血液循环

第六章 血液循环,第一节 心脏生理,第三节 心血管系统的调节,第四节 器官循环,第二节 血管生理,循环系统由心脏和血管组成 血液在循环系统中按一定方向、周而复始地流动，称血液循环。 血液循环的主要功能： 运输代谢原料和代谢产物 运输激素或其他体液因子 维持内环境相对稳定 参与免疫调节,第一节 心脏生理,心脏的活动具有周期性，一般将心脏的电变化周期称为心肌电周期，而机械活动周期称为心动周期,心脏是一个由心肌组织构成的、具有瓣膜结构的中空器官,心肌组织具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四种生理特性。,一、心肌细胞的生理特性,(一)心肌细胞的生物电现象,1工作细胞跨膜电位及形成机制 静息电位:正常心室肌细胞的静息电位为-90mv。 形成机制：与骨骼肌和神经细胞相似。由膜内外各种离子跨膜流动所造成。 细胞膜两侧离子分布不均匀，有离子浓度梯度存在。 静息时细胞膜对K+通透性较高，而对其它离子通透性较低。,结论: K+顺浓度梯度由膜内向 膜外扩散达到平衡电位。,动作电位 特点：形态复杂；持续时间长；升支与降支不对称,去极过程复极过程静息期,动作电位呈不对称的“旗帜”状，由除极（去极）和复极二个过程组成。共可分为0、1、2、3、4 五个时期。,膜内电位由-90mv上升到+20+30mv，除极时间短，仅12 ms，除极幅度大，可达120 mv，0期最大除极速度可达200400v/s。,历时200300ms，包括三个阶段,膜电位由+20mv迅速下降到0mv左右，耗时约10ms。,膜电位下降极缓慢,几乎停滞于接近零的等电位状态,形成平台。耗时约100ms150ms,是心室肌细胞动作电位持续时间较长的主要原因，也是心室肌细胞动作电位的主要特征。,平台期后，复极加速，膜电位由0mv较快地下降到-90mv，完成复极化，耗时约100ms150ms。,0期,膜电位稳定于静息电位水平,4期,1期(快速复极初期),2期(平台期),3期(快速复极末期),形成机制:,(1) 去极化过程：0期去极化,Na+通道激活快，失活也快，称为快通道，以Na+通道为0期去极的心肌细胞（心房肌、心室肌及浦肯野细胞）称快反应细胞，其动作电位称快反应电位。,(2)1期：快Na+通道失活+ 激活K+通道(Ito)(0期去极达-30mV时) K+快速外流 快速复极1期,(3)2期：0期去极达-40mV时 已激活慢Ca2+通道+ K+通道(IK )激活(去极+20mV) Ca2+缓慢内流 与K+外流处于平衡状态 2期（平台期）,(4)3期：慢Ca2+通道失活 + IK 通道通透性 再生式K+外流 快速复极化至静息电位水平,(5)4期: 排出细胞内Na+和Ca2+ ，摄回细胞外K+ 。 Na+和K+的主动转运是依靠Na+-K+泵。 Na+-K+每次转运可泵出3个Na+并泵入2个K+ 。 Ca2+的逆浓度梯度外运是与Na+的顺浓度梯度内流相耦联的，称为Ca2+ - Na+交换，膜外3个Na+和膜内1个Ca2+交换。 Ca2+ - Na+交换的能量归根结底是由Na+ - K+泵提供的。,2自律细胞跨膜电位及形成机制(自学),心肌具有自动产生节律性兴奋的能力，称为自动节律性，简称自律性。 心内特殊传导系统(房室结的结区除外)的自律性细胞，它们能自动产生节律性兴奋，再传导到其他的心肌细胞。,（二）心肌的生理特性1、心肌的自动节律性,自律组织(细胞)：具有自律性的组织或细胞。包括有：窦房结、房室交界（结区除外）、希氏束、浦肯野纤维等。各部位自律性高低不一 正常心脏活动的起搏点：窦房结（正常时其自律性最高）。 窦性心律：以窦房结为起搏点的心脏节律性活动。 异位心律：以窦房结以外的部位为起搏点的心脏活动。