血流及心电20110517资料.ppt
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1、血流及心电20110517循环系统组成循环系统组成心心心心血血血血管管管管系系系系统统统统心脏心脏心脏心脏动脉动脉动脉动脉毛细血管毛细血管毛细血管毛细血管静脉静脉静脉静脉淋淋淋淋巴巴巴巴管管管管系系系系统统统统毛细淋巴管毛细淋巴管毛细淋巴管毛细淋巴管淋巴管淋巴管淋巴管淋巴管淋巴导管淋巴导管淋巴导管淋巴导管组织液组织液组织液组织液心会跳是因为窦房结有自律细胞,它会自发的发出神经冲动,通过特殊的传导途径传递给心房和心室细胞,引起它们的收缩和舒张,引发射血.它是不受主观意识控制的.除窦房结以外,还有一些细胞也有自律性,但没有它强,所以心跳一般是由窦房结的节律决定,受它影响,常人75次/分血液循环是指
2、血液在心脏泵血的作用下在血管内定向的周而复始的流动。体循环是机体进行组织换气、物质交换的过程肺循环是机体进行肺换气的过程体循环是血液由左心室射入主动脉进入及其分支流经毛细血管时血液与组织之间的物质交换,然后进入静脉血管及其属支最后经上下腔静脉和冠状窦口汇合到右心房。体循环体循环:左心室主动脉各级动脉全身毛细血管各级静脉上下腔静脉右心房肺循环肺循环:(左心房肺静脉肺部各个毛细血管肺动脉右心室血流正比于流入端的压力左右心脏左右心脏肺部和全身组织肺部和全身组织肺和全身动脉和静脉血量肺和全身动脉和静脉血量容抗脉管容抗脉管体积正比于全身压力体积正比于全身压力稳态下,流入和流出的血量相等第2节 血流力学流
3、体力学的基本原理生理流动必须服从物理学的基本定律,即质量、动量和能量三大守恒定律,这也是流体力学的基石。流体的本构关系和具体的边界条件Storkes假说壁面无滑流条件Poiseuille流动流体力学的基本方程层流和湍流第3节 动脉中的血流Storkes假说壁面无滑流条件粘性流体流动时,贴壁的流体必然附着于壁面,因而具有和壁面相同的速度,此即壁面无滑流条件。r=d/2,u=0Poiseulle流动牛顿流体在刚性直圆管内的运动-边界条件:法国医生Poiseuille(1840年)通过实验得到了直圆柱管定常流的压差流量关系。这一关系称为Poiseuille流动(实际上是牛顿流体在刚性直圆柱管内的充分
4、发展了的轴对称定常层流运动)可对泊肃叶定律泊肃叶定律作进一步讨论:(1)流阻R与管子半径r的四次方成反比。这说明,管子的半径对流阻的影响非常大。例如,在管子长度、压强差等相同的情况下,要使半径为r/2的管子与半径为r的管子有相同的流量,并联细管的根数需要24,即16根。(2)流阻R与管子的长度L成正比。管子越长,流阻越大。(3)流阻R与液体的粘滞系数成正比。液体的粘滞系数越大,流阻就越大。由此可见,流量Q是由液体的粘滞系数、管子的几何形状和管子两端压强差P等因素共同决定的。层流与湍流层流与湍流2.雷诺数雷诺数1.经典实验经典实验雷诺实验雷诺实验(1883)(1883)哈根实验哈根实验(1839
5、)(1839)林格伦实验林格伦实验(1957)(1957)U流速,流速,d 特征长度,特征长度,、流体密度、粘流体密度、粘度度圆管临界雷诺数圆管临界雷诺数2300,当,当Re2300时将发生湍流。时将发生湍流。流场显示流场显示 阻力测量阻力测量 热线测速热线测速湍流内部的交换过程(物质输运、动量交换等)要比层流剧烈得多;除了分子运动引起的粘性应力外,还有湍流脉动引起的Reynolds应力。因此,在同样的流量下,湍流的阻力远大于层流。在正常生理范围内,生理流动大部分为层流。只有在心脏射血时,在主动脉瓣口的雷诺数峰值达500012000(平均雷诺数36005800)。然而,只有在射血峰期可以观测到
