血液循环(1.心脏泵血功能2.心肌的生物电现象和生理)

第四章、血液循环 公安县人民医院科教科 一.心脏泵血功能 二.心肌的生物电现象和生理 一.心脏泵血功能 一、心动周期 二、心脏射血与充盈过程 三、心音 四、心泵功能评定的指标 五、影响心排出量的因素 六、心力贮备 一、心动周期 (一)概念：心房或心室每收缩和舒张一次称心动周期。 (二)时程：T60s/750.8s 房缩 0.1s 房舒 0.7s 室缩 0.3s 室舒 0.5s (三)特点: 舒张期时间 收缩期时间； 全心舒张期0.4s 利心肌休息和室充盈； 心率快慢主要影响舒张期； 心率 心动周期 室缩期 室舒期 0.351.15 40 1.5 75 0.8 150 0.4 0.300.50 0.250.15 心缩(舒)期习惯以心室的活动作为心脏活动的指标。 （四）心率 概念:单位时间内心脏舒缩的次数称心率 。 正常变异: 年龄:初生儿(130次/分) 成人(6090次/分) 性别:女男 体质:弱强 兴奋状态:运动、情绪激动安静、休息 体温每1心率10次/分 二、心脏射血与充盈过程 1.心室收缩期 (1)等容收缩期： 心室开始收缩 室内压急剧 （左室内压近80mmHg） 房室瓣关闭 (动脉瓣仍处于关闭状态) （容积不 变、血液不流） 继续收缩 快速射血期 该期特点：心室内压力急剧上 升,房室瓣关闭产生第一心音 2.心室舒张期 (1)等容舒张期： 心室开始舒张 室内压迅速 （室内压动脉压） 动脉瓣关闭 心室继续舒张 室内压急剧迅速 ( 室内压仍房内压 房室瓣仍处于关闭状态) （容积不变、血液不流） 快速充盈期 特点：动脉瓣、房室瓣都处 于关闭状态； 动脉瓣关闭产生第二 心音。 (2)快速充盈期： 等容舒张期末 室内压 （室内压房内压） 房室瓣开放 心室继续舒张 室内压 心房和大V内的血液快速入心 室 （占总充盈量2/3） 心室容积迅速 特点：快速充盈期末的室内 压最低。 (3)减慢充盈期： 随着心室内血 液的充盈，心室与 心房、大V间的压力 差减小，血液流入 心室的速度减慢。 其前半期为大V 的血液经心房流入 心室；后半期为心 房收缩期的挤血入 心室。 3、心房收缩期 心房收缩 心房容积 房内压 (右房4-6 mmHg) (左房6-7 mmHg) 房室瓣开放 （动脉瓣处关闭状态） 挤血入心室 （占心室充盈量8-30%） 心房舒张 （75%由V经心房流入心室 ） 在心动周期中，心房收缩对心脏充盈 起辅助作用，临床意义：房颤使心室 充盈量稍有减少，室颤使心脏泵血功 能立刻停止，要争分夺秒抢救。 心动周期中压力 、容积等变化 1=主A内压 2=左心室内压 3=左心房内压 4=心音 5=心室容积 =心房收缩期 =等容收缩期 =快速射血期 =缓慢射血期 =等容舒张期 =快速充盈期 =减慢充盈期 三、心音 第一心音第二心音 特 点 音调低沉 持续较长 音调高清 持续较短 成 因 心室肌收缩和房室瓣 关闭的振动；射血大 A扩张及产生旋涡。 动脉瓣关闭；射血 突停导致大A和心室 壁振动。 标 志 心室开始收缩 （心尖区） 心室开始舒张 （动脉瓣区） 意 义 心室收缩力与房室瓣 功能状态 动脉瓣功能状态 四、心泵功能评定的指标 （一）每搏输出量及射血分数 每搏输出量：一侧心室每次搏动所射出的血量。 射血分数=每搏输出量心舒张末期容积 6080ml120140ml 5565 意义：心缩力每搏输出量射血分数 心室扩大、心功能下降（每搏输出量可 不变）心舒张末期容积射血分数 （二）每分输出量与心指数 每分输出量：一侧心室每分钟射出的血量 （心排出量）每搏输出量心率56 L/min 变 异：随机体代谢和活动情况而变化（运动、情绪激动 、怀孕时）；女子较相同体重男子的心输出量约低10。 心 指 数：空腹和安静状态下, 每平方米体表面积的每分 心输出量。 3.03.5L/min.m2 （三）心脏作功量 因心脏收缩不仅射出一定量的血液，而且使这部 分血液具有较高的压强能和较快的流速。 