,2、心肌细胞的传导性 心肌细胞所具有的传导兴奋的能力 由于心肌兴奋部位和邻近未兴奋部位的膜之间发生电位差，产生局部电流，从而使未兴奋部位兴奋；此外，局部电流通过低电阻的闰盘，引起相邻细胞的兴奋。故亦是以局部电流形式传导兴奋。,兴奋在心脏内的传导过程 窦房结 左、右心房 房室交界 房室束（希氏束） 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,结间束,心脏起搏点 正常情况下心脏的起搏点是窦房结，其含P细胞和过渡细胞。P细胞是自律细胞，过渡细胞将兴奋传播到相邻心房肌细胞。 结间束、房间束及兴奋在心房内的传播,兴奋传导特点：,房间束连接左、右心房，传导速度比一般心房肌传导速度快，故左、右心房几乎能同步收缩。 结间束包括前、中、后结间束，连接窦房结和房室交界处，由浦肯野细胞构成，其传导速度比一般心房肌传导速度快。,房室结的单向传导和延搁作用 房、室肌细胞之间无直接的电联系，房室结是唯一联系房室间兴奋的通路 房室交界处细胞体积小，细胞间缝隙连接少，细胞膜电位低，0期去极化幅度小，速度慢，故传导速度迟缓(约为0.02-0.05m/s) ，而它又是兴奋由房入室的唯一通路，兴奋传导在此有一显著减慢现象,叫房室延搁,房室延搁的意义： 避免了房室收缩同步现象，使心室有足够时间受纳心房回血，从而保证泵血。,浦肯野系统兴奋的传导 浦肯野细胞传导速度可高达1.5-4m/s，兴奋传导仅历时0.03秒，可几乎同到达心室各处内壁，对于心保持心室肌的同步收缩是十分重要的。,兴奋在心室肌的传导 兴奋在心室肌内传导为螺旋形或曲折途径，使心室肌几乎同步收缩，产生巨大室内压，利于泵出血到动脉。,3、心肌的兴奋性 一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化：,(1)绝对不应期和有效不应期,(2)相对不应期,(3)超常期,绝对不应期，去极到复极达-55mV，不产生反应。 从-55mV到-60mV这段时间内，可发生部分去极化，但不能爆发动作电位 。心肌细胞从0期去极化到3期复极化到-60mV的这段时间，称有效不应期,从复极-60mV到约-80mV的时期，高于正常阈值的强刺激可引起Ap。此期大部分钠通道已复活，但兴奋性仍低于正常。,从复极的-80mV到-90mV的时期，用低于正常阈值的刺激就可引起Ap。此期膜电位比静息电位更靠近阈电位，兴奋性高于正常,(4)低常期,Na+-K+泵活动，使膜出现微弱的超极化,兴奋性的周期变化与心肌收缩活动的关系（1）不发生完全强直收缩,心肌细胞的有效不应期特别长（200 ms, 骨骼肌仅为0.5-2 ms）,相当于整个收缩期加舒张早期，在此期内，任何刺激都不能使心肌发生兴奋和收缩。,（2）期前收缩与代偿间歇 正常心脏是按窦房结的节律兴奋而收缩。如果在心室的有效不应期之后，下次节律性兴奋传来之前，心肌受到人为的刺激或起自窦房结之外的病理性刺激时，心室可产生一次正常节律以外的收缩，称期前收缩。 期前收缩也有自己的有效不应期，当紧接在期前收缩后的一次窦房结的兴奋传到心室时，常正好落在期前兴奋的有效不应期内，因而不能引起心室兴奋和收缩。必须等到下次窦房结的兴奋传来，才能发生收缩。所以在一次期前收缩之后，往往有一段较长的心脏舒张期，称为代偿间隙。,4、心肌的收缩性 心肌细胞发生兴奋后，通过兴奋-收缩偶联机制，引起心肌细胞内粗、细肌丝间的滑行，造成心肌细胞张力的增加和长度的缩短，这种能力称心肌的收缩性。 心肌细胞兴奋-收缩偶联的机制及其收缩的基本原理与骨骼肌纤维基本相似。,（三）心电图(electrocardiogram，ECG),ECG： 将引导电极置于人体表面的一定部位记录到的心电变化的波形图。