生理學(xué)心臟泵血過程

1、第 四 章 血 液 循 環(huán),血液在心血管系統(tǒng)中按一定方向周而復(fù)始的流動(dòng)稱為血液循環(huán)（blood circulation），簡(jiǎn)稱循環(huán)。,William Harvey1578-1657,1.綁扎上臂血管,2.計(jì)算心臟血流量,心血管系統(tǒng),心臟：動(dòng)力器官,血管：輸送血液的管道,,血液循環(huán)的途徑flash,血液循環(huán)的功能： 1.完成物質(zhì)運(yùn)輸，使新陳代謝不斷進(jìn)行 2.運(yùn)輸激素，實(shí)現(xiàn)體液調(diào)節(jié)3.穩(wěn)定內(nèi)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)血液防衛(wèi)功能4.內(nèi)分

2、泌功能,心臟的結(jié)構(gòu):     心臟由左、右兩個(gè)心泵組成。右心將血液泵入肺循環(huán)，左心將血液泵入體循環(huán)。 瓣膜在血液沿單一方向流動(dòng)中起重要作用。,心臟的三方面周期性活動(dòng)①興奮的產(chǎn)生及向整個(gè)心臟的擴(kuò)布②心肌收縮和舒張，推動(dòng)血液流動(dòng)③伴隨瓣膜的啟閉，出現(xiàn)心音,第一節(jié)　心臟的泵血功能,? 心臟的泵血過程和機(jī)制,? 心臟泵血功能的評(píng)定,? 影響心輸出量的因素,? 心臟泵血功能的貯備,一、心

3、臟泵血的過程和機(jī)制（一）心動(dòng)周期（cardiac cycle)1.概念 心臟一次收縮和舒張，構(gòu)成一個(gè)機(jī)械活動(dòng)周期，稱為心動(dòng)周期。2.時(shí)程 以心房開始收縮作為起點(diǎn)，時(shí)程取決于心率，呈反變關(guān)系。,安靜時(shí)心率為75次／分心動(dòng)周期為0.8秒,左、右心房收縮0.1s左、右心房舒張0.7s 左、右心室收縮0.3s左、右心室舒張0.5s,3.特點(diǎn)及意義(1)舒張期 > 收縮期①使心臟有足夠的時(shí)間接納由靜脈回流的血

4、液，保證其收縮前的充盈②使心臟得到充分休息，利于持久工作(2)房室不能同時(shí)收縮，保證泵血正常(3)左右兩心房、兩心室的活動(dòng)是同步的,（二）心臟的泵血過程,心臟泵血過程,（1）等容收縮期(period of isovolumic contraction)： 從房室瓣關(guān)閉開始到主動(dòng)脈瓣打開之前的這段時(shí)期，歷時(shí)約0.05s。,特點(diǎn)：①肌張力和室內(nèi)壓迅速升高(速率最快)②瓣膜均關(guān)閉，心室容積不變③時(shí)程長(zhǎng)短與心肌收縮力和動(dòng)脈血

5、壓有關(guān),特點(diǎn)：①室內(nèi)壓最高時(shí)期②射血速度最快③射血量最大，占總射血量的2/3歷時(shí)：0.1秒,慣性,特點(diǎn)： ①射血速度減慢 ②室內(nèi)壓已略低于動(dòng)脈壓 ③心室容積進(jìn)一步縮小，射血未達(dá)最小 ④射血量占總射血量的1/3歷時(shí)：0.15秒,（1）等容舒張期（period of isovolumic relaxation)： 從半月瓣關(guān)閉開始到房室瓣開啟之前的一段時(shí)期，歷時(shí)約0.06~0.08s。,,特點(diǎn)： ①室內(nèi)壓急劇下

6、降 ②瓣膜均關(guān)閉，心室容積不變,特點(diǎn)：①心室迅速充盈②室內(nèi)壓最低，明顯低于房?jī)?nèi)壓③心室容積迅速增大④流入心室的血量占總充盈量的2/3歷時(shí)：0.11秒,特點(diǎn)：①充盈速度減慢 ②心室容積緩慢增大 ③僅有少量血液進(jìn)入心室歷時(shí)：0.22秒,特點(diǎn)：①心室容積達(dá)到最大②充盈量?jī)H占心室總充盈量10~30%歷時(shí)：0.1秒說明：左右心室的泵血過程相同，但右心室內(nèi)壓變化幅度小于左心室。,心臟泵血flash,（三

