心臟生理課件

1、第四章 血液循環(huán)Blood circulation沈字玲 生理教研室心臟的重要性： 80歲的人一生中：心臟跳動(dòng)約30億次！輸送血液達(dá)3億多升，可裝滿1600架四引擎波音747客機(jī)的全部油箱！所作的功，相當(dāng)于將3萬(wàn)公斤重的物體上舉到喜馬拉雅山頂峰所作的功！一、心臟泵血的過(guò)程1. 概念：心臟每收縮和舒張一次的機(jī)械活動(dòng)周期。心動(dòng)周期時(shí)程取決于心率快慢。（一）心動(dòng)周期心動(dòng)周期:T=1/f60s/750.8s 第一節(jié) 心臟的泵血功能2.心動(dòng)周期的特征心房心室收縮和舒張交替進(jìn)行；舒張時(shí)間均長(zhǎng)于收縮時(shí)間，利于心臟休息；存在全心舒張期，有利于心室充盈；心率的快慢主要影響舒張期。概念：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)心臟收縮舒張的次

2、數(shù)。 健康成人靜態(tài)時(shí)心率60-90次/min。年齡：新生兒130次/分性別：女男興奮狀態(tài)：運(yùn)動(dòng)、情緒激動(dòng)安靜、休息體溫：每1心率10次/分3.心率（heart rate, HR)變異范圍：（1）等容收縮期 0.05s心室收縮,室內(nèi)壓迅速室內(nèi)壓房?jī)?nèi)壓房室瓣關(guān)閉室內(nèi)壓動(dòng)脈壓動(dòng)脈瓣關(guān)閉心室容積不變1.心室收縮期（二）心室的泵血過(guò)程（2）快速射血期 0.1s心室收縮，室內(nèi)壓達(dá)到峰值動(dòng)脈壓升高室內(nèi)壓動(dòng)脈壓動(dòng)脈瓣開(kāi)放，迅速射血入主動(dòng)脈心室容積減小射血速度快，射血量占總射血量2/3 （3）減慢射血期 0.15s心肌收縮強(qiáng)度，室內(nèi)壓動(dòng)脈壓室內(nèi)壓略動(dòng)脈壓（射血由血液動(dòng)能和慣性引起）射血速度減慢，射血量占總射血量

3、1/3（1）等容舒張期 0.07s 心室舒張,室內(nèi)壓迅速室內(nèi)壓動(dòng)脈壓動(dòng)脈瓣關(guān)閉室內(nèi)壓房?jī)?nèi)壓房室瓣關(guān)閉心室容積不變2.心室舒張期（2）快速充盈期 0.11s心室舒張，室內(nèi)壓降至最低值室內(nèi)壓房?jī)?nèi)壓房室瓣開(kāi)放血液被快速抽吸入心室，心室容積回流速度快，充盈量占充盈總量2/3（3）減慢充盈期 0.22s心室充盈量增加，血液回流入心室速度下降 快速充盈期和減慢充盈期處于全心舒張期，是心室充盈的主要時(shí)期，充盈量占心室充盈總量的3/4。（4）心房收縮期 0.1s 心房收縮，房?jī)?nèi)壓心房?jī)?nèi)剩余血液被擠入心室心室充盈量進(jìn)一步增加心房的作用：接納和貯存靜脈回流的血液；使心室充盈量增加1030%。1.心房收縮期2.等容

4、收縮期3.快速射血期4.減慢射血期5.等容舒張期6.快速充盈期7.減慢充盈期a.主動(dòng)脈瓣開(kāi)啟b.主動(dòng)脈瓣關(guān)閉c.二尖瓣關(guān)閉d.二尖瓣開(kāi)啟犬心動(dòng)周期中，左心內(nèi)壓力、容積和瓣膜等的變化壓力房室瓣動(dòng)脈瓣心室容積等容收縮期房?jī)?nèi)壓 室內(nèi)壓動(dòng)脈壓關(guān)閉關(guān)閉不變快速射血期房?jī)?nèi)壓動(dòng)脈壓關(guān)閉開(kāi)放減小等容舒張期房?jī)?nèi)壓 室內(nèi)壓室內(nèi)壓動(dòng)脈壓開(kāi)放關(guān)閉增大1. 心室的收縮和舒張是引起心臟泵血的根本動(dòng)力；2. 室內(nèi)壓與其相鄰心房和動(dòng)脈的壓力差是心臟泵血的直接動(dòng)力;3. 瓣膜的開(kāi)啟與關(guān)閉決定著血流的方向；4. 心房起到接納和啟動(dòng)泵的作用小 結(jié)（三）心音 1.概念：心動(dòng)周期中，心臟瓣膜關(guān)閉和血液撞擊心室壁等因素引起的機(jī)械振動(dòng)所產(chǎn)

