第四章 血液循环(1).ppt

1、第四章、血液循环 （blood circulation),生理学 PHYSIOLOGY,主要内容,第一节 心脏的泵血功能 第二节 心脏的生物电活动和生理特性 第三节 血管生理 第四节 心血管活动的调节 第五节 器官循环,关于心肌细胞,Atrial Ventricular Excitatory and Conductive Fibers Intercalated discs Syncytium Atrioventricular Bundle,关于心肌细胞,心肌细胞的结构特征 （与骨骼肌比较）,心肌细胞为短柱状，一般只有一个细胞核，而骨骼肌纤维是多核细胞。 心肌细胞之间有闰盘结构。该处细胞膜凹凸相

2、嵌，并特殊分化形成桥粒，彼此紧密连接，但心肌细胞之间并无原生质的连续。心肌的闰盘有利于细胞间的兴奋传递，呈间隙连接，内有嗜水小管，可允许钙离子等离子通透转运。因此，正常的心房肌或心室肌细胞虽然彼此分开，但几乎同时兴奋而作同步收缩，大大提高了心肌收缩的效能，功能上体现了合胞体的特性，故常有“功能合胞体”之称。,第二节、心脏的生物电活动,关于心肌细胞,心肌细胞的分类,Cardiac working cells: atria contractility ventricle conductivity excitability Specialized conduction system： sinoatr

3、ial node conductivity the Purkinje system autorhythmicity excitability,关于心肌细胞,兴奋性 自律性 电生理特性 传导性 收缩性: 机械特性,心脏的生理特性:,一.心肌细胞的跨膜电位及其形成机制,Na+,extracell.,intracell.,Em,145Mm,10Mm,70mv,Ca+,2Mm,10-4 Mm,132mv,K+,4Mm,140Mm,-94mv,（一）工作细胞的跨膜电位,静息电位(RP)： 特点：-90mV， 稳定。 RP离子基础：K+ 的外向流动， 即 K+ 的平衡电位 IK1(内向整流钾电 流)。 注

4、：也有少量Na+ 内流， Na+ - K+泵的活动。,RP,（一）工作细胞的跨膜电位,动作电位AP： 去极化: 0期：-90 mV +30 mV 特点：（1）去极时间短， 12 ms; （2）去极幅度大，120mV; （3）去极速度快，Vmax：200 400V/s; （4）极化反转明显。,（一）工作细胞的跨膜电位,动作电位AP： 复极化 （1）1期复极（快速复极初期）：+30 mV 0 mV，占时 10 ms; 0期和1期合称为锋电位。 （2）2期复极（平台期）：0 mV等电位，持续100150 ms; （3）3期复极（快速复极末 期）：0 90 mV，占时100 150ms; （4）4期（

5、静息期）：稳定于静息电位水平。,AP离子基础 ：,0期去极： Na+通道激活，快 速大量Na+内流 （INa） 2. 1期复极：Na 失活，及短暂的 K+外流（transient outward current, to）,（一）工作细胞的跨膜电位,AP离子基础 ：,（3）2期复极：K+ 外流和Ca2+内流，早 期二者负载的跨膜电 荷基本平衡，随后， Ca2+通道（L-型钙通 道，ICa,L)失活，K+外 流（延迟整流钾电 流，Ik ）增强，并 逐渐延续为3期。是 心肌动作电位的主 要特点。,（一）工作细胞的跨膜电位,(3)3期复极：K+外 流（k1，Ik ）， 且具正反馈性质， 使膜电位越来越

6、快 地接近Ek。 (4)4期：Na+-K+ 泵，Na+-Ca2+交换 和Ca2+泵。,AP离子基础 ：,（一）工作细胞的跨膜电位,关于Na+-Ca2+交换,机制：次级主动转运 Cardiac muscle has a sodium calcium exchanger in the sarcolemma which pumps calcium out of the cell at the expense of sodium entry down its electrochemical gradient. This sodium is then pumped out by the sodium-p

