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长颈鹿如何保证脑部的血液供应,？,第九章 血液循环 Chapter 9 Blood Circulation,血液循环：血液按一定的方向流动，周而复始。 淋巴循环 心脏：动力器官 血管：流通管道 生理功能 运输 维持稳态 免疫调节,第一节 心脏生理 第二节 血管生理 第三节 心血管活动的调节 第四节 器官循环,第一节 心脏生理 Heart Physiology,一、心肌的电活动 二、心脏的泵血功能心动周期 三、心输出量及其影响因素,一、心肌的电活动 Bioelectrical Activities of the Heart,（一）心肌电活动的离子基础 （二）心肌的生理特性 （三）心电图,心脏不同部位细胞的跨膜电位 Transmembrane Potentials in Different Regions of the Heart,工作细胞（收缩细胞）Working Cells ： 收缩 心房肌细胞Atrial Muscle 心室肌细胞Ventricular Muscle 特殊分化细胞： 产生和传导兴奋 自律细胞autorhythmic cell：P细胞、浦肯野细胞 非自律细胞：结区,快反应细胞、快反应动作电位：心房肌、心室肌、房室束、束支和末梢浦肯野细胞 慢反应细胞、慢反应动作电位：窦房结细胞、房室交界细胞 外向电流Outward Current：正离子外流或负离子内流，使膜复极 Repolarization或超极化 Hyperpolarization 内向电流Inward Current ：正离子内流或负离子外流，使膜去极化 Depolarization,（一）心肌电活动的离子基础,1、工作细胞的跨膜电位及离子机制 2、自律细胞的跨膜电位及离子机制,1.1 工作细胞的静息电位Resting Potential,（人和哺乳类动物心室肌）-90mV Ionic Mechanisms of RP a.K+平衡电位 ：主要机制 b.钠内向背景电流 c.生电性钠-钾泵外向电流,内向整流钾电流IkI 通道,在静息膜电位水平，IKI通道处于开放状态，细胞内的K+顺电化学梯度外流。细胞内带负电的蛋白质等不能自由扩散而留在细胞内，形成膜内为负、膜外为正的静息电位，其值接近K+平衡电位。,浓度梯度,假设：细胞膜内外无电位差！,？,1.2 工作细胞的动作电位,去极化-复极化 升支与降支不对称； 复极化过程复杂，持续时间长。,分 期,去极化期Depolarization (Phase 0) 快速复极初期Early Phase of Rapid Repolarization (Phase 1) 平台期Plateau (Phase 2)：心肌动作电位的主要特征 快速复极末期Terminal Phase of Rapid Repolarization (Phase 3) 静息期Resting Phase (Phase 4),0期去极,阈电位约为-70mV 或-65mV Na+内流，形成快钠内向电流 INa,+,Na+,-,+,再生性循环Regenerative Cycle,钠离子通道开放,钠离子通透性增加,钠离子内流增加,细胞膜电位减小（去极化）,电压依从性Na+离子通道,附：Na+通道特征,a.激活、失活、复活快，故又称快Na+通道 Fast Na+ Channel 快反应细胞 Fast Response Cells 快反应电位 Fast Response Potential b.对Na+具高度选择性 c.电位依从性，TP-70mV；时间依从性 d.可被Tetrodotoxin(TTX)阻断,钠离子与膜电位,1期复极,+30mV-0mV，10ms，峰电位 Na+ 通道失活，Na+内流停止 K+通道激活，短暂的K+外向电流瞬时性外向离子电流Transient Outward Current, Ito,2期复极,平台期，100-150ms 外向电流：K+通透性先显著下降，然后极其缓慢的增加 内向电流：Ca2+内流为主，微弱的Na+内流。,附：电压门控Ca2+通道（L型钙通道） 的特征,a.激活、失活、复活慢：几毫秒，慢Ca2+通道Slow Ca2+ Channel b.对Ca2+具有相对选择性：PCa2+比PNa+高70100倍 c.电位依从性：TP-40mV d.