生理学心脏泵血过程.ppt

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1、第 四 章 血 液 循 环,血液在心血管系统中按一定方向周而复始的流动称为血液循环（blood circulation），简称循环。,William Harvey1578-1657,1.绑扎上臂血管,2.计算心脏血流量,心血管系统,心脏：动力器官,血管：输送血液的管道,血液循环的途径flash,血液循环的功能： 1.完成物质运输，使新陈代谢不断进行 2.运输激素，实现体液调节 3.稳定内环境，实现血液防卫功能 4.内分泌功能,心脏的结构: 心脏由左、右两个心泵组成。右心将血液泵入肺循环，左心将血液泵入体循环。 瓣膜在血液沿单一方向流动中起重要作用。,心脏的三方面周期性活动 兴奋的产生及向整个心

2、脏的扩布 心肌收缩和舒张，推动血液流动 伴随瓣膜的启闭，出现心音,第一节 心脏的泵血功能, 心脏的泵血过程和机制, 心脏泵血功能的评定, 影响心输出量的因素, 心脏泵血功能的贮备,一、心脏泵血的过程和机制 （一）心动周期（cardiac cycle) 1.概念 心脏一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期，称为心动周期。 2.时程 以心房开始收缩作为起点，时程取决于心率，呈反变关系。,安静时心率为75次分 心动周期为0.8秒,左、右心房收缩0.1s左、右心房舒张0.7s 左、右心室收缩0.3s左、右心室舒张0.5s,3.特点及意义(1)舒张期 收缩期 使心脏有足够的时间接纳由静脉回流的 血液，保证

3、其收缩前的充盈 使心脏得到充分休息，利于持久工作 (2)房室不能同时收缩，保证泵血正常 (3)左右两心房、两心室的活动是同步的,（二）心脏的泵血过程,心脏泵血过程,（1）等容收缩期(period of isovolumic contraction)： 从房室瓣关闭开始到主动脉瓣打开之前的这段时期，历时约0.05s。,特点： 肌张力和室内压迅速升高(速率最快) 瓣膜均关闭，心室容积不变 时程长短与心肌收缩力和动脉血压有关,特点： 室内压最高时期 射血速度最快 射血量最大，占总射血量的2/3 历时：0.1秒,惯性,特点： 射血速度减慢 室内压已略低于动脉压 心室容积进一步缩小，射血未达最小 射血量

4、占总射血量的1/3 历时：0.15秒,（1）等容舒张期（period of isovolumic relaxation)： 从半月瓣关闭开始到房室瓣开启之前的一段时期，历时约0.060.08s。,特点： 室内压急剧下降 瓣膜均关闭，心室容积不变,特点： 心室迅速充盈 室内压最低，明显低于房内压 心室容积迅速增大 流入心室的血量占总充盈量的2/3 历时：0.11秒,特点：充盈速度减慢 心室容积缓慢增大 仅有少量血液进入心室 历时：0.22秒,特点： 心室容积达到最大 充盈量仅占心室总充盈量1030% 历时：0.1秒 说明：左右心室的泵血过程相同，但右心室内压变化幅度小于左心室。,心脏泵血flas

5、h,（三）心房、心室舒缩和瓣膜在心脏泵血活动中的作用 心室有力的收缩和舒张不仅有利于向动脉内射血，而且有利于心室的充盈。 瓣膜起着活门的作用，控制血流的方向。,心房在心脏泵血活动中的作用1.心室收缩期：临时接纳和储存静脉回流的血液 2.心室舒张前期：血液从静脉返流心室的一个通道 3.心室舒张后期：心房收缩使心室增加部分充盈量（ 25% ）-初级泵,1.心室舒缩（原动力）引起室内压变化 2.室内压变化产生心房和心室、心室和动脉间的压力梯度（直接动力） 3.压力梯度决定瓣膜的开放和关闭 4.瓣膜的开闭保证血液单向流动 5.血液出入心室实现心脏的泵血和充盈,总结心脏泵血原理,心动周期中心室容积和压力

