生物力学课程——心脏力学课件

1、生物力学课程心脏力学 生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学左心室的压力左心室的压力容积关系容积关系心脏构造心脏构造心电系统心电系统心脏搏动的力学过程心脏搏动的力学过程心脏的泵功能心脏的泵功能生物力学课程心脏力学 第一节第一节 心脏构造心脏构造 ( The structure of heart) 一一. .人的心脏分为四个腔室人的心脏分为四个腔室 左心房、右心房、左心室、右心室。左心房、右心房、左心室、右心室。 心房壁薄、心室壁厚，且左心室比心房壁薄、心室壁厚，且左心室比右心室厚，这主要是它们在血液循环中起右心室厚，这主要是它们在血液循环中起的作用及提供和承受的压力的大小不同所的作用及提供和

2、承受的压力的大小不同所致，右心室的压力仅为左心室的致，右心室的压力仅为左心室的1/61/6左右。左右。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学二二. .循环循环生物力学课程心脏力学 体循环动力源于左心室，血泵入主动脉，经体循环动力源于左心室，血泵入主动脉，经过动脉、毛细血管、静脉系统流回右心房，经过动脉、毛细血管、静脉系统流回右心房，经三尖瓣进入右心室。三尖瓣进入右心室。 肺循环的动力由此发出。右心室收缩将血泵肺循环的动力由此发出。右心室收缩将血泵入肺动脉，经肺微血管进行氧合后进入肺静脉，入肺动脉，经肺微血管进行氧合后进入肺静脉，流回左心房，左心房中的经

3、二尖瓣再压入左心流回左心房，左心房中的经二尖瓣再压入左心室，从而完成了整个血液循环。室，从而完成了整个血液循环。生物力学课程心脏力学 三三. .瓣膜瓣膜 由于血液是单向流动，因由于血液是单向流动，因此在心房到心室，心室到动此在心房到心室，心室到动脉之间都有单向脉之间都有单向“阀门阀门”进进行控制，这就是心脏的四个行控制，这就是心脏的四个瓣膜。瓣膜。 四个瓣膜位于同一个平四个瓣膜位于同一个平面上。由于左心室的负荷较面上。由于左心室的负荷较高，因此四个瓣膜中二尖瓣高，因此四个瓣膜中二尖瓣和主动脉瓣的发生病变的机和主动脉瓣的发生病变的机率最高。率最高。生物力学课程心脏力学 心脏瓣膜由胶原纤维构心脏瓣

4、膜由胶原纤维构成，是一层致密的结缔组织，成，是一层致密的结缔组织，非常柔韧，很容易变形，其非常柔韧，很容易变形，其两侧表面覆盖着心内膜，胶两侧表面覆盖着心内膜，胶原纤维使瓣叶强韧，经受住原纤维使瓣叶强韧，经受住较大的负荷，而内皮组织又较大的负荷，而内皮组织又具有抗血栓形成的功能。具有抗血栓形成的功能。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学四四. .心壁可分为三层心壁可分为三层 心内膜心内膜 心肌层心肌层 心外膜心外膜 心内膜心内膜是一层光滑的薄膜，由内皮组是一层光滑的薄膜，由内皮组织和少量的结缔组织组成，因此有利于血液织和少量的结缔组织组成，因此有利于血液流动，且可抗血栓

5、形成。流动，且可抗血栓形成。生物力学课程心脏力学 上皮组织上皮组织 心外膜心外膜 纤维结缔组织纤维结缔组织 少量脂肪组织少量脂肪组织 它与坚韧的心包膜相连形成密闭的心包它与坚韧的心包膜相连形成密闭的心包腔，腔内有少量液体，可减少心脏运动过程腔，腔内有少量液体，可减少心脏运动过程与周围组织的摩擦，并限制心脏过分扩大与周围组织的摩擦，并限制心脏过分扩大。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学 心肌层心肌层由心肌纤维呈复杂排列，成束的心由心肌纤维呈复杂排列，成束的心肌细胞呈螺旋状排列，肌纤维的方向从心外膜到肌细胞呈螺旋状排列，肌纤维的方向从心外膜到心内膜也呈旋转状。心内膜也呈旋转状。 以左心室壁为

