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：心臟跳動約30億次！輸送血液達3億多升，可裝滿1600架四引擎波音747客機的全部油箱！所作的功，相當于將3萬公斤重的物體上舉到喜馬拉雅山頂峰所作的功！一、心臟泵血的過程1. 概念：心臟每收縮和舒張一次的機械活動周期。心動周期時程取決于心率快慢。（一）心動周期心動周期:T=1/f60s/750.8s 第一節(jié) 心臟的泵血功能2.心動周期的特征心房心室收縮和舒張交替進行；舒張時間均長于收縮時間，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：單位時間內(nèi)心臟收縮舒張的次

2、數(shù)。 健康成人靜態(tài)時心率60-90次/min。年齡：新生兒130次/分性別：女男興奮狀態(tài)：運動、情緒激動安靜、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)壓房內(nèi)壓房室瓣關(guān)閉室內(nèi)壓動脈壓動脈瓣關(guān)閉心室容積不變1.心室收縮期（二）心室的泵血過程（2）快速射血期 0.1s心室收縮，室內(nèi)壓達到峰值動脈壓升高室內(nèi)壓動脈壓動脈瓣開放，迅速射血入主動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心肌收縮強度，室內(nèi)壓動脈壓室內(nèi)壓略動脈壓（射血由血液動能和慣性引起）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)壓動脈壓動脈瓣關(guān)閉室內(nèi)壓房內(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)壓房內(nèi)壓房室瓣開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，房內(nèi)壓心房內(nèi)剩余血液被擠入心室心室充盈量進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.主動脈瓣開啟b.主動脈瓣關(guān)閉c.二尖瓣關(guān)閉d.二尖瓣開啟犬心動周期中，左心內(nèi)壓力、容積和瓣膜等的變化壓力房室瓣動脈瓣心室容積等容收縮期房內(nèi)壓 室內(nèi)壓動脈壓關(guān)閉關(guān)閉不變快速射血期房內(nèi)壓動脈壓關(guān)閉開放減小等容舒張期房內(nèi)壓 室內(nèi)壓室內(nèi)壓動脈壓開放關(guān)閉增大1. 心室的收縮和舒張是引起心臟泵血的根本動力；2. 室內(nèi)壓與其相鄰心房和動脈的壓力差是心臟泵血的直接動力;3. 瓣膜的開啟與關(guān)閉決定著血流的方向；4. 心房起到接納和啟動泵的作用小 結(jié)（三）心音 1.概念：心動周期中，心臟瓣膜關(guān)閉和血液撞擊心室壁等因素引起的機械振動所產(chǎn)

5、生的聲音。第一心音第二心音成因房室瓣關(guān)閉，血流沖擊動脈壁和心室壁引起振動動脈瓣關(guān)閉，血流沖擊大動脈根部及心室壁引起振動意義標志心室開始收縮標志心室開始舒張聽診部位左鎖骨中線第五肋間，心尖搏動處第二肋間胸骨右緣第一、第二心音比較二、心泵功能的評定1.每搏輸出量：一側(cè)心室在一次心搏中射出的血液量，簡稱搏出量。正常成人安靜6080ml。射血分數(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，簡稱心輸出量。等于搏出量乘以心率。 誰的心臟泵血功能強？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：評定不同個體的心功能。心輸出量取決于心率和搏出量，機體通過對心率和搏出量的調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)心輸出量。 每分輸出量每搏輸出量心率 等長自身調(diào)節(jié)異長自身調(diào)節(jié)前負荷、后負荷、心縮能力四、影響心輸出量的因素1.前負荷前負荷：心室肌收縮前承受的負荷心肌前負荷=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荷的主要因素異長自身調(diào)節(jié)（Frank-Starling機制）： 一定范圍內(nèi)，前負荷(心舒末期容積)心肌初長度 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。心肌前負荷對心輸出量的影響正常心室肌具有較強的抗過度延伸的特性，心室功能曲線不會出現(xiàn)明顯的下降支。2.心肌后負荷壓心肌后負荷: 大動脈血壓。射血期縮短，射血速度等容收縮期延長心肌收縮速度搏出量動脈血壓(一定范圍內(nèi))概念：心肌不依賴前、后負荷而改變其力學活動的一種內(nèi)在特性。 心肌收縮能力，同樣前負荷條件下，搏出量3.心肌收縮能力4.心率對心輸出量的影響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：心室舒張期過長，心室充盈早已接近最大限度，心室舒張期的

8、延長不能進一步增加充盈量和搏出量。安靜：心率75次/分 心輸出量56L/分 運動：心率100200次/分 心輸出量2530L/分 四、心泵功能的儲備概念：心輸出量隨機體代謝需要增加的能力，反映心臟泵血功能。搏出量儲備：收縮期5560ml，舒張期15ml；心率儲備：活動時心率（一定范圍內(nèi)）加快，心輸出量增加。一、心肌細胞的類型1.工作細胞 分布：心房肌、心室肌細胞 特點：有收縮性，無自律性2.自律細胞 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胞 特點：有自律性，無收縮性第二節(jié) 心臟的生物電活動和生理特性二、心肌細胞的跨膜電位（一）心室肌細胞的跨膜電位及形成機制RP幅度：9