6、湍流斑,没有观测到持续的测量。但是在病理条件下,在呼吸道和主动脉里都可以观测到湍流。人工心瓣后的流动就是湍流人工心瓣后的流动就是湍流。流体力学的基本方程连续性方程在t时间内沿x方向净流出控制体(流出质量减去流入质量)的质量为 按质量守恒定律,在时间t内沿三个方向净流出控制体的总质量应等于控制体内减少的质量利用质点导数概念,可改写为连续性方程动量方程单位体积流体元上的体积力及三个方向的表面应力梯度造成了单位体积流体元的加速度 纳维-斯托克斯(N-S)方程 矢量式为物理意义是:惯性力与体积力、压力、粘性力平衡物理意义是:惯性力与体积力、压力、粘性力平衡首先,必须对流体作几个假设。第一个是流体是连续
7、的。这强调它不包含形成内部的空隙,例如,溶解的气体的气泡,而且它不包含雾状粒子的聚合。另一个必要的假设是所有涉及到的场,全部是可微的,例如压强,速度,密度,温度,等等。该方程从质量,动量,和能量的守恒的基本原理导出。第第4节节 心脏的心电过程心脏的心电过程心肌细胞:构成心房和心室壁的普通心肌细胞工作细胞(执行收缩功能)特殊分化的心肌细胞,组成心脏的特殊传导系统自律细胞特殊传导系统包括:窦房结房室交界房室束末梢浦肯野纤维网右心:右心:泵血入肺循环;泵血入肺循环;左心:左心:泵血入体循环。泵血入体循环。心肌的生理特性心肌的生理特性 心心肌肌具具有有自自动动节节律律性性、传传导导性性、兴兴奋奋性性和
8、和收收缩缩性性。前前三三种种特特性性都都是是以以肌肌膜膜的的生生物物电电活活动动为为基基础础,故故又又称称为为电电生生理理特特性性。心心肌肌的的收收缩缩性性是是指指心心肌肌能能够够在在肌肌膜膜动动作作电电位位触触发发下下产产生生收收缩缩反反应的特性,是心肌的一种机械特性。应的特性,是心肌的一种机械特性。(一一)自自动动节节律律性性:自自动动节节律律性性是是指指心心肌肌在在不不受受外外来来刺刺激激的的情情况况下下,能能自自动动地地产产生生兴兴奋奋和和收收缩缩的的特特性性。窦窦性性心心律律,窦性心动徐缓,窦性心动徐缓,窦窦性心动过速。性心动过速。(二二)传传导导性性:心心肌肌细细胞胞有有传传导导兴
9、兴奋奋的的能能力力称称为为传传导导性性,心心脏脏的的传传导导系系统统和和心心肌肌纤纤维维均均有有传传导导性性,但但因因房房室室间间心心肌肌细细胞胞不不相相连连,所所以以房房室室之之间间兴兴奋奋的的传传导导要要靠靠心心脏脏特特殊殊传传导导系系统统传传递递。心心脏脏的的特特殊殊传传导导系系统统包包括括窦窦房房结结、结结间间束束、房房室室结结、房房室室柬柬(房房结结区区、结结区区、结结束束区区)和和与与普普通通心心肌肌细细胞胞相相连连的的浦浦肯肯野氏纤维。野氏纤维。传导过程传导过程 窦窦 房房 结结 结间束结间束 房间束房间束(优势传导通路)(优势传导通路)房室交界房室交界 心房肌心房肌 房室束房室
