心脏的泵血功能心脏

心脏的泵血功能心脏 第二节 心脏的泵血功能 心脏概述: 1.心电周期: 心脏的周期性活动:心肌 Ap 周期性电活动 -- 体症:ECG 心动周期:心肌收/舒机械活动周期--完成泵血--体症:心音 2(心脏内血液流动的方向 ?右心房? 房室瓣?右心室? 肺A瓣?肺A 上、下腔V ? ? 体循环 肺循环 ? ? 主A ?主A瓣 ?左心室 ?房室瓣 ?左心房 ?肺V 一 、心动周期 心脏一次收缩和舒张，称为一个心动周期。它包括心房收缩，心房舒张，心室收缩和心室舒张四个过程。正常心脏的活动由一连串的心动周期组合而成。因此，心动周期可作为分析心脏机械活动的基本单元。成年人心率每分钟为75次时，心动周期历时大约为0.8s。在一个心动周期中，心房首先收缩，持续0.1s，随后舒张0.7s。在心房收缩结束后不久，心室开始收缩。收缩持续时间0.3s。随后舒张0.5s。一次心动周期中，心房和心室各自按一定的时程和顺序先后进行舒张与收缩交替活动。左右两侧心房的活动几乎是同步的，两侧心室的活动也几乎是同步的。在一个心动周期中，心房、心室共同舒张的时间约为0.4s，这一时间称为全心舒张期。心脏收缩后能得到充分时间舒张，有利于血液流回心室及心脏的持久活动。 二 、心脏的射(泵)血过程 1 血液在心脏中是按单方向流动，经心房流向心室，由心室射入动脉。在心脏的射血过程中，心室舒缩活动所引起的心室内压力的变化是促进血液流动的动力，而瓣膜的开放和关闭则决定着血流的方向。现以左心为例说明心脏在射血过程中，心脏内压力、容积和瓣膜等变化。 1. 心房收缩期 心房开始收缩之前，整个心脏处于舒张状态，心房、心室内压力均都比较低，约为0kPa(0mmHg)，这时半月瓣(动脉瓣)关闭。由于静脉血不断流入心房，心房内压力相对高于心室，房室瓣处于开的状态，血液由心房流入心室，使心室充盈。当心房收缩时，心房容积减小，内压升高，再将其中的血液挤入心室，使心室充盈血量进一步增加。心房收缩持续时间约为0.1s，随后进入舒张期。 2. 心室收缩期 心房进入舒张期后不久，心室开始收缩，心室内压逐渐升高，当心室内压超过心房内压时，心室内血液即推动房室瓣使之关闭，血液不致倒流入心房。由于此时心室内压仍低于主动脉压，半月瓣仍处于关闭状态，心室成为一个封闭腔，这时心肌的强烈收缩，不能使心室容积改变，而只能使心室内压急剧升高，故此期称为心室等容收缩期，持续约0.06,0.08s。此后，心室肌仍在收缩，心室内压继续升高，当心室内压超过主动脉压时，则血液推开半月瓣而射入动脉(图6-9)，此期称为射血期。在射血期开始的时候，由于心室肌仍在作强烈收缩，心室内压上升至顶峰，故射入动脉的血量多，流速快，这段时间称为快速射血期(0.11s)。此后，随着心室内血液减少，心室容积缓慢缩小，心室肌收缩力量随之减弱，射血速度逐步减慢，这段时间称为缓慢射血期(0.19s)。在这时期内，心室内压和主动脉压皆相应下降(图6-10)。目前研究认为缓慢射血期及快速射血后期，心室内压已低于主动脉内压力，这时心室血液是由于受到心室肌收缩的作用而具有较大的动能，因此能够依其惯性作用逆着压力梯度继续进入主动脉。 3. 心室舒张期 心室收缩后开始舒张，这时心房仍处于舒张期，心室内压下降，主动脉内血液向心室方向返流，推动半月瓣，使之关闭，这时心室内压仍高于心房内压，房室瓣依然处于关闭状态，心室又成封闭腔。此时，由于心室肌舒张，但容积并不改变，室内压急剧下降，称为等容舒张期，持续约0.06,0.08s当心室内压继续下降到低于心房内压时，又出现房——室压力梯度，心房中血液推开房室瓣，快速流入心室，心室容积迅速增加，称快速充盈期(0.11s)。