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1、第十章 心脏的泵血功能n在生命活动过程中，心脏不停地跳动，推 动血液在心血管系统内循环流动。n血液循环的主要功能是完成体内 的物质运输。n心脏的泵功能（pump function） 是血液循环的动力。第一节 心肌细胞的收缩性一、心肌细胞微细结构和功能特点 （一）心肌细胞细肌丝上存在连接蛋白，保 证肌节不易被过度拉长并产生弹性回缩力（二）心肌细胞特别发达的线粒体保证了心 脏持续搏动 （三）心肌细胞内肌质网不很发达，心肌收 缩需要依赖细胞外Ca2+内流（四）心肌细胞内肌钙蛋白C的结构与功能与骨骼肌的不全相同（五）心肌细胞不发生完全强直收缩， 但仍存在正性阶梯现象 n心肌细胞有效 不应期时程特 别长
2、，心肌细 胞不会发生强 直收缩。（六）心脏的收缩表现为“全或无”式n心肌细胞间存 在缝隙连接（ 闰盘），兴奋 可以在细胞间 迅速传播，所 有心肌细胞几 乎同步收缩， 可视为一个合 体细胞二、心肌细胞兴奋-收缩耦联 （excitation-contraction coupling） （一）钙耦联位点(couplons ) 1. 雷诺丁受体(RyR)的结构特点 2. Ca2+结合位点 （二）正常心肌细胞Ca2+的转导过程1. 心肌收缩期细胞内Ca2+的释放与终止 （1） Ca2+的释放： n钙内流n钙小星（calcium sparkler） n钙火花（calcium spark） n钙瞬变（cal
3、cium transient）n心肌细胞收缩心肌收缩期细胞内Ca2+的释放与终止A：静息状态下心肌细胞的钙火花的二维共聚焦图像 （扫描速度1.0s / 桢） B：线扫描共聚焦图像 动作电位（AP）引起钙瞬变 （上）和自发性钙火花（下）扫描速度 2.0ms / 线 （2）Ca2+释放的终止1）钙依赖性失活 2）RyR2的适应现象 3）随机同时关闭 4）局部SR Ca2+的损耗2. 心肌舒张期细胞内Ca2+的向胞外转运 （1）细胞膜上的Ca2+转运系统PMCA和Na+-Ca2+交换 （2）SERCA （3）线粒体的单转运体（三）兴奋-收缩耦联的调节因素1. 环二磷酸腺苷核糖（cADPR) 2. 受
4、磷蛋白 （PLN) 3. -肾上腺素能受体激动剂 第二节 心脏的泵血过程和机制心脏活动呈周期性表现 心电周期：兴奋的产生及兴奋向整个心脏 的扩布； 心动周期：兴奋触发的心肌舒缩，心房、 心室压力与容积变化及瓣膜的启闭，实现泵 血过程； 心音周期：伴随瓣膜的启闭，出现心音。一、心动周期（cardiac cycle） 1. 心房射血期：持续0.1S。 2 .心室收缩期：分为三个时相1) 等容收缩期：持续0.05s2) 快速射血期：持续0.1s3) 减慢射血期：持续0.15s 3 .心室舒张期：分为四个时相1) 等容舒张期：持续0.07s 2) 快速充盈期：持续0.1s3) 减慢充盈期：持续0.22
5、s二、心脏的泵血功能（左心室为例） 心动周期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.减慢充盈期压力mmHg02040608010012012 34567acv二尖瓣开动脉瓣开动脉瓣关二尖瓣关三、心房在心脏泵血活动中的作用n心室收缩期，临时接纳和储存回流血液n全心舒张期(心室舒张早、中期) 血液从静脉返回心室的一个通道n心房收缩期初级泵 (心室舒张后期)n在一个心动周期中，左心房压力显示有三 个正向波，a c v心房心室四、心
6、音（一）第一心音标志心室收缩的开始（二）第二心音标志心室舒张的开始（三）第三心音是血液从心房流入心室引起（四）第四心音由心房收缩引起 第一心音与第二心音比较心 音产 生 时 间产生的主 要原因意 义第一 心音心室收缩早期房室瓣关闭 心室壁振动 动脉壁振动反映房室瓣 的功能状态第二 心音心室舒张早期动脉瓣关闭 心室壁振动反映动脉瓣 的功能状态第三节 心脏泵血功能的评定一、心脏的输出量 （一） 每搏输出量、射血分数及意义每搏输出量（stroke volume） ： 一侧心室每次搏出的血量（70ml） 搏出量 = 心舒末期容积 - 心缩末期容积射血分数 （ejection fraction）： =
7、每搏输出量心舒张末期容积 6080ml120130ml 50 60 每分输出量（minute volume ） 一侧心室每分钟射的血量 每搏输出量心率 56 L/min心指数（cardiac index ） 空腹和安静状态下, 每平方米体表面积的每分心输出量。反映心室泵血的效率 空腹和安静状态下，人体表面积=1.6 1.7 m2 心指数 = 3.0 3.5 L/min.m2（二）每分输出量、心指数及意义n作为比较不同个体心功能的评定指标n在同一个体的不同 年龄段或不同生理 情况下，心指数也发生变化 二、心脏做功量（一）每搏功和每分功1. 每搏功（stroke work） 搏出量射血压血流动能