7、otassium pump at the expense of ATP.,（一）工作细胞的跨膜电位,小结:AP形成过程,ICa,L,IK1,Overview of specific events in the ventricular action potential,0期形成,Na+内流(INa),1、电压依从性， 阈电位:70mV，激 活和失活都很快， 叫做快钠通道。 2、对河豚毒 （TTX）不敏感。 3、快反应细胞和快反应动作电位。,关于钠通道,1期形成,K+外流(Ito),关于Ito： -40mV激活，开放5-10ms。,2期形成,K+外流(Ik ） Ca2+内流(ICa，L）,关于钙通

8、道,Long-lasting type Ca2+-channel(ICa,L） 电压依从性：-40mV时激活，激活与失活速度均慢，对离子的特异性不强，又叫慢通道。Ca2+、Na+均能通过，对异搏定和Mn2+敏感。,3期形成,K+外流(IK ，k1 ）,(二)自律细胞的跨膜电位,1、浦肯野细胞 电变化：基本同工作细胞 特征：3期复极达静息水平后，4期并不稳定于该水平，而是立即开始自动、缓慢的去极化，去极一旦达到阈值，便激活Na通道，引起新的兴奋。,4期自动去极化,1、浦肯野细胞,自动去极： （1）起搏电流始终存在着一个缓慢、渐增的背 景Na+内流，即3期复极达到-60mV时，出现Na+内流 (I

9、f)，激活慢，-100mV时充分激活。此处的钠通道不 同于0期负载INa的通道，对TTX不敏感，可为Cs2+阻断 （2）进行性衰减的、缓慢(Ik）Ik去极化时开放， 平台期增强，在-60 mV时开始失活。 (3)自动去极化取决于 Na+内流 K +外流。,(二)自律细胞的跨膜电位,2、窦房结细胞,(二)自律细胞的跨膜电位,最大舒张电位（MRP）：-70 mV 阈电位水平较高（-40 mV） 动作电位：0期：经慢通道的钙内流（ICa,L）去极速度慢，时程长7ms ，1期不明显 3期：慢通道逐渐失活，钙内流逐渐减少，钾通道开始激活，K+外流(Ik) 4期：递减性K+外流（Ik ）； If：进行性增

10、强； ICa,T：-50mV时开放，,(二)自律细胞的跨膜电位,2、窦房结细胞,IK，If，ICa,T,(二)自律细胞的跨膜电位,2、窦房结细胞,Time (msec),iCa (L-type),AP from different areas of the heart,SA NODE,ATRIUM,VENTRICLE,Purkinje fibers,心室肌细胞 窦房结细胞,静息电位/最大舒张电位 RP：-90mv 最大舒张电位：-70mv 阈电位 -70mv -40mv 0期去极化速度 迅速 缓慢 0期结束时膜电位 +30mv 0mv（不出现反极化） 去极幅度 120mv 约70mv 4期膜电

11、位 稳定 不稳定（自动去极化） 膜电位分期 0，1，2，3，4 0，3，4,表 心室肌细胞与窦房结细胞跨膜电位比较,小结：,心房肌细胞 快反应非 快反应细胞 心室肌细胞 自律细胞 房室束细胞 快反应 心肌细胞 浦肯野细胞 自律细胞 窦房结P细胞 慢反应细胞 房结区细胞 慢反应 结希区细胞 自律细胞 结区细胞：慢反应非自律细胞,心肌细胞的分类,二、心肌的电生理特性,兴奋性 电生理特性 自律性 传导性,决定和影响兴奋性的因素 静息电位水平： 阈电位水平： Na+通道的性状：通道是否处于备用状态，是心肌是否具有兴奋性的前提，它取决于复极水平和前次兴奋后的时程。,（一）、兴奋性（Excitabilit

