病理生理学案例版心功能不全

心功能不全 全国高等医学院校规划教材 病理生理学 (案例版） 心 功 能 不 全 病因、诱因与分类 代偿反应及其意义 发生机制 功能和代谢变化 防治原则 目 录 心泵功能 让我们通过计算来更加形象的认识一下心脏的重要性 假定人心脏跳动 70次 /分 、 70毫升 /次 ，平均寿命有 70岁，我们来计算一下，一生心脏跳动 次，泵血 升 心泵功能 让我们通过计算来更加形象的认识一下心脏的重要性 假定人心脏跳动 70次 /分 、 70毫升 /次 ，平均寿命有 70岁，我们来计算一下，一生心脏跳动 25.75亿 次，泵血 1.81亿 升 2,575,440,000 180,280,800 亿 亿 心脏是一个强壮的、不知疲倦、努力工作的强力泵。 心血管疾病 美国 , 冠心病死亡人数 50万 /年 中国 , 高血压患病人数 1亿人 38%32%30%心血管病恶性肿瘤其他心血管疾病 中国卫生部统计资料 - 2004年前 3位死亡原因及死因构成比 心脏病19%脑卒中19%恶性肿瘤24%其它38%心血管疾病 中国： 1998年， 260万人死于心血管疾病 （ 13分钟死一人） 北京： 1984 1999年 3544岁死于心梗增 154%， 77%归罪于胆固醇增高。 2004年，卫生部报告 1.6亿血脂异常 Life style: (1)Eating (2)Car (3)Physical exercise 心血管疾病 心脑血管疾病 人类“第一杀手” 心力衰竭 在各种致病因素的作用下，心脏的 收缩和 /或舒张 功能发生障碍，使心输出量 绝对或相对下降 ， 以至不能满足机体代谢需要的病理生理过程或综合征称为心力衰竭（ heart failure)。 概 念 心功能不全与心力衰竭 心功能不全 代偿阶段 失代偿阶段 心力衰竭 发病学的本质是相同的 患者女性 53岁，因 心慌、气短 16年，加重 10天 入院。 患者于 16年前常于劳累后咳嗽、心慌、气喘，但休息后可缓解。 6年前开始一般体力劳动即感心慌、气短，双下肢出现轻度水肿，咳白色泡沫痰。治疗后好转，但每于劳动后反复发作。 10天前因劳累受凉后出现发热、咳嗽，吐黄色痰，伴咽疼、腹泻，心悸、呼吸困难逐渐加重，出现胸闷、右上腹饱胀，不能平卧，双下肢明显水肿。上述症状日渐加重，高烧持续不退，食欲差，尿量明显减少 患者 20年前曾患风湿性心脏病，无肾炎、肝炎、结核等病史，无过敏史。 典型案例 体格检查：体温 39 ，脉搏 116次分，呼吸 28次分，血压 100 70mmHg。发育正常，营养欠佳，声音嘶哑，呼吸急促，端坐位，口唇紫绀，咽部红肿，扁桃体 Io肿大，颈静脉怒张，四肢末端轻度紫绀，两肺可闻及弥漫性湿罗音，心尖搏动在左第五肋间锁骨中线外 1.5cm，心界向左下扩大，心率 120次分，节律不整，心音强弱不等，心尖部可闻及明显收缩期吹风样杂音及舒张期隆隆样杂音。肝肋下 3.2cm，剑突下 4.5cm，质地中等，触痛明显。肝颈静脉回流征阳性，脾肋下 2.5cm，腹部移动性浊音阳性，双下肢凹陷性水肿 (+)。 典型案例 实验室检查：红细胞 4.0 1012 L，白细胞 16.0 109 L，中性细胞 85、嗜酸性细胞 2、淋巴细胞 13，血红蛋白 110g L，血沉 26mm hr， 抗链球菌溶血素“ O”（ ASO）滴度 500单位。 