6、例，与心外膜相邻的肌纤维自以左心室壁为例，与心外膜相邻的肌纤维自心尖到基底纵向排列，同时肌纤维向心室内壁旋心尖到基底纵向排列，同时肌纤维向心室内壁旋转，在心壁中层纤维平行于基底，然后向内继续转，在心壁中层纤维平行于基底，然后向内继续旋转，邻近心内膜处肌纤维又变成纵向排列。旋转，邻近心内膜处肌纤维又变成纵向排列。 这种结构在心脏收缩时，心肌各部分同时作这种结构在心脏收缩时，心肌各部分同时作用产生的力使心室近于球形，有利于心脏射血。用产生的力使心室近于球形，有利于心脏射血。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学第二节第二节 心电系统心电系统(electrocardio-sys

7、tem) 心脏功能状态与两个过程密切相关，心脏功能状态与两个过程密切相关，即心电过程和心肌收缩过程，因为心肌即心电过程和心肌收缩过程，因为心肌收缩是在心电信号的刺激下进行的。收缩是在心电信号的刺激下进行的。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学 心脏由心肌组成。由于心肌的每次收缩都心脏由心肌组成。由于心肌的每次收缩都需要电刺激，故心脏必有一完整的电系统：需要电刺激，故心脏必有一完整的电系统： 电信号发生中心电信号发生中心 电信号传输系统电信号传输系统 生物力学课程心脏力学心电的产生和传输心电的产生和传输: : 1. 1.窦房结（窦房结（S-AS-A结）结）: : 心脏的电

8、信号发生中心，是每一心博周期内最心脏的电信号发生中心，是每一心博周期内最 早出现电活动的区域。早出现电活动的区域。 在成人的心房中其尺寸约为在成人的心房中其尺寸约为253（或（或4）2mm3。 由小而圆的起博由小而圆的起博P细胞和细长的过度细胞组成。细胞和细长的过度细胞组成。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学 发自发自S-AS-A的电信号的电信号直接传到直接传到右心房右心房传输速度为传输速度为1m/s若干特定的肌纤维束将信号若干特定的肌纤维束将信号 传至传至左心房左心房三条肌纤维束将三条肌纤维束将S-AS-A的信号传至的信号传至 房室结房室结A-VA-V生物力学课程心脏力学 2.房室结（

9、房室结（A-VA-V结）结）: A-V结是信号传输站，结是信号传输站，31022mm3。 组成与组成与S-A差不多，但差不多，但P细胞较少。细胞较少。 A-V结使来自结使来自S-A结的信号迟后一定的时间结的信号迟后一定的时间,然后再经房室束或称希氏束传向心室。然后再经房室束或称希氏束传向心室。 希氏束是连接心房和心室的唯一的肌肉组织。人体的希希氏束是连接心房和心室的唯一的肌肉组织。人体的希氏束在分叉前长约为氏束在分叉前长约为12mm。生物力学课程心脏力学 电信号传输到电信号传输到A-VA-V结的滞后现象使得心室有充分的结的滞后现象使得心室有充分的时间舒张，有利于心房的血向心室充盈。这一滞后在时

10、间舒张，有利于心房的血向心室充盈。这一滞后在心电图中表现为心电图中表现为P P波与波与QRSQRS综合波之间的一段时间间隔。综合波之间的一段时间间隔。 如果如果A-VA-V结的滞后现象延长，或者心房的兴奋部分结的滞后现象延长，或者心房的兴奋部分地或全部地被阻止传到心室，则称为传导阻滞。病理地或全部地被阻止传到心室，则称为传导阻滞。病理性传导阻滞可因神经作用、炎症或药物因素所引起。性传导阻滞可因神经作用、炎症或药物因素所引起。生物力学课程心脏力学 希氏束希氏束（房室束）（房室束）左束支左束支右束支右束支浦肯野氏纤维，浦肯野氏纤维，遍布于两心室壁上。遍布于两心室壁上。传输速度约传输速度约14m/s