可被Mn2+和多种Ca2+阻断剂阻断： verapamil、异搏定,3期复极,0mV - -90mV，100-150ms Ca2+通道完全失活 Ito，IK，IKI K+外流逐渐递增，再生性K+外流 Regenerative K+ Outward Current,再生性K+外流 Regenerative K+ Outward Current,K+外流,膜内电位变负,膜对K+通透性增大,钠-钾泵（Na+-K+ Pump） 钠-钙交换（Na+-Ca2+ Exchange） 钙泵（Ca2+ Pump）,4期复极,心室肌AP的形成,心室肌AP的形成,2、自律细胞的跨膜电位及离子机制 Transmembrane Potentials of Autorhythmic Cells and Its Ionic Mechanisms,（二）心肌的生理特性 Physiological Properties of Myocardium,自律性 Autorhythmicity 传导性 Conductivity 兴奋性 Excitability 电生理特性Electrophysiological Properties 收缩性Contractility 机械特性Mechanical Property,1、自律性 Automatic Rhythmicity or Autorhythmicity,定义：组织、细胞在没有外来刺激的条件下，自动地发生节律性兴奋的特性，称为自动节律性，简称自律性。 自动性 Automaticity，节律性Rhythmicity 衡量指标：频率Frequency，规律性Regularity,1.1 自律组织和自律细胞,特殊传导系统：窦房结 100次/min；房室交界50次/min；浦肯野纤维25次/min 正常起搏点Normal Pacemaker：窦房结，窦性节律 潜在起搏点Latent Pacemaker、异位起搏点Ectopic Pacemaker or Abnormal Pacemaker,1.2 自律细胞的跨膜电位,快反应自律细胞 慢反应自律细胞,工作细胞 自律细胞 安静时膜电位稳定 4期自动去极化 静息电位 最大复极电位,1.2.1 浦肯野细胞 Purkinje Cells,MRP： -90mV TP： -70mV 动作电位波形类似心室肌 快反应自律细胞,离子机制 Ionic Mechanism,0期3期：与心室肌同 4期：舒张期自动去极化spontaneous depolarization；舒张电位diastolic potential；最大舒张电位maximum diastolic potential,浦肯野细胞膜上的IKI通道密度高 快反应动作电位 浦肯野细胞的舒张期自动去极化与外向电流的衰减和内向电流的增加有关。,外向电流：Ik衰减（ Ik Decay），延迟整流钾电流 内向电流：时间-电压依从性电流 ICa 起搏电流 If (Funny Current, Pacemaker Current)，主要属超极化激活的非特异性内向电流，Na+(主要)、K+,If 的特点,a、电压依从性：复极达-60mV开始激活；-100mV充分激活；去极-50mV失活 。 b、阻断剂：Cs，TTX不能阻断,1.2.2 窦房结自律细胞Autorhythmic Cells in SA Node,MRP ：-70mV TP ：-40mV 与浦肯野细胞明显不同，无1、2期 慢反应自律细胞,离子机制 Ionic Mechanism,0期：ICa（Ca2+，少量Na+） 慢反应细胞（Slow Response Cells） 慢反应电位 （Slow Response Potential） 3期：Ca2+通道逐渐失活，K+通道激活（Ik）,4期：自动去极化速度快，自律性高，起搏点 1）外向电流： Ik衰减（Ik Decay）为主，复极达-40mV开始失活，时间依从性 2) If（主要是钠流） 3) ICa,窦房结细胞动作电位的离子机制 Ionic Mechanism of Action Potential in SA Node,1.3 窦房结对潜在起搏点的控制机制,抢先占领 Capture 超速抑制 Overdrive Suppression,1.4 决定和影响心肌自律性的因素Factors Affecting Autorhythmicity,4期自动去极化速度 阈电位水平 最大复极电位水平,2、传导性 Conductivity,定义： 不同组织间（特殊传导组织） 心肌细胞间（缝隙连接） 衡量指标：传导速度Velocity,2.1 心脏内兴奋的传播 Spread of Cardiac Impulse through the Heart,窦房结 0.05m/s 心房肌 0.41m/s 房室交界 0.020.05m/s 房室束/左右束支1.22.0m/s 浦肯野纤维网 2.04.0m/s 心室肌1.0m/s,60-90ms,120ms,60ms,2.2 房室延搁 Atrio-ventricular Delay,窦性节律兴奋通过房室交界区时，传导速度显著减慢，使兴奋在此延搁一段时间，称为房室延搁 生理意义：使心室在心房收缩完毕才开始收缩，不致于产生房室收缩重叠的现象,2.3 决定和影响传导性的因素Factors Affecting Conductivity,(1)结构因素：心肌细胞的直径 (2)生理因素： a、动作电位0期去极化的速度和幅度 b、邻近未兴奋部位膜的兴奋性,0期去极化速度和幅度的影响因素,静息电位大，Na+通道开放速度快，0期去极化速度快 Na+通道开放速度的快慢和数量的多少 ， 称为Na+通道的效率 Na+ Channel Efficiency 或Na+通道的可用性 Na+ Channel Availability,膜反应曲线 Membrane Response Curve,定量地分析Na+通道的效率（用0期去极的最大速率反映Na+通道开放的速度）与静息电位值的函数关系的曲线。