12、y）,Na+ Channel Activation and Inactivation,一次兴奋过程中兴奋性的周期性改变,1.有效不应期(ERP)： 0期1期2期3期的-55 mV，心肌对任何刺激不发生任何反应； 3期-55mV-60mV，心肌对足够强度的刺激产生局部反应，出现部分去极。由于通常所谓的兴奋是指扩布性兴奋，故视作“不应”，其原因是Na+通道完全失活或刚开始复活。,（一）、兴奋性,2.相对不应期(RRP)： 3期 -60mV-80 mV，阈上刺激可引起扩布性兴奋，并随膜电位增大，兴奋性继续回升。原因是Na+通道开放能力尚低于正常，此时的AP，0期速度与幅度较小（Na+内流少）、时程较

13、短。,一次兴奋过程中兴奋性的周期性改变,（一）、兴奋性,3.超常期(SNP)： 3期 -80mV-90mV，阈下刺激即可引起扩布性兴奋，即兴奋性超过正常。原因是膜电位基本恢复，Na+通道处备用状态、且膜电位距阈电位近，故兴奋性高；但因膜电位尚未达正常，故Na+通道开放能力仍低、AP的去极速度与幅度仍低于正常。,（一）、兴奋性,一次兴奋过程中兴奋性的周期性改变,After the effective of ARP (fast fiber),TIME,MV,-80,0,RRP,ERP,（一）、兴奋性,SNP,兴奋性周期性改变的意义：心肌的有效不应期长，持续到舒张早期，因此不会发生强直收缩，始终作收

14、缩和舒张的交替活动，保证心脏的泵血功能。,（一）、兴奋性,期前收缩与代偿间歇,（一）、兴奋性,心收缩曲线的上升支，刺激不能改变原有的节律性收缩； 心收缩曲线的下降支后半部，刺激可以引起新的收缩（期前收缩） 期前收缩后有一较长的心舒期（代偿间歇），这是因为期前收缩也有自己的不应期，使原有节律性兴奋落入该不应期之故。 由此说明：仅当心肌的兴奋进入相对不应期（相当于机械收缩的舒张期）后，心肌细胞才有可能产生新的兴奋和收缩，心脏只能产生收缩、舒张的交替活动，实现其泵血功能。,（一）、兴奋性,（二）、自动节律性(Autorhythmicity）,自律组织：存在于起搏细胞与特殊传导系统 自律性高低用自动发

15、生兴奋的频率来衡量： 窦房结：100 次/分 心房传导组织：50 次/分 房室交界： 浦氏纤维：25 次/分 正常起搏点： 窦房结，窦性心律 潜在起搏点 异位起搏点：,正常起搏点主导节律的产生机制,抢先占领(capture)：窦房结的自律性远高于其它自律组织，当低位组织4期去极尚未达到阈电位水平时，来自高位的兴奋冲动就使其产生新的兴奋，于是，低位组织自身的自律性来不及表现，只能是被动跟随。,（二）、自律性,正常起搏点主导节律的产生机制,超速抑制(overdrive suppression)：潜在起搏点在窦房结的驱动下，长期超速运转，与此同时，其自身的自律性不可能产生，表现为抑制。 超速兴奋，钠

16、反复内流 跨膜钠浓差减小，4期自动去极减慢； 钠-钾泵转运加快，生电性排钠膜超极化超速程度越大，抑制程度越大。 意义：当发生短时间的窦性频率减慢时，潜在起搏点的自律性不会立即表现出来，有利于防止异位搏动的发生。,（二）、自律性,决定和影响自律性的因素 最大舒张电位水平 阈电位水平 自动去极速度,（二）、自律性,Time (msec),iCa (L-type),（三）、传导性 (Conductivity),Cardiac Conductive System,Electrical Pathways,Purkinje fibers,（三）、传导性,Cardiac Electrical Activit

17、y,The electrical pathway from pacemaker to myocytes,Gap junction,1、兴奋传播途径和速度 窦房结兴奋 心房肌 左右心房 优势传导通路 房室交界 房室束 左右束支 浦氏纤维 左右心室兴奋。,（三）、传导性,2、传导速度： 心房：0.3m/s 心室肌:0.5 m/s 优势传导通路：1m/s 浦肯野纤维：4m/s 房室交界：0.1-0.2m/s 最慢达0.05m/s,3、兴奋传播特点和意义 1、房室延搁：房室交界传 导慢，交替收缩，利于 射血。 2、心室内传导快，同步收 缩，利于射血。,决定和影响传导性的因素 解剖因素:较固定，与细胞直