pH 7.30, Pa02 81mmHg,PaC02 46mmHg， HC03 16mmol L，尿蛋白 (+)，尿比重 1.025，血钾 6.6mmol L。心电图显示异位节律，T波高尖， ST段下移，左右心室肥厚。 X线显示两肺纹理增粗，可见模糊不清的片状阴影，心脏向两侧扩大，肺动脉段突出。 典型案例 入院后经强心、利尿、抗感染等综合治疗，症状稍有改善。但于次日晚 10时，患者病情突然加重，胸痛，呼吸极度困难，咳出大量粉红色泡沫样痰，两肺中下部有密集的中小水泡音，全肺可闻哮鸣音，心律呈奔马律。体温 38 ，血压 46 14mmHg。立即进行抢救， 6hr后，患者皮下及注射部位出现片状紫斑与点状出血，恶心，呕吐，吐出多量咖啡样液体，抢救无效死亡。 思考题 1该患者发生心力衰竭的原因是什么？其诱因有哪些 ? 2该患者是何种类型的心力衰竭？哪些是心力衰竭的代偿反应？ 3该患者发生心力衰竭的主要机制有哪些？ 4在本案例中哪些是心力衰竭的临床表现？ 5如何解释病人下列表现：病人不能平卧；双下肢水肿；紫绀；颈静脉怒张；肝、脾肿大；咳粉红色泡沫样痰等。 收缩性 前负荷 后负荷 每搏输出量 心输出量 第 1节 心衰病因、诱因及分类 一、病 因 心肌舒缩功能障碍 心肌结构损害 代谢异常 心脏负荷过重 容量负荷过重 （前负荷） 压力负荷过重 （后负荷） 第 1节 心衰病因、诱因及分类 前负荷过重 后负荷过重 左心 主动脉瓣关闭不全 主动脉瓣狭窄 二尖瓣关闭不全 高血压 右心 肺动脉瓣关闭不全 肺动脉瓣狭窄 三尖瓣关闭不全 肺动脉高压 全心 高动力循环状态 血液粘性增大 心脏负荷过度 患者 20年前曾患 风湿性心脏病 ，原发性心肌舒缩功能障碍，并且可导致瓣膜病变引起心脏负荷过重。心尖搏动在左第五肋间锁骨中线外 1.5cm，心界向左下扩大，心率 120次分，节律不整，心音强弱不等， 心尖部可闻及明显收缩期吹风样杂音及舒张期隆隆样杂音。 二、诱 因 1、各种感染 2、酸碱平衡及电解质代谢紊乱 3、心率失常 4、妊娠与分娩 5、治疗措施不当 凡能引起心肌供 血减少、耗氧增 加、收缩性减弱 以及心脏负荷增 加的因素均可诱 发心衰。 二、诱 因 1、全身感染 2、酸碱平衡及电解质代谢紊乱 3、心律失常 4、妊娠与分娩 5、治疗措施不当 凡能引起心肌供 血减少、耗氧增 加、收缩性减弱 以及心脏负荷增 加的因素均可诱 发心衰。 二、诱 因 凡能引起心肌供 血减少、耗氧增 加、收缩性减弱 以及心脏负荷增 加的因素均可诱 发心衰。 感染 发热 代谢率 心脏负荷 心率 心肌耗氧率 影响冠脉血流 内毒素 抑制心肌舒缩功能 肺血管阻力 呼吸功能障碍 1各种感染 呼吸道感染 二、心衰诱因 H+ 竞争性抑制 Ca2+与肌钙蛋白结合 抑制 Ca2+内流和肌浆网的释放 Ca2+ 抑制肌球蛋白 ATP酶的活性 K+ 抑制 Ca2+内流 导致心律失常 2电解质及酸碱平衡紊乱 二、心衰诱因 小于 40次 /分 心输出量 心率过快 心肌耗氧量 ，冠脉灌流 心脏房室活动不协调 心律失常 3心律失常 大于 150次 /分 二、心衰诱因 妊娠 血容量 心脏负荷 精神紧张、腹压 分娩 心脏负荷 临产期可增加 20% 4妊娠与分娩 二、心衰诱因 劳累 、 紧张 、 激动 、 贫血 、 大量快速输液 、 洋地黄中毒 、 甲状腺功能亢进等 。 二、心衰诱因 5其它 患者于 16年前常于劳累后咳嗽、心慌、气喘，但休息后可缓解。 6年前开始一般体力劳动即感心慌、气短，双下肢出现轻度水肿，吐白色泡沫痰。