生理学 第四章第一节 心脏的泵血功能

生理学（Physiology)

五年制学生用12第四章

血液循环3

在整个生命活动过程中，心脏不停地跳动，推动血液在心血管系统内循环流动，称为血液循环。

4血液循环的功能:物质运输----营养物质、代谢产物、氧和二氧化碳、激素等。DepartmentofPhysiology,FujianmedicalUniversity5本章的主要内容：心脏生理血管生理心血管活动的调节6

第一节心脏的泵血功能

7

心脏的节律性收缩和舒张对血液的驱动作用称为心脏的泵功能。心脏的泵血依靠心脏收缩和舒张的交替活动而得以完成。（心动周期）心脏收缩时将血液射入动脉，并通过动脉系统将血液分配到全身各组织；心脏舒张时则通过静脉系统使血液回流到心脏，为下一次射血做准备。正常成年人安静时，心脏每分钟可泵出血液5～6L。

8一、心脏泵血的过程和机制（一）心动周期

心脏的一次收缩和舒张构成一个机械活动周期，称为心动周期。 在一个心动周期中，心房和心室的机械活动都可分为收缩期（systole）和舒张期（diastole）。 心动周期通常是指心室的活动周期。9心动周期的长短与心率成反变关系心率75次/分〓心动周期0.8秒心房收缩0.1s;舒张0.7s心室收缩0.3s；舒张0.5s1011值得注意的几个问题在每一个心动周期中心房和心室收缩是交替的；存在全心舒张期。两侧心房和心室的活动几乎同步的；当心率加快时，心动周期缩短，收缩和舒张期均相应缩短，但舒张期缩短的比例大。12（二）心脏的泵血过程

以左心室为例。

动力：压力梯度：高压→低压

血流单方向：瓣膜开/闭1314房室瓣和动脉瓣15161.心室收缩期

可分为等容收缩期和射血期，而射血期又可分为快速射血期和减慢射血期。

(1)等容收缩期

心室肌收缩，室内压↑至＞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。持续0.05秒。1718（2）射血期Ejectionphase

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↓≤动脉压，射血速度↓（射血量占30%）占0.15秒

☆快速射血期中期开始，室内压≤动脉压→靠惯性射血192021222.心室舒张期

可分为等容舒张期和心室充盈期，心室充盈期又可分为快速充盈期、减慢充盈期和心房收缩期。

(1)等容舒张期

心室肌舒张，室内压急剧下降。

室内压↓，血液向心室方向返流，推动半月瓣关闭（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。0.06～0.08s23(2)心室充盈期fillingphase

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↓，室内压↑，占0.22秒。

心房收缩期:心房肌收缩，房内压↑＞室内压＜动脉压→房室瓣开，血由房入室，心室增加充盈10～

30％。心室舒张期最后0.1秒。242526小结：左心室泵血机制

左心室肌的收缩和舒张是造成左心室内压变化，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；瓣膜的结构和启闭保证了血液的单向流动。27分期压力变化心室容积房室瓣动脉瓣血流方向1等容收缩期房<室↑↑<主A—

关关—

2快速射血期房<室↑>主A快↓关开室→主A3减慢射血期房<室↓<主A↓关开室→主A4等容舒张期房<室↓↓<主A—

关关—

5快速充盈期房>室↓<主A快↑开关房→室6减慢充盈期房>室↑<主A↑开关房→室7心房收缩期房>室↑<主A↑开关房→室心动周期中压力、容积、瓣膜及血流方向的变化28（三）心房在心脏泵血中的作用

1.心房的初级泵作用2.心动周期中房内压的变化左心房内压力曲线依次出现a、c、v三个较小的正向波。心房收缩→房内压↑→a波。a波是心房收缩的标志。左心房压可升高6～7mmHg；右心房压可升高4～6mmHg。2930（四）心音心音：心脏收缩、瓣膜启闭、血液流速改变和血流撞击心室壁和大动脉壁引起的振动所产生的声音。心音图：机械振动转换成电信号后得到的图形。31表1第一心音与第二心音比较心音产生时间产生的主要原因意义第一心音心室收缩期房室瓣关闭心室壁振动动脉壁振动反映房室瓣的功能状态第二心音心室舒张期动脉瓣关闭心室壁振动反映半月瓣的功能状态321234567133二、心输出量与心脏做功

