第三节 心 脏 生 理一、心脏的泵血功能

1 ．心动周期心脏每收缩和舒张一次所构成的一个机械活动周期，称为心动周期（ cardiac cycle ）。

一个心动周期中，心房与心室的机械活动均可划分为收缩期（ systole ）和舒张期（ diastole ）。心动周期也是分析心脏机械活动的基本单元。

【请说明心率增快对心脏的持久活动会有什么影响。】

心脏和瓣膜

（ 1 ）心房的初级泵功能

心房的收缩可使心室的充盈量再增加 10% ～ 30% ，起到初级泵或起动泵（ priming pump ）的作用。

如心房的初级泵作用丧失，尽管对安静情况下的心脏泵血功能影响不大；？

但在心率加快，心室顺应性下降而影响心室的被动充盈时，心房的初级泵作用对心室充盈就显得较为重要了。

（ 2 ）心室收缩期 根据心室内压、血流方向以及瓣膜开闭状态，人为地划分为：等容收缩期：（ isovolumic contraction period）房内压 < 室内压 < 主动脉压 ; 房室瓣关 , 半月瓣关 ; 心室容积不变 ; 心室内压极快上升； 血液存于心室。

后负荷 ( 主动脉、肺动脉压力 )心肌收缩能力

等容收缩期约 0.05 秒，其长短与 ? 有关 :

快速射血期

缓慢射血期

（ rapid ejection period ）

（ slow ejection period ）

房内压 < 室内压 > 主动脉压 ;房室瓣关 , 半月瓣开 ;血流从心室射入动脉 ( 总量 70%)，心室容积 。

（ 0.11 秒， 1/3 射血期 )

房内压 < 室内压 < 主动脉压房室瓣关 , 半月瓣开 ;血流从心室射入动脉 ( 总量 30%) ，心室容积继续 。

（ 2/3 射血期）

射血期末，约有与心室收缩期射出的相等血量的 剩余血量（ residual volume ）留在心室腔中。功能正常的心脏剩余血量相当恒定。

【试分析哪些情况下会导致剩余血量增加或减少。】

（ 3 ） 心室舒张期 心室舒张期划分为等容舒张期、心室快速充盈期和缓慢充盈期。

等容舒张期：（ isovolumic relaxation period ）

心室舒张开始 房内压 < 室内压 < 主动脉压 房室瓣关 , 半月瓣关， 心室容积不变， 心室内压急剧下降， 血液存于心房。

心室快速充盈期

缓慢充盈期

（ rapid filling period ）

（ slow filling period ）

心室继续舒张， 房内压 > 室内压 < 主动脉压 房室瓣开 , 半月瓣关 血流从心房心室， 心室容积。

（舒张期的前 1/3)

心室与心房压力差减小， 房内压 > 室内压 < 主动脉压 房室瓣开 , 半月瓣关， 血流从心房缓慢入心室， 心室容积继续 。

左心室活动时的压力－容积环（ pressure-volume loop ）

心动周期中心室肌的收缩和舒张是造成室内压力变化并推动血液在心房、心室以及主动脉之间流动的主要动力。而心脏和大动脉瓣膜的单向启闭，是等容收缩 期和等容舒张期的室内压力大幅度升降实现的保障。如果某一瓣膜关闭不全或狭窄，可影响血液的单方向流动，妨碍心脏泵血功能的正常进行。

【试分析二尖瓣狭窄或主动脉关闭不全对心脏泵血功能有何影响。】

3 ．心输出量与心率（ 1 ）每搏输出量（ stroke volum ）

一次心跳由一侧心室射入动脉的血液量，称每搏输出量或搏出量。是舒张末期容积与收缩末期心室容积之差值。

搏出量 = 舒张末期容积 (145 ml) - 收缩末期容积 ( 75 ml)

每分输出量（ cardiac output ）

一侧心室每分钟射入动脉的血液量，称或心输出量等于心率与搏出量的乘积。正常生理情况下左右两侧心室的输出量基本相等。心率平均每分钟 75 次，搏出量为 70 mL （ 60 ～ 80 mL ），心输出量为 5 L/min （ 4.5 ～ 6.0 L/min ）