,3、兴奋性 Excitability,定义：心肌具有在受到刺激时产生兴奋的能力。 衡量指标：阈值Threshold,3.1 决定和影响心肌兴奋性的因素Factors Affecting Excitability,静息电位水平：胞外K+浓度 阈电位水平 Na+通道的状态：兴奋后周期性变化,3.2 心肌兴奋性的周期性变化Periodic Changes in Excitability,有效不应期 Effective Refractory Period,绝对不应期 Absolute Refractory Period：0期去极复极-55mV 局部反应期 Local Response Period：复极-55mV-60mV 绝对不应期+局部反应期=有效不应期 机制：Na+通道完全失活或刚开始复活,相对不应期 Relative Refractory Period：复极-60mV -80mV 机制：Na+通道逐渐复活，具有开放能力，尚未恢复正常，K+电流大。 超常期 Supernormal Period：复极-80mV -90mV 机制： Na+通道基本复活，RP与TP接近。,快、慢反应细胞的不应性 Refractoriness of Fast and Slow Response Cells,3.3 期前收缩与代偿间歇,心肌在相对不应期或超常期中受到先于窦房结正常冲动传来之前发生的额外刺激产生的兴奋叫期前兴奋 Premature Excitation，所引起的收缩称为期前收缩 Premature Contraction 或期外收缩 Extrasystole 一次期前收缩之后出现的一段较长时程的舒张期，称为代偿间歇 Compensatory Pause,4、收缩性,收缩的全或无All or None 不产生强直收缩 期前收缩和代偿间歇,功能性合胞体Syncytium,闰盘intercalate discs 心房合胞体 心室合胞体,（三）心电图 Electrocardiogram，ECG,将测量电极放置在人体表面的一定部位记录出来的心脏电变化曲线，就是临床上记录的心电图。 1924，Noble Prize，Willem Einthoven爱因托芬(1860-1927)，荷兰,心电图的来源,心肌细胞的生物电 与心脏的机械收缩活动无直接关系,心肌细胞动作电位与心电图的关系,动作电位 心电图 细胞内 细胞外 单个细胞 全部心肌细胞 细胞膜内外电位差 体表电极间电位差 电位幅度大(100mV) 幅度小(数mV),1、常规体表心电图导联,标准导联 (、） 加压单极肢体导联 (aVR、aVL、aVF) 3-6个心前导联 (Vl、V2、V3、V4、V5、V6),2、正常典型体表心电图的波形,P波：由左右两心房的去极化过程所产生 Ta波(心房T波)：心房复极过程所产生的电位变化 QRS波群：代表左右两心室去极化过程的电位变化 T波：是心室复极化过程中所发生的电位变化 U波：可能为心室肌细胞电生理异质性现象所引起,PR段：表示兴奋通过房室交界区时传导速度非常缓慢，所产生的电位变化也很微弱，一般记录不出来，与基线处于同一水平 PR间期：代表心房开始兴奋到心室开始兴奋所需的时间 ST段：代表心室各部均已进入去极化状态，彼此之间无电位差，曲线又恢复到基线水平 QT间期：代表心室肌开始兴奋去极到完全复极到转入静息状态的时间,二、心动周期 Cardiac Cycle,（一）心动周期和心率 （二）心脏泵血的过程 （三）心动周期与心电图和心音的关系,（一）心动周期和心率,定义：心脏每收缩和舒张一次构成一个机械活动周期，称为心动周期。 一般以心房开始收缩作为起点，包括心房收缩期、心室收缩期、心室舒张期（全心舒张期 Whole Heart Diastole） 心动周期的长短与心率有关。,心律？,心率？,心房收缩期,心室收缩期,全心舒张期,（二）心脏泵血的过程,心腔内压力Pressure 容积Volume 瓣膜Valves启闭 血流方向Blood Flow,试述心脏泵血过程中的生理变化？