11、。 最后，电信号由心肌最后，电信号由心肌细胞自身传输，由一个心细胞自身传输，由一个心肌细胞到下一个心肌细胞。肌细胞到下一个心肌细胞。生物力学课程心脏力学 表达了心电系统及心电系统的各个部位的表达了心电系统及心电系统的各个部位的动作电位变化的过程和体表心电图。动作电位变化的过程和体表心电图。生物力学课程心脏力学 体表心电图是将测量电极放置在人体表面体表心电图是将测量电极放置在人体表面一定部位所记录出来的心电变化曲线。一定部位所记录出来的心电变化曲线。 通过详细分析这些电位的变化，可以大概通过详细分析这些电位的变化，可以大概了解心脏的解剖学定位、心脏的相对大小、节了解心脏的解剖学定位、心脏的相对大

12、小、节律和传导的各种障碍、心肌缺血性损伤的范围、律和传导的各种障碍、心肌缺血性损伤的范围、位置和进程以及某种药物的影响等等。但必须位置和进程以及某种药物的影响等等。但必须强调的是心电图反映心脏兴奋产生、传导和恢强调的是心电图反映心脏兴奋产生、传导和恢复过程中的生物电变化，并不能直接给出关于复过程中的生物电变化，并不能直接给出关于心脏作为一个泵的力学性能信息。心脏作为一个泵的力学性能信息。生物力学课程心脏力学第三节第三节 心脏搏动的力学过程心脏搏动的力学过程 The mechanical process of cardiac impulse 生物力学课程心脏力学心脏在血液循环中起着动力泵的作用。

13、心脏在血液循环中起着动力泵的作用。 心房或心室舒张时，肌肉松弛，心腔扩大，其内心房或心室舒张时，肌肉松弛，心腔扩大，其内压降低，静脉血回流入心；压降低，静脉血回流入心； 心房或心室收缩时，心肌收缩，心腔缩小，其内心房或心室收缩时，心肌收缩，心腔缩小，其内压升高，将血液泵入动脉。压升高，将血液泵入动脉。生物力学课程心脏力学 整个过程中，心肌的收缩是在心电信号的刺激下产生的。整个过程中，心肌的收缩是在心电信号的刺激下产生的。 心动周期心动周期心房或心室每收缩和舒张一次所经历的时间。心房或心室每收缩和舒张一次所经历的时间。 成年人的正常心率约每分钟成年人的正常心率约每分钟7575次，次， 故每一心动

14、周期约故每一心动周期约0.80.8秒。秒。心房收缩期心房收缩期0.1秒秒心房舒张期心房舒张期0.7秒秒心室收缩期心室收缩期0.3秒秒心室舒张期心室舒张期0.5秒秒0.80.8秒秒 心房和心室有共同的舒张心房和心室有共同的舒张期期0.4秒，由此可见每次收缩后秒，由此可见每次收缩后有充分的舒张时间使心脏得以有充分的舒张时间使心脏得以休息。休息。生物力学课程心脏力学 左心房、左心室、右心房、右心室以及主动脉和肺动脉左心房、左心室、右心房、右心室以及主动脉和肺动脉中压力的变化关系，并且图中表示出了四个瓣膜的开闭状态中压力的变化关系，并且图中表示出了四个瓣膜的开闭状态生物力学课程心脏力学心房、心室舒缩心

15、房、心室舒缩心房和心室之间，心房和心室之间，心室和主动脉之间心室和主动脉之间 压力差压力差瓣膜启闭和血液瓣膜启闭和血液流动的直接动力流动的直接动力瓣膜的启闭则在血液单向流动方面起关键作用。瓣膜的启闭则在血液单向流动方面起关键作用。生物力学课程心脏力学 总之，心脏是个很精密又很复杂的总之，心脏是个很精密又很复杂的器官，它的功能的正常发挥是器官，它的功能的正常发挥是生化、心生化、心电、机械运动电、机械运动等多种过程的综合。其中等多种过程的综合。其中任何一个环节出现问题，心脏就不能正任何一个环节出现问题，心脏就不能正常工作，这将给人的生命带来威胁。常工作，这将给人的生命带来威胁。生物力学课程心脏力学