,正常心电图的波形及生理意义,名 称 时间（S） 幅度（mV) 意 义 P波 0.080.11 0.050.25 两心房的去极化 P-R间期 0.120.20 兴奋：房室的时间 QRS波 0.060.10 0.52.0 两心室的去极化 S-T段 0.050.15 心室肌的AP处于平台期 心室各部分均处于去极化 T波 0.050.25 0.10.8 两心室复极化过程 U波 0.10.3 0.05 在T波之后一个小波，机 制不详Q-T间期 0.4 心室去极化+复极化的时间,二、心动周期:(一) 心动周期和心率 1、心动周期,概念：心脏每收缩和舒张一次所构成的一个机械活动的周期称心动周期。如心率为75次/min，则每一个心动周期约0.8秒,心动周期的时间分配： 左、右心房收缩0.1s，舒张0.7s。 左、右心室收缩0.3s，舒张0.5s。,特点及意义： 舒张期 收缩期，使心脏得到了充分的休息，可终生跳动，永不疲劳。,有0.4s是全心舒张期，使房、室内压进一步降低，从而促进静脉血迅速回心。,2、心率 单位时间内心脏跳动的次数。 正常成年人：75次/分（60100次/分） 正常成年人心动周期持续时间：1/75*60=0.8s,(二)心脏泵血的过程,1、心房的收缩和舒张初级泵血功能,心房收缩 心房容积 房内压 (右房4-6mmHg) (左房6-7mmHg) 房室瓣开放（动脉瓣处关闭状态） 挤血入心室（占心室充盈量25%） 心房舒张（75%由V经心房流入心室）,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） （产生第一心音）,2、心室收缩期 等容收缩期：,此期特点：各瓣膜不开，心室容积不变，血液存于心室不流动，但室内压增高极快。,心室继续收缩 室内压动脉压（左室80mmHg） 动脉瓣开放（房室瓣仍处于关闭状态） 迅速射血入动脉（占射血量70%） 心室容积迅速,快速射血期：,此期特点：室内压力高，射血速度快，射出血量多，射出血量约占整个收缩期射出血量的70%，心室容积迅速缩小。,室内压略动脉压 射血能=血液的动能 继续射血入动脉（占射血量30%） 心室容积继续,减慢射血期：,3、心室舒张期 等容舒张期,心室开始舒张 室内压迅速 动脉瓣关闭（室内压动脉压）（产生第二心音） 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）,此期特点：各瓣膜不开，心室容积不变，血液存于心房不流动，但室内压急剧下降。,室内压（室内压房内压） 房室瓣开放血液充盈心室心室继续舒张室内压(室内压 Pv PA,Pa Pv PA*,Pa Pv Pv Pv PA,Pa Pv PA,Pa PA,开 关,关 关,关 开,关 开,关 关,开 关,开 关,不变,不变,进一步,继续,迅速,迅速,继续,存于心室,心房 心室,心室 动脉,心房 心室,心房 心室,心室 动脉,存于心室,问题：心房、心室、瓣膜在泵血中各起何作用？,心室收缩期和舒张期可以分别通过心脏的电活动周期(心电图)和机械活动周期(心动周期)来划分：心室收缩期是心电图中的QRS波开始到T波结束的时间，也是房室瓣关闭到主动脉瓣关闭的时间。第一心音和第二心音分别标志着心室收缩期的开始和结束。,(三)心动周期与心电图和心音的关系,心音是由于心脏瓣膜的关闭和血液撞击心室壁引起的振动所产生。,三、心输出量及其影响因素 （一）心输出量(cardiac output) 衡量心脏泵血功能的一个重要指标 每搏输出量(stroke volume) ：在正常情况下，一侧心室一次收缩所射出的血量(6080ml) 每分输出量(minute volume)：每分钟射出的血量(4500-6000ml/min) 通常所说的心输出量指每分输出量。 