（一）每搏输出量与每分输出量

1、

每搏输出量和射血分数

每搏输出量strokevolume：一侧心室一次心脏搏动所射出的血液量。

心室舒张末期容积（125ml）-收缩末期容积（55ml）

=60～80ml；左、右室相等。

搏出量占心室舒张末期容积的百分比称为射血分数（55%～65%）。342、

每分输出量和心指数

一侧心室每分钟射出的血液量称为每分输出量（minutevolume），也称心输出量、心排出量（Cardiacoutput）

每分输出量=搏出量×心率≈5L/min（安静时）35中等身材成人，静息心指数约3.0～3.5L/min/m2

影响因素：

10岁左右,心指数最大,以后随年龄增长而下降。

运动时增大。

Cardiacoutput

bodysurfacearea心指数：以单位体表面积计算的心输出量Cardiacindex=36(二)心脏作功量的测定1、每搏功：指心室一次收缩射血所做的功，亦即心室完成一次心搏所做的机械外功。

每搏功＝搏出量×室内压增量＋血流动能

血流动能：1%，可忽略左心室每搏功（J）＝搏出量（L）×血液比重×（平均动脉压―左心房平均压）（mmHg）×13.6×9.807×（1/1000）

372、每分功＝每搏功×心率（/min）

当动脉血压升高时，为克服加大的射血阻力，心肌必须增加其收缩强度才能使搏出量保持不变，因而心脏做功量将增加。

左室功是右室功的6倍。3839三、心脏泵血功能的储备概念：心输出量随机体代谢的需要而增加的能力。（一）搏出量储备收缩期储备：通过增强心肌收缩能力和提高射血分数实现，是提高心输出量的重要途径；55～60ml。舒张期储备：增加舒张末期容积实现。轻度储备作用；15～20ml；4041安静：心率75次/分心输出量5～6L/分运动：心率100~200次/分心输出量25~30L/分（二）心率储备：提高心输出量的重要途径，可增加2～2.5倍；42搏出量心率前负荷后负荷心肌收缩能力心输出量四、影响心输出量的因素

心输出量=搏出量×心率43（一）心室收缩的前负荷

1.心室肌的前负荷前负荷使肌肉收缩前处于一定的初长度。心肌的初长度；决定于心室舒张末期的血液充盈量（心室舒张末期容积）等价于心室舒张末期压力；也相当于心房压。442.心肌异长自身调节(1)心功能曲线与心定律Frank与Starling分别发现，心脏能自动调节并平衡心博出量和回心血量之间的关系。在一定范围内，回心血量越多，心脏舒张末期容积越大，心肌的初长度增加，则心室收缩力量也越强，搏出到主动脉的血量也越多。45

心室功能曲线46(1)心功能曲线与心定律

充盈压在1.6～2kPa（12～15mmHg）是人体心室最适前负荷。每搏输出量随着初长度的增加而增加。

静息时充盈压为5～6mmHg，远离最适前负荷，有较大的前负荷储备。4748充盈压在2～2.7kPa（15～20mmHg）

曲线平坦

说明此范围内前负荷的变化对每搏输出量的影响不大；

充盈压大于2.7kPa（20mmHg）

曲线平坦或轻度下倾，无明显的降支

前负荷的变化引起每搏输出量基本不变或轻度下降。49

心室功能曲线50通过改变心肌初长度而引起心肌收缩力改变的调节，称为异长调节。“Frank-Starling心脏定律”51

正常心室是在功能曲线的升支段工作,前负荷～初长度尚远离其适水平.这一特征表明心室具有较大程度的初长度贮备,心室通过前负荷～初长度的增加即异长调节机制使泵血功能增强的容许范围是很宽的。52（2）正常心室肌的抗过度延伸特性心肌细胞肌节内连接蛋白的存在,使得心肌的伸展性较小，静息被动张力大，从而阻止心肌细胞过度拉长，使心肌肌小节的初长度一般不会超过2.25～2.30μm，而不出现降支。连接蛋白：具很强黏弹性，限制被动拉长，其弹性回缩力舒张期产生抽吸力5354心肌细胞外的间质内含有大量劲度较大的胶原纤维，加之心室由多层肌纤维组成，肌纤维有多种走势和排列方向,使得心肌肌节处于最适初长度时，静息张力很大，使心肌不易被伸展。5556意义

