(32)--4.1心脏的机械活动.pdf

1、 第四章 血液循环-The heart as a pump 心脏的泵血功能 一、心脏泵血的过程和机制(一)心动周期（Cardiac Cycle）概念：心脏的一次收缩(Systole)和舒张(Diastole)构成一个机械活动周期，称为心动周期。（收缩期和舒张期）心率：75次/min 心动周期=60s/75=0.8s 心动周期的长度与心率(Heart Rate)成反变关系 心房(Atrium)心室(Ventricle)0.1s 0.7s 0.3s 0.5s 心 房 收 缩 期 心 室 收 缩 期 心房舒张期 心室舒张期 全心舒张期 特点 心房*心室 2.心房、心室先后收缩 3.左右心同步收缩 4

2、.心房、心室的收缩期舒张期 1.心房、心室均有各自的心动周期 心率 心动周期(s)室缩期(s)室舒期(s)0.35 1.15 40 1.5 75 0.8 150 0.4 0.30 0.50 0.25 0.15 心率与心动周期的关系(次/分)（二）心脏的泵血过程 左心室的射血(Ejection）和充盈(Filling）过程 等容收缩期(Isovolumic Contraction）射血期(Ejection）等容舒张期(Isovolumic Relaxation）心室充盈期(Filling)心室收缩期 Ventricular Systole 心室舒张期 Ventricular Diastole 心

3、房收缩期 快速射血期 减慢射血期 快速充盈期 减慢充盈期 心脏的泵血过程（以左心室为例）心室收缩期（1）等容收缩期(Isovolumic Contraction）（0.05s）特点：心室收缩 心室内压升高 房内压室内压主动脉压 房室瓣关闭，主动脉瓣尚未开放 作用：使室内压尽快升至主动脉压水平 心脏的泵血过程（以左心室为例）心室收缩期（2）射血期(Ejection Period）特点：心室继续收缩 心室内压继续升高达峰值 室内压主动脉压 主动脉瓣开放 心室向主动脉射血 快速射血期 0.1s 2/3 减慢射血期 0.15s 1/3 心室舒张期（1）等容舒张期(Isovolumic Relaxati

4、on）（0.06-0.08s）特点：心室舒张 心室内压急剧下降 房内压室内压主动脉压 主动脉瓣关闭，房室瓣尚未 开放 作用：使室内压尽快降至房内压水平 心脏的泵血过程（以左心室为例）0.22 心脏的泵血过程（以左心室为例）心室舒张期（2）心室充盈期(Ventricular Filling)特点：心室舒张 室内压进一步下降 室内压房内压 房室瓣开放 快速充盈期 0.11s 2/3 减慢充盈期 0.22s 在心室舒张期的最后0.1秒，心房收缩期开始，心室进一步充盈 心脏的泵血过程（以左心室为例）心室舒张期（3）心房收缩期（0.1s）(Atrial Contraction)心房收缩，完成心室充盈量的

5、最后25%初级泵作用 Copyright The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Time(seconds)Pressure changes Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Artery Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 20 0 120 80 40 1 2 3 4 5 Copyrigh

6、t The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Atria relaxed Ventricles contract AV valves closed Time(seconds)Pressure changes Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Artery Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 2

7、0 0 120 80 40 1 2 3 4 5 Isovolumetric contraction 1 Systole Copyright The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Atria relaxed Ventricles contract AV valves closed Ejection Atria relaxed Ventricles contract Time(seconds)Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Arter

8、y Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 20 0 120 80 40 Isovolumetric contraction 1 2 1 2 3 4 5 Pressure changes Systole Copyright The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Atria relaxed Ventricles contract AV va

9、lves closed Ejection Atria relaxed Ventricles contract Isovolumetric relaxtion Semilunar valves closed Atria relaxed Ventricles relaxed Time(seconds)Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Artery Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 20 0 120 80 4

10、0 Isovolumetric contraction 1 2 3 1 2 3 4 5 Pressure changes Systole Diastole Copyright The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Atria relaxed Ventricles contract AV valves closed Ejection Rapid filling Atria relaxed Ventricles contract Isovolumetric relaxtion Se

11、milunar valves closed Atria relaxed Atria relaxed Ventricles relaxed Ventricles relaxed Time(seconds)Systole Diastole Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Artery Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 20 0 120 80 40 Isovolumetric contraction 1 2

12、 3 4 1 2 3 4 5 Pressure changes Copyright The McGraw-Hill Companies,Inc.Permission required for reproduction or display.Atria relaxed Ventricles contract AV valves closed Ejection Rapid filling Atria relaxed Ventricles contract Isovolumetric relaxtion Semilunar valves closed Atrial contraction Atria

13、 relaxed Atria relaxed Atria contract Ventricles relaxed Ventricles relaxed Ventricles relaxed Time(seconds)Systole Diastole Pressure changes Volume changes Heart sounds 3rd 2nd 1st Artery Left ventricle Pressure(mmHg)Systole Diastole Volume(ml)0 0.2 0.4 0.6 0.8 120 100 80 60 40 20 0 120 80 40 1 2 3

14、 4 5 Isovolumetric contraction 1 2 3 4 5（三）心房在心脏泵血活动中的作用 初级泵（起动泵 priming pump）作用 安静 时：心 房的收 缩只在 心室充 盈的末 期有 一 定 辅助 作 用，帮 助心 室 完成25%的充 盈量。房 颤 时心 室 的充 盈 量减 少，仍 可 维 持 一 定的 泵 血功 能。运动 或劳动 时：房颤 不能 满足机 体的需 要 在心动周期中，心肌收缩、瓣膜启闭、形成湍流、血流撞击心室壁和大动脉壁引起的振动可传递到胸壁，用听诊器在胸壁的某些部位，可听到相应的声音，即为心音（Heart Sound）。用换能器将该机械振动转变成电

