第八章 循环生理

第六章血液循环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血液循环系统:心脏:推动血液流动的器官血管:血液流动的管道 运输血液 分配血液 物质交换第一节心脏生理心脏由心肌细胞组成心肌细胞:普通心肌细胞 (心房心室肌):

有兴奋性,传导性,收缩性;无自律性特殊心肌细胞 (传导系统):

有兴奋性,传导性,自律性;无收缩性窦房结房室结房室束(希氏束)浦肯野纤维房室束左右支结间束(心房肌)(房结区-结区-结希区)一.心肌生物电与心肌特性

(一).心肌细胞的跨膜电位及其产生原理1.心肌细胞的静息膜电位①普通心肌细胞(静息电位稳定) 接近于同K+平衡电位;膜对K+通透性大大超过其它离子②特殊心肌细胞(静息电位不稳定)窦房结,房室结的起搏细胞: 跨膜的Ca2+,Na+内流逐渐加大并超过随时间而递减的K+外流浦肯野纤维:

跨膜的Na+内流逐渐加大并超过随时间而递减的K+外流2.心脏组织的动作电位

根据动作电位0期除极的速度及其产生原理的不同,把心肌动作电位分为两类:1).快反应动作电位2).慢反应动作电位1).快反应动作电位快反应细胞:

分布于心房,心室肌,传导束特点:静息电位大(-85~-95mV);0期除极速度快,幅度高;0期除极主要与Na+内流有关;具有快,慢通道动作电位分5个时期:除极过程(0期);复极过程:快速复极初期(1期);平台期(2期);快速复极末期(3期);静息期或舒张期(4期)K+2).慢反应动作电位慢反应细胞:主要分布于窦房结,房室交界处.特点:静息电位小(-60~-70mV);0期除极速度慢,幅度低;0期除极主要与Ca2+内流有关;只有慢通道.动作电位分4,0,3期:4期:不稳定,自动除极 Ca2+↓内,Na+↓内>K+↑外0期:Ca2+通道开放3期:Ca2+通道关闭,K+外流403快反应非自律细胞:心房心室肌;快反应自律细胞:希氏束,浦氏纤维;慢反应非自律细胞:房室交界(结区);慢反应自律细胞:窦房结,房室交界(房结区,结希区)3).心肌细胞膜的离子通道

快,慢反应细胞电生理特性的比较(二).心肌兴奋的发生与传布1.心肌兴奋的发生----自动节律性 心肌能够自动地、按一定节律发生兴奋的能力(特性)，称为自动节律性(自律性)。 心肌的自律性起源于心肌本身。(1).自律性来源于自律细胞 心脏传导系统: 窦房结,结间束,房室交界,希氏束,浦氏纤维频率:90~100 40~60 15~40

(次/分)自律性最高 窦性心率 此外:异位心率(2).自律细胞的电位特点

其4期电位不稳定,存在4期(舒张期)自动除极原因:快反应自律细胞: 浦氏细胞:小量Na+↓内>K+↑外 (逐渐加大) (逐渐减少)慢反应自律细胞:

窦房结:Ca2+↓内,Na+↓内>K+↑外K+K+Ca2+Ca2+Na+(Na+)(3).影响自律性的因素

自律性: 1>对照>2 高 低2.兴奋的传布----传导性(1).兴奋传导的原理

细胞间闰盘(缝隙连接)传导: 局部电流通过低电阻孔道2.兴奋的传布----传导性(2).心内兴奋传导的途径(传导系统) 窦房结→心房肌,结间束→左,右心房传导时间

房室交界 心室肌房-室传导延搁: 避免房室同时收缩; 心室收缩前有较多血液充盈. 心房,心室内传导速度快:同步收缩,泵血效果好0.06s0.1s0.06s0.22s希氏束左右支浦氏纤维窦房结房室交界浦氏纤维房室束左右支2.兴奋的传布----传导性(3).影响心肌细胞传导的因素传导速度∝心肌细胞的直径羊:浦氏纤维细胞直径70m,传导速度4m/s; 房室交界细胞直径3m,传导速度0.05m/s0期除极的速度与幅度静息电位或舒张期电位水平阈电位水平邻旁(前缘)部位细胞膜的电位水平(三).心肌细胞的兴奋性