16、第四节第四节 左心室的压力左心室的压力容积关系容积关系(Pressure-Volumn of ventriculus sinister cordis 在一个心动周期中，心脏（以左心室为例）在一个心动周期中，心脏（以左心室为例）内的压力内的压力p p(t)(t)和容积和容积V V(t)(t)都是随时间都是随时间t t作周期性作周期性变化，那么若将变化，那么若将p p(t)(t)和和V V(t)(t)曲线在曲线在p p- -V V图上表示图上表示成一个压力成一个压力- -容积环，它可表示心脏的工作过程。容积环，它可表示心脏的工作过程。生物力学课程心脏力学生物力学课程心脏力学（1 1）ABAB段表示

17、心室充盈期或舒张期。段表示心室充盈期或舒张期。充盈期从充盈期从A A点开始，在点开始，在A A点处，二尖瓣开点处，二尖瓣开启，此时心室处于舒张状态，心肌松弛，启，此时心室处于舒张状态，心肌松弛，心房向心室充血，使其达到心房向心室充血，使其达到B B点，这时点，这时心室容积到最大，称为舒张期末容积心室容积到最大，称为舒张期末容积V Veded，而压力仅有少许上升直达到舒张期末压而压力仅有少许上升直达到舒张期末压力力p peded。在。在B B点二尖瓣关闭。点二尖瓣关闭。生物力学课程心脏力学（2 2） BCBC段表示心室的等容收缩期。段表示心室的等容收缩期。从二尖瓣关闭的从二尖瓣关闭的B B点开始

18、到点开始到C C点是心室点是心室的等容收缩期。在的等容收缩期。在BCBC段，心室收缩使段，心室收缩使心室压力急剧上升，但由于主动脉瓣心室压力急剧上升，但由于主动脉瓣尚未开启，所以心室容积不变。尚未开启，所以心室容积不变。生物力学课程心脏力学（3 3）CDCD段表示心室射血期或收缩期。段表示心室射血期或收缩期。从主动脉瓣开启的从主动脉瓣开启的C C点开始，心室收缩点开始，心室收缩将血液射入主动脉，心室容积减小到将血液射入主动脉，心室容积减小到D D点所对应的容积值，这称为收缩期末容点所对应的容积值，这称为收缩期末容积积V Veses，D D点所对应的压力称为收缩期末点所对应的压力称为收缩期末压力

19、压力P Peses。生物力学课程心脏力学（4 4） DADA段表示心室的等容舒张期，段表示心室的等容舒张期，从主动脉瓣关闭的从主动脉瓣关闭的D D点开始，心室舒张，点开始，心室舒张，压力下降，但心室的容积保持不变，压力下降，但心室的容积保持不变，这称为等容舒张期。在这称为等容舒张期。在DADA段，心室压段，心室压力降到力降到A A点，使二尖瓣再次开启，进入点，使二尖瓣再次开启，进入下一个循环。下一个循环。生物力学课程心脏力学 由此可见，利用压力由此可见，利用压力- -容积环，可以解容积环，可以解释一个心动周期内心脏的力学过程。释一个心动周期内心脏的力学过程。 在在 p-V p-V 图上，心脏的

20、压力图上，心脏的压力- -容积环是反容积环是反时针方向进行的。在心室充盈期（时针方向进行的。在心室充盈期（ABAB段）段）和射血期（和射血期（CDCD段）心室容积有较大范围段）心室容积有较大范围变化，而心室压力变化却不大。在等容变化，而心室压力变化却不大。在等容舒张和收缩期，心室压力有急剧变化。舒张和收缩期，心室压力有急剧变化。生物力学课程心脏力学 由压力由压力- -容积环可直接读出心室舒容积环可直接读出心室舒张末期的压力张末期的压力p peded和和V Veded以及收缩末期的以及收缩末期的压力压力P Peses和容积和容积V Veses。显然心室的每搏输。显然心室的每搏输出量将为出量将为S

21、V=SV=V VededV Veded。而压力。而压力- -容积环容积环所包围的面积则表示一个心动周期内所包围的面积则表示一个心动周期内左心室所作的输出功。左心室所作的输出功。生物力学课程心脏力学 第五节第五节 心脏的泵功能心脏的泵功能 从医学和生理学来看，心脏的功能状态与两个从医学和生理学来看，心脏的功能状态与两个过程密切相关，即过程密切相关，即 心电过程心电过程-心电图心电图的宏观反映的宏观反映心肌收缩过程心肌收缩过程-体现为心脏的泵功能体现为心脏的泵功能生物力学课程心脏力学 心脏泵功能正常与否直接关系到心脏心脏泵功能正常与否直接关系到心脏向外周血管输送血液量的多少，这是医学向外周血管输送

