5-血液生理1

第四章血液循环CirculationCardiovascularphysiologyOverviewInthesimplestterms,acardiovascularsystemisaseriesoftubes(thebloodvessels)filledwithfluid(blood)andconnectedtoapump(theheart)Questionswillbeaddressed:Howdoestheheartwork?WhydoestheheartworkthroughyourlifeWhatdoestheheartworkfor?Howandwhydoestheheartadjustundersomeconditions?HistoryofCirculation：三万年前的一幅山洞壁画—猛犸象侧身及其心脏。盖伦（Galen130-200）动脉含血（以前认为动脉中只有气）对心脏运动瓣膜的功能描述是正确的，但是对血液的流动象潮水，而不是循环。塞尔维特（Servetus）发现肺循环。哈维（WilliamHarvey1578—1657）现代血液循环学说的创始者①血液必须经过肺才能从心脏右边流到左边；②心脏是肉质的；③心脏主要功能是收缩而不是舒张；④血液是循环的，而不是肝利用食物不断合成血液，不断从起点流向终点。第一节心脏的泵血功能ThepumpingoftheheartBasicmechanicalfeaturesofthiscardiacpump;Factorsthatinfluenceand/orregulatethecardiacoutput;Variousmethodsforestimatingcardiacmechanicalfunction.Core——心脏HeartAnatomy:四个腔室(Chambers)和瓣膜(Valves)心房肌和心室肌纤维并无直接联系心肌有多种类型细胞：工作细胞、自律性细胞、传导细胞Diastole(dilation)andsystole(contraction)一、Cardiaccycle1、概念：心脏的一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期。Acardiaccycleisdefinedasonecompletesequenceofcontractionandrelaxation.2、心动周期持续的时间与心跳频率(Heartrate)有关。正常成年人的心率为75beats/min，心动周期为0.8ms。全心舒张期：心室和心房都处于舒张期。左右两侧心房和心室的活动几乎是同步的。心房和心室的收缩期均短于舒张期。心动周期中心房和心室活动的顺序和时间关系Concerns在每一个心动周期中心房和心室的收缩是交替的；两侧心房和心室的活动几乎是同步的；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。(ImportanceofExerciseTraining)（一）EjectionandFilling1心房收缩期：持续时间为0.1s;2心室收缩期等容收缩期(periodofisovolumiccontraction)：室内压急剧升高，心室容积无变化射血期(periodofventricularejection)Rapid——容积减少，内压继续上升到峰值(0.1s)Slow——室内压和主动脉压由峰值逐步下降。需要说明的地方在快速射血的中期或稍后，心室内压已经低于主动脉压，但此时，心室内血液因受到心室肌收缩的作用而具有较高的动能，依其惯性作用可以逆压力梯度维持射入主动脉。3、心室舒张期1）等容舒张期(Periodofisovolumicrelaxation)室内压下降但仍高于心房压，但心室容积并不改变，室内压以极快的速度，大幅度下降。持续时间为0.06~0.08s。2）心室充盈期(Periodoffilling)Rapid——房室瓣开启，心室容积增大0.11s，Slow——入室血流速度减慢，容积增大0.22s；Periodofatrialsystole——心房收缩，增加0.1s。左心室泵血机制室壁心肌的收缩和舒张，是造成房内压力变化，从而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；而压力梯度是推动血液在相应腔室之间流动的主要动力，血液的单方面流动则是瓣膜活动的配合下实现的。心动周期各时相中，左侧心脏内压力、容积和瓣膜等变化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a和b：分别表示主动脉瓣开启和关闭；c和d：分别表示二尖瓣关闭和开启。1mmHg=0.133kPa心动周期中的压力变化：最高：室内压：快速射血期末动脉压：快速射血期末最低：室内压：快速充盈期末动脉压：等容收缩期末心动周期中的4对矛盾：心脏缩与舒（主要矛盾）压力升与降瓣膜开与关血液进与出Summaryforcardiaccycle心房和心室在心脏泵血活动中的作用心室-动脉压力梯度导致半月瓣开放推动血液从心室射入动脉；房-室压力梯度是血液由心房流入心室的动力，主要是依靠心室的舒张，而不是心房的收缩；心房收缩对心室充盈的作用并非主要的，如心房颤动时对心室的充盈和射血功能影响并不严重，而心室颤动时心脏泵血活动立即停止。心脏瓣膜的活动1.瓣膜的开启：房室瓣，半月瓣。2.功能：保持血液的定向流动；保证血液流动畅通无阻；保证室内压迅速升高。3.瓣膜病：瓣膜狭窄，闭锁不全心音与心音图1.心音的定义：心动周期中心肌收缩、瓣膜开闭、血液流速的变化及所形成的涡流等引起的机械性震动。2.心音图：机械震动转换成电信号后得到的图形。3.心音的种类：1~4心音时期、听诊部位、特点、构成。三、心脏泵功能的评定(一)心脏的输出量——基本指标1、每分输出量和每搏输出量——左右基本相同。每搏输出量(strokevolume)：一侧心室每次跳动射出的血量。