心脏泵血功能的评价

心脏泵血功能的 (The evaluation of cardiac pump function) 心脏的主要功能是泵血，以适应机体的代谢需要。对心脏泵血功能进行评价，在医学实践中十分重要。心脏在单位时间内的射血量是反映心泵功能的基本指标，但必须结合其他一些指标，才能对心脏泵血功能作出正确的评价。 (一)心输出量 1(每搏输出量和射血分数:一侧心室在一次搏动中射出的血液量，称为每搏输出量(stroke volume)，简称搏出量。搏出量等于心室舒张末期容积和心室收缩末期容积之差。正常成年人在安静状态下左室舒期末期容积约为120,130ml，搏出量为60,80ml，平均约70ml。由此可见，每次心脏搏动，心室只射出心室腔内的一部分血液。搏出量与心室舒张末期容积的百分比称为射血分数(ejection fraction)，即 射血分数=搏出量/心室舒张末期容积 射血分数反映心室泵血的效率，正常人在安静状态下，射血分数约为50,60%。心脏在正常工作范围内活动时，搏出量始终和心室舒张末期容积相适应。当心室舒张末期容积增加时，搏出量也相应增加，射血分数基本不变。 在医疗实践中，射血分数比搏出量更有临床意义。例如在心室收缩功能减退而心室腔异常扩大时，其搏出量可能和正常人没有明显差别，但它和已经增大的心室舒张末期容积比例已不正常，射血分数明显下降，说明心室收缩功能明显减弱。 2(每分输出量和心指数:一侧心室每分钟射出的血液总量，称为每分输出量(minute volume)，简称心输出量(cardiac output)，等于心率和每搏输出量的乘积。左右两侧心室在整个循环体系中呈串联关系，故输出量基本相等。健康成年男性，静息状态下平均心率为75次/分钟，平均搏出量为70ml(60,80ml)，则每分输出量约为5L/min(4.5,6.0L/min)。 心输出量和机体代谢水平相适应，可因性别、年龄、身材大小和活动情况不同而有差异。女性比同体重男性的心输出量约低10%，青年人心输出量大于老年人。成年人在剧烈运动时，心输出量可高达25,35L/min，全身麻醉下可以降低到2.5L/min。 在对比不同个体的心泵功能时，需要用体表面积对心输出量实测值进行校正，得到单位体表面积的心输出量数值，称为心指数(cardiac index)。心指数也因代谢、年龄等不同而变化。中等身材的成年人体表面积约为1.6,1.7m2，安静和空腹情况下心输出量约为5,6L/min，故心指数约为3.0,3.5L/(min?m2)。这时的心指数也称为静息心指数，是评定不同个体心功能的常用指标。静息心指数在10岁左右时最大，可达4L/(min?m2)，以后随年龄增长而逐渐下降，到80岁时可降至2L/(min?m2)。肌肉运动时，心指数随运动强度的增加成比例地增高。妊娠、进食、情绪激动时，心指数也有不同程度的增高。 应该指出，在心指数的测定过程中，并没有考虑心室舒张容积的变化。因此，对病理状态下心脏的心泵功能评估，其价值不如射血分数。 (二)心脏作功量 心输出量固然可以作为反映心泵血功能的指标，但相同的心输出量并不完全等同于相同的工作量或消耗相同的能量。如左右心室尽管输出量相等，但其作功量和能量消耗显然不同。因此，心脏作功量比心输出量更能全面地对心脏泵血功能进 行评价。 1(每搏功和每分功:心脏收缩推动血液进入动脉，一方面造成动脉血管内具有较高的压力，另一方面使血液以较快的速度流动。因此，心脏射血所释放的机械能转化为动脉血管内的压强能和血流的动能。心室一次收缩所作的功称为每搏功或搏功(stroke work)，它可以用搏出血液所增加的压强能和动能来表示。前者等于搏出量乘以射血压力，所以: 每搏功=搏出量×射血压力，动能 一般情况下，动能在左室搏功中所占比例很低(,1%)，而且血液流速变化不大，故动能部分可以略而不计。射血压力为射血期左心室内压和舒张末期室内压力之差。由于射血期中左心室内压是不断变化的，测量计算比较困难，故实际应用时可以简化，用平均动脉压代替射血期左心室内压，左心房平均压代替左心室舒张末期压力，便可计算出每搏功。具体计算如下: 每搏功(g?m)=搏出量(cm3)×血液比重×(平均动脉压,平均心房压mmHg)×(13.6g/cm3)×(1/1000) 如搏出量为70ml，收缩压为120mmHg，舒张压为80mmHg，平均左房内压为6mmHg，血液比重为1.055，则每搏功为87.7g?m。 