22、血液量的多少，这是医学临床研究中经常遇到和关心的问题。临床研究中经常遇到和关心的问题。生物力学课程心脏力学 临床上将心脏泵血功能障碍导致心临床上将心脏泵血功能障碍导致心输出量减少，以至于不能满足全身组织输出量减少，以至于不能满足全身组织代谢需要的病理过程称为心力衰竭，同代谢需要的病理过程称为心力衰竭，同时将心力衰竭的早期过程称为心功能不时将心力衰竭的早期过程称为心功能不全，心力衰竭往往是多种心血管疾病发全，心力衰竭往往是多种心血管疾病发展变化的共同结果。展变化的共同结果。生物力学课程心脏力学 心力衰竭的临床表现受心力衰竭发生心力衰竭的临床表现受心力衰竭发生部位的影响而不同。按发生部位分为左部位

23、的影响而不同。按发生部位分为左心衰竭、右心衰竭和全心衰竭。左心衰心衰竭、右心衰竭和全心衰竭。左心衰竭多见于冠状动脉粥样硬化性心脏病、竭多见于冠状动脉粥样硬化性心脏病、高血压、主动脉狭窄或关闭不全、二尖高血压、主动脉狭窄或关闭不全、二尖瓣狭窄或关闭不全等，导致左心输出量瓣狭窄或关闭不全等，导致左心输出量减少，肺部淤血或水肿。减少，肺部淤血或水肿。生物力学课程心脏力学 右心衰竭见于肺心病、三尖瓣或肺动右心衰竭见于肺心病、三尖瓣或肺动脉瓣疾病，并常继发于左心衰竭，结果表脉瓣疾病，并常继发于左心衰竭，结果表现有心输出量减少、静脉压增加，常伴有现有心输出量减少、静脉压增加，常伴有下肢水肿，严重时可伴有全

24、身水肿。下肢水肿，严重时可伴有全身水肿。生物力学课程心脏力学 全心衰竭是左右心室同时发生的一全心衰竭是左右心室同时发生的一种心力衰竭，如心肌炎、心肌病等引起种心力衰竭，如心肌炎、心肌病等引起全身衰竭，或继发于左心衰并发右心衰全身衰竭，或继发于左心衰并发右心衰竭，结果表现既有左心衰又有右心衰的竭，结果表现既有左心衰又有右心衰的临床症状。临床症状。生物力学课程心脏力学 显然心输出量的减少与组织代谢对血液量显然心输出量的减少与组织代谢对血液量的需求增加都会导致心功能不全或心力衰竭。的需求增加都会导致心功能不全或心力衰竭。有时心力衰竭发生在心输出量并不减少甚至是有时心力衰竭发生在心输出量并不减少甚至是

25、升高时，但机体对血液量的需求增加使心输出升高时，但机体对血液量的需求增加使心输出量相对减少，量相对减少， 因此心力衰竭可分为高输出和因此心力衰竭可分为高输出和低输出两类心力衰竭。低输出两类心力衰竭。 总之，心力衰竭是一种心脏功能的严重失总之，心力衰竭是一种心脏功能的严重失代偿表现。因此，在临床上需客观的指标评价代偿表现。因此，在临床上需客观的指标评价心脏的泵功能。心脏的泵功能。生物力学课程心脏力学 一、评价心脏泵功能的指标一、评价心脏泵功能的指标心输出量心输出量心脏指数心脏指数射血分数射血分数搏功等搏功等生物力学课程心脏力学二、影响心脏泵功能的因素二、影响心脏泵功能的因素 如前所述，在一个心动