,时 相,心房收缩期Atrial Systole 心室等容收缩期Isovolumic Systole 心室快速射血期Rapid Ejection Phase 心室减慢射血期Reduced Ejection Phase 心室等容舒张期Isovolumic Diastole 心室快速充盈期Rapid Filling Phase 心室减慢充盈期Reduced Filling Phase,1 心房收缩期和舒张期,收缩期： 初级泵血Prime Pump ；压力升高（幅度小）；末期房室瓣关闭；第四心音 舒张期： 静脉回流心房心室；压力变化（a，c，v）；中期房室瓣开放,2 心室等容收缩期 Isovolumic Systole,压力急剧增加房室瓣关闭 第一心音； 动脉瓣（半月瓣）未开； 0.02-0.03s,3 心室快速射血期 Rapid Ejection Phase,半月瓣开放，血液入动脉； 0.1s，70%射血量； 压力升高，末期到达顶点。,4 心室减慢射血期 Reduced Ejection Phase,室内压略低于动脉压，射血减慢； 0.14s，30%射血量； 余血40%,5 心室等容舒张期 Isovolumic Diastole,射血终止，半月瓣关闭第二心音； 室内压急剧下降，低于动脉压高于房内压，房室瓣未开； 0.03-0.06s，,6 心室快速充盈期 Rapid Filling Phase,室内压低于房内压，房室瓣开放； 容积迅速增大（心房内血液排空）； 室内压继续下降； 0.11s，期末第三心音,7 心室减慢充盈期 Reduced Filling Phase,容积增大，压力变化不大； 0.2s,压力容积环 Pressure-Volume Loop,（三）心动周期与心电图 和心音的关系,听诊部位 听诊工具,心音Heart Sounds,心音Heart Sounds,第一心音：音调低、持续的时程较长 第二心音：音调高、持续的时程较短 第三心音 第四心音,电子听诊器,听诊器数字化时代：电子听诊器问世（2012） 电子听诊器配置的电脑芯片能够把脏器等发出的微弱的生物声放大24倍，能够过滤杂音，从而使医生不会错过任何有价值的线索，更加易于判断心、肺等器官可能发出的病变。可以通过蓝牙上传至电脑使用自带软件Zargis Cardioscan观看心音图和肺音图。 3M Littmann Electronic Stethoscope Model 3200 With Bluetooth Technology ，国内代购价大约3000+。,小 结,室壁心肌的收缩和舒张，是造成室内压变化，从而导致心房和心室之间以及心室和主动脉之间产生压力梯度的根本原因； 压力梯度是推动血液在相应腔室之间流动的主要动力； 血液单方向流动是在瓣膜活动的配合下实现的。,谁的心脏泵血功能强？,三、心输出量及其影响因素 心脏的泵血功能评价,（一）评价指标 （二）泵血功能的调节 （三）泵血功能的储备,（一）评价指标 index of evaluation,心输出量 射血分数 心指数 心脏作功量,1、心脏的输出量 Output of the Heart,1）每搏输出量Stroke Volume ：一侧心室每搏动一次所射出的血量，简称搏出量。 70mL (6080mL)。 2）每分输出量Minute Volume ：每分钟一侧心室所射出的血量，简称心输出量Cardiac Output 。 5L/min(4.56.0L/min)。,2、射血分数Ejection Fraction,搏出量占心室舒张末期容积的百分数，称为射血分数。 健康成年人的射血分数约为5565%。,3、心指数Cardiac Index,在空腹和静息状态下，人体每平方米体表面积的心输出量，称为静息心指数 Resting Cardiac Index。 中等身材成年人其静息心指数应为3.0 3.5L/min.m2,4、心脏作功量 Work of the Heart,心室每搏动一次所作的功，称为每搏功 Stroke Work。 搏功乘以心率即为每分功 Minute Work,（二）心脏泵功能的调节 Regulation of Cardiac Pumping Function,心输出量,搏出量,心 率,前负荷（静脉回流量）,后负荷（动脉血压）,心 缩 力,试述心输出量及其影响因素？,1）前负荷的影响异长自身调节,前负荷Preload：心肌在收缩前所承受的负荷。决定了心肌收缩前的初长度。 在一定范围内，静脉回心血量增加心脏容积增大心肌初长度增加心肌收缩增强心输出量增多。 通过心肌细胞初长度的改变而引起心肌收缩强度的改变，称为心搏出量的异长自身调节Heterometric Regulation 心室肌的前负荷可用心室舒张末期的容积 End-diastolic Volume (EDV)来表示。,心脏的施塔林定律 Starlings law of the Heart,1914年： “心肌收缩产生的能量是心肌纤维初长度的函数”。 Starling机制的意义：对搏出