决定进入胎儿体内药量的主要因素。

非去极化肌松药分子量高且脂溶性低，因此不易透过胎盘。苯二氮类药、局麻药物和阿片类药物分子量小，较易透过胎盘屏障。此外，由于胎儿血液pH较母体低，弱碱性药物如局麻药和阿片类药物通过胎盘进入胎儿血液后变为离子状态，通过胎盘的阻力更大，从而不断蓄积在胎儿体内。胎儿窘迫时胎儿血pH更低，更易导致弱碱性药物的蓄积。

（三）内分泌和合成功能

胎盘合体滋养层细胞能合成多种激素、酶和细胞因子。母体—胎儿—胎盘单位中的胎盘酶可以将类固醇前体转化为雌激素和孕激素。胎盘的这种合成类固醇的功能在妊娠早期就开始；排卵后35～47天，胎盘产生的雌激素和孕激素超过黄体。