10、束 左左、右束支右束支 浦肯野纤维浦肯野纤维 心室肌心室肌(三三)兴奋性兴奋性:心肌细胞具有对刺激产生反心肌细胞具有对刺激产生反应的能力,即具有兴奋性。与神经或骨应的能力,即具有兴奋性。与神经或骨骼肌一样,心肌细胞每产生一次扩布性骼肌一样,心肌细胞每产生一次扩布性兴奋之后,兴奋性总要经历有效不应期、兴奋之后,兴奋性总要经历有效不应期、相对不应期和超常期,然后才恢复到正相对不应期和超常期,然后才恢复到正常这样一段周期性变化。常这样一段周期性变化。期前收缩:期前收缩:心脏心脏受到窦性节律之外的刺激,产生的收缩在窦受到窦性节律之外的刺激,产生的收缩在窦性节律收缩之前性节律收缩之前,称为期前收缩。称为
11、期前收缩。代偿间歇:代偿间歇:一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。因窦性节律的兴奋是规期称为代偿性间歇。因窦性节律的兴奋是规律下传的,当窦性兴奋落在期前收缩的有效律下传的,当窦性兴奋落在期前收缩的有效不应期内不应期内,就不能引起心室的兴奋和收缩就不能引起心室的兴奋和收缩,而而出现一次窦律出现一次窦律“脱失脱失”,需等待下次窦律刺,需等待下次窦律刺激引起兴奋才产生收缩,此等待期间为代偿激引起兴奋才产生收缩,此等待期间为代偿性间歇。性间歇。心肌细胞的跨膜电位心肌细胞的跨膜电位产生的机制与神经和骨骼肌细胞相似,都是由跨膜离子流形成的 心室肌细
12、胞安静时,细胞膜处于外正内负的极化状态。静息电位约-90毫伏。心室肌细胞静息电位产生的原理基本上和神经纤维相同,主要是由于安静时细胞内高浓度的K+向膜外扩散而造成。心肌细胞的跨膜电位的产生涉及多种离子通道,其波形和机制比神经细胞和骨骼肌要复杂的多心肌兴奋后的有效不应期特别长,一直延长到心肌机械收缩的舒张开始以后。也就是说,心肌兴奋后的有效不应期特别长,一直延长到心肌机械收缩的舒张开始以后。也就是说,在整个心脏收缩期内,任何强度的刺激都不能使心肌产生扩布性兴奋。心肌的这一特性具在整个心脏收缩期内,任何强度的刺激都不能使心肌产生扩布性兴奋。心肌的这一特性具有重要意义,它使心肌在自律性兴奋来临时,不
13、能产生象骨骼肌那样的强直收缩,从而始有重要意义,它使心肌在自律性兴奋来临时,不能产生象骨骼肌那样的强直收缩,从而始终保持着收缩与舒张交替的节律性活动,这样心脏的充盈和射血才可能进行。终保持着收缩与舒张交替的节律性活动,这样心脏的充盈和射血才可能进行。其动作电位与神经纤维相比较有很大差别,表现为复极化过程有明显特征。通常将全过程分为0、1、2、3、4期。(1)去极化过程(0期):去极化过程形成动作电位的上升支(0期),其形成机制亦与神经纤维相同。此期电位变化幅度约120mV,持续时间12ms.(2)复极化过程:该过程形成动作电位下降支,分为四期。1期(快速复极初期):心室肌细胞去极达顶峰后立即开
14、始复极,膜内电位迅速下降到0mV左右,形成1期,占时约10ms.K+外流是1期快速复极的主要原因。2期(缓慢复极期):此期复极非常缓慢,膜内电位下降速度极慢,停滞在0mV左右,形成平台状,故2期又称平台期,历时约100150ms.该期是心室肌细胞动作电位区别于神经纤维和骨骼肌的主要特征,也是动作电位持续时间较长,有效不应期特别长的原因。形成的机制是本期内有Ca2+内流和K+外流同时存在,缓慢持久的Ca2+内流抵消了K+外流,致使膜电位保持在0mV附近。3期(快速复极末期):此期膜内电位迅速下降到静息电位水平(-90mV),形成3期,以完成复极化过程,历时约100150ms.K+快速外流是3期快
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