1.兴奋的周期性变化心肌兴奋性变化的特点:有效不应期特别长(整个收缩期+舒张早期) ↓

心脏不会发生强直收缩,始终保持着 收缩与舒张交替的节律性活动 ↓ ↓心脏:射血充盈2.影响兴奋性的因素兴奋性的高低决定于静息电位与阈电位之间的差距静息电位: ↓, 兴奋性低;阈电位: ↓, 兴奋性高;Na+(Ca2+)通道的状态:备用,激活,失活3.期前收缩与代偿间歇期前收缩 心室发生在下次窦房结兴奋所产生的正常收缩之前的收缩.代偿间歇 在一次期前收缩之后一段较长的心脏舒张期.(四).心肌细胞的收缩性收缩机制:与骨骼肌相同 刺激→细胞膜爆发动作电位→兴奋-收缩耦联 →肌丝滑行→整个肌细胞收缩1.心肌收缩的特点:①对细胞外液的Ca2+浓度有明显依耐性;②同步收缩(全或无式收缩);③不发生强直收缩.心肌骨骼肌（终末池膜）RYR受体2.影响收缩的因素1).前负荷---影响初长度→收缩时产生的张力心室肌初长度收缩前进入心室的血量静脉回流量左心室最适前负荷时,舒张期心室内压10~12mmHg,收缩时产生的压力最大2).后负荷的影响在整体心脏中,后负荷

大动脉血压(射血时阻力)前负荷固定:后负荷↑,收缩张力↑,收缩时间、 速度、距离↓,每次射血量↓前负荷不固定: 后负荷↑,前负荷↑, 收缩张力↑,速度不变

后负荷↑ ↓ 射血量↓→心室余血量↑+静脉回流量不变 ↓ 心室舒张末期容量↑ ↓ 射血量↑←收缩张力↑射血速度不减慢3).神经体液因素对心肌收缩能力的影响 ↓影响 O2供给,PH,胞内Ca2+浓度→心肌的机能状态 ↓

心肌收缩能力①血浆或细胞外Ca2+浓度

↑ ↑②缺O2和酸中毒 H+↑(与Ca2+竞争原宁蛋白) ATP↓ ③交感神经或儿茶酚胺 ↑ ↑三种因素对心肌收缩强度的影响二.心动周期与心脏射血

(一).心动周期与心率

1.心动周期

心房或心室每收缩和舒张一次,称为一个

心动周期.心率: 75次/min心动周期: 0.8sec心房:0.1+0.7sec心室:0.3+0.5sec0.10.70.50.3全心舒张期

0.4(一).心动周期与心率

2.心率(f) 成人安静时,f:60~100次/min 年龄,性别,不同生理情况,心率均不同 初生儿>成人 女性>男性 经常体育锻炼和体力劳动,平时心率较慢 同一人:运动和激动时,f↑ 休息,睡眠,f较低(二)心脏射血每一心动周期,心脏射血一次心肌的收缩和舒张 →心房,心室内压力和容积的变化→推动血液的流动心内瓣膜的活动→血流的方向心房兴奋心室兴奋房室瓣二尖瓣(左)三尖瓣(右)肺动脉瓣腱索二尖瓣尖乳头肌犬心动周期各时相中心脏(左侧)内压力,容积和瓣膜等的变化1.心房收缩期 2.等容收缩期3.快速射血期 4.减慢射血期5.等容舒张期 6.快速充盈期 7.减慢充盈期AO和AC:分别表示主动脉瓣 开启和关闭MO和MC:分别表示二尖瓣 开启和关闭 (1mmHg=0.133kPa)vXY等容舒张心室充盈心房收缩等容收缩心室射血1.射血过程2.射血机制1).心室收缩和舒张,造成房室腔,主A之间产生压力差 心缩期:心室压>主A压→射血动力 心舒期:房内压>心室压→充盈动力2).瓣膜的活动: a.血液单向流动(防止血液倒流) b.对于形成各腔室内压力变化起一定作用3).心房收缩和舒张的作用: 收缩:心室血量↑→心室压↑→有利射血 舒张:房内压↓→有利静脉回流→有利充盈3.心动周期中房内压的变化