在动脉血压不同的个体，心脏要射出等量的血液 ，动脉血压高者的心脏就必须加强收缩。 因此，用心脏作功量要比单纯用心输出量评定心 泵血功能更全面。 五、影响心排出量的因素 每分输出量 每搏输出量 心率 （一）每搏输出量的调节 1.前负荷: =心舒末期容量=异长自身调节 在一定范围内 前负荷心肌初长度肌缩力 搏出量 （Starling定律） 等长自身调节异长自身调节 前负荷、 后负荷、 心缩力 心泵功能的自身调节机制，可通过心室功能曲线进 步说明： 左段：较陡。心功正常 工作段：表明初长度在未 达到最适前负荷时，搏功 随初长度而。 中段：稍平。说明前负 荷-初长度达上限，但对搏 出量影响不大。 右段：平坦或略降。说 明心肌有抵抗过度延伸的 特性，保持搏功基本不变 。 2.心肌收缩能力（等长自身调节） 收缩能力：NE受体 cAMPCa2+通道开放 几率+开放时间 Ca2+i 心缩力。 收缩能力：AChM受体 抑Ca2+通道+激活K+通道 AP的2、3期缩短Ca2+ 内流心缩力。 3.后负荷:= 动脉血压 临床：动脉血压持续心 肌肥厚泵血功能 搏出量恢复正常 异长自身调节 等长自身调节（体液） 前负荷 剩余量回流量不变 搏出量 射血期射血速 等容收缩期心肌缩速 后负荷（一定范围内） (二) 心率 一定范围内,心率可使心输出量 40180次/分:每分心输出量 180次/分 心动周期缩短（尤其心舒期） 充盈量 每搏出量每分心输出量。 40次/分 心动周期延长（尤其心舒期） 充盈量达极 限而心率太慢每分心输出量。 运动员的心率180次/分 时，每搏量和心排出量还能增加， 200次/分 心排出量才。 每分输出量 血 压 心 率 心肌收缩性前负荷 每搏出量 充盈时程 静脉血回流速 剩余量 后负荷 神 经 体 液 调 节 等长自身调节 异长自身调节 六、心力贮备 概念：心输出量能随机体代谢的需要而增加 的能力。 意义：反映心脏的健康程度、心脏泵血功能。 组成 心率贮备 搏出量贮备： 二、二、 心肌的生物电现象和生理特性心肌的生物电现象和生理特性 一、 心肌细胞的分类 根据心肌细胞的组织学、功能和电生理特性，可将心肌细胞分为两类：根据心肌细胞的组织学、功能和电生理特性，可将心肌细胞分为两类： （一）一）工作细胞工作细胞与与特殊分化的心肌细胞 特殊分化的心肌细胞 工作细胞（非自律细胞）：工作细胞（非自律细胞）： 心房肌、心室肌心房肌、心室肌 有收缩性，兴奋性、传导性，无自律性有收缩性，兴奋性、传导性，无自律性 特殊传导系统（自律细胞）特殊传导系统（自律细胞） 窦房结、窦房结、 房室交界（房结区、结区、结希区）、房室交界（房结区、结区、结希区）、 房室束（希氏束）房室束（希氏束） 左右束支、浦肯野纤维组成。左右束支、浦肯野纤维组成。 有自律性（结区除外）、兴奋性、有自律性（结区除外）、兴奋性、 传导性、无收缩性传导性、无收缩性 心肌细胞的分类心肌细胞的分类 （一）工作细胞的跨膜电位及其离子基础一）工作细胞的跨膜电位及其离子基础 1.1.心室肌细胞静息电位（心室肌细胞静息电位（Resting PotentialResting Potential，RPRP） 其其RPRP约为约为-80mV-80mV -90mV-90mV 离子基础：同神经和骨骼肌一样，接近+的平衡电位。 lK电流 lNa、Cl、Ca背景电流 l泵电流（3Na+出，2K+入） 2.2.心室肌细胞的动作电位心室肌细胞的动作电位（Action PotentialAction Potential，APAP） 心室肌细胞动作电位的幅度、波形、心室肌细胞动作电位的幅度、波形、持续时间与神经、骨骼肌明显不同。持续时间与神经、骨骼肌明显不同。 