7、）心房、心室舒縮和瓣膜在心臟泵血活動(dòng)中的作用 心室有力的收縮和舒張不僅有利于向動(dòng)脈內(nèi)射血，而且有利于心室的充盈。 瓣膜起著活門的作用，控制血流的方向。,心房在心臟泵血活動(dòng)中的作用1.心室收縮期：臨時(shí)接納和儲(chǔ)存靜脈回流的血液2.心室舒張前期：血液從靜脈返流心室的一個(gè)通道3.心室舒張后期：心房收縮使心室增加部分充盈量（ 25% ）---初級(jí)泵,1.心室舒縮（原動(dòng)力）引起室內(nèi)壓變化2.室內(nèi)壓變化產(chǎn)生心房和心室、心室和動(dòng)脈間的

8、壓力梯度（直接動(dòng)力）3.壓力梯度決定瓣膜的開放和關(guān)閉4.瓣膜的開閉保證血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)5.血液出入心室實(shí)現(xiàn)心臟的泵血和充盈,總結(jié)心臟泵血原理,心動(dòng)周期中心室容積和壓力的變化心室容積最大：心室舒張期末（房縮充盈期末或等容收縮期）心室容積最?。盒氖沂湛s期末（減慢射血期末或等容舒張期）心室內(nèi)壓最大：快速射血期末心室內(nèi)壓最小：快速充盈期末心室內(nèi)壓上升速度最快：等容收縮期心室內(nèi)壓下降速度最快：等容舒張期,（四）心音的產(chǎn)生 

9、;心音是由于心肌收縮、瓣膜啟閉、血液流速改變形成渦流和血液撞擊心室壁及大動(dòng)脈引起的振動(dòng)所產(chǎn)生。如果用換能器將此機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并記錄下來，即成心音圖。,第三心音：在快速充盈期末，血流速度的突然改變?cè)斐尚氖冶诤桶昴ふ駝?dòng)。低頻、低振幅第四心音：又稱心房音(atrial sound)。由于心房收縮使血液進(jìn)入心室，引起振動(dòng),心音示意圖,二尖瓣關(guān)閉不全時(shí)收縮期雜音,二尖瓣狹窄時(shí)舒張期雜音,正常心音,二、心臟泵血功能的評(píng)定（一）心臟的輸出

10、量1.每搏輸出量和射血分?jǐn)?shù)?每搏輸出量（stroke volume，SV）一側(cè)心室在一次心搏中射出的血液量。成年人在安靜平臥時(shí)每搏輸出量約為70ml。,每搏輸出量=舒張末期容量-收縮末期容量舒張末期容量(end-diastolic volume,EDV) 心室舒張末期血液充盈達(dá)到最大容量，正常成人在靜息狀態(tài)下為125ml。收縮末期容量(end-systolic volume,ESV) 心室收縮末期射血后心室仍剩

11、余的血液，正常成人在靜息狀態(tài)下為55ml。,?射血分?jǐn)?shù)(ejection fraction，EF)搏出量占心舒末期容積的百分比。EF=（EDV―ESV）/ EDV×100%正常值：55%～65% 用射血分?jǐn)?shù)衡量心臟泵血功能較單純用搏出量更為科學(xué)。,2.每分輸出量與心指數(shù)?每分輸出量（心輸出量，cardiac output，CO）一側(cè)心室每分鐘射出的血液量 心輸出量=搏出量×心率 成人

12、安靜時(shí)心輸出量為4.5～6L，有變異,?心指數(shù)(cardiac index) 以單位體表面積（m2）計(jì)算的心輸出量 心指數(shù)=心輸出量/體表面積 中等身材的成年人心指數(shù)為3.0～3.5L/(min·m2)。 靜息心指數(shù)（安靜和空腹）用于不同個(gè)體心臟泵血功能的比較。,（二）心臟作功量外功：心室收縮而產(chǎn)生和維持一定壓力(室內(nèi)壓)并推動(dòng)血液流動(dòng)(心輸出量)所做的機(jī)械功內(nèi)功：心臟活動(dòng)中用于完成離子跨膜主動(dòng)