可使心脏不致于在前负荷明显增加时出现搏出量和作功能力的下降。57

当心肌肌节的长度从最佳重叠状态下缩短20%时，其收缩力量将降低80%。其降幅远大于骨骼肌。

5859

骨骼肌功能曲线

60（3）异长自身调节的生理学意义：机制使泵血功能增强的容许范围是很宽的。613.影响前负荷的因素：

心室舒张末期充盈量=静脉回心血量+心室射血后剩余血量。 静脉回心血量越多→心室舒张末期充盈量越大→心肌的初长度就越长→心肌收缩力越强→搏出功越大62（1）静脉回心血量：

1）心室充盈时间：心率增快，心室舒张期和充盈时间均缩短，心室充盈减少，2）静脉回流速度：静脉回流增快，心室充盈量增多，搏出量增大。633）心室舒张功能：心室舒张是一个主动和耗能的过程，与收缩期末的心肌细胞内升高的Ca2+回降速率有关。舒张期Ca2+回降速率越快，Ca2+与肌钙蛋白Ç结合位点解离并触发舒张过程也越快，心肌舒张速率就快，使得快速充盈期产生的心室负压就大，抽吸作用越强。在相同的外周静脉压条件下，静脉回流量就增多，心室能充盈更多的血量；64舒张期Ca2+回降速率↑→Ca2+与肌钙蛋白Ç结合位点解离↑→舒张过程触发快→心肌舒张速率↑→心室负压↑→抽吸作用↑。相同的外周静脉压：静脉回流量↑增多，心室充盈血量↑→搏出量↑6566（4）心室顺应性：心室顺应性（△V/△P）高时，心室充盈量增多，反之，充盈量减少。（5）心包腔内压力：

正常情况下心包有助于防止心室过度充盈。但是在心包积液时，心包内压增高，可妨碍心脏充盈，使心室舒张末期容积下降，搏出量减少。67682.射血后心室内的剩余血量：静脉回心血量不变，心室剩余血量越多→总充盈量↑→心室充盈压↑→搏出量↑心室剩余血量↑→心室舒张期压力↑→静脉回心血量↓69

后负荷（afterload）是指在肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力。它不增加肌肉的初长度，但能阻碍收缩时肌肉的缩短。

衡量心室后负荷的指标：大动脉血压（二）心室收缩的后负荷70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71

后负荷增大→等容收缩期室内压峰值增加，射血期缩短；心室肌缩短的程度和速度均减小，每搏输出量暂时减少，心室内剩余血量增加，如果回心血量不变，则心舒末期容积增大，通过自身调节机制可使搏出量恢复正常。72

心室后负荷的本身直接影响每搏输出量，随后通过心肌初长度改变和收缩能力的改变，使前负荷和心肌收缩能力与后负荷相配，从而使机体得以在动脉血压增高情况下，能够维持适当的搏出量。7374

后负荷长期增高，可引起心室壁代偿性增厚，但心室半径并不增大，称为向心性肥厚。75

向心性肥厚离心性肥大76 但是由于此时心肌组织中毛细血管的数量并未相应增加，提高了心肌对缺血的敏感性，并导致心室顺应性降低。77（三）心肌收缩能力

（Cardiaccontractility）问题的提出：

1 强体力劳动时，心舒末期容积不一定增大。

2 心衰病人，心脏容积扩大，作功反而下降。78心肌不依赖于前、后负荷而能改变其力学活动的内在特性，称为心肌收缩能力。通过改变心肌收缩能力的心脏泵血功能调节，称为等长调节。79影响心肌收缩能力的因素：自主神经系统（交感神经、副交感神经）多种体液因素（儿茶酚胺）兴奋时胞浆Ca2+浓度ATP酶的活性80

活化横桥数

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