随后，血液以较慢的速度继续流入心室，心室容积进一步增加，称为缓慢充盈期(0.19s)。 2 此后，进入下一个心动周期，心房又开始收缩，再把其中少量血液挤入心室。可见在一般情况下，血液进入心室主要不是靠心房收缩所产生的挤压作用，而是靠心室舒张时心室内压下降所形成的“抽吸”作用。 从以上所述，就不难理解血液在心脏中能按单方向流动，是由于心室肌的收缩和舒张引起心室内压变化和瓣膜的开、闭活动所实现。左右二侧心脏结构相同，故射血过程也完全相似。 由于心脏在射血过程中，心室的活动处于主导地位，故当心室活动失常时，如心室纤颤(心室肌不能进行正常的同步收缩)则可立即使血液流动停止，而心房纤颤，虽然心房已不能正常收缩，心室充盈可能稍有减少，但一般尚不致严重影响心脏射血机能。另外，如瓣膜发生病变(关闭不全或狭窄)时，则可出现血液倒流和射血减少现象，继而影响循环功能。 在心脏的射血过程中，心肌收缩和瓣膜关闭等机械振动所发生的声音称为心音。在每一心动周期中可听到两个心音。第一心音音调较低而持续时间较长，此音主要由心室肌收缩和房室瓣关闭时振动所产生。由于房室瓣在心室收缩开始时几乎是立即关闭，故第一心音可作为心室收缩开始的标志。第二心音音调较高而持续时间短，此音主要是心室舒张时，主动脉和肺动脉的半月瓣关闭时的振动所引起，故标志心室舒张的开始(参阅图6-10)。心音可以反映心室收缩和瓣膜功能状态，如在某些病理情况下，出现瓣膜狭窄或关闭不全(如风湿性心脏病或先天性瓣膜病)而造成血流不畅或倒流现象，可以在听诊时，在第一或第二音外尚可听到附加的音，此音称为杂音。 三 、衡量心脏泵血功能的指标 心脏射血过程是正常还是不正常，是增强或是减弱，对机体的正常活动具有重要影响。因此，测量和评定心脏泵血功能，对医疗实践及药物对心脏功能的研究具有重要意义。目前常用以下几种指标来测量和评定心脏功能。 1. 心脏的输出量 心脏在循环系统中所起的作用就是射出血液以适应机体新陈代谢的需要。因此，心脏输出的血液量是衡量心脏功能的基本指标。 心输出量一般可分为每搏输出量和每分输出量。 每搏输出量 为一次心动周期中心室射出的血量，又称搏出量。 每分钟射出的血量，称为每分输出量，又常简称心输出量，等于每搏输出量与心率的乘积。左右两心室的输出量基本相等。 3 目前尚无理想的测量心输出量的方法。最早常用费克(Fick)原则。该原则是根据一定时间内肺中氧的吸收量与此时间内动、静脉血中氧含量之差来计算，以测定单位时间内肺 循环血量来计算出心输出量。具体如下: 由于身体各部静脉血液中所含的氧量不同，故公式中所说的静脉血液是指右心室进入肺动脉的血液。测量心输出量的方法尚有染料稀释法和温度稀释法。上述的测定方法都是技术复杂而且对机体有创伤。目前有无创伤性方法，用它测量心输出量，如超声心动图及阻抗法测量心输出量。但用这些方法测得的结果不够稳定，未能被大家所采用。 正常情况下，心输出量与机体新陈代谢水平相适应，成人在安静时的心输出量一般为5,6L/min，女性比男性约低10%。在不同生理情况下有相当大的差异，中等速度的步行约可增加5%，情绪激动可增加50%,100%。体力劳动或体育运动时，心输出量可以增加很多。在强体力劳动时，心输出量甚至可达安静时的5,7倍。心脏能适应机体需要而提高心输出量的能力，称为“心力储备”。心脏病变时心力储备降低。经常进行体力劳动，坚持适当的体育锻炼，可以提高“心力储备”。 心输出量是以个体为单位计算的。身体矮小和高大的人新陈代谢水平不同，因此，其输出量的绝对值也有所不同，故用心输出量作为指标进行不同个体之间心脏功能的比较，是不全面的。实验表明，人体静息时的心输出量与体表面积成正比。因此，以每一平方米 2体表面积计算的每分心输出量，称为心指数。