13、轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)生興奮和收縮、產(chǎn)生和維持心壁張力、克服心肌組織內(nèi)部的粘滯阻力等所消耗的能量,心臟的效率：心臟所做的外功占心臟總能量消耗的百分比心臟的效率=心臟所完成的外功/耗氧量×100%正常心臟的最大效率為20%-25%,1.每搏功（搏功，stroke work） 心室一次收縮射血所做的功，即心室完成一次心搏所做的機(jī)械外功。 每搏功＝搏出量×射血壓(壓力-容積功)＋動(dòng)能 實(shí)際上安靜時(shí)動(dòng)能很?。珊雎裕?射血壓為射

14、血期左心室內(nèi)壓與心室舒張末壓之差搏功(g·m) = 搏出量(cm3)×(1/1000) ×(平均動(dòng)脈壓 - 平均心房壓mmHg) ×(13.6g/cm3)×9.807,2.每分功 心室每分鐘內(nèi)收縮射血作的功每分功(kg·m/min) = 搏功(g·m)×心率(/min)×(1/1000)意義：心臟做功量是評(píng)價(jià)心臟泵血功能的更全面的指標(biāo)，

15、在動(dòng)脈壓高低不同的個(gè)體間以及同一個(gè)體動(dòng)脈壓發(fā)生改變前后的心泵功能的比較更是如此。,三、影響心輸出量的因素,心輸出量,,搏出量,心率,（一）前負(fù)荷（Starling機(jī)制） 心室的前負(fù)荷（心肌初長(zhǎng)度）相當(dāng)于心室舒張末期容積 在實(shí)踐中常用心室舒張末期壓力或心房?jī)?nèi)壓來反映心室的前負(fù)荷。,1.心室功能曲線(Frank-Starling曲線),反映左室舒張末期容積或壓力（前負(fù)荷）與心室搏功的關(guān)系。,分段及意義：①充盈壓12～15mmH

16、g是人體心室的最適前負(fù)荷，位于其左側(cè)的為功能曲線的升支；表明在初長(zhǎng)度未達(dá)最適前負(fù)荷前，搏功隨初長(zhǎng)度的增加而增加。,意義:通常左室充盈壓為5～6mmHg，可見正常心室是在功能曲線的升支段工作，前負(fù)荷-初長(zhǎng)度尚遠(yuǎn)離其最適水平，表明心室具有較大程度的初長(zhǎng)度貯備，可通過增加前負(fù)荷-初長(zhǎng)度來增強(qiáng)心室泵血功能。,②充盈壓在15～20mmHg范圍內(nèi)，曲線漸趨平坦。 意義：表明前負(fù)荷在上限范圍內(nèi)變動(dòng)對(duì)泵血功能的影響不大，不會(huì)影響心臟的泵血功能

17、。,③充盈壓高于20mmHg后，曲線平坦或輕微下傾，但并不出現(xiàn)明顯的降支。 意義：表明即使心室充盈壓很高，搏功基本不變或僅輕度減少。 產(chǎn)生原因： 心肌的靜息張力已經(jīng)很大，可擴(kuò)張性較小，使心功能曲線不出現(xiàn)降支，對(duì)心臟泵血功能有重要意義。,心肌,骨骼肌,初長(zhǎng)度對(duì)心肌、骨骼肌收縮張力的影響,通過心肌細(xì)胞初長(zhǎng)度（前負(fù)荷）的改變，而引起心肌收縮強(qiáng)度改變的調(diào)節(jié)稱為異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié) 1895年Frank在離體蛙心灌流中就觀察到心肌

18、收縮力隨心室舒張末期容積增加而增加的現(xiàn)象。,1914年Starling研究了靜脈回流對(duì)心臟功能的影響時(shí)，提出了心的定律，即心室舒張末期容積適當(dāng)增大可增強(qiáng)心室收縮力 后人把心室舒張末期容積與心室收縮力的正相關(guān)關(guān)系稱為Frank-Starling定律；繪成心功能曲線稱Frank-Starling曲線,2.異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)的生理意義   對(duì)搏出量的微小變化進(jìn)行精細(xì)的調(diào)節(jié) 使心室射血量與靜脈回心血量