26、周期内，如前所述，在一个心动周期内， 心电图心电图 房室压力房室压力 房室房室容积容积 心脏瓣膜心脏瓣膜 均发生一系列的变化：均发生一系列的变化：生物力学课程心脏力学 心电信号的发生心电信号的发生心肌的收缩和舒张心肌的收缩和舒张导致房室压力和容积的改变导致房室压力和容积的改变控制着各瓣膜的开启和关闭控制着各瓣膜的开启和关闭 从而实现了心脏的泵血功能，保证从而实现了心脏的泵血功能，保证全身各组织和器官代谢需要的血液供给。全身各组织和器官代谢需要的血液供给。生物力学课程心脏力学心肌收缩舒张的协调性心肌收缩舒张的协调性心肌的弹性和顺应性心肌的弹性和顺应性心肌舒缩耗能作功的能力心肌舒缩耗能作功的能力心

27、室舒张末期的容积与压力高低（前负荷）心室舒张末期的容积与压力高低（前负荷）血液在心脏端口阻力的大小（后负荷）血液在心脏端口阻力的大小（后负荷）各房室瓣膜启闭的性能各房室瓣膜启闭的性能心率快慢心率快慢 在整个过程中，在整个过程中，对心脏搏出量均有直接影响。对心脏搏出量均有直接影响。生物力学课程心脏力学心室舒张末期容积心室舒张末期容积心脏的前负荷心脏的前负荷心脏输出端口阻力心脏输出端口阻力心脏的后负荷心脏的后负荷生物力学课程心脏力学 例如，房室心肌的弹性和顺应性降低使心肌舒张收例如，房室心肌的弹性和顺应性降低使心肌舒张收缩性能减弱，因此直接影响心脏的泵血功能；缩性能减弱，因此直接影响心脏的泵血功能

28、； 房室心肌舒缩不协调、左右心房或心室不协调、各房室心肌舒缩不协调、左右心房或心室不协调、各房室瓣膜不能按时启闭，结果表现为心脏搏出量减少；房室瓣膜不能按时启闭，结果表现为心脏搏出量减少； 同样房室瓣膜结构障碍如二尖瓣、三尖瓣狭窄或关同样房室瓣膜结构障碍如二尖瓣、三尖瓣狭窄或关闭不全时，也可导致心脏搏出量减少；闭不全时，也可导致心脏搏出量减少；生物力学课程心脏力学 总之，从动力学角度看体循环，总之，从动力学角度看体循环，及等是影响心输出量的主要因素。及等是影响心输出量的主要因素。心脏的前负荷心脏的前负荷心脏的后负荷心脏的后负荷心肌收缩力心肌收缩力外周血液循环外周血液循环心率变化心率变化生物力学

29、课程心脏力学第六节第六节 心脏瓣膜的流体力学问题简介心脏瓣膜的流体力学问题简介 对于心脏来说，最有意思的流体力学问题是心对于心脏来说，最有意思的流体力学问题是心室的充盈和射血，而这和心脏瓣膜的运动密切相关。室的充盈和射血，而这和心脏瓣膜的运动密切相关。 健康人的瓣膜是非常有效的装置。打开时，它健康人的瓣膜是非常有效的装置。打开时，它们对流动的阻力极小，而在很小的压差下它们立即们对流动的阻力极小，而在很小的压差下它们立即关闭，倒流量很小。它们是由胶原纤维构成的，因关闭，倒流量很小。它们是由胶原纤维构成的，因而其启闭完全受流体动力控制。瓣膜的开启原理并而其启闭完全受流体动力控制。瓣膜的开启原理并不

30、难理解，引起争议的是关闭机制。不难理解，引起争议的是关闭机制。生物力学课程心脏力学心脏瓣膜关闭的机理：心脏瓣膜关闭的机理： 在射血后期，流动减速，它造成的逆压力在射血后期，流动减速，它造成的逆压力梯度使主动脉瓣（或肺动脉瓣）关闭。二尖瓣梯度使主动脉瓣（或肺动脉瓣）关闭。二尖瓣和三尖瓣关闭原理与此相同。由于瓣膜关闭是和三尖瓣关闭原理与此相同。由于瓣膜关闭是加速度引起的，故非常灵敏，基本上没有倒流加速度引起的，故非常灵敏，基本上没有倒流。生物力学课程心脏力学第七节第七节 心脏瓣膜病及其心脏瓣膜病及其 血流动力学变化血流动力学变化生物力学课程心脏力学 心脏瓣膜病是指心瓣膜因先天性发心脏瓣膜病是指心瓣