有平台，升降支不对称有平台，升降支不对称 持续时间长，复极缓慢（持续时间长，复极缓慢（250-400ms250-400ms） 有慢通道，多种离子参与复极有慢通道，多种离子参与复极 分期和形成机制分期和形成机制 去极化到阈电位（-70mV）快Na+通道开放，出现再生性 Na+内流 Na+顺电-化学梯度进入细胞内去极化 从从-90mV+30mV-90mV+30mV，约，约1ms1ms 快通道（fast channel） 快反应细胞（fast response cell） 快反应动作电位（fast response action potential） 去极化过程去极化过程 0 0期（期（phase 0phase 0） 复极化过程复极化过程 1 1、2 2、3 3期（期（phase 1phase 1，2 2，3 3） Phase 1 快速复极初期 +30mV 0mV 10ms 外向 Ito （钾电流 transient outward current） Phase 2 平台期 0mV左右 100-150ms 内向ICa-L 外向IK Phase 3 快速复极末期 0mv -90mV 100-150ms 外向IK 静息期 4期（phase 4） 恢复细胞内外各种离子的正常浓度 lNa+泵 lNa+-Ca2+交换体 3Na+入 1Ca2+出 l钙泵 小结：小结： 0 0期期（去极化期去极化期）：占时）：占时12mS12mS 形成机制：形成机制：NaNa + + 快速内流快速内流 （快（快NaNa + + 通道，可通道，可被被TTX TTX 阻断阻断） 1 1期期（快速复极初期快速复极初期）：占时）：占时10ms10ms 形成机制：形成机制：NaNa + + 内流迅速停止，内流迅速停止， + + 外流外流 （ + + 通道可通道可被被TEATEA、4-AP 4-AP 阻断阻断） 2 2期期（缓慢复极期、平台期缓慢复极期、平台期）：占时）：占时100150mS100150mS 平台期平台期是区别于神经和骨骼肌细胞动作电位的是区别于神经和骨骼肌细胞动作电位的主要特征主要特征。 2 2期期的形成机制：的形成机制：CaCa2+ 2+缓慢内流、 缓慢内流、 + + 缓慢外流缓慢外流 （L L型钙通道，可型钙通道，可被被MnMn2+ 2+、维拉帕米等钙拮 、维拉帕米等钙拮 抗药阻断抗药阻断） 3 3期期（快速复极末期快速复极末期）：占时）：占时100150mS100150mS 形成机制：形成机制： CaCa2+ 2+内流停止， 内流停止， + + 外流加快外流加快 4 4期期（静息期静息期） 形成机制：形成机制： NaNa + + + + 泵泵 、 NaNa + + Ca Ca2+ 2+交换体 交换体， 3 3 ：2 3 2 3 ： 使离子分布恢复原态使离子分布恢复原态 动作电位小结动作电位小结 恢复Na+、K+、Ca2+的分布 （二）自律细胞的跨膜电位及其离子基础（二）自律细胞的跨膜电位及其离子基础 最大复极电位（最大复极电位（Maximal diastolic potentialMaximal diastolic potential，MDPMDP）： 自律细胞复极化达最大值的电位自律细胞复极化达最大值的电位。 4 4期自动去极化：期自动去极化：是心肌自律细胞自动产生节律性兴奋的基础，是能够是心肌自律细胞自动产生节律性兴奋的基础，是能够 自动产生兴奋的原因。不同类型的自律细胞，自动产生兴奋的原因。不同类型的自律细胞， 4 4期自动去极化的离子本期自动去极化的离子本 质并不完全相同。质并不完全相同。 1.窦房结P细胞 P细胞是窦房结的起搏细胞， 与心室肌细胞相比，其动作电 位的特点： 分期为0、3、4期，无明显的 1、2期。 最大舒张电位 -70mV，阈电 位 - 40mV 0期去极化速度慢、幅度小、 时程较长 4期自动去极化速度快 形成机制： 0期去极化： Ca2+内流，（ L型钙通道） 3期复极化： Ca2+内流停止，k+外流 4期自动去极化：机制较复杂，是多种离子流 共同作用的结果。 目前认为主要有两种离子流： 1.k+外流进行性衰减，形成背景内向电流 2.T型钙通道激活， Ca2+内流，激活L型钙通道，又产 生一次动作电位。 