经治疗后症状好转，但每于劳动后反复发作。 10天前因劳累受凉后出现发热、咳嗽，吐黄色痰，伴咽疼、腹泻，心悸、呼吸困难逐渐加重，出现胸闷、右上腹饱胀，不能平卧，双下肢明显水肿。 实验室检查： pH 7.30,HC03 16mmol L，血钾 6.6mmol L 诱因 劳累、感染（发热）、酸中毒、高钾血症 三、心力衰竭分类 （一）根据病情严重程度 1.轻度心力衰竭 2.中度心力衰竭 3.重度心力衰竭 （二）按起病及病程发展速度 1.急性心衰 如 :心肌梗死、心肌炎 2.慢性心衰 如 :高血压、心瓣膜病等 （三）按心输出量的高低 1.低输出量性心力衰竭 2.高输出量性心力衰竭 （四）按心力衰竭的发生部位 1.左心衰竭 2.右心衰竭 3.全心衰竭 （五）按心肌收缩与舒张的障碍 1.收缩功能不全性的心力衰竭 2.舒张功能不全性的心力衰竭 根据心力衰竭病情严重程度 轻度 心力衰竭：代偿完全处于一级或二级心功能状态 中度 心力衰竭：代偿不全，心功能三级 重度 心力衰竭：完全失代偿，心功能四级 心功能一级 在休息或轻体力活动情况下，可不出现心力衰竭的症状、体症 心功能二级 体力活动略受限制，一般体力活动时可出现气急心悸 心功能三级 体力活动明显受限制，轻体力活动即可出现心力衰竭的症状、体征，休息后可好转 心功能四级 安静情况下即可出现心力衰竭的临床表现，完全丧失体力活动能力，病情危重 1. NYHA 心功能分级法 （ New York Heart Association） 低输出量 型心衰 高输出量 型心衰前 高输出量 型心衰 正常人 正常心输出量 （三）按心输出量高低分为： 心排血量升 高 甲亢、贫血、 VB1缺乏、动静脉瘘等 1、 心排血量降 低 2、冠心病、心肌梗死、心肌炎等 3、不能满足机体需要 低 高 不能满足机体需要 肺循环淤血 冠心病、 心肌病、 高血压、 主动脉及二尖瓣关闭不全。 体循环淤血 肺栓塞、 肺动脉高压、 慢阻肺、 法洛四联症 肺动脉及三尖瓣关闭不全。 心排出量减少 风湿性心肌炎、 严重贫血、 大面积心肌缺血。 案例 14-1 分类： 该患者病史 16年，反复发作属于慢性心力衰竭。 其程度由轻到重（轻、中、重）。 由左心衰竭发展为全心衰竭。 是一种低输出量性心力衰竭 。 第 2节 心力衰竭时机体的 代偿反应及其意义 完全代偿 不完全代偿 失代偿 心泵功能障碍 组织器官供血 快速启动的 功能性调整 神经 -体液调节机制 缓慢持久的结构性适应 心输出量 一、心脏本身的代偿 代偿反应 （一）心率加快 （二）心脏扩张 （三）心肌肥大与心室重构 一、心脏本身的代偿 （一）心率加快 （急性代偿，限度空间小） 压力感受器效应： 心输出量 动脉血压 主动脉弓和颈动脉窦 心迷走 交感 容量感受器效应： 心力衰竭 心房淤血 容量感受器 交感神经 化学感受器效应 ：缺氧 心率 机制 : 利 一定范围内，心输出量 维持动脉血压 弊 心率过快 (180次 /分 )对机体不利 : 增加心肌耗氧量 心脏舒张期过短 ， 心室充盈不足 心率过快 ， 影响冠脉灌流 ， 心肌缺血 （一）心率加快 心脏代偿反应 正常心肌结构 动画 : 心肌细胞 结构 心脏代偿反应 （二）心脏扩张 Frank-starling定律 （亚急性代偿方式） 心脏代偿反应 （二）心脏扩张 （二）心脏扩张 （亚急性代偿方式） 心脏代偿反应 最适初长度 紧张源性扩张 心室容量加大并伴有收缩力增强的心脏扩张 肌源性扩张 心肌拉长不伴有收缩力增强的 心脏扩张 心脏代偿反应 （二）心脏扩张 肌节长度1.7 m 肌节长度2.2 m 心室淤血 室内压 心腔适度扩大 肌节适度拉长 收缩力 意义：增加每搏心输出量 。 (二 )心脏扩张 （三）心肌肥大与心室重构 为适应心脏负荷增加，使 心肌 及心肌 间质在细胞结构、功能、数量及遗传表型方面所出现的 适应性、增生性 的变化称为 心室重构 。 从心肌细胞水平观察 心肌肥大 从组织水平观察 心肌改建 从心脏器官水平观察 心室重构 心脏代偿反应 1、心肌肥大的原因和机制 原因：过度负荷刺激 神经 体液因素的作用 机制：心肌肥大信号 细胞核 基因反应 心肌肥大 心脏代偿反应 2、心肌肥大表现形式 离心性肥大 向心性肥大 离心性肥大 向心性肥大 原因 前负荷 后负荷 肌节复制 串联复制 并联复制 形态变化 心腔明显扩大 心壁明显增厚 直径 /心室厚度 或基本正常 小于正常 意义 减轻前负荷 克服增加的 后负荷 利 弊 （慢性经济、持久的代偿方式） （三）心肌肥大与心室重构 收缩速度减慢 顺应性降低 流出道受阻 肥大心肌不均衡生长 室壁张力降低 收缩力增加 心脏代偿反应 一可增加心肌收缩力 二降低室壁张力，降低心肌耗氧量，减轻心脏负担。 利 一种慢性经济、持久的代偿方式 弊 肥大心肌的生长具有不平衡性，发生不同程 度的缺氧，能量代谢障碍。心肌过度肥大超过某 种限度时，则发生由代偿向衰竭的转化。 静止状态的胎儿期基因重新表达，合成 胎儿型蛋白质 -降低心肌舒缩功能的主要原因； 间质中的纤维细胞活化为 成纤维细胞 ，合成大量胶原，沉积在心肌间质 -心肌僵硬度变大，顺应性下降 。 案例 14-1 心脏代偿 心率加快：脉博 116次分，心率 120次分。心脏扩张：心尖搏动在左第五肋间锁骨中线外 1.5cm，心界向左下扩大。心肌肥厚：心电图显示左右心室肥厚。 X线显示心脏向两侧扩大。 二、心脏以外的代偿 (一 )增加血容量 (二 )血流重分布 (三 )红细胞增多 (四 )组织细胞利用氧的能力增强 1、 降低肾小球滤过率 2、 增加肾小管对水钠重吸收 1、 保证心 、 脑血液供应 2、 外周供血不足 ， 器官功能紊乱 各种心衰病因导致心输出量 交感 肾上腺髓质系统兴奋 刺激垂体后叶 ADH增多 水重吸收 血容量 儿茶酚胺 心率、心收缩力 肾素 血管紧张素 醛固酮系统 内皮素 血管收缩 灌注压 血流重分配 保证心脑血液供应 肾排水、排钠 血容量 心排血量 三 、 神经 -体液代偿作用 各种心衰病因导致心输出量 交感 肾上腺髓质系统兴奋 心肌重构 心率 心收缩力 心肌耗氧 钠水潴留 前负荷 血管收缩 后负荷 心律失常 氧化应激 心肌损伤 心功能 心排血量 神经 -体液损伤作用 第三节 心力衰竭的发生机制 粗肌丝 肌球蛋白 横桥 细肌丝 向肌球蛋白 肌钙蛋白 肌动蛋白 正常心肌舒缩的基础 动画 : 心肌舒缩过程 心力衰竭的发生机制 一、心肌收缩性减弱 二、心室舒张功能异常 三、心脏各部协调性障碍 （一）心肌结构破坏 (二）心肌能量代谢障碍 (三）心肌兴奋 收缩耦联障碍 一、心肌收缩性减弱 心力衰竭的发生机制 （一）心肌收缩性减弱 1. 