血液循環(huán)：心臟的泵血功能

血液循環(huán)：心臟的泵血功能一、心動周期1．概念：心臟一次收縮和舒張構成一個機械活動周期稱為心動周期（cardiaccycle）。由于心室在心臟泵血活動中起主要作用，所以心動周期通常是指心室的活動周期。2．心率與心動周期的關系：心動周期時程的長短與心率有關。心率加快，心動周期縮短，收縮期（systole）和舒張期（diastole）都縮短，但舒張期縮短的比例較大，心肌工作的時間相對延長，而休息時間縮短。這樣將不利于心室充盈；不利于心室休息和供血，故心率過快對心臟不利，也將影響心臟的泵血功能。二、心臟泵血過程1．心房的初級泵血功能：在心室舒張末期，心房開始收縮，作為下一個心動周期的開始。心房收縮，心房內(nèi)壓升高，進一步將血液擠入心室。心房收縮期間泵入心室的血量約占整個心動周期中心室總回流量的２５％。心房收縮的意義：①增加心室的容積和壓力——利于心室射血；②降低心房壓力——利于靜脈血回流。2．心室的射血和充盈過程（1）心室收縮期（以左心室為例）：①等容收縮期(periodofisovolumiccontraction)：心室開始收縮時，室內(nèi)壓迅速上升，當室內(nèi)壓超過房內(nèi)壓時，房室瓣關閉，而此時主動脈瓣亦處于關閉狀態(tài)，故心室處于壓力不斷增加的等容封閉狀態(tài)。等容收縮期的特點：a．心室第一次密閉；b．室內(nèi)壓升高最快；c．心室容積最大，保持不變。②快速射血期（periodofrapidejection)：當室內(nèi)壓超過主動脈壓時，主動脈瓣開放，進入射血期。在射血期的前1/3左右時間內(nèi)，心室壓力上升超過主動脈壓，推動半月瓣開放，血液被迅速射入主動脈，射出的血量很大，占心搏出量的７０％，稱為快速射血期。③減慢射血期（periodofslowejection）：心室收縮力量和室內(nèi)壓開始下降，射血速度減慢，稱為減慢射血期。此時室內(nèi)壓雖已略低于主動脈壓，但因心室內(nèi)的血液有較大的動能，仍能繼續(xù)流向動脈。心室射血期的特點：a．由于心室收縮引起室內(nèi)壓提高，使射血得以完成；b．心室容積由最大至最?。籧．射血速度由快至慢。（2）心室舒張期①等容舒張期（periodofisovolumicrelaxation)：心室開始舒張，室內(nèi)壓迅速下降，使半月瓣關閉；此時室內(nèi)壓仍高于房內(nèi)壓，故房室瓣仍關閉。由于主動脈瓣和房室瓣都處于關閉狀態(tài)，故心室處于壓力不斷下降的等容封閉狀態(tài)。該期是室內(nèi)壓下降最快的時期。等容舒張期的特點：a．心室第二次密閉；b．室內(nèi)壓下降最快；c．心室容積最小，保持不變。②快速充盈期（periodofrapidfilling）：當心室繼續(xù)舒張至室內(nèi)壓低于房內(nèi)壓時，房室瓣開放，進入心室充盈期。在充盈初期，由于心室繼續(xù)強烈舒張，使室內(nèi)壓更低于房內(nèi)壓甚至造成負壓，使心房和大靜脈內(nèi)的血液因心室的“抽吸作用”而快速充盈心室，稱為快速充盈期。③減慢充盈期(periodofreducedfilling)：隨著心室內(nèi)充盈的血量增多，心室與心房、大靜脈之間的壓力差減小，血液流入心室的速度變慢，稱之為減慢充盈期。在減慢充盈期的后半段時間（相當于心室舒張的后三分之一期間），由于下一心動周期心房的收縮，又“擠入”額外的血液到心室，此時又進入下一心動周期。心室充盈期的特點：a．由于心室舒張引起室內(nèi)壓下降低于房內(nèi)壓，使充盈得以實現(xiàn)；b．心室容積由最小至最大；c．充盈速度由快至慢。（3）心動周期的特點：①血液在相應腔室之間流動的主要動力是壓力梯度，心室的收縮和舒張是產(chǎn)生壓力梯度的根本原因。②瓣膜的單向開放對于室內(nèi)壓力的變化起重要作用。③一個心動周期中，右心室內(nèi)壓變化的幅度（８～２４mmHg）比左心室（８０～１３０mmHg）小得多，因為肺動脈壓力僅為主動脈的1/6。④左、右心室的搏出血量相等。⑤心動周期中，左心室內(nèi)壓最低的時期是等容舒張期末，最高的時期是快速射血期。