5、生的聲音。第一心音第二心音成因房室瓣關(guān)閉，血流沖擊動(dòng)脈壁和心室壁引起振動(dòng)動(dòng)脈瓣關(guān)閉，血流沖擊大動(dòng)脈根部及心室壁引起振動(dòng)意義標(biāo)志心室開(kāi)始收縮標(biāo)志心室開(kāi)始舒張聽(tīng)診部位左鎖骨中線第五肋間，心尖搏動(dòng)處第二肋間胸骨右緣第一、第二心音比較二、心泵功能的評(píng)定1.每搏輸出量：一側(cè)心室在一次心搏中射出的血液量，簡(jiǎn)稱搏出量。正常成人安靜6080ml。射血分?jǐn)?shù)：搏出量占心室舒張期末容積的百分比。健康成年人55%65%。3.每分輸出量：一側(cè)心室每分鐘輸出的血量，簡(jiǎn)稱心輸出量。等于搏出量乘以心率。 誰(shuí)的心臟泵血功能強(qiáng)？4.心指數(shù)：空腹和安靜狀態(tài)下，每平方米體表面積的心輸出量。健康成人靜息心指數(shù)3.03.5L/min.m

6、2。心指數(shù)每分輸出量(L)/體表面積(m2)變異情況：10歲4L/min.m280歲接近2L/min.m2意義：評(píng)定不同個(gè)體的心功能。心輸出量取決于心率和搏出量，機(jī)體通過(guò)對(duì)心率和搏出量的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)心輸出量。 每分輸出量每搏輸出量心率 等長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)前負(fù)荷、后負(fù)荷、心縮能力四、影響心輸出量的因素1.前負(fù)荷前負(fù)荷：心室肌收縮前承受的負(fù)荷心肌前負(fù)荷=心室舒張末期容積 =靜脈回心血量+射血后心內(nèi)剩余血量 靜脈回心血量是決定心室前負(fù)荷的主要因素異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)（Frank-Starling機(jī)制）： 一定范圍內(nèi)，前負(fù)荷(心舒末期容積)心肌初長(zhǎng)度 心肌收縮力 搏出量 Starling定律：心臟不依賴神

7、經(jīng)體液因素，自身調(diào)節(jié)并平衡搏出量與靜脈回心血量之間關(guān)系的現(xiàn)象。心肌前負(fù)荷對(duì)心輸出量的影響正常心室肌具有較強(qiáng)的抗過(guò)度延伸的特性，心室功能曲線不會(huì)出現(xiàn)明顯的下降支。2.心肌后負(fù)荷壓心肌后負(fù)荷: 大動(dòng)脈血壓。射血期縮短，射血速度等容收縮期延長(zhǎng)心肌收縮速度搏出量動(dòng)脈血壓(一定范圍內(nèi))概念：心肌不依賴前、后負(fù)荷而改變其力學(xué)活動(dòng)的一種內(nèi)在特性。 心肌收縮能力，同樣前負(fù)荷條件下，搏出量3.心肌收縮能力4.心率對(duì)心輸出量的影響40150次/分，心率心輸出量150次/分，搏出量心輸出量。原因：心室舒張期縮短心室充盈量 搏出量40次/分，每分心輸出量。 原因：心室舒張期過(guò)長(zhǎng)，心室充盈早已接近最大限度，心室舒張期的