心指数(cardiac index) ：空腹和安静状态下，每平方米体表面积的每分心输出量衡量心脏泵血功能的另一个重要指标,（二）搏出量的调节,与骨骼肌一样，心脏收缩的搏出量取决于前负荷（即心肌初长度或心室舒张末期容量）、心肌收缩能力、及后负荷（动脉血压）的影响。,第二节 血管生理,一、各类血管的功能特点 1.弹性贮器血管 指主动脉、肺动脉主干及其发出的最大分支。,具弹性贮器作用,使心脏间断的射血成为血管系统中连续的血流，并能减小每个心动周期中血压的波动幅度。,2.分配血管：从弹性贮器血管以后到分支为小动脉前的动脉管道，功能是分配血液到各器官组织。,3.毛细血管前阻力血管：指小动脉和微动脉，使局部血管的口径和血流阻力发生变化，调节器官、组织的局部血流量,6.毛细血管后阻力血管：指微静脉，其舒缩可影响毛细血管前阻力和毛细血管后阻力的比值，从而改变毛细血管压和体液在血管内和细织液间隙内的分配情况。,4.毛细血管前括约肌:控制其后的毛细血管的关闭和开放。,5.交换血管：指真毛细血管，进行物质交换。,7.容量血管：静脉系统容纳了全身循环血量的60%-70%，起着贮存库的作用。,8.短路血管：指小动脉和小静脉之间的直接联系，与体温调节有关。,二、血流量、血流阻力和血压 (一) 血流量和血流速度 泊肃叶定律（Poiseuilli law） Q=K（P1-P2）=（P1-P2）r4/ 8L (ml/min或L/min) K r4 / 8L Q:血流量 P:血管两端的压力差 r:血管半径 L:血管长度 :血液的粘滞度 液体在刚性管道中流动的规律 血液在心血管中流动的力学称血流动力学 血流量指单位时间内流过血管某一截面的血量（容积速度Q）。,(二）血流阻力 血液在血管内流动时所遇到的阻力，称为血流阻力 R8L/r4 结论：机体对器官和组织血流分配的调节主要是通过改变阻力血管的口径实现的 (三) 血压 血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力。 单位：帕（Pa） 1mmHg = 0.133kPa,体循环平均充盈压：当血流停止时，循环系统内各处压力相等，此压力值即为体循环平均充盈压。,各段血管的 压力梯度： 主A:100mmHg 小A:85mmHg Cap:30mmHg V始:10mmHg 心房(大V):0,结论：血压降低主要在微动脉,三、动脉血压和动脉脉搏 （一）动脉血压的形成 指血液对动脉管壁的侧压力 前提条件：心血管系统内有血液充盈，并有与之相适应的血管容积。,必要条件：心室收缩射血。所释放的能量，一部分用于推动血液流动的动能，一部分形成对血管壁的侧压，是势能。 充分条件：外周阻力。它阻碍血液流动，使心室收缩射出的血液不能全部流走，而有2/3暂时贮存在大动脉内，对大动脉管壁产生侧压。 动脉血压的形成主要是心室收缩射血与外周阻力两者之间互相作用的结果 大动脉管壁的弹性贮器作用：维持主动脉压在一定范围内，缓冲了大动脉内血压的巨大变化 。 大动脉管壁的弹性贮器作用与外周阻力共同作用，使间断的心室射血变成连续的动脉内血液流动，并可使动脉内血压变动幅度远小于心室内压的变动幅度。,（二）动脉血压的正常值 收缩压(systolic pressure Sp):心室收缩射血时动脉血压达到的最高值，100120mmHg (13.316.0kPa) 舒张压(diastolic pressure Dp):心室舒张充盈时动脉血压达到的最低值，6080mmHg (8.010.6kPa) 脉搏压(pulse pressure Pp)：收缩压与舒张压之差值，3040mmHg (4.05.3kPa) 平均动脉压(mean arterial pressure Mp)：在一个心动周期中，动脉血压的平均值 Mp = 1/3 Pp + Dp=1/3 Sp+2/3 Dp , 100mmHg (13.3kPa),（三）影响动脉血压的因素：,动脉血压的形成主要是心室收缩射血与外周阻力两者之间互相作用的结果，因此，凡能影响心输出量和外周阻力的各种因素，都能影响动脉血压。