2.2.浦肯野细胞浦肯野细胞： 其动作电位的形态和各期形成的离子基础与工作其动作电位的形态和各期形成的离子基础与工作 细胞基本相同。所不同的是浦肯野细胞细胞基本相同。所不同的是浦肯野细胞4 4期膜电位不期膜电位不 稳定，能自动去极化稳定，能自动去极化，产生另一个动作电位产生另一个动作电位。故属于。故属于 自律细胞。自律细胞。 形成机制形成机制：形成：形成4 4期的自动去极化是随时间而逐渐期的自动去极化是随时间而逐渐 增加的内向离子流，称为增加的内向离子流，称为IfIf内向离子流内向离子流， 又称又称起搏电流起搏电流。 I I f f 通道也是通道也是NaNa + + 通道。通道。 If通道与膜电位的关系： 3期：膜电位达-60mV， If通道被激活而开放， 达-100mV， If通道超极化激活 4期：自动去极化 0期：膜电位达-50mV（阈电位）产生一次 动作电位的同时 If通道失活而关闭。 二、 心肌细胞的生理特性 生理特性 自律性 兴奋性 传导性 电生理特性 机械特性 收缩性 （一）自动节律性，简称自律性（一）自动节律性，简称自律性 定义：定义：心肌细胞在无外来刺激的情况下，能自动发心肌细胞在无外来刺激的情况下，能自动发 生节律性兴奋的特性。生节律性兴奋的特性。 衡量自律性高低的指标：衡量自律性高低的指标：频率频率（次（次/ /分）分） 1. 1.心脏的起搏点心脏的起搏点 窦房结窦房结 房室交界房室交界 房室束及左右束支房室束及左右束支 浦肯野纤维浦肯野纤维 100100次次/ /分分 5050次次/ /分分 4040次次/ /分分 2525次次/ /分分 窦房结是心脏的正常起搏点，称窦性心律窦房结是心脏的正常起搏点，称窦性心律（50-9050-90次次/ /分分 ） 。 潜在起搏点：安全因素（备用） 危险因素（异常节律） 异位起搏点：交界性节律（ 4060次/分）为次级起搏点。 室性节律（ 1540次/分） 为三级起搏点。 2.窦房结对潜在起搏点的控制方式 抢先占领（capture） 超速抑制（overdrive suppression） 被动兴奋固有兴奋 具有频率依从性 抢先占领 超速抑制 3.决定和影响自律性的因素 4期自动去极化速度 儿茶酚胺(NE、E)加速窦房结细胞4期自动 去极化速度，提高自律性，使心率加快。 最大舒张（复极）电位与阈电位之间的差距 迷走神经兴奋时释放Ach可使窦房结自律降低 细胞K外流增加，最大舒张电位绝对值增 大，故自律性降低，心率减慢。 NA可促进窦进窦 房结细结细 胞If通道和Ca2+通道的 开放，使If和ICa增大，4期自动动去极化速 度和自律性增高 Ach提高膜对对K+的通透性，使4期膜对对K+的 通透性，K+外流衰减；Ach抑制If和L 型Ca2+通道的开放，使4期自动动去极化速度 ，自律性 （二）兴奋性 （excitability） 心肌的兴奋性 是指心肌细胞对适宜刺激能够产生兴奋的能力或特性。 其兴奋性高低用刺激的阈值来衡量，阈值大表示兴奋性低；阈值小表示 兴奋性高。 心肌兴奋时兴奋性的周期变化 心肌细胞动作电位与兴奋性的变化 1.决定和影响兴奋性的因素 心肌细胞的兴奋包括两个过程： 即从静息电位去极化达到阈电 位， 激活Na+通道或Ca2+通道从而 产生产生 动作电位 凡能影响这两个过程的因素，都 可影响心肌的兴奋性。 （1）静息电位（最大舒张电位）与阈电位之间的差值 RP 绝对值距阈电位远需刺激阈值兴奋性 RP 绝对值距阈电位近需刺激阈值兴奋性 阈电位水平上移RP距阈电位远需刺激阈值兴奋性 阈电位水平下移RP距阈电位近需刺激阈值兴奋性 （2）Na+通道的性状 Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下 和丧失的主要因素。以快反应细胞为例，Na+通道具有备 用(或静息，resting)、激活（activation）和失活（ inactivation）三种状态。 