8、延長(zhǎng)不能進(jìn)一步增加充盈量和搏出量。安靜：心率75次/分 心輸出量56L/分 運(yùn)動(dòng)：心率100200次/分 心輸出量2530L/分 四、心泵功能的儲(chǔ)備概念：心輸出量隨機(jī)體代謝需要增加的能力，反映心臟泵血功能。搏出量?jī)?chǔ)備：收縮期5560ml，舒張期15ml；心率儲(chǔ)備：活動(dòng)時(shí)心率（一定范圍內(nèi)）加快，心輸出量增加。一、心肌細(xì)胞的類(lèi)型1.工作細(xì)胞 分布：心房肌、心室肌細(xì)胞 特點(diǎn)：有收縮性，無(wú)自律性2.自律細(xì)胞 分布：竇房結(jié)、房室交界內(nèi)房結(jié)區(qū)和結(jié)希區(qū)、房室束及其分支和浦肯野細(xì)胞 特點(diǎn)：有自律性，無(wú)收縮性第二節(jié) 心臟的生物電活動(dòng)和生理特性二、心肌細(xì)胞的跨膜電位（一）心室肌細(xì)胞的跨膜電位及形成機(jī)制RP幅度：9

9、0mV機(jī)制：K+平衡電位1.心室肌RP2.心室肌AP0膜電位(mV)-90043211期 ：快速?gòu)?fù)極初期0期：去極化2期(平臺(tái)期)：心室肌AP持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的主要原因，區(qū)別于神經(jīng)或骨骼肌細(xì)胞AP的主要特征。3期：快速?gòu)?fù)極末期4期：靜息期，穩(wěn)定于RP水平 歷時(shí)250-300ms心室肌AP形成機(jī)制：0期0期：膜電位由 -90mV迅速上升到+30mV，歷時(shí)1-2ms。機(jī)制：膜去極化到TP水平，快鈉通道被激活，Na+迅速內(nèi)流，膜電位達(dá)到Na+平衡電位。TP機(jī)制：以Ito通道負(fù)載的K+為主要離子的一過(guò)性外向電流1期1期：AP去極化達(dá)到峰值后，出現(xiàn)快速而短暫的復(fù)極化，膜內(nèi)電位迅速降到0mV左右，歷時(shí)l0ms

10、。 TP2期：復(fù)極化過(guò)程基本停滯于0mV左右，歷時(shí)100150ms。2期平臺(tái)期主要電流：L型慢鈣通道(ICa-L)：Ca2+緩慢內(nèi)流外向延遲整流鉀流(IK)，IK1通道的內(nèi)向整流TPIK1內(nèi)向整流： IK1通道對(duì)k+的通透性因膜去極化而降低的現(xiàn)象。阻礙了平臺(tái)期k+外流，使膜電位難以迅速?gòu)?fù)極化。RP： IK1通道通透性高，鉀離子平衡電位膜超極化：IK1通道通透性高，k+內(nèi)流膜去極化：IK1通道通透性， k+外流機(jī)制：鈣通道失活， IK 增加引起K+大量外流，復(fù)極化過(guò)程快速完成。3期：平臺(tái)期后，膜內(nèi)電位迅速下降到-90mV歷時(shí)100-150ms3期TP4期：激活鈉鉀泵，泵出Na+泵入K+。4期Ca

11、2+由Na+-Ca2+交換體和鈣泵排出至胞外。心室肌細(xì)胞AP離子機(jī)制小結(jié)0 期 Na+內(nèi)流(快Na+通道)1 期 K+一過(guò)性外向電流(Ito)2 期 Ca2+內(nèi)流(ICa-L), 鉀外流(IK, IK1)3 期 K+外流 (IK)4 期 Na+-K+交換(鈉泵); Na+-Ca2+交換(Na-Ca2+交換體)1.竇房結(jié)細(xì)胞AP的離子基礎(chǔ)0期去極幅度小,速率慢；無(wú)明顯1, 2期；3期最大復(fù)極電位小；4期自動(dòng)去極速度快（二）自律細(xì)胞跨膜電位及形成機(jī)制自律細(xì)胞產(chǎn)生自律性的基礎(chǔ)：4期自動(dòng)去極化（1）竇房結(jié)細(xì)胞AP特征（2）竇房結(jié)細(xì)胞AP形成機(jī)制0期：當(dāng)4期自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位,激活慢鈣通道，引起Ca2