每分输出量(minutevolumeorcardiacoutput)：每搏输出量心率心输出量与性别、年龄及其生理情况有关；正常值：男性：心输出量=70ml75=5L/min2.Cardiacindex以单位体表面积计算的心输出量；正常值：3.0~3.5L/min.m2；影响心指数的因素：不同的生理条件如年龄、运动、妊娠、进食和情绪等。（二）Ejectionfraction概念：射出血量与心室舒张末期容积的比值。正常值：55-65%forhumansubject。左心室的输出量大于右心室的输出量。（三）心脏作功量每搏功=每搏输出量（射血期左室内压-左室舒张末期压力）每搏功=每搏输出量（平均动脉压-左房平均压）四、心脏泵血功能的调节Multiplefactorsinfluencestrokevolume（一）每搏输出量的调节在心率不变的情况下，每搏输出量取决于心肌纤维本身的收缩能力，因此影响心肌收缩强度和速度的因素均能影响每搏输出量。心肌收缩的“全或无”现象相邻的心肌细胞是由闰盘连接，由于闰盘的特殊结构和特性，兴奋可以通过它由一个心肌细胞传播到另一个心肌细胞。因此，整个心室（或整个心房）可以看成是一个功能上相互联系的合胞体，产生于心室某一处的兴奋可以在心肌细胞之间迅速传递，引起组成心室所有心肌细胞几乎同步收缩。1.心肌的初长度——异长调节*定义：前负荷通过初长度改变对每搏输出量进行调节。*前负荷：心舒张末期的血量或压力和心室收缩前存在的负荷。*心肌初长度是由心肌收缩前所承受的前负荷所决定的。骨骼肌的长度-张力曲线AT：主动张力RT：静息张力（被动张力）Tmax：最大张力；Lopt：最适初长心室功能曲线充盈压在1.6~2kPa（12~15mmHg）是人体心室最合适前负荷，每搏输出量随着初长度的增加而增加。充盈压在2~2.7kPa（15~20mmHg）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）前负荷的变化引起每搏输出量无变化或轻度下降。Frank-StarlinglawoftheheartLength-Tensionrelationship在正常情况下，引起心肌初长度变化的主要因素是静脉回心血量，在一定范围内，静脉回心血量的增加，心室充盈较多，每搏输出量增加。Starling于1914是最早对心脏异长调节的研究者，故又称为Starling定律：前负荷通过初长度的改变对每搏输出量进行调节，又称异长自身调节。2.心肌的收缩性——等长调节通过心肌收缩活动的强度和速度来调节心脏活动的调节为等长调节。影响心肌收缩性因素较多：自主神经系统和多种体液因素。其中支配心脏的交感神经和血液中儿茶酚胺是控制心肌收缩能力的最重要的生理因素。调节心肌的收缩性的机制1.活化横桥数和肌凝蛋白ATP酶活性是控制收缩能力的主要因素；2.粗细肌丝的重叠增加；3.活化横桥数与最大横桥数的比例取决于兴奋后胞浆内钙浓度和肌钙蛋白对钙的亲和力；4.儿茶酚胺、茶碱、体育锻炼、甲伉等因素影响心肌收缩力的机制。3.后负荷对每搏输出量的影响后负荷——动脉压（相对于心室而言）后负荷大，每搏输出量小，后负荷小，每搏输出量大。机制动脉压升高（后负荷增加）等容收缩期室内压锋值增加才能推开动脉瓣膜等容收缩期延长相对射血期缩短射血期心室肌纤维缩短的程度和速度均减少射血速度减慢每搏输出量减少。小结心室后负荷的本身直接影响每搏输出量，随后通过异长和等长调节机制，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压增高情况下，能维持当前心输出量。（二）心率对心输出量的影响在一定范围内，心率的加快可增加每分输出量1.在正常人心率在50~150次/分，心率越快，输出量越高。2.心率大于180次/分，每搏输出量下降。3.心率过慢（小于40次/分）每搏输出量下降。心率对心输出量的影响曲线1表示无锻炼的正常人的心输出量；曲线2表示有体育锻炼的正常人的心输出量，当心率超过二百次时，心输出量才下降。；（三）心脏泵血功能储备概念：心输出量能通过新陈代谢的需要而增加的能力。影响因素：心率贮备——提高心输出量的重要途径，增加2~2.5倍；收缩期贮备——也是提高心输出量的重要途径；舒张期储备等——轻度储备作用小结掌握：1.心肌收缩的特点2.心肌泵血过程和机制3.心脏泵血功能的评定4.影响心输出量的因素熟悉：1.心动周期中瓣膜的活动2.心脏输出量心指数及射血分数了解：心音第一心音和第二心音发生时间及其产生原理Summary第二节心脏的生物电活动和生理特性心脏的主要功能是泵血，70岁一生泵血160000m3。心脏不断地有秩序的、协调的收缩与舒张，是实现泵血功能的必要条件而心脏的这种功能是依赖于心肌细胞的生理特性：兴奋性、传导性、收缩性、自律性和电生理特性。(Excitability)兴奋性(Conductivity)传导性(Contractility)收缩性(Autorhythmicity)自律性WorkingCell(工作细胞)：有兴奋性、传导性、收缩性；无自律性Atriummyocardium(心房肌)Ventricularmyocardium(心室肌)（Excitability,Conductivity,Contractility）AutorhythmicCell(自律细胞)：有自律性、兴奋性、传导性；无收缩性S-Anode（窦房结）A-Vnode(房室结)A-Vbundle(房室束)Purkinjefibersystem（浦肯野纤维）（Excitability,Conductivity,Autorhythmicity）心肌细胞的分类自律细胞构成心脏的特殊传导系统窦房结↓↓结间束房间束（优势传导通路）↓↓房室交界心房肌↓房室束↓左、右束支↓浦肯野纤维↓心室肌(窦房结自律性最高，浦肯野纤维最低)主要特征(与神经和骨骼肌等其它可兴奋细胞相比)：自律细胞：自动去极化工作细胞：动作电位有平台期一、心肌细胞的电活动一、心肌细胞的跨膜电位和形成机制（1）Amplitud