每分功(minute work)是指左心室每分钟作的功。等于每搏功乘以心率。若心率为75次/分钟，每搏功为87.7g?m,，则每分功为6.58kg?m/min。 心脏的收缩不仅仅是射出一定量的血液，而且使这部分血液具有较高的压强能和较快的流速。在搏出量相同的条件下，随着动脉血压的升高，心肌收缩的强度和心脏的作功量将增加。实验证明，心肌的耗氧量和心肌的作功量相平行，心室射血期压力和动脉压的变动对心肌耗氧量的影响大于心输出量变动的影响。因此，用心脏作功量来评定心脏泵血功能要比单纯用心输出量更为全面，尤其在对动脉压高低不等的各个体之间以及同一个体动脉血压发生变动前后的心脏泵血功能进行比较时更是如此。 正常情况下，左、右心室输出量基本相等，但肺动脉平均压仅为主动脉的1/6左右，故右心室作功量也只有左心室的1/6。 2(心脏的作功效率:在心动周期中，心肌消耗的能量不仅用于对外射出血液，完成机械功(外功)，还把大部分能量用于完成离子跨膜主动运转、产生兴奋和启动收缩、产生和维持心室壁张力、克服心肌组织内部的粘滞阻力等，这部分能量不用于对外作功，称为内功，最后转化为热能释放。心脏所作的外功占心脏总能量消耗的百分比称为心脏的效率(cardiac efficiency)。心肌能量来源主要是物质的有氧氧化，故心肌耗氧量可作为心脏能量消耗的良好指标。心脏的效率可用下列公式计算: 正常心脏的最大效率为20%,25%，心肌耗氧量主要取决于心肌的张力和张力持续的时间。动脉血压升高时，为射出相同量的搏出量，心室必须加强收缩，收缩期室壁张力增高，心肌耗氧量增加，心脏效率降低。充血性心力衰竭时，外周血管收缩，心室射血的阻力加大，收缩期室壁张力增高;另一方面射血分数降低，心室舒张末期容积加大，舒张期室壁张力也增高，都导致心肌耗氧量增加，心脏的效率降低，最大效率可降至5%,10%。 (三)心脏泵功能的储备 健康成年人静息状态下心输出量为5L/min左右，剧烈运动时心输出量可以增加5,6倍，达25,30L/min。说明健康人心脏泵血功能有很大的储备。心输出量随 机体代谢需要而增加的能力，称为泵功能储备或心力储备(cardiac reserve)。储备量的大小，可以反映心脏的健康程度。心脏每分钟能够射出的最大血量称最大输出量。有些运动员，心脏的最大输出量可达35L/min以上，为静息时的8倍，比普通健康人能更好地耐受剧烈运动。而某些心脏病患者出现心功能不全时，静息时心输出量和正常人差别不明显，而在运动时心输出量不能相应增加，出现心悸、气急等症状，说明心力储备降低。因此，心力储备的大小可以反映心脏泵血功能对机体代谢需求的适应能力。心力储备的大小主要取决于每搏输出量和心率能够提高的程度。 1(搏出量的储备:搏出量是心室舒张末期容积和收缩末期容积之差，两者都有一定的储备量，共同构成搏出量的储备。正常静息时心室舒张末期容积约125ml，搏出量约70ml。由于心肌组织胶原纤维的存在，心室不能过分扩大，一般只能达到140ml左右，因此舒张期储备只有15ml。而当心肌作最大收缩时，心室收 ,20ml，使搏出量增加35,40ml。因此，收缩期储备是缩末期容积可缩小到15 搏出量储备的主要成分。收缩期储备通过提高心肌收缩力而实现。 2(心率储备:在一定范围内增快心率并保持搏出量不变，心输出量增加，可达静息状态时的2,2.5倍。因此，心率储备是心力储备的另一个因素。但心率过快时，由于舒张期过短，充盈不足，导致每搏输出量下降，反而使心输出量降低。健康成人心输出量随心率加快而增多的最高心率为160,180次/分钟。 心力衰竭患者，由于心肌收缩减弱，搏出量减少，心室作最大射血后心室内余血量增加，心室舒张末期容积增大，收缩期储备和舒张期储备都降低，使心率代偿性增快，在静息状态下已经动用了心率储备。另外，这类患者的心率增快至120,140次/分钟时心输出量就开始下降，更使心率储备降低。反之，运动员心肌纤维粗、收缩力强，射血充分，并有较大的收缩期储备;另一方面运动员在静息状态下的心率低于一般健康人，心肌收缩能力强，心室射血速度和舒张速度都快，心率达200,220次/分钟时心输出量才开始下降，其心率储备也大。