三个上升波:a,c,v 二个降波:X,Ya波:心房收缩→房内压↑,心房舒张→房内压↓c波:心室收缩→室内压↑→瓣膜关闭,上凸→ 心房压↑X降波:心室射血→心室容量↓→心底下移→心房 容积趋于扩大→心房压↓v波: 静脉血→心房→房内压↑Y降波:房室瓣开放→心房血进入心室→房内压↓犬心动周期各时相中心脏(左侧)内压力,容积和瓣膜等的变化1.心房收缩期 2.等容收缩期3.快速射血期 4.减慢射血期5.等容舒张期 6.快速充盈期 7.减慢充盈期AO和AC:分别表示主动脉瓣 开启和关闭MO和MC:分别表示二尖瓣 开启和关闭 (1mmHg=0.133kPa)vXY4.心房和心室在心脏泵血活动中的作用心室主动收缩→心室压>主A压→半月瓣开放 →心室射血心室主动舒张→心室压<心房压→房室瓣开放 →心室充盈心房收缩→心室充盈↑30% ---初级泵(三)心音和心音图心音是由心脏瓣膜关闭和血液撞击心室壁、大动 脉壁引起的振动所产生.心音图:将这些机械振动转换成电信号记录下来第一心音:(反应心室收缩能力) 发生在心缩期,标志着心室收缩的开始第二心音:(反应主动脉,肺动脉压力的高低) 发生在心舒期,标志着心室舒张的开始第三心音: 发生在快速充盈末期第四心音(心房音):发生在心室收缩期前冠状动脉阻塞后的处理方法三.心输出量

(一).正常心输出量及其变异1.

每搏输出量及射血分数每搏输出量:一侧心室每次搏动所输出的血量 安静: 每搏输出量:约60~80ml 心室舒张末期容积约120~130ml射血分数:每搏输出量/心室舒张末期容积 安静时,约50~60%心肌收缩力强，每搏输出量多，射血分数大。2.每分输出量与心指数每分输出量(心输出量)=每搏输出量心率 =70(60~80ml)

75次/min

5(4.5~6.0L)/min 女性<男性(同体重) 青年>老年(同一人) 剧烈运动↗25~35L/min 麻醉↘2.5L/min心指数=心输出量/体表面积(m2) 中等身材的成人:心指数3.0~3.5L/min/

m2(二)影响心输出量的因素

1.每搏输出量(1).前负荷 异长自身调节Starling机制: 在一定范围内,心肌初长度愈大,其收缩力愈大→搏出量↑心肌前负荷↑→心肌初长度↑→粗细肌丝重叠程度↑→激活的横桥数↑,心肌收缩强度↑→搏出量↑心室充盈量=静脉回流量+心室射血后剩余血量

Q t 心室舒张充盈时间(f,t)

v 静脉回流速度

(外周静脉压-心房压,心室压) 回流量Q=流速v

时间t1.每搏输出量

(2).后负荷 心输出量的自身调节 A血压↑→搏出量↓→心室内余血量↑→充盈量↑→Starling机制→搏出量恢复正常1.每搏输出量(3).心肌收缩能力 等长自身调节影响心肌收缩能力的因素:加强:心交感神经活动 血中儿茶酚胺浓度 某些强心药物减低:Ach,缺O2,酸中毒 心力衰竭2.心率f:40~180次/min ↑f↑f:>180次/min心动周期缩短→心舒期↓→Q↓→↓f:<40次/minf↓

Q↑,

↓过快,过慢的心率→↓(三)心力储备心输出量随机体代谢需要而增长的能力,称为心力储备.健康人最大输出量可达25~30升,为静息时的5~6倍.<20ml余血量14575四.体表心电图(electrocardiogramECG)心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化,它与心脏的机械收缩活动无直接关系。心肌细胞的生物电变化是心电图的来源区别纪录方法单(多)个心肌细胞的活动体表位置正常典型心电图的波形

及其生理意义P波:反映左右两心房的去极 化过程QRS波群:代表左右两心室去 极化过程的电位变化T波:反映心室复极化过程中 的电位变化PR间期(或PQ间期): 代表房-室传导时间PR段: 兴奋冲动通过房室交 界区QT间期:代表心室开始兴奋去 极化到完全复极到 静息状态的时间ST段:代表心室各部分已全部 进入去极化状态正常ECG房-室间部分阻滞房-室间完全阻滞第二节血管生理一.各类血管的结构和功能特点二.血流量、血流阻力和血压三.动脉血压和动脉脉搏内膜中膜外膜内皮基膜平滑肌弹性纤维层一.各类血管的结构和功能特点

