血液循环生理学精品课件（中国医科大学）

第一节 心脏的泵血功能 一、心动周期（Cardiac cycle）,定义：心房或心室每收缩和舒 张一次称为一个心动周期。 心律75次/分 心动周期0.8秒,二、心脏泵血过程 机制 mechanism 动力压力梯度 高压低压 血流单方向 瓣膜开，闭,（一）心房的初级泵血功能 心房肌收缩，房内压室内压动脉压 房室瓣开，血由房入室， 心室充盈25,（二）心室的射血和充盈过程 1.心室收缩期 Ventricular systole (1)等容收缩期 isovolumetric contraction phase 此期开始产生第一心音， 此期长短与BP有关,等容收缩期 心室肌收缩，室内压 房内压 房室瓣关闭（产生第一心音） 室内压仍然动脉压 动脉瓣没开 心肌等长收缩 心室容积不变 占0.05秒 BP 此期延长,（2）射血期 Ejection phase 快速射血期：心室肌继续收缩 室内压 动脉压 动脉瓣开放 血由心室射入动脉 血流速快 射血量大占总射血量70 占0.1秒 减慢射血期：室内压射血速度 靠惯性射血 射血量占30% 占0.1秒,2.心室舒张期 Ventricular diastole (1)等容舒张期 isovolumetric relaxation phase 心室肌舒张 室内压 动脉压 动脉瓣关闭产生第二心音 室内压仍然房内压 房室瓣没 开 心室容积不变,(2)心室充盈期 filling phase 快速充盈期：心室肌舒张室内压 房内压 房室瓣开放(心室肌抽吸力) 充血占总量3/4 占0.11秒 减慢充盈期：全心舒张 充血速度 占0.22秒,(三)心动周期中心房内压的变化,三、心泵功能的评定 （一） 每搏输出量和射血分数 stroke volume 定义:心跳一次一侧心室射出的血量 6080 ml 左、右室相等 搏出量占舒张末期心室容积的百分比称为射血分数。,Stroke volume Ejection fraction = End diastolic volume 5565%,(二) 每分输出量和心指数 minute volume 又称心输出量 Cardiac output 每分输出量=搏出量心率 minute volume = stroke volume heart rate 5L/min,中等身材成人，静息心指数约 3.03.5L/min/m2,Cardiac output body surface area,心指数 以每平方米体表面积计算的心输出量 Cardiac index =,(三)心脏作功量 每搏功搏出量（cm3）(1/1000) (平均动脉压平均心房压mmHg） (13.6) 每分功每搏功（g.m）心率（/min） (1/1000) 左室功是右室功的6倍。,四、心泵功能的调节 心泵功能的调节包括神经、体液及 自身调节。本节主要从心脏本身来 阐述控制心输出量的因素。 （一）搏出量的调节 1.Starling 机制,充盈压1215 mmHg 是心室最适 前负荷。通常左室充盈压仅有5 6mmHg，心室有较大的初长度贮备。 充盈压1520mmHg曲线趋平坦 充盈压高于20mmHg，曲线平坦或轻 度下倾不出明显降支。,静脉回流量和前负荷 心室充盈量 = 静脉回流量余血量 （前负荷） 静脉回流量心室的充盈时间 静脉回流速度 余血量： 结论：一定范围内，随着心肌初长增 加，搏出量增加称心的定律,2.心肌收缩能力的影响 （Cardiac contractility）,儿茶酚胺使曲线向左上方移位。 心力衰竭，心室功能曲线向右下方移位。 影响心肌收缩能力的因素有：胞浆内Ca+浓度、ATP酶的活性、横桥循环中各步骤的速率、横桥联结数量等。,3.后负荷的影响 心室肌后负荷是指动脉血压,当BP 等容收缩期延长射血期 缩短同时心肌缩短速度程度 搏出量余血量 心肌初长增加 搏出量不变,（二）心率的调节 一定范围内，心率增加，心输 出量增加。 超过一定范围，180次/min， 心率增加，舒张期太短搏出量 心输出量下降。 影响心率因素： 神经 体液：E、NE、甲状腺素、体温等。