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

10、。 TP2期：復極化過程基本停滯于0mV左右，歷時100150ms。2期平臺期主要電流：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k+的通透性因膜去極化而降低的現(xiàn)象。阻礙了平臺期k+外流，使膜電位難以迅速復極化。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+外流機制：鈣通道失活， IK 增加引起K+大量外流，復極化過程快速完成。3期：平臺期后，膜內(nèi)電位迅速下降到-90mV歷時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。心室肌細胞AP離子機制小結(jié)0 期 Na+內(nèi)流(快Na+通道)1 期 K+一過性外向電流(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)細胞AP的離子基礎(chǔ)0期去極幅度小,速率慢；無明顯1, 2期；3期最大復極電位?。?期自動去極速度快（二）自律細胞跨膜電位及形成機制自律細胞產(chǎn)生自律性的基礎(chǔ)：4期自動去極化（1）竇房結(jié)細胞AP特征（2）竇房結(jié)細胞AP形成機制0期：當4期自動去極化達到閾電位,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），引起緩慢自動去極化。-65mvICa-TIK激活I(lǐng)f04ICa-T0mvIK失活3竇房結(jié)細胞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:進行性衰減的K+外流漸強的If(Na+內(nèi)流)Ca2+內(nèi)流(ICa-T)-65mvICa-TIK激活I(lǐng)f04ICa-T0mvIK失活32.浦肯野細胞動作電位AP波形及0,1,2,3期離子基礎(chǔ)與心室肌細胞相似。特點：4期電位不穩(wěn)定，存在自動去極化。

13、快反應細胞AP慢反應細胞AP快反應心肌細胞：去極化由Na+快速內(nèi)流引發(fā)的AP，去極化速率快。 慢反應心肌細胞：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)有效不應期（effective refractory period, ERP）0期至3期-55mV,為絕對不應期，鈉通道失活。從-55mV到-60mV,鈉通道開始復活，刺激可引起局部反應，但不能引起AP，為局部反應期。0期開始至3期復極化至-60mV，興奮性為零不能產(chǎn)生新的AP（2）相對不應期 膜電位復極化從-60mV到-80mV 細胞興奮性低于正常鈉通道逐漸恢復，但興奮性仍低于

14、正常。閾上刺激可引起興奮，此時AP去極化速度和幅度小于正常。 （3）超常期 復極化從-80mV到-90mV 興奮性高于正常鈉通道基本恢復到備用狀態(tài)。膜電位復極至-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活（失活備用）待膜電位復極化至-60mV之后，開始復活。膜電位恢復到RP，全部復活。興奮性的周期性變化小結(jié)時間興奮性原 因有效不應期0期復極至-60mv 零Na+通道失活相對不應期-60-80mv低部分Na+通道恢復超常期-80-90mv高大部分Na+通道

15、恢復一次興奮過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)系心室肌有效不應期延續(xù)到心肌舒張早期。決定了心室肌不會發(fā)生強直收縮。機械收縮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)一段較長的舒張期。期前收縮和代償性間歇實驗（二）自律性概念：組織細胞在沒有外來因素作用下，自動地發(fā)生節(jié)律性興奮的特性。 4期自動去極化是

16、自律性的基礎(chǔ)。2.心臟的正常起搏點 竇房結(jié)細胞自律性最高，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。心臟的起搏細胞分布潛在起搏點：竇房結(jié)以外的自律細胞受竇房結(jié)控制，自身自律性表現(xiàn)不出來。異位起搏點：異常情況下，潛在起搏點自律性升高，取代竇房結(jié)引發(fā)心房或心室興奮和收縮。3.竇房結(jié)對潛在起搏點的控制搶先占領(lǐng)：潛在起搏點4期自動去極化尚未達到TP時，已被竇房結(jié)傳來的沖動所激動而產(chǎn)生AP，自身的自律性無法表現(xiàn)出來。超速驅(qū)動壓抑超速驅(qū)動：當自律細胞受到高于其固有自律頻率的刺激時，按外加刺激的頻率發(fā)生興奮。超速驅(qū)動壓抑：當外來超速驅(qū)動刺激停止后,

17、自律細胞不能立即恢復其固有自律性活動,需經(jīng)一段時間才恢復其自律性。4期自動除極速度（主要因素）3.影響自律性的因素最大復極電位與TP的差距（三）傳導性 1.心臟的特殊傳導系統(tǒng) 竇 房 結(jié) 結(jié)間束 房間束（優(yōu)勢傳導通路） 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：房室延擱：房室交界傳導速度慢。保證心房先收縮，心室后收縮，有利于心室充盈；浦肯野細胞傳導速度快：保證所有心室肌細胞同步收縮，有利于心室射血。心肌閏盤(縫隙連接)Gap J

18、unction Channel2.影響傳導性的因素傳導快結(jié)構(gòu)因素（細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期是導致興奮傳導障礙的重要原因（四）收縮性心肌收縮的特點有效不應期特別長。1.同步收縮同步收縮力大，泵血效果好。2.不發(fā)生強直收縮3.依賴細胞外的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： 將引導電極置于身體一定部位，記錄整個心動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波兩心房去極化過程QRS波群兩心室去極化過程化T波兩心室復極化過程P-R間期心房除極開始到心室除極開始P-R段心房除極完畢到心室除極開始S-T段兩心室完全興奮Q-T間期心室除極化和復極化時間小 結(jié)心動周期、搏出量、心輸出量概念？心臟泵血過程：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？心肌的前負荷和后負荷？影響心輸出量的因素有哪些？心室肌細胞AP分期和離子基礎(chǔ)？心肌細胞興奮性周期性變化？有效不應期意義？心臟正