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阴茎主要由三个柱状的海绵体所构成（图1-1-1）。阴茎海绵体是位于白膜厚鞘内的圆柱体，左右各一，两者紧密结合。远侧端逐渐变细，嵌入阴茎头内面的凹陷内。近侧端即阴茎脚，是起自两侧耻骨坐骨支内下面的两个独立结构，在耻骨弓下融合。左右海绵体被海绵体中隔分开，但前端中隔为梳状结构，因此左右侧海绵体间血液可互相交通。海绵体背、腹侧面正中各有一浅沟，背侧沟稍浅，有阴茎背深静脉走行，腹侧沟较深，包绕尿道海绵体。尿道海绵体在尿道沟中走行，与阴茎海绵体牢固愈着。其近端膨大成为尿道球，长约5.5cm，固定于尿生殖膈下方，远端膨大为阴茎头。
图1-1-1 阴茎的海绵体
海绵体的内部是由许多结缔组织构成的小梁和腔隙样结构。小梁交织成网，其中含丰富弹性纤维、胶原纤维、平滑肌和迂曲的螺旋动脉。小梁间的腔隙为海绵体窦，它们与动静脉互相交通。窦壁覆盖血管内皮细胞，故海绵体窦也是血窦。平时阴茎松弛时窦内仅有少量血液，当性兴奋时，海绵体窦内血液充盈，阴茎体积变大、变硬而勃起，因此这种结构也称为勃起组织。位于阴茎海绵体中央的海绵体窦较大，接近外周者较小。进入海绵体窦的血液有两个来源：一为螺旋动脉，直接开口于海绵体窦，在阴茎勃起中起关键作用；二为由营养小梁的毛细血管集合而成的小静脉。导静脉起始于周边海绵体窦，并在白膜内面形成静脉丛。因此当阴茎勃起时，中央充血的大海绵体窦便压迫周边的小海绵体窦及其周围的静脉丛，从而使静脉回流受阻，进一步促进海绵体的充血。螺旋动脉的管壁有一纵行的嵴突入管腔，嵴中有纵行平滑肌束。平时，平滑肌处于收缩状态，纵行嵴增厚，管腔缩小，血流量很少。当阴茎勃起时，小梁和螺旋动脉的平滑肌松弛，螺旋动脉开放，血液大量注入海绵体窦。尿道海绵体的内部结构与阴茎海绵体相似，但海绵体窦大小均匀。阴茎头由结缔组织构成，内含大量静脉丛。