31、膜因先天性发育异常或后天性疾病造成的器质性病育异常或后天性疾病造成的器质性病变，表现为瓣膜口狭窄或关闭不全，变，表现为瓣膜口狭窄或关闭不全，是最常见的慢性心脏病之一。是最常见的慢性心脏病之一。生物力学课程心脏力学 瓣膜关闭不全是指心瓣膜关闭时瓣膜口瓣膜关闭不全是指心瓣膜关闭时瓣膜口不能完全闭合，使一部分血流返回。不能完全闭合，使一部分血流返回。 瓣膜口狭窄指瓣膜开放时不能充分张瓣膜口狭窄指瓣膜开放时不能充分张开，瓣膜口因而缩小，导致血流通过障碍。开，瓣膜口因而缩小，导致血流通过障碍。 瓣膜口狭窄或关闭不全可以单独存在，瓣膜口狭窄或关闭不全可以单独存在，也可合并存在。病变可仅累及一个瓣膜，但也可

32、合并存在。病变可仅累及一个瓣膜，但也可两个以上瓣膜（如二尖瓣和主动脉瓣）也可两个以上瓣膜（如二尖瓣和主动脉瓣）同时或先后受累，称联合瓣膜病同时或先后受累，称联合瓣膜病。生物力学课程心脏力学 心瓣膜病的主要危害是引起血流动心瓣膜病的主要危害是引起血流动力学的紊乱，加重相应心房和心室的压力学的紊乱，加重相应心房和心室的压力性负荷，（瓣膜口狭窄时）或容积性力性负荷，（瓣膜口狭窄时）或容积性负荷（瓣膜口关闭不全时），导致相应负荷（瓣膜口关闭不全时），导致相应的心房和心室代偿性肥厚（代偿期）。的心房和心室代偿性肥厚（代偿期）。在代偿期，可不出现明显的血液循环障在代偿期，可不出现明显的血液循环障碍症状，当

33、病变加重进入失代偿期，则碍症状，当病变加重进入失代偿期，则可出现肺循环和体循环血液循环障碍症可出现肺循环和体循环血液循环障碍症状和体征。状和体征。生物力学课程心脏力学二尖瓣狭窄二尖瓣狭窄 心室舒张时，左心房的血不能完全进心室舒张时，左心房的血不能完全进入，部分血存留于左心房入，部分血存留于左心房 左心房扩左心房扩张、肥厚，内压升张、肥厚，内压升 影响肺循环，造影响肺循环，造成肺淤血，肺动脉高压成肺淤血，肺动脉高压 右心室肥厚、右心室肥厚、扩张扩张 右心衰右心衰生物力学课程心脏力学二尖瓣关闭不全（可与狭窄同时发生）二尖瓣关闭不全（可与狭窄同时发生） 左心室收缩时，部分血从左心室返流于左心室收缩时

34、，部分血从左心室返流于左心房，左心房血流左心房，左心房血流，压力，压力，左心房扩，左心房扩大、肥厚大、肥厚 右心室舒张时，左心房流入的血量相应右心室舒张时，左心房流入的血量相应（左心房存的血（左心房存的血） 左心室容积性左心室容积性负荷负荷 代偿性肥大，久之，左心房、代偿性肥大，久之，左心房、室均发生失代偿，左心衰室均发生失代偿，左心衰 肺淤血，肺肺淤血，肺动脉高压动脉高压 右心代偿性肥大、进而失代右心代偿性肥大、进而失代偿偿 右心衰、全身静脉淤血右心衰、全身静脉淤血生物力学课程心脏力学主动脉狭窄主动脉狭窄对主动脉输出的影响对主动脉输出的影响 （1 1）左心室的血不能完全泵入主动脉，心输）左心