8、n人体在安静状态下，血流动能在左心室 每搏功的总量中所占比例，约1%。n心肌收缩射血所释放的机械能主要用于 维持血压和射出一定容积的血量。 n每搏功= 射血压（搏出量的血压增量） 搏出量 = （射血期平均左室压 - 舒张末期平均左室压） 搏出量= （平均动脉压 - 平均左房压） 搏出量 = 0.803 J 功 = 搏出量 血液密度 血柱上升高度 功 = 搏出量 汞密度 汞柱上升高度2. 每分功（minute work） n是心室每分钟做的功n每分功 每搏功心率 = 60.2 J/min n心脏所做的外功占心脏总能量消耗的百分比 称为心脏的效率。正常心脏的最大效率为 20%25%，严重障碍时可下
9、降至5%10%。n心肌的能量消耗主要来自物质的有氧氧化， 故心脏的耗氧量可作为心脏能量消耗的良好 指标。心脏的效率计算式：。（二）心脏做功的效率（cardiac efficiency）搏功搏出量平均动脉压 平均左房压 心脏的效率111正常 12 心脏的效率12心脏的效率 （心肌耗氧量）第四节 影响心输出量的因素一、前负荷（preload）（一）心室舒张末期压力高低反映心室肌的前负荷（心肌初长度）心室舒张 末期容积心室舒张 末期压力(心房压力)心室舒张 末期充盈 的血液量静脉回心 血 量射血后心室 内剩余血量（二）心肌通过异长自身调节能对搏 出量进行精细的调节1.心功能曲线与心定律2. 正常心室
10、肌具有较强的抗过度延伸的特性 3. 异长自身调节的生理意义 1.心功能曲线 （ventricular function curve） 心肌异长自身调节 （heterometric autoregulation） n通过改变心肌细胞初长度而引起心肌收缩 强度改变的调节。n1914年Starling 发现静脉回心血量越多， 心脏舒张末期容积越大，心肌的初长度增 加，则心室收缩力量也越强，搏出到主动 脉的血量也越多，该现象称“心定律（law of the heart ）”2. 正常心室肌具有较强的抗过度延伸的特性 最适初长度2.0 2.2m主动张力不出 现降支超过最适初长 度，初长度不 随前负荷增加
11、 而增加心肌正常 工作范围骨骼肌正常 工作范围 心肌骨骼肌长度-张力曲线心肌能抵抗被过度延伸的特性n其机制是心肌肌小节内存在连接蛋白，将肌 球蛋白固定在肌小节的Z线上，并具有很强的 黏弹性，限制肌小节的被动拉长。n其意义在于正常时，心脏在前负荷明显增加 时，初长度不再随室内压的增加而增加，不 会发生搏出量和做功能力的下降。3. 异长自身调节的生理意义 n对搏出量的微小变化进行精细的调节，使心室射血量与静脉回心血量之间保持平衡，从而使心室舒张末期容积和压力保持在正常范围内。（三）影响前负荷因素1. 静脉回心血量 （1）心室充盈时间 （2）静脉回流速度 （3）心包腔内压力 （4）心室顺应性2. 射
12、血后心室内的剩余血量 二、后负荷（afterload） （一）后负荷增加时可使心室搏出量减少（二）射血期心室壁的张力反映心室收缩的 后负荷动脉血压在80170mmHg范围波动时，心 输出量无明显变化动脉 血压射血期缩短 射血速度心室内剩 余血量心室舒张 末期容积异长调节心室等容 收缩期等长调节搏出量搏出量搏出量三、心肌收缩能力（myocardial contractility）等长调节（homometric regulation） n n心肌不依赖于前负荷和心肌不依赖于前负荷和后负荷而能改变其力学后负荷而能改变其力学活动的内在特性，称为活动的内在特性，称为心肌收缩能力。这种调心肌收缩能力。这种
13、调节与初长度无关也可称节与初长度无关也可称为等长调节。为等长调节。四、心室舒张功能评价在临床实践 中日益重要（一）多普勒超声心动图 1. 二尖瓣口血流频谱图 2. 等容舒张时间（IVRT） 3. 肺静脉血流频谱 （二）核素心血池显像和介入性方法也适用 于心室舒张功能的评价常见的评价舒张功能的多普勒方法 五、在一定范围内心率加快可增 加心输出量1. 在一定范围内：40次/min180次/min心动周期心舒期 心室充盈时间过短 充盈量 搏出量 心输出量心输出量 = 搏出量 心率3.心率40次/min 心动周期 心舒期 心室充盈已接近最大限度，搏出量不能再进一步增加 心输出量心输出量 = 搏出量 心率 第五节 心脏泵血功能的储备 （cardiac reserve） 一、搏出量（stroke volume reserve）二、心率储备（heart rate reserve）n心输出量 = 搏出量心率n心率 心输出量 22.5倍n心率上限160180次/min安静：心率75次/min心输出量56L/min运动：心率160180次/min心输出量2530L/min三、剧烈运动时可通过动用心率储备和 收缩期储备提高心输出量交感-肾 上腺系统心输 出量舒张期 储备静脉 回流肌肉泵剧烈 运动收缩期储备 心率储备