6、的变化 心室容积最大：心室舒张期末（房缩充盈期末或等容收缩期） 心室容积最小：心室收缩期末（减慢射血期末或等容舒张期） 心室内压最大：快速射血期末 心室内压最小：快速充盈期末 心室内压上升速度最快：等容收缩期 心室内压下降速度最快：等容舒张期,（四）心音的产生 心音是由于心肌收缩、瓣膜启闭、血液流速改变形成涡流和血液撞击心室壁及大动脉引起的振动所产生。 如果用换能器将此机械振动转换成电信号并记录下来，即成心音图。,第三心音：在快速充盈期末，血流速度的突然改变造成心室壁和瓣膜振动。低频、低振幅 第四心音：又称心房音(atrial sound)。由于心房收缩使血液进入心室，引起振动,心音示意图,二

7、尖瓣关闭不全时收缩期杂音,二尖瓣狭窄时舒张期杂音,正常心音,二、心脏泵血功能的评定 （一）心脏的输出量 1.每搏输出量和射血分数 每搏输出量（stroke volume，SV）一侧心室在一次心搏中射出的血液量。成年人在安静平卧时每搏输出量约为70ml。,每搏输出量=舒张末期容量-收缩末期容量 舒张末期容量(end-diastolic volume,EDV) 心室舒张末期血液充盈达到最大容量，正常成人在静息状态下为125ml。收缩末期容量(end-systolic volume,ESV) 心室收缩末期射血后心室仍剩余的血液，正常成人在静息状态下为55ml。,射血分数(ejection fract

8、ion，EF)搏出量占心舒末期容积的百分比。EF=（EDVESV）/ EDV100% 正常值：55%65% 用射血分数衡量心脏泵血功能较单纯用搏出量更为科学。,2.每分输出量与心指数 每分输出量（心输出量，cardiac output，CO）一侧心室每分钟射出的血液量 心输出量=搏出量心率 成人安静时心输出量为4.56L，有变异,心指数(cardiac index) 以单位体表面积（m2）计算的心输出量 心指数=心输出量/体表面积 中等身材的成年人心指数为3.03.5L/(minm2)。 静息心指数（安静和空腹）用于不同个体心脏泵血功能的比较。,（二）心脏作功量 外功：心室收缩而产生和维持一定

9、压力(室内压)并推动血液流动(心输出量)所做的机械功 内功：心脏活动中用于完成离子跨膜主动转运、产生兴奋和收缩、产生和维持心壁张力、克服心肌组织内部的粘滞阻力等所消耗的能量,心脏的效率：心脏所做的外功占心脏总能量消耗的百分比 心脏的效率=心脏所完成的外功/耗氧量100% 正常心脏的最大效率为20%-25%,1.每搏功（搏功，stroke work） 心室一次收缩射血所做的功，即心室完成一次心搏所做的机械外功。 每搏功搏出量射血压(压力-容积功)动能 实际上安静时动能很小（可忽略）,射血压为射血期左心室内压与心室舒张末压之差 搏功(gm) = 搏出量(cm3)(1/1000) (平均动脉压 -

10、平均心房压mmHg) (13.6g/cm3)9.807,2.每分功 心室每分钟内收缩射血作的功 每分功(kgm/min) = 搏功(gm)心率(/min)(1/1000) 意义：心脏做功量是评价心脏泵血功能的更全面的指标，在动脉压高低不同的个体间以及同一个体动脉压发生改变前后的心泵功能的比较更是如此。,三、影响心输出量的因素,心输出量,搏出量,心率,（一）前负荷（Starling机制） 心室的前负荷（心肌初长度）相当于心室舒张末期容积 在实践中常用心室舒张末期压力或心房内压来反映心室的前负荷。,1.心室功能曲线(Frank-Starling曲线),反映左室舒张末期容积或压力（前负荷）与心室搏功

11、的关系。,分段及意义： 充盈压1215mmHg是人体心室的最适前负荷，位于其左侧的为功能曲线的升支；表明在初长度未达最适前负荷前，搏功随初长度的增加而增加。,意义:通常左室充盈压为56mmHg，可见正常心室是在功能曲线的升支段工作，前负荷-初长度尚远离其最适水平，表明心室具有较大程度的初长度贮备，可通过增加前负荷-初长度来增强心室泵血功能。,充盈压在1520mmHg范围内，曲线渐趋平坦。 意义：表明前负荷在上限范围内变动对泵血功能的影响不大，不会影响心脏的泵血功能。,充盈压高于20mmHg后，曲线平坦或轻微下倾，但并不出现明显的降支。 意义：表明即使心室充盈压很高，搏功基本不变或仅轻度减少。