,交感神经 副交感神经,五、心泵功能的储备 Cardiac reserve 心率储备 静息心率2倍 收缩期储备 5560ml 舒张期储备 1520 ml,搏出量储备,第二节 心肌的生物电现象及节 律性兴奋的产生和传导 心肌生理特性: 兴奋性（excitability） 自律性（autorhythmicity） 传导性（conductivity） 收缩性（contractivity）,心肌细胞分类 1、根据组织学及功能不同 工作细胞 working cell： 例如 心室肌cell 心房肌cell 自律细胞 rhythmic cell： 例如 P细胞 浦氏cell,2、根据生物电活动尤其AP的0期除极 速度不同 快反应细胞 例如：心室肌细胞 慢反应细胞 例如：窦房结细胞,一、心肌细胞的生物电现象 心脏各部位不同类型的心 肌细胞的动作电位。,（）工作细胞 的静息电位和动 作电位及成因,Resting potential 静息电位 90mv 主要是K外流 Action potential 动作电位 1. 除极过程：0期 902030mv 12ms Na+ 内流 钠通道为快通道，其阻断剂河豚毒 开放 失活均快，阈电位-70-55mv 快反应细胞 快反应电位,.复极过程： 1期(快速复极初期)200mv10ms 0期和1期合称锋电 spike potential Ito 电流，即K外流 阻断剂：四乙基铵 4氨基吡啶,2期（平台期） 停滞0mv 100150ms 形成平台状，是心室肌AP的特点， 也是心室肌AP持续较长时程的主要原因。同时存在Ca和Na+内向离子流和K外 向离子流。 慢通道（Ca+通道）：激活、失活、再激活均慢。阈电位-40-35mv 阻断剂：Mn+、Co+维拉帕米、异搏定、心痛定等 本期末 K+外流逐渐增强、慢通道关闭,3期（快速复极末期）0mv-90mv 100150ms Ik电流。即K外流。 4期(静息期) 电位稳定于RP水平。 Na+K+泵活动 并有Ca+Na+交换。,（二）影响心肌细胞兴奋性 的因素 1、静息电位水平 2、阈电位水平,备用 3、钠通道的状态 激活 失活,（三）兴奋性的周期性变化与收缩的关系 1.心室肌兴奋性的周期性变化,2.期前收缩和代偿间歇,二、心肌的自动节律性automaticity 心肌具有自动地产生节律性兴奋 的能力称自动节律性。 只有自律细胞才有自律性。 动作电位4期自动除极是自律性 的基础。 (一)自律细胞的跨膜电位及形成 机制自律细胞与非自律细胞 动作电位的比较,1、窦房结细胞的动作电位及其成因,AP成因 0期： Ca+内流（慢通道） 3期： Ik K+外流 Ik 起主要作用 4期：自动除极 If Ca+内流,2.浦肯野细胞的动作电位及成因 4期自动除极是随时间递增的If 和递减的外向K电流所致。 4 期自动除极速度远不如窦房 结快。其他部分与心室肌相似。,（二）心脏传导系统各部位的 自律性及其影响因素 兴奋频率为衡量自律性指标，窦房结为90100次/min 房室结 4060次/min 浦肯野纤维为1540次/min,窦房结为心跳起搏点。 窦房结何以成为normal pacemaker? 抢先占领 超速驱动压抑,影响自律性的因素,1.4期自动除极速度 2.最大舒张电位的水平 3.阈电位的水平,三、心肌的传导性 conductivity 和兴奋在心脏的传导 兴奋传导原理局部电流,（一）心脏内兴奋传导途径及速度,心房内存在优势传导通路 房室交界传导速度最慢称房室延搁，可避免房室收缩出现重叠;且容易产生传导阻滞。（conduction block）,(二) 影响心肌传导性的因素 1.结构因素 细胞直径：细胞直径小， 内电阻大，传导速度慢； 细胞间缝隙连接：细胞 间缝隙连接少，传导速 度慢；,2.生理因素 动作电位 0期速度快幅度大， 传导快 邻近部位膜兴奋性高，传导快,四、体表心电图 1.心肌动作电位与心电图的比较,2.正常心电图的波形及生理意义,第三节 血管生理 一、各类血管的功能特点,根据功能分类： 1.弹性贮器血管 Windkessel vessel 2.阻力血管 Resistance vessel 毛细血管前阻力血管：小动脉和微动脉 毛细血管后阻力血管：微静脉,3.