一般身材的成年人(体表面积约为1.6,1.7m) 2安静和空腹情况下的心指数为3.0,3.5L/min/m。安静和空腹情况下的心指数，称之为静息心指数，静息心指数是分析比较不同个体心脏功能时常用的评定指标。 2. 射血分数 心室舒张期内，血液进入心室内，至舒张末期，充盈量最大，此时的心室容积称为舒张末期容积。心室射血时，容积减小，至心室射血期末，容积最小，此时的心室容积称为收缩末期容积。心室舒张末期容积与收缩末期容积之差，即为搏出量。正常成年人，在心室舒张末期容积约145ml，收缩末期容积约75ml，搏出量为70ml。可见，心脏每次搏动，心室内的血液并没有全部射出。射血分数就是指搏出量占心室舒张末期容积的百分数，公式为下: 4 健康成年人射血分数为55,65%。 一般情况下，搏出量与心室舒张末期容积相适应，即心室舒张末期容积增大时，搏出量也相应增加，射血分数基本不变。但是，在心室异常扩大，其搏出量可能与正常人没有明显差别，但它并不与已经增大了的舒张末期容积相适应。射血分数明显下降，心室功能减退。若单纯依据搏出量来评定心脏功能，则可能作出错误判断。 3. 心脏作功 心脏活动时所作的功供给血液在循环过程中失去的能量，而维持血液流动，故心室所作的功也是衡量心室功能的主要指标之一。左心室一次收缩所作的功，称为搏功。心室每分钟所作的功，称为分功。 左心室每搏功可以用下式表示: 搏功=搏出量×(射血期左心室内压-左心室舒张末期压) 为了计算方便可用平均动脉压〔舒张压+(收缩压-舒张压)×1/3〕，代替射血期左室内压。已知左室舒张末期压等于心房压(约0.8kPa)。故可用心房压代替左室舒张末期压计算心脏作功。 由于心脏收缩不仅仅是排出一定量的血液，而且这部分血液具有很高的压力及流速，故用心脏作功量来评价它的泵血功能，具有更重要的意义。例如，在动脉压增高的情况下，心脏要射出与原先同等量的血液，就必须加强收缩。如果此时心肌收缩的强度不变，那么，搏出量将会减少。由此可见，用心脏作功作为评价心脏泵血功能的指标要比单纯的心输出量更为全面。特别在动脉压不相等的情况下，更是如此。 四 、心脏泵血功能的调节 心脏的主要功能是射出血液的适应机体代谢的需要。因此，调节心输出量，使之适应机体需要，具有重要意义。本节重点讨论控制和影响心输出量的主要因素。决定心输出量的因素为每搏输出量和心率。 (一)每搏输出量的调节 前面已经提到心室肌收缩(引起心室内压升高)期，当心室内压升高到超过大动脉压时，心肌纤维才能缩短，心室容积才能缩小，血液才能射出。由此可见，在心率恒定情况下，心室的射血量既取决于心肌纤维缩短的程度和速度，也取决于心室肌产生张力(表现为心室内对血液的压力)的程度和速度。也就是说，心肌收缩强，速度愈快，射出的血量就愈多，反之则减少。根据大量的实验研究资料分析，对搏出量的调节 5 可归纳为由初长度改变引起的异长自身调节和由心肌收缩性能改变引起的等长自身调节两种主要方式。 1、异长自身调节 指搏出量决定于收缩前心肌纤维的初期长度(即初长)，在一定范围内，心脏初长愈长，收缩张力也愈强，搏出量也愈多。在完整心脏，心室肌的初长取决于心室收缩前，进入心室的血液量或由于这些血量在心室内所形成的压力，也就是心室收缩前容积或压力。通常将心室收缩前的室内压(舒张末期压)称为前负荷。 在维持后负荷于恒定水平下，逐渐增加静脉回心血流量，增加心室充盈量(即充盈压)以增加前负荷。进行实验以分析初长改变对搏出量的影响。实验结果作图，称心功能曲线(图 0.67增到2.0kPa这个范围内，心搏出量随前负荷的增加而增加;6-11)。当心室内充盈压由 当心室内压由2.0增到2.67kPa范围内，搏出量无明显变化;当心室内充盈压超过2.67kPa，搏出量不变或略微下降。