血管可分为动脉,静脉,毛细血管三大类内中外膜二.血流量、血流阻力和血压1.血流量:单位时间内流过血管某一截面的血量 血压△P 血流量Q= 阻力R Q △P R心输出量 主动脉压-右心房压 体循环总阻力器官血流量 器官的平均动脉压-静脉压 器官的血流阻力血流速度

:血液在血管内流动的线速度反比于总截面积 (主动脉)最快, (毛细血管)最慢平均流速血管直径

D

-----液体密度Re=

-------粘滞度

Reynold’smunber---雷诺数 Re>2000,出现湍流2.血流阻力血流阻力来源:血液内部摩擦力,血液与管壁之间的 摩擦力

8L

----血液粘滞性

R=

L----管长

r4

----血管半径

Pr4

泊肃叶(Poiseuille)定律: Q=

(适用于层流)

8L器官间血流分配:主要取决于器官内阻力血管半径 r略↑,R显著↓→Q↑3.血压定义:血液对血管壁的侧压力(与大气压作比较)产生原因:血管内血液的充盈;心脏的射血力量①血管内血液的充盈 正常时,心血管系统内5000ml血液 血液停止循环→体循环平均压(体循环充盈压)

血管循环血量>血管容量 体循环平均压>大气压 充盈,膨大 = = 维持原状 < < 塌陷 人:体循环平均压约7mmHg 肺循环平均压约10mmHg3.血压 ②心脏射血心脏射血 ↓心室肌收缩释放能量

推动血液流动(血液的动能) ↑ 大动脉弹性回缩(势能→动能) ↑ 形成对血管壁的侧压,使血管 壁扩张(势能)心缩期心舒期 血流:大动脉→小动脉→毛细血管→静脉→右心房平均血压:100 83 30 10 0(mmHg)三.动脉血压和动脉脉搏1.动脉血压

①.动脉血压的形成 a.血液充盈----前提 b.心室射血(动力) c.外周阻力(阻力) 每次射血(60~80ml),1/3流向外周,2/3被贮存在 主动脉和大动脉内弹性贮器血管作用: a.使心室间断射血→动脉内持续的血流

b.缓冲血压波动[每一心动周期,血压(动脉)<<(心室)]两者相互作用②动脉血压的正常值收缩压:心室收缩时达到的 最高血压值舒张压:心舒末期血压下降 的最低值脉压=收缩压-舒张压平均动脉压=舒张压+1/3脉压肱动脉(安静): (90~140)/(60~90)mmHg高血压:>140/>90mmHg低血压:<90/<60mmHg我国人动脉血压平均值(mmHg)

(上海112,419人调查结果)③影响动脉血压的因素心脏每搏输出量 每搏输出量↑→收缩压↑,舒张压变化不大,脉压↑ ↓ ↓ ↓

收缩压的高低主要反映心脏每搏输出量的多少心率 心率↑,舒张压↑>收缩压↑,脉压↓ ↓ ↓< ↓ ↑外周阻力 外周阻力↑(↓)→舒张压↑(↓)

舒张压的高低主要反映外周阻力的大小③影响动脉血压的因素主动脉和大动脉的弹性贮器作用 大动脉壁的可扩张性和弹性→缓冲(减少)脉压 老年人: 大动脉壁弹性差→ 收缩压↑>>舒张压↑→脉压↑循环血量与血管容积的关系 失血→循环血量↓ ↓

体循环平均压↓→回心血量↓→心输出量↓ ↑ ↓ 扩管→血管容积↑ 动脉血压↓几种因素对动脉血压影响的方式>><<<>>2.动脉脉搏---动脉内的周期性压力变化引起动脉血管发生搏动

1).动脉脉搏的波形降中波降中峡2.动脉脉搏

2).动脉脉搏波的传播速度动脉脉搏可以沿着动脉管璧向外周血管传播，这一在空间上传播的波动称为动脉脉搏波。动脉脉搏波传播的速度比血流速度快，受动脉管璧结构的影响。一般来说，动脉管璧的可扩张性愈大，脉搏波的传播速度就愈慢。主动脉段： 3~5m/s小动脉段： 15~35m/s收缩压舒张压四.静脉血压和静脉回心血量