心肌结构的破坏 缺血、缺氧 感染、中毒 心肌细胞坏死 收缩蛋白分解破坏 氧化应激 细胞因子 钙超载 线粒体功能异常 心肌细胞凋亡 (disorder of myocardial energy metabolism) 能量生成障碍 ( impaired energy production ) 能量转化储存障碍 ( reduced energy reserve ) 能量利用障碍 ( impaired energy utilization ) 2. 心肌能量代谢障碍 （一）心肌收缩性减弱 （ 1） ATP水解为供肌丝滑动的 机械能 减少 （ 2） Ca2+在肌浆网和胞膜的 转运和分布异常 ,使 与肌 钙蛋白的结合、解离 发生障碍，影响心肌收缩 （ 3）使心肌细胞内离子环境破坏， Na+进入细胞，细 胞 水肿 ； Ca2+进入线粒体， 氧化 磷酸化 功能受损 （ 4） 收缩蛋白、调节蛋白 合成减少 1.心肌能量 生成 障碍 最常见的原因 : 心肌缺血缺氧 心脏长期负荷引起的心肌过度肥大 肌球蛋白头部 ATP酶活性 降低 化学能转化机械能障碍，肌丝滑动减慢 该酶不能正常利用 ATP 肌球蛋白 ATP酶同工酶有三种 : V1 (): 活性最高 V2 (): 活性次之 V3 (): 活性最低 2.心肌能量 利用 障碍 (三）心肌兴奋 -收缩耦联障碍 Ca2+的摄取、 释放障碍 Ca2+内流 Ca2+与肌钙蛋白 结合障碍 兴奋 -收缩耦联障碍 一、心肌收缩性减弱 Ca2+摄取 肌浆网储存 Ca2+ 肌浆网释放 Ca2+ 心肌缺血缺氧 ATP生成 肌浆网钙泵活性及泵酶活性降低 酸中毒 去甲肾上腺素减少导致受磷蛋白磷酸化 线粒体摄取增强 1、 肌浆网摄取、储存、释放 Ca2+ 2.胞外 Ca2+内流障碍 Ca2+ 内流的途径 钙通道 Na+-Ca2+交换体 电压依赖性 受体操纵性 膜内电位为正时 Na+ 外流、 Ca2+ 向内转运 受膜电位调节 受 受体、激素调控 除极时通道开放 去甲肾上腺素与 受体 Ca2+内流、复极 结合后可激活此通道 时通道关闭 使 Ca2+内流 -受体 腺苷酸环化酶 ATP cAMP Ca2+通道开放 交感神经兴奋 去甲肾上腺素 心肌收缩力 胞浆 Ca2+浓度瞬间 Ca2+内流 2.胞外 Ca2+内流障碍 心肌肥大、酸中毒、高钾血症 心肌肥大 去甲肾上腺素 受体操纵性 酸中毒 跨膜电位 受体异常 电压依赖性 高钾血症 Ca2+内流障碍 心肌缺血时， H+增多 H+与肌钙蛋白亲和力较 Ca2+大 肌浆网对 Ca2+亲和力增大 (三）心肌兴奋 -收缩耦联障碍 酸中毒时 H+抑制了 Ca2 与肌钙蛋白的结合 使胞浆 Ca2 即使浓度上升到收缩阈值也无法结合 兴奋 -收缩耦联障碍 3.肌钙蛋白结合 Ca2+障碍 心肌收缩性减弱 能量代谢障碍 生成障碍 利用障碍 心肌细胞的坏死和凋亡 兴奋 - 收缩耦联障碍 钙离子与肌钙蛋白结合障碍 钙离子内流障碍 钙离子 摄取 储存 释放障碍 心肌结构破坏 二、心室舒张功能异常 (一 )钙离子复位延缓 (二 )肌球 肌动蛋白复合体解离障碍 （三）心室舒张势能减少 （四）心室顺应性降低 (一 )钙离子复位延缓 二、心室舒张功能异常 ATP 细胞膜钙泵障碍 外排障碍 ATP 肌浆网钙泵障碍 重摄障碍 钠 -钙交换体能力降低 外排障碍 (二 )肌球 -肌动蛋白复合体解离障碍 心肌舒张时 横桥拆除 肌钙蛋白与钙离子亲和力增加 当 ATP生成不足时 肌球 -肌动蛋白复合体解离障碍 二、心室舒张功能异常 (三 )心室舒张势能减小 二、心室舒张功能异常 冠脉灌注减少 心室收缩性降低 