18、径有关; 0期去极速度与幅度: 速度快，局部电流使临近安静部位达到阈电位而发生兴奋传导的时间短； 幅度大，局部电流及兴奋扩布传导的范围大; 临近未兴奋部位膜的兴奋性: 最大舒张电位与阈电位的水平 离子通道性状,（三）、传导性,根据容积导体导电规律，按一定导联，由体表获取的心脏生物电变化 物理基础,（三）关于心电图（ECG）,Standard limb lead,RA,LA,LL,l,ll,lll,RECORDING THE CARDIAC ELECTRICAL SIGNAL,（三）关于ECG,典型波形 电压波：P波 QRS波群 T 波 时间段:PR间期 QT间期 ST段 R-R间期,正常心电图

19、的波形及意义: *P波：代表心房去极化 *QRS波：代表左右心室去极化过程 *T波：心室复极化过程 *P-R间期：兴奋由心房传至心室的时间 *Q-T间期：心室兴奋到完全复极至RP的时间 *S-T段：心室处于完全兴奋状态,（三）关于心电图（ECG）,区别：1、记录方法不同； 2、记录的细胞不同； 3、波形的变化不同。 联系：S-T段相当于平台期 Q-T间期相当于AP时程 高血钾时T波狭窄而高耸，Q-T间期缩短,心肌动作电位与心电图的关系,（三）关于心电图（ECG）,第一节、心脏的泵血功能,Location and size of the heart,Cardiovascular Anatomy,

20、Tissue Layers Endocardium Myocardium Pericardium Visceral Pericardium Parietal Pericardium Pericardial Fluid,Cardiovascular Anatomy,Valves Atrioventricular Valves Tricuspid Valve Mitral Valve Semilunar Valves Aortic Valve Pulmonic Valve Chordae Tendonae,Cardiovascular Anatomy,Cardiovascular Anatomy,

21、Coronary Circulation Collateral Circulation,心肌兴奋-收缩偶联,一 、 心肌收缩的特点,收缩特点: 1.对细胞外钙离子有依赖性 2.同步收缩(全或无式)：两个合胞体 3.不发生强直收缩,一)关于心动周期（cardiac cycle):,心脏一次收缩和舒张所构成的机械活动周期。它与心率有关，如HR为75次/分，则周期为0.8秒。 心房收缩是一次心动周期的开始。 以心室活动作为全心活动状态的标志,二 心脏泵血的过程和机制,THE CARDIAC CYCLE,二) 心脏的泵血过程（以左室为例）,1.心室收缩 等容收缩相（0.05秒）：心室收缩，心室压恰大于

22、心房压时,欲返流血液推动AV瓣关闭,此时动脉瓣尚未开放,血液又不可压缩,故心肌进行等长(等容)收缩,心室内压急剧升高。 射血相：当室内压大于主动脉压时，主动脉瓣开放，4/5的血液在较大压力差下快速流入主动脉（快速射血相， 0.10秒）；随着主动脉压升高和心肌收缩力减弱，此后的射血速度减慢（减慢射血相， 0.15秒）,2.心室舒期 等容舒张相（0.06-0.08秒）：心室肌舒张, 心室内压下降, 欲返流血液关闭主动脉瓣,此时AV瓣仍关闭,心室肌在等容下舒张、室内压急降。 心室充盈相：当室内压小于心房压时，血液顺房室压差冲开AV瓣，占2/3 充盈量的血液快速流入心室（快速充盈相，0.11S）； 随