备用激活 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超常期 兴奋性正常 兴奋性无 兴奋性低 兴奋性高 心肌兴奋性变化的主要特点： 有效不应期长(平均200250ms),相当于心肌整个收缩期 和舒张早期。 是骨骼肌与神经纤维的100倍和200倍。 心肌有效不应期的长短主要取决于2期（平台期）。 生理意义： 不发生强直收缩，实现心脏泵血功能。 （3）期前收缩与代偿间歇 代偿间歇：一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期 称为代偿性间歇。 在下一次窦房结传来的兴奋到达之前，受到一次人工的刺 激或异位节律点发放的冲动的作用, 则心房肌和心室肌而 可产生一次期前兴奋，引起一次提前出现的收缩，称期前 收缩或早搏 期前收缩：指心肌比正常情况时提前发生的收缩，也称 早搏，为心律不齐的表现。 产生原因：足够大的额外阈上刺激恰好落于心室 兴奋的有效不应期之后。 代偿间歇：因期前收缩而紧随出现的一个较长的 心室舒张期。 产生原因：正常传来的窦房结冲动又恰好落于期 前收缩的有效不应期之内。 生理意义：防止心脏发生强直收缩，维持正常节律。 （三）传导性 心肌具有传导兴奋的能力，称传导性。 心肌的兴奋(动作电位)沿着心肌细胞膜向外扩 布的特性。 传导方式：局部电流。 传导特点： 闰盘(缝隙连接) 心脏特殊传导系统 心脏特殊传导系统具有起 搏和传导兴奋的功能。兴奋在心脏内的传播是通过心 脏特殊传导系统完成的。 1.心脏内兴奋传播的途径和特点 1.心脏内兴奋传播的途径 （2）心脏内兴奋传导的特点及生理意义 传导时间 心房内-房室交界-心室内 (0.06s) (0.10s) (0.06s) 特点： 房-室延搁： 利于心室的充盈 和射血。 （3）决定和影响心肌传导性的因素 v 不同心肌细胞之间比较，兴奋传导的速度与细胞 直径的粗细有关： 直径粗大胞内电阻小传导速度快 直径细小胞内电阻大传导速度慢 v 在同一心肌细胞,兴奋传导快慢主要受局部电流 形成和邻近部位膜兴奋性的影响。 1. 动作电位0期去极化的速度和幅度 0期速度 与邻旁间 产生局 传导 新AP 0期幅度的电位差部电流速度产生 快 高 大 大 快 易 慢 低 小 小 慢 不易 2.邻近未兴奋部位膜的兴奋性 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的 过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能 正常地传导通过。 （0期慢、小） 减慢 处于相对不应期 部分失活状态 处于绝对不应期 失活状态 阻滞 邻近部位膜兴奋性Na+通道状态 传导性 二、心肌细胞的机械特性收缩性 心肌工作细胞兴奋时首先产生动作电位，然后再 由电变化引起机械性收缩，这一特性，称为收缩性。 由心肌细胞的电变化诱发机械收缩的过程称为兴 奋收缩耦联。这一过程包括下列三个步骤： 心肌细胞兴奋产生的动作电位沿肌膜由横管扩 布到细胞内部。 动作电位引起复极2期Ca2内流以及细胞内肌 浆网Ca2的释放。 胞浆内增多的Ca2与心肌收缩蛋白的Ca2受体 结合引起收缩反应。 心肌收缩的特点 （一）同步收缩（全或无式收缩） 同步收缩，力量大，有利于心脏射血。 （二）不发生强直收缩 保持收缩后必有舒张的节律性活动，保 证心脏射血和充盈过程的正常进行。 （三）对细胞外Ca2+的依赖性 细胞外液Ca2+浓度高，内流增多，收缩 力增强，反之Ca2+浓度若过低，则出现兴 奋收缩脱耦联。 影响心肌收缩性的因素影响心肌收缩性的因素 1.1.血浆中的钙浓度血浆中的钙浓度 2.2.神经和体液因素神经和体液因素 3.3.低氧和酸中毒低氧和酸中毒 体表心电图 每个心动周期中，由窦房结产生的兴奋依次向 心房和心室传布。这种兴奋的产生和传布所出现 的生物电变化，其传播方向、途