15、信号，可得到心音图。第一心音（心室开始收缩的标志）第二心音（心室开始舒张的标志）心室射血的动力:心室收缩 心室-动脉压力差 心室充盈的动力:心室舒张 房-室压力差 血液方向的控制：瓣膜的单向开闭 小结(一)心脏的输出量 1.每搏输出量（搏出量）和射血分数 2.每分输出量（心输出量）和心指数(二)心脏的做功量 1.每搏功 2.每分功 心泵功能的评定 1.每搏输出量（stroke volume)和 射 血分数（ejection fraction）每 搏 输 出 量：一 侧 心 室 一 次 心 脏 搏 动 射 出 的 血 量(70ml)=心 室 舒 张 末 期 容 积-心 室 收 缩 末 期 容 积

16、 射 血 分 数=每 搏 输 出 量 心 舒 张 末 期 容 积 60 80ml 120 130ml 55 65 2.每分输出量（minute volume）和心指数(cardiac index)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。每搏 输出量 心率5 6L/min 心指数（cardiac index）：以 单 位 体表 面 积计 算 的 心输 出 量。空 腹和 安静状 态下，3.0 3.5L/min.m2(二)心脏作功量 1.每搏功(stroke work)心室一次收缩射血所做的外功。=压力-容积功+动能=搏出量 射血压力

17、+动能=搏出量(射 血 期 左 心 室 内 压 力 心 室 舒 张 末 压）=搏出量（L）(平均动脉压-左心 房 平 均 压）13.6(汞比重)9.807 1/1000(J)=0.803J 2.每分功(minute work)心室每分钟做的功 搏功（0.803 J）心率（75次）60.2J/min 正常状态：左=右心室心输出量 肺动脉平均压/主动脉平均压=1/6 右心室做的功为左心室1/6 心力储备=心率储备 搏出量储备 收缩期储备 舒张期储备 心脏泵血功能的储备 又称 心力储备（cardiac reserve）：心 输 出 量随机体代谢的需要而增加的能力 1.搏出量储备（Cardiac Re

18、serve）2.心率储备（Heart Rate Reserve）60100 160180次/min(22.5倍)收缩期储备 舒张期储备(心肌收缩能力)：5520(35 ml)(心肌初长度)：125140(15 ml)55-20=35ml 140-125=15ml 55 125 140 收缩期储备 舒张期储备 影响心输出量的因素 搏出量 心 率 1.前负荷(异长调节)2.后负荷 3.心肌收缩能力(等长调节)心输出量(一)搏出量的调节 心室舒张末期容积/压力 一定范围内，心舒末期压力(容积)搏出量 1.前负荷（Preload）1)一般情况下，左心室舒张末期压力（Left Ventricular E

19、nd Diastole Pressure,LVEDP：5-6 mmHg)2)最适前负荷,LVEDP：15-20 mmHg(肌小节初长度,2.0 2.2 m）3)当 LVEDP 20 mmHg,左室搏功不出现明显降支，具有重要的生理意义。心功能曲线与心定律 异 长 自 身调节(Heterometric regulation)通过改变心肌的初长度（Initial Length）（Preload,前负荷），引起心肌收缩强度改变的调节，称为异长自身调节。Frank-Starling定律/Frank-Starling机制：心室舒张末期容积在一定范围内增大可增强心室收缩力的现象称为Frank-Starli

20、ng定律。心脏不依赖神经-体液因素而自身调节并平衡心搏出量与回心血量之间关系的现象。TENSIONSARCOMERE LENGTH()当 LVEDP 20 mmHg 时,心肌肌小节初长度也不再增加。因为心肌细胞有抗过度拉伸的特性，此时初长度不再与前负荷呈平行关系。心室功能曲线不出现明显降支的生理学意义 对搏出量的微小变化进行精细调节，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。心脏在前负荷明显增加时一般不会发生搏出量和做功能力的下降。异长自身调节的生理学意义 影响前负荷的因素：1）心室充盈时间 2）静脉回流速度 3）心室舒张功能 4）心室顺应性 5）心

21、包腔内压（一）静脉回心血量（二）射血后心室剩余血量.后负荷 动脉血压(Arterial Pressure)动脉血压 后负荷 搏出量 心舒末期容积（前负荷）自身调节机制 搏出量维持正常 余血量 静脉回流不变.心肌收缩能力(Cardiac Contractility）心肌不依赖于前、后负荷而改变其力学活动的一种内在特性。等长调节（homometric regulation）：通过改变心肌收缩能力这一与初长度无关的心肌内在功能状态对心脏泵血功能的调节，称为等长调节。影响心肌收缩能力的主要因素：活化横桥数目 肌球蛋白的ATP酶活性 兴奋后Ca 2+i 肌钙蛋白对Ca 2+的亲和力 PRESSURE/VOLUME RELATIONSHIPS UNDER DIFFERENT CONDITIONS 前负荷 后负荷 心肌收缩能力(二)心率(Heart Rate）的调节 一定范围内，心率 心输出量 心率180min 心输出量（舒张期过短）心率40min 心输出量（心室充盈已达极限）