故可认为，在一定范围内，增大前负荷，改变心肌纤维初长，可增加搏出量，但前负荷的增大超过一定限度时，则不能增加搏出量或有轻度下倾，但并不出现明显的降支。能使心室肌产生最强收缩张力的前负荷或初长，称为最适前负荷或最适初长。最适初长引起心肌收缩张力增大的原因是:心肌处于最适初长时，其肌小节长度为2.0,2.2μm，这种长度是粗肌丝与细肌丝处于最佳重叠状态的肌小节长度。因之，可形成的横桥联结的数字相应增多，肌小节的收缩强度增加，如果继续增加前负荷，心肌细胞可被进一步拉长，肌小节的长度可大大超过2.2μm，则粗，细肌丝重叠程度明显减少，横桥联结的数目也相应减少，故收缩能力下降。但是，心肌细胞肌小节的伸展长度不会超过2.25,2.3μm。故心肌收缩力不会明显下降。心肌的这种对抗过度延伸的特性，对心脏泵血功能具有重要意义。只有在慢性扩张的病理心脏，心肌组织已发生病变，增加前负荷可出现搏出量的下降。在正常情况下，异长自身调节的主要作用是对搏出量进行精细调节，例如，当体位改变或动脉压突然增高，导致射血量减少等情况下所出现的充盈量的微小变化，都可通过异长自易调 节机制来改变搏出量使之与充盈量达到新的平衡。 2、等长自身调节 机体在进行体力活动或体育锻炼时，搏出量有明显增加，而此时心室舒张末期容积不一定增大，甚至可能减小。说明此时搏出量的增加不是由于增长心肌初长所引起的。实验观察表明，搏出量的增加是由于心肌收缩能力增加所致。这种取决于心肌本身收缩活动的强度和速度的改变而引起的搏出量的改变，称为等长自身调节。心肌收缩能力与心脏内部兴奋——收缩耦联各环节及肌凝蛋白的ATP酶活性等有关，凡能影响这些环节的因素都能改变心 6 肌收缩能力。例如，支配心脏的交感神经兴奋时，可以引起心收缩能力加强。其机制是交感神经末梢释放的去甲肾上腺素能激活心肌膜上β肾上腺素受体，引起胞浆cAMP水平升高， 2+2+使肌膜和肌浆网Ca通道开放程度增加导致心肌兴奋后胞浆Ca浓度升高，从而促使横桥与细丝联结数目增多，而导致收缩能力增强。 3、后负荷的影响 所谓后负荷即指心室收缩开始后遇到的负荷。心室肌的后负荷主要指大动脉血压。动脉压的变化将影响心室肌的收缩过程，从而影响搏出量。在心率、心肌初长和收缩能力不变的情况下，如果动脉压增高，则射血期心室肌纤维缩短的程度和速度均减少，搏出量因而减少。在正常情况下，如果动脉压增高所引起的搏出量减少，又可继发性地引起异长自身调节，而增加心肌收缩能力，使搏出量恢复到正常水平，显而易见，这种调节过程，对于机体具有重要意义。但也应看到，如果动脉压持续在较高的水平(如高血压病)心室肌将因长期处于收缩加强状态而逐渐肥厚，随后发生病理改变而导致泵血功能减退，严重时可出现心力衰竭。 (二)心率对心输出量的影响 心率为每分钟心跳频率。正常成年人在安静状态下，心率平均每分钟约为75次(生理变动范围在60,100次之间)。在病理情况下，心率可加快或减慢。发热时心率加快，一般体温增加1?，心率每分钟约增加12,20次。在一定范围内，心率增加可使心输出量增多。但如果心率每分钟超过170,180次，则反而引起心输出量减少，这是由于心舒期缩短，回心血量减少所致。反之当心率过慢(每分钟少于40次)，心输出量也减少。这是由于心舒期过长，心室充盈已接近限度，再延长心舒时间也不能相应增加搏出量，故心输出量减少。 五、 心力贮备 (一)定义: 心输出量随机体代谢需要而增长的能力。 (二)心率贮备 (三)搏出量贮备:收缩期储备 + 舒张期储备 75ml 145ml 六、心 音 第一心音 调低持续T长，房室瓣关闭引起， 心尖部最清楚，心缩期开始的标志。 7 第二心音 调高持续T短，主、肺A瓣关闭引起，主、肺A瓣处最清楚，心舒期开始 的标志。 8