静脉的收缩和舒张作用可有效地调节回心血量和心输出量1.静脉血压 小静脉 下腔静脉 右心房 15~20 mmHg 3~4 0

外周静脉压:各器官静脉的血压

中心静脉压:胸腔大静脉或右心房的压力影响中心静脉压的两个因素:

1).心脏射血能力; 2).静脉回流速度

中心静脉压反映回心量和心脏机能的状况2.重力对静脉压的影响

血管内血液本身的重力作用于血管壁,产生一定的静水压,站立时对静脉影响较明显.3.静脉血流

1).静脉对血流的阻力 微静脉→右心房(压差15mmHg) 阻力占总体循环阻力15% 微静脉对血流的阻力在于调节毛细血管的压力

2).静脉回心量及其影响因素 Q=△P/R Q---静脉回心量

△P---外周静脉压-中心静脉压 R---静脉阻力2).静脉回心量及其影响因素体循环平均压 实验证明:体循环平均压高→静脉回心量↑ (血管充盈程度)心脏收缩力量 心脏收缩力量强→心室排空较完全→心舒期室内压较低,对静脉回流有利体位改变 站立→静脉扩张,容量↗500ml→回心量↓10%2).静脉回心量及其影响因素骨骼肌挤压作用肌肉收缩:静脉→心脏肌肉舒张:有利于静脉←毛细血管静脉瓣:使静脉血不能倒流行走时,降低下肢静脉压,减少 血液在下肢部分的潴流

站立:足部静脉压90mmHg 步行: 25mmHg2).静脉回心量及其影响因素呼吸运动 吸气时,胸内压↓→腔静脉和右心房跨壁压↑→容积↑,压力↓→有利于血液流入右心房;

呼气时相反五.微循环的结构与功能

微循环:微动脉和微静脉之间的血液循环

功能:血液和组织之间的物质交换

1.微循环的组成微动脉和微静脉之间有三条(类)通路:直捷通路 动-静脉短路迂回通路微动脉后微动脉微静脉毛细血管前括约肌真毛细血管微循环血流通路微循环真毛细血管开放与关闭过程血管平滑肌对缩血管活性物 血管舒张 血流量↑质反应性↓ ↓ ↑ 开放 舒血管性物质舒血管性代谢 被稀释或消除,产物堆积, O2分压恢复组织缺O2 关闭 ↓↑ 血管平滑肌对血流量↓ 血管收缩 缩血管物质的 反应性恢复(括约肌收缩)(括约肌舒张)(开放)(关闭)2.毛细血管压力毛细血管压力与毛细血管前/后阻力比有关20mmHg 5:1↓(↑)←↗(↘)

(Rv/Ra)•Pa+PvPc= 1+(Rv/Ra) 后/前阻力比近动脉端30~40近静脉端10~1525mmHgPcRaRvPaPv

动脉压静脉压毛细血管压3.真毛细血管壁的结构(通透性好)由单层内皮细胞构成,外罩一层基膜内皮细胞具有胞饮功能细胞间裂隙(小孔:6~7nm)沟通毛细血管内外0.5m4.血液与组织液之间的物质交换

血液 组织液 细胞血液

组织液之间物质交换的主要形式:①扩散(最主要形式) 扩散速度毛细血管壁两侧浓度差 物质分子的大小和性质脂溶性分子:O2,CO2水溶性物质:Na+,Cl-,葡萄糖,尿素等②胞饮分子较大的物质:血浆蛋白,激素等

毛细血管壁细胞膜4.血液与组织液之间的物质交换

静水压P1>P2 ③滤过和重吸收 在物质交换中不起主要作用, 主要影响组织液的生成.

滤过:管壁两侧压力差引起液体胶体渗透压P1>P2 由管的一侧向另一侧的 移动(顺压力差) 反之,为重吸收

(逆压力差)H2OH2O六.组织液成人体重的60%为水,其中 细胞内液:5/8 细胞外液:3/8---1/5血管内(血浆) 4/5血管外组织液 脑脊液,眼球液等组织液存在于组织细胞间隙中,绝大部分呈凝胶状,不能自由移动. 凝胶的基质是胶原纤维和透明质酸细丝.