因為主動脈壓高于左心房內(nèi)壓，所以心室從血液充盈到射血的過程，是其內(nèi)壓從低于左心房內(nèi)壓到超過主動脈壓的過程（變化幅度大），因此心室從充盈到射血這段時間內(nèi)壓力是不斷升高的；而從減慢射血期至心室等容舒張過程中左心室內(nèi)壓是逐漸降低的，至等容舒張期末達最低。3．心動周期中心房內(nèi)壓的變化心房內(nèi)壓可用腔靜脈脈搏表示，心房內(nèi)壓力曲線的變化表現(xiàn)為三個正波（a、c、v波）和兩個負波（x、y波），各波的意義：a波：心房收縮，房內(nèi)壓↑。c波：心室收縮，室內(nèi)壓↑，房室瓣凸向心房，使房內(nèi)壓↑。v波：等容舒張期末，心房中積存較多血液，使房內(nèi)壓↑。X降波：心室射血，體積減小，心底、房室瓣下移，房內(nèi)壓↓。y降波：心室充盈，心房中血液流入心室，房內(nèi)壓↓。4．心房、心室舒縮和瓣膜在心臟泵血活動中的作用（1）心房-心室壓力差：是心室充盈的動力；主要靠心室的舒張形成；決定房室瓣的開與關。（2）心室-動脈壓力差：是心室射血的動力；主要靠心室的收縮形成；決定動脈瓣的開與關。（3）房室瓣：關閉：等容收縮期初；開啟：快速充盈期初（等容舒張期末）。（4）半月瓣：關閉：等容舒張期初；開啟：快速射血期初（等容收縮期末）。三、心音1．心音的概念：在胸壁的一定部位用聽診器聽到的一些隨心動周期而規(guī)律變化的聲音，主要由心臟瓣膜關閉和血流撞擊心室壁引起的振動所產(chǎn)生。2．心音聽診的意義：判斷瓣膜的功能狀態(tài)、心律、心率。3．心音的成分：主要由第一心音和第二心音。（1）第一心音與第二心音的異同：第一心音第二心音出現(xiàn)時間（標志）：心縮期（心室收縮開始）心舒早期（心室舒張開始）`心音特點：音調(diào)低，歷時較長音調(diào)高，歷時較短聽診部位：心尖區(qū)主動脈瓣、肺動脈瓣聽診區(qū)意義：反映心室收縮力量反映動脈壓的高低（2）第一心音和第二心音形成機制：①第一心音發(fā)生在心縮期，標志著心室收縮的開始。是心室收縮期各種機械振動形成的，這一時期包括從房室瓣關閉到半月瓣關閉之前。第一心音是由房室瓣關閉、心室收縮使血流沖擊房室瓣引起心室振動及心室射出的血液撞擊動脈壁而引起的振動混合而成。②第二心音是心室舒張早期各種機械振動形成的，主要是由于半月瓣迅速關閉，血流沖擊大動脈根部引起的振動以及心室內(nèi)壁振動而形成的。（3）第三心音和第四心音：第三心音發(fā)生在快速充盈期末，是一種低頻率低振幅的心音，其形成可能與心室部分充盈后血流速度突然改變而造成的心室壁和瓣膜的振動。在兒童及年輕人可聽到第三心音。第四心音又稱心房音（atrialsound），是心房收縮使血液進入心室而引起的振動，老年人可出現(xiàn)。當?shù)谌囊?、第四心音出現(xiàn)在成人時多為病理現(xiàn)象。四、心泵功能的評定1．每搏輸出量和射血分數(shù)（1）每搏輸出量（strokevolume）：一側心室每次收縮所輸出的血量，稱為每搏輸出量。人體安靜狀態(tài)下約為60~80ml。（2）射血分數(shù)（ejectionfraction）：每搏輸出量與心室舒張末期容積之百分比稱為射血分數(shù)。人體安靜時的射血分數(shù)約為55%~65%。射血分數(shù)與心肌的收縮能力有關，心肌收縮能力越強，則每搏輸出量越多，射血分數(shù)也越大。2．每分輸出量與心指數(shù)（1）每分輸出量又稱心輸出量（cardiacoutput）：每分鐘由一側心室輸出的血量。即：每分輸出量＝每搏輸出量×心率。正常成人安靜狀態(tài)下約為5~6L。（2）心指數(shù)（cardiacindex）：安靜和空腹時，以單位體表面積（m2）計算的心輸出量。正常成人的心指數(shù)約為3.0~3.5L/(min·m2)。3．心臟作功量：每搏功指心室每次收縮所作的功。心臟收縮將血液射入動脈時，由心臟作功釋放的能量轉化為血液的動能（約5%）和壓強能（心臟將靜脈血管內(nèi)較低的血壓變成動脈血管內(nèi)較高的血壓所消耗的能量），以驅(qū)動血液循環(huán)流動。五、影響心輸出量的因素由于心輸出量是搏出量和心率的乘積，因此凡影響到搏出量或心率的因素都將影響心輸出量。1．前負荷對搏出量的影響（1）Starling機制——心泵功能的自身調(diào)節(jié)：前負荷即心室肌收縮前所承受的負荷，也就是心室舒張末期的容積，與靜脈回心血量有關。