12、产生原因： 心肌的静息张力已经很大，可扩张性较小，使心功能曲线不出现降支，对心脏泵血功能有重要意义。,心肌,骨骼肌,初长度对心肌、骨骼肌收缩张力的影响,通过心肌细胞初长度（前负荷）的改变，而引起心肌收缩强度改变的调节称为异长自身调节 1895年Frank在离体蛙心灌流中就观察到心肌收缩力随心室舒张末期容积增加而增加的现象。,1914年Starling研究了静脉回流对心脏功能的影响时，提出了心的定律，即心室舒张末期容积适当增大可增强心室收缩力 后人把心室舒张末期容积与心室收缩力的正相关关系称为Frank-Starling定律；绘成心功能曲线称Frank-Starling曲线,2.异长自身调节的生

13、理意义对搏出量的微小变化进行精细的调节 使心室射血量与静脉回心血量之间保持平衡，从而使心室舒张末期容积和 压力保持在正常范围内。,3.前负荷或初长度的影响因素 静脉回心血量：A.心室舒张充盈持续时间：主要由心率的变化决定。心率心动周期缩短心室舒张充盈期静脉回心血量心室充盈压心室泵血。,B.静脉回流速度：由外周静脉压与心房、室内压之差决定。心室泵血心室内压静脉回流速度静脉回心血量心室泵血。外周静脉压静脉回流速度静脉回心血量心室泵血。,另一方面：继发性的调节机制 （1）搏出量，心室余血量，心室舒张末期容积，前负荷 异长自身调节 搏出量，心舒末期容积恢复到原来水平。 （2）继发引起等长调节及神经体液

14、调节,在一定范围内，后负荷增加，搏出量减少，随后通过心肌初长度改变和收缩能力的改变，使前负荷和心肌收缩能力与后负荷相配，从而使机体得以在动脉血压增高情况下，能够维持适当的心输出量。,长时间的后负荷增加，导致心肌肥厚,（三）心肌收缩能力 心肌收缩能力(cardiac contractility)： 心肌不依赖于前、后负荷而能改变其力学活动（收缩强度和速度）的内在特性。又称为心肌的变力状态（inotropic state）,心肌收缩能力增强时，心功能曲线左上移位。 心肌收缩能力减弱时，心功能曲线右下移位。,等长调节(homometric regulation ) 通过收缩能力这个与初长度无关的心肌

15、内在功能状态调节心脏泵血功能的机制。,心肌收缩能力的影响因素 影响兴奋-收缩耦联过程中各环节 1.活化横桥数 兴奋时胞浆内钙离子浓度(儿茶酚胺) 肌钙蛋白对Ca2+的亲和力(钙增敏剂) 2.肌球蛋白ATP酶的活性(甲状腺素、体育锻炼),意义：对持续剧烈的循环变化有强大的调节作用。,（四）心率 1.心率 正常成年人安静状态下，心率约为60100次/分，有明显个体差异。不同年龄、性别和不同生理情况下，心率不同,心率 40次/分，心输出量随心率的减小而减少 原因： 心室充盈期，充盈量到极限搏出量增加到极限，心输反而。,心率的变化对心肌的收缩能力的影响 阶梯现象：心率增快或刺激频率增高引起心肌收缩能力

16、增强的现象。 机制：心率增快时，细胞内Ca2+浓度增高,四、心脏泵血功能的贮备 心力贮备(cardiac reserve)：心输出量随机体代谢需要而相应增加的能力。 心力贮备=最大心输出量-安静时心输出量,1.搏出量贮备,2.心率贮备 机体充分动用心率贮备，可使心输出量增加22.5倍。 能使心输出量增加的最高心率为160180次/分钟（心率贮备的上限）,125ml,55ml,小 结,心动周期：概念、时间分布、特点 心脏的泵血过程：分期及特点 心音：第一（二）心音的标志 心脏泵功能评定指标：概念及正常值 影响心输出量的因素 心脏泵血功能的储备,思考题： 1.何谓心输出量，影响心输出量的因素有哪些？并简述其机制。 2.在心脏泵血过程中，室内压最高、最低以及心室容积最大、最小为哪一期？,