,1、每搏输出量,结论：在外周阻力和心率变化不大时，每搏输出量增大，收缩压升高大于舒张压升高，脉压增大,2、心率,结论：在搏出量和外周阻力都不变时，心率加快，收缩压升高不如舒张压升高显著，脉压减小,3、外周阻力,结论：外周阻力的增加使收缩压和舒张压都有增加，但对舒张压的影响较大,4、主动脉、大动脉的弹性贮器作用,随着年龄增加，动脉管壁弹性成分逐渐变性，顺应性减少，弹性贮器作用减弱，导致收缩压明显增高，舒张压明显减小，故脉搏压增大。,5、循环血量与血管容积之比 循环血量，血管容积不变 Bp 动脉血压 ，如大失血 循环血量不变, 血管容积回心血量Bp 动脉血压，如：过敏休克,（四）动脉血压相对稳定的意义 动脉血压是推动血液流动的驱动力，它必须达到一定的高度，并且保持相对稳定，才能保证全身各器官有充足的血液供应，各器官的代谢和功能活动才能正常进行。 血压过低，血流量减少,不能满足组织代谢的需要 血压过高，心室射血时所遇到的阻力过大，心肌的后负荷加重。,（五）动脉脉搏 在每个心动周期中，动脉内的压力发生周期性的波动,这种周期性的压力变化可引起动脉血管发生搏动，称为动脉脉搏。,四静脉血压与静脉回心血量 (一)静脉血压 外周静脉压：各器官静脉的血压。当心脏射血功能降低，静脉回流降低时，血液将滞留在外周静脉，静脉压升高。 外周静脉压的特点：（1）血压低。（2）重力对外周静脉压的影响大。 中心静脉压：右心房和胸腔内大静脉的血压。正常范围为412cmH2O。 是反映心血管功能的重要指标之一。,影响因素： 心室射血能力 心室射血能力强 及时将回心血射出 中心静脉压则低；心室射血能力弱 不能及时将回心血射出，血淤于心 中心静脉压则高 静脉回流速度和回心血量 静脉回流速度快 回心血量增加中心静脉压升高；静脉回流速度慢 中心静脉压降低。 特点：受重力影响较小 高低取决于：射血力、V回流速和量。 意义：反映心脏功能状态和V回流量 控制补液速和量的指标 （如CVP低，常提示输液的量不足）,(二) 静脉回心血量及其影响因素 静脉回心血量取决于外周静脉压和中心静脉压的差，以及静脉对血流的阻力。其影响因素有：体循环平均充盈压心脏收缩力重力与体位变化骨骼肌的挤压作用呼吸运动,五、微循环,1、微循环的组成 微A：总闸 后微A：分闸 Cap.前括约肌:分闸 真Cap.：营养性血管 通血Cap.：直捷通路 A-V吻合支：调节体热微V：后阻力性Cap.,前阻力性血管,微动脉和微静脉之间的血液循环,微循环的血流通路与作用 名称 血流通路 血流特点 作用 迂回通路 微A后微ACap.前括约肌 血流缓慢 物质交换 真Cap.网微V 主要场所直捷通路 微A后微A通血Cap. 血流速较快 利血回流 A-V短路 微AA-V吻合支微V 随温度变化 调节体温,微V,2. 毛细血管壁的结构、通透性和数量毛细血管壁由单层内皮细胞层加基膜层构成，总厚度约0.5m。不同器官中的毛细血管有着不同的结构。人体内约有400亿根毛细血管，不同组织器官中毛细血管密度有很大差异。估计全身毛细血管总的有效交换面积是1000m2。,3. 微循环的血流动力学 毛细血管内血压 毛细血管动脉端血压约3040mmHg 毛细血管中段血压约25mmHg 毛细血管静脉端约1015mmHg 毛细血管内血压的高低取决于毛细血管前、后阻力的比值。 在平静状态下：RA（前阻力）：RV（