1.组织液的生成与回流

组织液是血浆滤过毛细血管壁而形成的滤过的动力-重吸收的动力=有效滤过压=(毛细血管压+组织液胶体渗透压)

-(血浆胶体渗透压+组织液静水压)滤过回流(90%)10%2.影响组织液的生成与回流的因素

有效滤过压

组织液生成毛细血管压

↑ ↑ ↑血浆胶体渗透压

↓ ↑ ↑淋巴回流

受阻 ↑毛细血管壁的通透性 ↑→组织液胶体渗透压↑→↑ ↑七.淋巴液

组织液进入淋巴管→淋巴液组织液和毛细淋巴管之间的压力差是促使液体进入淋巴管的动力淋巴液生成和回流的生理意义:回收组织液中的蛋白质运输脂肪及其它营养物质调节血浆和组织液之间的液体平衡清除组织中的红细胞,细菌及其它异物第三节心血管活动的调节一.神经调节(一)心脏和血管的神经支配(二)心血管中枢(三)心血管中枢的紧张性活动(四)心血管反射一.神经调节

心肌和血管平滑肌接受交感神经和副交感神经支配，机体对心血管活动的神经调节是通过各种心血管反射来完成的。(一).心脏和血管的神经支配

1.心脏的神经支配 交感系统的心交感神经支配心脏的传出神经 副交感系统的心迷走神经(1).心交感神经及其作用

胸段(T1-5)灰质侧角星状N节(或颈N节)窦房结,房室交界,房室束,心房心室肌Ach-N受体NE-1受体心上心中N心下NE+1受体→C-AMP↑

→Ca2+通透性↑房室交界上中部细胞0期去极速度↑窦房结细胞4期自动除极↑心室心房肌2期Ca2+内流↑;C-AMP↑→ATP↑心率↑心肌收缩力↑传导速度↑作用:正变时正变力正变传导

NE(Ad)+1受体→Gs-蛋白

腺苷酸环化酶系统

C-AMP↑

→Ca2+通透性(心肌膜)↑ →Ca2+通透性(肌浆内质网膜)↑

ATP合成↑→Ca2+泵(肌浆网)↑→Ca2+摄取↑ →激活横桥数↑→心肌收缩力↑

加强4期的内向电流If(窦房结)→4期除极速度↑(2).心迷走神经及其作用延髓:迷走背核, 疑核区心内神经节窦房结,心房肌,房室交界,房室束及其分支迷走N干Ach-N受体Ach-M受体Ach+M受体→C-AMP↓,C-GMP↑→细胞膜K+通透性↑,Ca2+通透性↓窦房结细胞4期自动除极↓;最大舒张期电平↓心房肌3期复极↑,AP时程和不应期↓,Ca2+内流↓房室交界处细胞膜超极化,不易兴奋心率↓收缩力↓传导阻滞作用:负变时负变力负变传导Ach+M受体

GK-蛋白→K+通透性(心肌膜)↑

Gi-蛋白→抑制腺苷酸环化酶→C-AMP↓ →Ca2+通道通透性↓→心肌收缩力↓

抑制4期的内向电流If(窦房结)→4期除极速度↓激活NO合成酶→C-GMP↑→Ca2+内流↓→0期除极速率(房室交界)↓动物实验指出:

右侧交感节后纤维主要支配窦房结→心率↑

左侧交感节后纤维主要支配心房心室肌→心肌收 缩力↑

右侧迷走神经→主要影响窦房结→心率↓

左侧迷走神经→对房室交界组织作用明显→房室 传导速度↓心迷走神经和心交感神经对心脏作用是相对抗的大多数情况下，心迷走神经作用比心交感神经作用占优势。2.血管的神经支配

血管平滑肌的舒缩活动----血管运动 支配血管平滑肌的神经纤维----血管运动 神经纤维:

缩血管运动神经纤维(交感)

舒血管运动神经纤维(交感,副交感)(1).缩血管神经纤维(交感缩血管神经纤维)T1-12(脊髓侧角灰质) 安静时,交感缩血管纤维持续L1-3 地发放低频(<10次/S)冲动--- ↓ 交感缩血管纤维的紧张性活动椎前 ↓椎旁N节 血管平滑肌维持一定程度的收缩 ↓ N