交换血管 exchange vessel 真毛细血管 4.容量血管 Capacitance vessel 静脉血管 5.短路血管,二、血流量、血流阻力和血压 (一)血流量和血流速度 血流量blood flow: 单位时间内流过血管某一截面的 血量又称容积速度。,血流速度: 又称线速度，血液中一个质点移动的速度，它与血流量成正比；与血管截面积成反比。,1.泊肃叶定律 Poiseuilles low,r 4(p1-p2) (p1-p2)r4 Q= K = L 8L,血流方式 层流 ：液体中各质点流动方向均与血管长轴平行一致。,发生涡流,Vd e= Re2000,产生涡流条件,涡流 turbulent flow 液体中各质点流动方向不一致。,（二）血流阻力 P1-P2 8L Q R = R r4,为血液粘滞度 blood viscosity 与血液粘滞度相关因素有： 红细胞比容 血流切率 血管口径 温度,（三）血压 blood pressure(BP) 流动的血液对血管壁的侧压力(压强) 单位Pa（牛顿/米2，N/m2) 1mmHg =133Pa =0.133kPa,BP的形成： 1.血管内血液充盈前提 循环系统平均充盈压 mean circulatory filling pressure 约为7mmHg , 0.93kPa,2. 心室射血血流动力 射血能量 3. 外周阻力 阻力大,动能 势能,阻力前BP 阻力后BP,三、动脉血压和动脉脉搏 Arterial blood pressure and Arterial pulse （一）动脉血压,1动脉血压的形成 血管内足够的血液充盈前提 血液的动力 血流的阻力阻力血管尤其小动脉 口径,收缩期 心室肌的收缩力 舒张期 大动脉弹性回缩力,（使血流连续不断并缓冲血压）,2. 动脉血压的正常值 收缩压 systolic pressure 收缩期BP的最高值 100120mmHg 13.316.0kPa 舒张压 diastolic pressure 舒张末血压最低值 6080mmHg 810kPa,脉压 =收缩压舒张压 3040mmHg 4.05.3kPa 平均动脉压 舒张压1/3脉压 约100mmHg 表示法：110/70mmHg,3.影响Arterial pressure的因素 搏出量 stroke volume 搏出量 收缩压血流速快 脉压 收缩压代表搏出量的多少 心率 heart rate 心率快 舒张期短 舒张压脉压, 外周阻力 peripheral resistance 外周阻力血流速度变慢 舒张末期存留动脉内血量多舒张压 舒张压高低反应外周阻力的大小。 主动脉和大动脉的弹性贮器作用 弹性好，脉压小 循环血量和血管容量 二者相适应，维持正常血压,（二）动脉脉搏 Arterial pulse 每一心动周期中，动脉内压力 发生周期性变化，引起动脉管壁产 生的波动。在体表如桡动脉。分为 上升支和下降支。,动脉脉搏传播速度比血流速度快,异常波形,四、静脉血压和静脉回心血量 Venous pressure and Venous return (一)静脉血压 中心静脉压Central venous pressure 右心房和胸腔内大静脉的血压 正常值4-12 cmH2O (0.41.2kPa) 反应心脏射血能力和静脉回心血量 外周静脉压 各器官静脉的血压,（二）重力对静脉 血压的影响,（三）静脉血流 Venous blood flow 1.静脉对血流的阻力小，仅占总阻 力15%，称毛细血管后阻力。控 制体液在血液和组织液的分布, 间接影响循环血量。,2.静脉回心血量及其影响因素 体循环平均充盈压 心肌收缩力 体位 骨骼肌的挤压作用 呼吸运动,五、微循环 Microcirculation (一) 微循环的组成及功能,微循环的组成: 微动脉 后微动脉 真毛细血管 毛细血管前括约肌 通血毛细血管或直捷通路 动-静脉吻合支 微静脉,三类通路： 1.迂回通路（营养通路） 功能：物质交换 特点：轮流开放 2.直捷通路 功能：部分血迅速回心，维持循 环血量 特点：常开放，交换少，回流快。