收缩末期心室构型改变产生舒张势能 冠状动脉充盈利于心室舒张 (四 )心室 顺应性 降低 （ 心室壁增厚、心肌炎、心肌纤维化） 心室扩张受限，心输出量减少 容积扩大，压力增高明显，导致肺淤血 妨碍冠脉灌注，加重心肌缺血、缺氧 二、心室舒张功能异常 a b c 舒张末期压力 舒张末期容积 a 顺应性降低 b 顺应性正常 c 顺应性升高 心室压力 -容积 (P-V)曲线示意图 心室顺应性指心室在单位压力变化下引起的容积改变 心肌舒张功能障碍 钙离子复位迟缓 钠钙交换体钙离子亲和力下降 ATP不足钙离子泵活性下降 肌球 肌动复合体解离障碍 心室舒张势能减弱 心室顺应性降低 心肌肥大室壁变厚 水肿 间质增生纤维花 ATP不足 心肌收缩性降低 冠脉灌流不足 （三）心脏各部分舒缩活动不协调 心律失常破坏心脏各部舒缩活动的协调性 同一心室心肌梗死区域性分布，导致心室活动不协调 心肌兴奋收缩耦联障碍 心肌结构破坏 心肌能量代谢紊乱 Ca2+复位迟缓 肌球 -肌动蛋白复合体解离障碍 心肌顺应性 心室舒张势能 心律失常 心肌收缩性 心肌舒张功能异常 心脏各部位舒缩活动不协调 （发生机制） 第四节 机体的功能 和代谢变化 一、心功能的变化 二、静脉系统淤血及主要变化 三、动脉系统充盈不足及主要变化 心衰的发病环节 心输出量不足 （缺血） 回流障碍 （淤血） 临床表现 临床表现的病理生理基础 心功能的变化 1.心力贮备（ ） 2.心排血量及心排血指数（ ） 3.射血分数 （ ） 4.心室舒张末期压力（或容量）（ ） 肺动脉楔压和中心静脉压 左房 (LA)： 50mm（ 33/30mm） 左室 (LV)舒张末期内径： 79mm （ 40 55/35 50mm） 右室（ RV)： 24mm（ 20mm） 室间隔 (IVS)： 9.3mm（ 12/11mm） 左室后壁 (LVPW)： 8mm（ 12/11mm） 射血分数 (EF)： 23%（ 50% 70%） 搏动减弱 提示左房、左室、右室内径增大，心功能减低。 辅助检查 心动超声 二 、 静脉系统淤血及主要变化 左心衰竭，肺淤血 右心衰竭，体循环淤血 （一）肺循环充血、 肺静脉压增高 呼吸困难 -肺淤血的主要表现 呼吸困难的机制 : 肺淤血、肺水肿 肺顺应性 刺激肺毛细血管旁感受器， 缺氧刺激呼吸中枢，呼吸加强 支气管粘膜充血水肿，气道阻力 二 、 静脉系统淤血及主要变化 呼吸困难的表现形式 : 劳力性呼吸困难 端坐呼吸 夜间阵发性呼吸困难 （一）肺循环充血 体力活动 需氧 但缺氧加剧， CO2 潴留 呼吸中枢产生“气急”的症状。 体力活动 心率 舒张期 冠脉灌注 心肌缺氧 且左室充盈 肺淤血 体力活动 回心血量 肺淤血 肺顺应性 通气作功 呼吸困难 体力活动发生的呼吸困难，休息时减轻或消失 （一）肺循环充血 端坐时 回心血量 肺淤血 端坐时 膈肌下移 胸腔容积 肺活量 肺通气 端坐时 水肿液吸收 肺淤血 心衰病人平卧可加重 呼吸困难而被迫采取 坐或半卧体位以减轻 呼吸困难的状态 （一）肺循环充血 若发作时伴有哮鸣音，则称为心性哮喘 （ cardiac asthma） 平卧 胸腔容积 通气 入睡后 迷走神经兴奋 支气管收缩 气道阻力 人睡后 中枢抑制 反射敏感性 肺淤血 Pa O2刺激呼吸中枢 通气 憋醒 是左心衰竭 的典型表现 。 患者夜间入睡后因突感气闷被惊醒，在端坐咳喘后缓解 表现为发绀、呼吸困难、端坐位、咳嗽、咳粉红色或无色泡