12、+內(nèi)流。0期3期：慢鈣通道逐漸失活，Ca2+內(nèi)流；鉀通道被激活，K+外流逐漸增加，形成了復(fù)極化。3期4期：K+遞減性外流，Na+遞增性內(nèi)流（If電流）；Ca2+ 內(nèi)流（T型鈣通道），引起緩慢自動(dòng)去極化。-65mvICa-TIK激活I(lǐng)f04ICa-T0mvIK失活3竇房結(jié)細(xì)胞AP的離子基礎(chǔ)小結(jié)0期: Ca2+內(nèi)流(ICa-L)3期: K+外流(IK)4期:進(jìn)行性衰減的K+外流漸強(qiáng)的If(Na+內(nèi)流)Ca2+內(nèi)流(ICa-T)-65mvICa-TIK激活I(lǐng)f04ICa-T0mvIK失活32.浦肯野細(xì)胞動(dòng)作電位AP波形及0,1,2,3期離子基礎(chǔ)與心室肌細(xì)胞相似。特點(diǎn)：4期電位不穩(wěn)定，存在自動(dòng)去極化。

13、快反應(yīng)細(xì)胞AP慢反應(yīng)細(xì)胞AP快反應(yīng)心肌細(xì)胞：去極化由Na+快速內(nèi)流引發(fā)的AP，去極化速率快。 慢反應(yīng)心肌細(xì)胞：去極化由Ca2+內(nèi)流引發(fā)的AP，去極化速率慢。三、心肌的生理特性（一）興奮性1.心肌興奮性的周期性變化(1)有效不應(yīng)期（effective refractory period, ERP）0期至3期-55mV,為絕對(duì)不應(yīng)期，鈉通道失活。從-55mV到-60mV,鈉通道開(kāi)始復(fù)活，刺激可引起局部反應(yīng)，但不能引起AP，為局部反應(yīng)期。0期開(kāi)始至3期復(fù)極化至-60mV，興奮性為零不能產(chǎn)生新的AP（2）相對(duì)不應(yīng)期 膜電位復(fù)極化從-60mV到-80mV 細(xì)胞興奮性低于正常鈉通道逐漸恢復(fù)，但興奮性仍低于

14、正常。閾上刺激可引起興奮，此時(shí)AP去極化速度和幅度小于正常。 （3）超常期 復(fù)極化從-80mV到-90mV 興奮性高于正常鈉通道基本恢復(fù)到備用狀態(tài)。膜電位復(fù)極至-80 -90mV，膜電位與閾電位之間的較小，興奮性高于正常。決定興奮性的主要因素鈉通道狀態(tài) 鈉通道狀態(tài)膜電位備用（關(guān)閉） RP（-90mV）激活TP（-70mV）失活激活后迅速失活復(fù)活（失活備用）待膜電位復(fù)極化至-60mV之后，開(kāi)始復(fù)活。膜電位恢復(fù)到RP，全部復(fù)活。興奮性的周期性變化小結(jié)時(shí)間興奮性原 因有效不應(yīng)期0期復(fù)極至-60mv 零Na+通道失活相對(duì)不應(yīng)期-60-80mv低部分Na+通道恢復(fù)超常期-80-90mv高大部分Na+通道

15、恢復(fù)一次興奮過(guò)程中興奮性的周期性變化2. 影響興奮性的因素S1(mv)0 0 100 200 300 400 (ms) 40-90-40-60-801S22TP-2020RPRP水平下移或TP水平上移膜電位與TP的距離增加興奮性降低 。3.興奮周期性變化與心肌收縮關(guān)系心室肌有效不應(yīng)期延續(xù)到心肌舒張?jiān)缙?。決定了心室肌不會(huì)發(fā)生強(qiáng)直收縮。機(jī)械收縮AP4.期前收縮與代償間歇期前收縮：心臟受到竇性節(jié)律之外的刺激，產(chǎn)生的收縮在竇性節(jié)律收縮之前。代償間歇：一次期前收縮后出現(xiàn)一段較長(zhǎng)的舒張期。期前收縮和代償性間歇實(shí)驗(yàn)（二）自律性概念：組織細(xì)胞在沒(méi)有外來(lái)因素作用下，自動(dòng)地發(fā)生節(jié)律性興奮的特性。 4期自動(dòng)去極化是