19、之間保持平衡，從而使心室舒張末期容積和壓力保持在正常范圍內(nèi)。,3.前負(fù)荷或初長(zhǎng)度的影響因素 ① 靜脈回心血量：A.心室舒張充盈持續(xù)時(shí)間：主要由心率的變化決定。    心率↑→心動(dòng)周期縮短→心室舒張充盈期↓→靜脈回心血量↓→心室充盈壓↓→心室泵血↓。,B.靜脈回流速度：由外周靜脈壓與心房、室內(nèi)壓之差決定。    心室泵血↑→心室內(nèi)

20、壓↓→靜脈回流速度↑→靜脈回心血量↑→心室泵血↑。    外周靜脈壓↑→靜脈回流速度↑→靜脈回心血量↑→心室泵血↑。,另一方面：繼發(fā)性的調(diào)節(jié)機(jī)制（1）搏出量↓，心室余血量↑，心室舒張末期容積↑，前負(fù)荷↑ →異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié) → 搏出量↑，心舒末期容積恢復(fù)到原來水平。（2）繼發(fā)引起等長(zhǎng)調(diào)節(jié)及神經(jīng)體液調(diào)節(jié),在一定范圍內(nèi)，后負(fù)荷增加，搏出量減少，隨后通過心肌初長(zhǎng)度改變和收縮能力的改變，使前負(fù)荷和心肌收

21、縮能力與后負(fù)荷相配，從而使機(jī)體得以在動(dòng)脈血壓增高情況下，能夠維持適當(dāng)?shù)男妮敵隽俊?長(zhǎng)時(shí)間的后負(fù)荷增加，導(dǎo)致心肌肥厚,（三）心肌收縮能力 心肌收縮能力(cardiac contractility)：心肌不依賴于前、后負(fù)荷而能改變其力學(xué)活動(dòng)（收縮強(qiáng)度和速度）的內(nèi)在特性。又稱為心肌的變力狀態(tài)（inotropic state）,心肌收縮能力增強(qiáng)時(shí)，心功能曲線左上移位。心肌收縮能力減弱時(shí)，心功能曲線右下移位。,等長(zhǎng)調(diào)節(jié)(homom

22、etric regulation ) 通過收縮能力這個(gè)與初長(zhǎng)度無關(guān)的心肌內(nèi)在功能狀態(tài)調(diào)節(jié)心臟泵血功能的機(jī)制。,心肌收縮能力的影響因素 影響興奮-收縮耦聯(lián)過程中各環(huán)節(jié)1.活化橫橋數(shù) Ⅰ興奮時(shí)胞漿內(nèi)鈣離子濃度(兒茶酚胺) Ⅱ肌鈣蛋白對(duì)Ca2+的親和力(鈣增敏劑)2.肌球蛋白ATP酶的活性(甲狀腺素、體育鍛煉),意義：對(duì)持續(xù)劇烈的循環(huán)變化有強(qiáng)大的調(diào)節(jié)作用。,（四）心率1.心率 正常成年人安靜狀態(tài)下，心率約為60

23、～100次/分，有明顯個(gè)體差異。不同年齡、性別和不同生理情況下，心率不同,心率 < 40次/分，心輸出量隨心率的減小而減少原因：心室充盈期↑↑，充盈量到極限→搏出量增加到極限，心輸反而↓。,心率的變化對(duì)心肌的收縮能力的影響階梯現(xiàn)象：心率增快或刺激頻率增高引起心肌收縮能力增強(qiáng)的現(xiàn)象。機(jī)制：心率增快時(shí)，細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增高,四、心臟泵血功能的貯備    心力貯備(cardiac re

24、serve)：心輸出量隨機(jī)體代謝需要而相應(yīng)增加的能力。心力貯備=最大心輸出量-安靜時(shí)心輸出量,,1.搏出量貯備,2.心率貯備 機(jī)體充分動(dòng)用心率貯備，可使心輸出量增加2~2.5倍。 能使心輸出量增加的最高心率為160~180次/分鐘（心率貯備的上限）,,,≈125ml,≈55ml,小 結(jié),,心動(dòng)周期：概念、時(shí)間分布、特點(diǎn)心臟的泵血過程：分期及特點(diǎn)心音：第一（二）心音的標(biāo)志心臟泵功能評(píng)定指標(biāo)：概念及正常值影響心