前負荷的變化可調(diào)節(jié)心搏出量，使搏出量隨靜脈回心血量的變化而變化（“心的定律”），即在生理范圍內(nèi)，心臟能將回流的血液全部搏出。這種調(diào)節(jié)方式是由心肌細胞初長度改變引起的心肌細胞收縮強度的改變，以適應靜脈回流的變化，故又稱異長調(diào)節(jié)或starling機制。（2）心功能曲線各段的特點及意義：①左室充盈壓在12～15mmHg（最適前負荷）范圍內(nèi)。特點：左側為升支，右側較平坦。意義：維持心室射血量與經(jīng)常變化的回心血量相平衡。左心室的正常工作點是充盈壓為5～6mmHg時，位于曲線的升支，離最適初長尚有距離，因此有較大的初長儲備，能在回心血量增加時相應增加搏出量。②左室充盈壓在15～20mmHg范圍內(nèi)。特點：曲線平坦。意義：即使心室充盈壓超過最適前負荷，心臟射血仍在高水平。③左室充盈壓＞20mmHg時：特點：曲線平坦或輕度下傾，無明顯降支（與骨骼肌不同）。意義：心室充盈壓過高時，心室射血量也不會明顯減少。綜上所述，當前負荷（回心血量）在比較大的范圍內(nèi)變化時，心室肌的收縮強度會隨之發(fā)生改變，使搏出量可相應地隨之變化。正常心室功能曲線（長度-張力曲線）不出現(xiàn)降支的原因是心肌細胞間質(zhì)中含大量勁度較大的膠原纖維，使其伸展性較小所致。心室功能曲線反映搏功和心室舒張末期壓力（或初長度）的關系，而心肌的初長度決定于前負荷和心肌的特性。心肌達最適初長度（2.0～2.2μm）之前，靜息張力較小，初長度隨前負荷變化，但心肌超過最適初長度后，靜息張力較大，阻止其繼續(xù)被拉長，初長度不再與前負荷是平行關系。表現(xiàn)為心肌的伸展性較小，心室功能曲線不出現(xiàn)降支。（3）影響心室前負荷的因素：①心室余血量：與心肌收縮力有關。②心室充盈量：包括a．充盈期的長短：與心率有關；b．靜脈回流速度：與體位、靜脈-心房壓差有關；c．心房收縮：可增加充盈25%。2．心肌收縮能力的改變對搏出量的調(diào)節(jié)：（1）心肌收縮能力（cardiaccontractility）：心肌不依賴于前、后負荷而能改變其力學活動（包括收縮速度和強度）的內(nèi)在特性。由于這種調(diào)節(jié)與心肌初長度無關，因而這種調(diào)節(jié)每搏輸出量的方式稱為等長自身調(diào)節(jié)。（2）等長調(diào)節(jié)的作用：當心肌收縮能力增強時，心功能曲線左上移位；當心肌收縮能力減弱時，心功能曲線右下移位。（3）影響心肌收縮能力的因素：橫橋被活化的數(shù)目；橫橋ATP酶的活性；橫橋循環(huán)中各步驟的速率；興奮時胞漿中的Ca2＋濃度（依賴外源性的Ca2＋）；肌鈣蛋白對Ca2＋的親和力（鈣增敏劑：茶堿）。心肌收縮能力受多種因素影響，主要是由影響興奮-收縮耦聯(lián)的因素起作用，其中活化橫橋數(shù)和肌凝蛋白ATP酶活性是控制心肌收縮力的重要因素。另外，神經(jīng)、體液因素起一定調(diào)節(jié)作用，兒茶酚胺、強心藥、Ca2＋等加強心肌收縮力；乙酰膽堿、缺氧、酸中毒，心衰等降低心肌收縮力。3．后負荷對搏出量的影響：（1）后負荷：心室射血時遇到的阻力（大動脈血壓）。（2）影響過程：后負荷增加時，心室射血所遇阻力增大，使心室等容收縮期延長，射血期延遲，心肌將能量較多消耗在提高室內(nèi)壓上，而用于肌纖維縮短的能量相對減少，使射血期縮短，射血速度減慢，每搏輸出量減少，余血量增加。但隨后將通過異長和等長調(diào)節(jié)機制，恢復并維持適當?shù)男妮敵隽?。?）可調(diào)節(jié)范圍：血壓＜160mmHg。（當血壓＞160mmHg時，心輸出量隨之降低。）4．心率對心泵功能的影響：（1）心率在40～180次/min范圍內(nèi)變化時，每分輸出量與心率成正比；（2）心率超過180次/min時，由于快速充盈期縮短導致搏出量明顯減少，心率的加快不能抵消搏出量的減少，所以心輸出量隨心率增加而降低；（3）心率低于40次/min時，心室充盈量不再隨心室充盈期的延長而增加（心室舒張末期容量達最大程度），使搏出量的增加不能抵消心率的減慢，也使心輸量減少。六、心泵功能的儲備心