16、自律性的基礎(chǔ)。2.心臟的正常起搏點(diǎn) 竇房結(jié)細(xì)胞自律性最高，100次/min，房室交界50次/min，普肯野纖維25次/min。竇性心律：由竇房結(jié)控制的心搏節(jié)律。心臟的起搏細(xì)胞分布潛在起搏點(diǎn)：竇房結(jié)以外的自律細(xì)胞受竇房結(jié)控制，自身自律性表現(xiàn)不出來(lái)。異位起搏點(diǎn)：異常情況下，潛在起搏點(diǎn)自律性升高，取代竇房結(jié)引發(fā)心房或心室興奮和收縮。3.竇房結(jié)對(duì)潛在起搏點(diǎn)的控制搶先占領(lǐng)：潛在起搏點(diǎn)4期自動(dòng)去極化尚未達(dá)到TP時(shí)，已被竇房結(jié)傳來(lái)的沖動(dòng)所激動(dòng)而產(chǎn)生AP，自身的自律性無(wú)法表現(xiàn)出來(lái)。超速驅(qū)動(dòng)壓抑超速驅(qū)動(dòng)：當(dāng)自律細(xì)胞受到高于其固有自律頻率的刺激時(shí)，按外加刺激的頻率發(fā)生興奮。超速驅(qū)動(dòng)壓抑：當(dāng)外來(lái)超速驅(qū)動(dòng)刺激停止后,

17、自律細(xì)胞不能立即恢復(fù)其固有自律性活動(dòng),需經(jīng)一段時(shí)間才恢復(fù)其自律性。4期自動(dòng)除極速度（主要因素）3.影響自律性的因素最大復(fù)極電位與TP的差距（三）傳導(dǎo)性 1.心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng) 竇 房 結(jié) 結(jié)間束 房間束（優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路） 房室交界 心房肌 房室束 左、右束支 浦肯野纖維 心室肌 心房肌(0.4m/s)竇房結(jié) 0.05m/s 房室交界 房室束 浦肯野纖維 心室肌 0.020.05m/s 1.5m/s 4.0m/s 1m/s 特點(diǎn)：房室延擱：房室交界傳導(dǎo)速度慢。保證心房先收縮，心室后收縮，有利于心室充盈；浦肯野細(xì)胞傳導(dǎo)速度快：保證所有心室肌細(xì)胞同步收縮，有利于心室射血。心肌閏盤(pán)(縫隙連接)Gap J

18、unction Channel2.影響傳導(dǎo)性的因素傳導(dǎo)快結(jié)構(gòu)因素（細(xì)胞直徑及縫隙連接數(shù)量）直徑粗大胞內(nèi)電阻小縫隙連接數(shù)量多胞外電阻小 生理因素鄰近未興奮部位膜的興奮性是否正常不應(yīng)期是導(dǎo)致興奮傳導(dǎo)障礙的重要原因（四）收縮性心肌收縮的特點(diǎn)有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)。1.同步收縮同步收縮力大，泵血效果好。2.不發(fā)生強(qiáng)直收縮3.依賴細(xì)胞外的Ca2+ 在一定范內(nèi) Ca2+o Ca2+內(nèi)流肌縮力，否則反之。三、體表心電圖概念： 將引導(dǎo)電極置于身體一定部位，記錄整個(gè)心動(dòng)周期中心電變化的波形圖。人體ECG記錄的方法正常人心電圖名稱含義P波兩心房去極化過(guò)程QRS波群兩心室去極化過(guò)程化T波兩心室復(fù)極化過(guò)程P-R間期心房除極開(kāi)始到心室除極開(kāi)始P-R段心房除極完畢到心室除極開(kāi)始S-T段兩心室完全興奮Q-T間期心室除極化和復(fù)極化時(shí)間小 結(jié)心動(dòng)周期、搏出量、心輸出量概念？心臟泵血過(guò)程：等容收縮期、射血期、等容舒張期和充盈期瓣膜情況和血流方向？心肌的前負(fù)荷和后負(fù)荷？影響心輸出量的因素有哪些？心室肌細(xì)胞AP分期和離子基礎(chǔ)？心肌細(xì)胞興奮性周期性變化？有效不應(yīng)期意義？心臟正