35、室的血不能完全泵入主动脉，心输出量出量心功能心功能 。 （2 2）冠状动脉供血不足）冠状动脉供血不足 心肌缺血。心肌缺血。生物力学课程心脏力学 对左心室影响对左心室影响 左心室存血，左心室内压左心室存血，左心室内压 左心室扩大、肥厚，严重时左心房也左心室扩大、肥厚，严重时左心房也随之肥大随之肥大 肺慢性淤血肺慢性淤血 右右心肥大心肥大 右心衰右心衰生物力学课程心脏力学主动脉关闭不全主动脉关闭不全 1. 1. 左心室舒张时左心室舒张时, ,主动脉的血返流于左心主动脉的血返流于左心室造成：室造成：左心室同时接受从左心房和主动脉的血，左心室同时接受从左心房和主动脉的血， 左心室容量左心室容量，心腔扩

36、大、增厚。，心腔扩大、增厚。返流使冠状动脉灌注不足，心肌缺血。返流使冠状动脉灌注不足，心肌缺血。2. 2. 左心室收缩时（等容收缩），血泄流于左心室收缩时（等容收缩），血泄流于 主动脉，左心室压力升高受限主动脉，左心室压力升高受限 WsWs。 生物力学课程心脏力学第八节第八节 人造心脏瓣膜人造心脏瓣膜 病人的瓣膜严重毁损，往往不能病人的瓣膜严重毁损，往往不能用单纯成形方法进行矫治，而需要将用单纯成形方法进行矫治，而需要将瓣膜装置的一部或全部用人工代用品瓣膜装置的一部或全部用人工代用品加以替换，即人造瓣膜。加以替换，即人造瓣膜。生物力学课程心脏力学 人造心脏瓣膜实为一单向阀门，保证血液人造心脏瓣

37、膜实为一单向阀门，保证血液向前流动而不发生返流，在功能上与人体自然向前流动而不发生返流，在功能上与人体自然的心脏瓣膜相同。的心脏瓣膜相同。 人造心脏瓣膜的理想标准是：人造心脏瓣膜的理想标准是：（1 1）流体力学性能接近正常的自然瓣。即开）流体力学性能接近正常的自然瓣。即开放时瓣口阻力最小，跨瓣口压力阶差接近于零；放时瓣口阻力最小，跨瓣口压力阶差接近于零；瓣口关闭快而严闭，没有回流，血液经过瓣口瓣口关闭快而严闭，没有回流，血液经过瓣口流场合乎生理，无明显涡流。流场合乎生理，无明显涡流。生物力学课程心脏力学（2 2）耐久性能好，在植入后的整个生）耐久性能好，在植入后的整个生命过程中，人造瓣膜的材料

38、和结构无命过程中，人造瓣膜的材料和结构无论是化学的或物理的，性能长期保持论是化学的或物理的，性能长期保持稳定。稳定。（3 3）人造瓣膜与机体的相容性）人造瓣膜与机体的相容性好。具有良好的抗血栓作用，不破坏好。具有良好的抗血栓作用，不破坏血液成分，不产生溶血，没有明显的血液成分，不产生溶血，没有明显的排异反应。排异反应。（4 4）人造瓣膜具有临床应）人造瓣膜具有临床应用的可行性，即外科手术简单易行。用的可行性，即外科手术简单易行。生物力学课程心脏力学一机械瓣膜一机械瓣膜 人造心脏瓣膜全部采用人工材料制人造心脏瓣膜全部采用人工材料制成的称为机械瓣膜成的称为机械瓣膜。生物力学课程心脏力学 人造机械瓣膜有较好的耐久性，但任人造机械瓣膜有较好的耐久性，但任何种类的机械瓣膜，无论何种材料制成和何种类的机械瓣膜，无论何种材料制成和瓣膜置入在何种部位，均需要进行长期的瓣膜置入在何种部位，均需要进行长期的抗凝治疗。机械瓣膜替换手术后最为可怕抗凝治疗。机械瓣膜替换手术后最为可怕的并发症是血栓栓塞，手术后第一年发生的并发症是血栓栓塞，手术后第一年发生血栓栓塞率最高。血栓栓塞率最高。生物力学课程心脏力学二生物瓣膜二生物瓣膜 生物瓣膜是采用生物组织仿照人生物瓣膜是采用生物组织仿照人体自然瓣膜的结构制成。采用的生物组体自然瓣膜的结构制成。采用的生物组织有同种主动脉瓣，同种阔筋膜、硬脑织有同种