23、后,心室充盈速度减慢（减慢充盈相，0.22S） 3.心房收缩 心房收缩期（0.10秒） ：心房收缩，其容积缩小，房内压升高，使处于舒张相的心室得到进 步充盈。,各时期压力、瓣膜、血流、容积的变化,1、动力：压力梯度 2、瓣膜起重要作用：房室瓣、半月瓣。 3、左心室内压力变化大，右心室内压力变化小。 4、左、右心室搏出量相等。 5、等容收缩期主动脉压力最小。 6、减慢射血期内主动脉压力已高于心室内压力。 7、减慢射血期末心室容积最小。 8、心室2/3血液充盈在快速充盈期完成，且是负压抽吸所致，1030的血量在心房收缩期完成。,小结：泵血过程特点：,三) 心音（heart sound),在胸壁上一

24、定部位，可用听诊器在一个心动周期听到两个声响，分别称第一心音和第二心音。 第一心音：发生于心缩期，声频4060Hz， 心尖区最清楚，标志心室收缩开始。 心肌收缩；AV瓣关闭；血流撞击大 脉壁；大血管内涡流 第二心音：发生于心舒期，声频60100Hz， 心底部较清楚，标志心室舒张开始。 心肌舒张；动脉瓣关闭；血流撞击 大动脉根部,HEART SOUNDS,S4 S1 S2 S3,aortic pressure,ventricular pressure,ventricular volume,atrial pressure,Of four heart sounds only two (S1 & S2

25、) generally are heard with a stethoscope. S1 is generally the longest and loudest. It occurs at the beginning of systole. S2 occurs at the end of systole. S3 is low pitched and occurs early ventricular filling. S4 is coincident with atrial contraction,第一心音与第二心音比较,三 心泵泵血功能的评价,心输出量 1、每搏输出量(SV)：一次心跳，一侧

26、心室输出的血量，6080ml。 2、射血分数：每搏输出量与心室舒张末期容积的百分比，正常为5565%。,心输出量 3、每分输出量(CO)：每分钟一侧心室射出的血量。CO=SVHR，约4.56.0 L/min 4、心指数：以每平方米体表面积计算的心输出量。3.0-3.5 L/(min.m2).年龄不同，代谢不同，心指数也不同，432 L/(min.m2),三 心泵泵血功能的评价,“心泵”的实际含义,三 心泵泵血功能的评价,附：心脏作功,压力容积功=射血压力每搏输出量， 一般约为7000 mmHg 动能功 =1/2 质量 速度平方，推动血流加速，为压力容积功的5%,四 心泵功能的储备,最大输出量：

27、心脏每分钟能射出的最大血流量，为静息时的56倍。 心力储备：心输出量随机体需要而增长的能力，它通过三个途径实现： 心率储备适当增加心率 舒张期储备增加心舒末期容积（增加前负荷），约15 ml 收缩期储备减小心缩末期容积（增加心肌收缩力，增加射血，减少余血），约 3540 ml。,舒张末期容积125ml,收缩末期容积75ml,舒张末期容积125ml,最大舒张末期容积 140ml,最大收缩末期容积 15-20ml,收缩期储备,舒张期储备,心率储备,心率：CO=SVHR； HR180次/分，心室充盈时间缩短，充盈量减少，SV减少， HR40次/分，心室充盈已近限度，不能相应提高SV。 因此，一定范围内，HR增加，心输出量增加，HR最适宜时，心输出量最大。,组成：,心率贮备(增加2-2.5倍),搏出量贮备：,舒张期贮备：15ml,收缩期贮备：3540ml,意义：反映心脏的健康程度、心脏泵血功能。,三种储备能力之比较,五 影响心输出量的因素,心输出量的决定因素,SV,HR,一) 心输出量的调节每搏输出量,(一)前负荷 1 .前负荷:指肌肉收缩前所负载的负荷。影响心肌的初长度，即心室舒张末期的容积。 前负荷的影响因素 心室余血量 回心血量 心室舒张持续时间 静脉回流速度 心包压力和心室顺应性,2.心室功能曲线： 即EDV （前负荷）与SV的关系,左段：人体心室最适前负荷，为正常工作段，