,3.动静脉短路 功能：调节体温 特点：常关闭，不交换，血流速度快， 休克时加重组织乏氧,(二) 微循环的血流动力学 Hemodynamics 真毛细血管关闭 代谢产物堆积、Po2 后微A、毛细血 管前括约肌舒张 后微A、毛细血 管前括约肌收缩 代谢产物被清除 真毛细血管开放,局部代谢产物调节使组织总血流量与其代谢水平相适应。,（三）血液与组织液之间的物质交换 1.扩散 diffusion 2.滤过和重吸收 filtration and reabsorption 3.吞饮 pinocytosis,六、组织液的生成 formation of interstitial fluid (一)组织液生成的动力 有效滤过压effective filtration pressure =毛细血管血压(PC)组织液胶体渗透压(if ) -血浆胶体渗透压(P)组织液静水压(Pif),（二）影响组织液生成的因素 1.毛细血管血压 2.血浆胶体渗透压 3.淋巴回流 4.毛细血管通透性,第四节 心血管活动的调节 一、神经调节 nervous regulation (一) 心血管的神经支配 innervation,心交感神经 Cardiac sysmpathetic nerve 心交感N Norepinephrine,NE+受体 正性变时作用 作用 正性变传导作用 正性变力作用 机制： 心肌细胞膜 Pca+,心迷走神经 Cardiac vagus nerve 心迷走神经Ach 受体 负性变时作用 作用 负性变传导作用 负性变力作用(作用不明显) 机制： 心肌细胞膜 Pca+Pk+,2. 血管的神经支配 缩血管神经纤维vasoconstrictor fiber 又称交感缩血管神经纤维 NE 特点：a.紧张性活动 b.分布不均,受体 血管收缩 受体 血管舒张,.舒血管神经纤维 vasodilator fiber a.交感舒血管Nf 递质Ach ,骨骼肌 血管舒张 b.副交感舒血管Nf 递质Ach 分布脑 膜，唾液腺，胃肠外分沁腺，外生 殖器 c.脊髓背根舒血管纤维 d.血管活性肠肽神经元 上述血管均双重N支配,(二) 心血管中枢 1.基本中枢 basal center 延髓 缩血管区 舒血管区 传入神经接替站（孤束核） 心抑制区,2.延髓以上的心血管中枢 下丘脑重要的整合部位integration 小脑姿势，体位调节 大脑，尤其是边缘系统，影响上述心 血管N元活动,（三）心血管反射 Cardiovascular reflex 1.颈动脉窦主动脉弓压力感受性 反射(又称减压反射) Carotid sinus aortic arch baroreceptor reflex 由于血压升高而引起血压下降的反射。,Bp 压力感受器 延髓,主动脉弓 颈动脉窦,迷走N 窦N (舌咽N),缩血管区交感N 心抑制区心迷走N ,孤束核,Bp,心输出量 心率 外周阻力,减压反射:,意义： 调节快速BP波动，维持BP稳定 范围：60150 mmHg， 在100 mmHg以上效能最大 维持心，脑血供,2.心肺感受器引起的心血管反射 Cardiopulmonary receptor,心肺感受器迷走N中枢 ,BP 肾血流量排水排钠 ADH释放,机械牵拉 交感N紧张 化学物质 迷走N紧张,3.颈动脉体和主动脉体化学感受性反射,呼吸N元 心率 心输出量 冠脉扩张 内脏 骨骼肌,Po2 血中 Pco2 H+,化学感受器延髓孤束核,总的效应：BP呼吸深快 此反射正常时作用不大。,血管收缩,呼吸 BP,二、体液调节 humoral regulation (一)肾素血管紧张素系统 Reninangiotensin system,血管紧张素原（肾素底物，在肝合成） 肾素（酶，由肾球旁细胞分泌） 血管紧张素（十肽） 转换酶（主要在肺血管） 血管紧张素（八肽） 血管紧张素酶A 血管紧张素（七肽）,其中angiotensin 作用强 通过中枢和外周机制，使交感缩 血管紧张性提高，BP 作用微动脉和静脉血管平滑肌引 起收缩BP回心血量 促进ACTH、ADH和醛固酮释放 细胞外液,(二）肾上腺素和去甲肾上腺素,（三）