（ 2 ）心率 （ heart rate ）正常成年人在安静状态下，心率的范围为 60 ～ 100 次 / 分。在不同生理条件下，心率可以发生较大的变动。

在 40 － 180 次 / 分范围，心率 心输出量心率 >170-180 次分 , 搏出量 心输出量 <40 次 / 分时，每分心输出量也下降。

在完整机体中，心率受神经和体液因素的控制：交感神经活动增强时心率加快；迷走神经活动增强时心率减慢。心率受体温的影响，体温每升高 1℃，心率每分钟可增加 12 ～ 15 次。

① 心指数 （ cardiac index）以单位体表面积（ m2 ）计算的心输出量称为心指数

（ 4）心脏泵血功能的评价

人体安静时的心输出量与体重并不成正比，而是与体表面积成正比的。

中等身体的成年人体表面积约为 1.6 ～ 1.7 m2 ，安静和空腹情况下心输出量约 5 ～ 6 L/min，故心指数约为 3.0 ～ 3.5 L/min · m2 。运动时，心指数随运动强度的增加而成比例地增高。

② 射血分数（ ejection fraction）

左心室舒张末期容积 145 mL，收缩末期容积 75 mL，搏出量在 70 mL。每一次心跳时心室并未将血液全部射出。搏出量占心室舒张末期容积的百分比即为射血分数

健康成年人射血分数可以达到 55% ～ 65% 。正常情况下，搏出量与心室舒张末期容积相适应，射血分数很少变动。

在心室异常扩大、心室功能减退的人，心室的每搏输出量可与正常人无明显差异，但射血分数明显下降。

射血分数评价心脏的泵血功能比单纯用搏出量更合理。

4．心脏功能储备

成年人安静状态下，心输出量为 5 L/min；剧烈运动时，可达 25 ～ 30 L/min; 训练有素的运动员，心脏最大输出量可达 35 L/min以上，为安静时的 7 倍以上。

心输出量随机体代谢需要而增加的能力，称为心功能贮备

（ cardiac reserve ）

（ 1 ）搏出量贮备

（ 2 ）心率贮备 使心输出量增加的最高心率为 160 ～ 180 次 /min

，训练有素的运动员心率可增快至 200 ～ 220 次 /min。

舒张期贮备约 15 mL,心室收缩期贮备，使搏出量增加 35 ～ 40 mL。

二、心脏的节律性兴奋

心肌组织的生理特性：兴奋性 传导性 自律性 收缩性 心肌细胞的分类： 工作细胞（普通心肌）：心房肌细胞，心室肌细胞 自律细胞（特殊传导系统）：起搏细胞，浦肯野细胞

二种细胞的比较 :

兴奋性 传导性 自律性 收缩性

工作细胞 有 有 无 有

自律细胞 有 有 有 无

1 ．心脏节律活动的发生

心肌组织在没有外来刺激的情况下自动地发生节律性兴奋的特性，称为自动节律性、自律性（ autorhythmicity ）

自动节律性的衡量指标包括频率和规则性

（ 1 ）心脏的特殊兴奋和传导系统

哺乳动物心脏的特殊传导系统由不同类型的特殊分化的心肌细胞所组成，这类细胞具有产生和传导兴奋的功能。主要包括窦房结 (SA node) 、房室交界 (AV node ) 、房室束和末梢浦肯野纤维网 (Purkinje fibers ) 。

（ 2 ）正常起搏点和异位起搏点

不同自律组织的自律性存在差别： 窦房结 > 房室交界 > 末梢浦肯野纤维 90~100 次 / 分 40~60 次 / 分 15~40 次 / 分

• 正常起搏点（ normal pacemaker ）窦性节律：由窦房结的自律兴奋所形成的心脏节律

• 潜在起搏点（ latent pacemaker ）

• 异位起搏点（ ectopic pacemaker ）

窦房结的节律性最高 , 是正常心脏活动的起搏点 (pacemaker)

• 窦房结对于潜在起搏细胞点的控制机制 :

(1)抢先占领 :

(2)超速驱动压抑 : 程度与两个起博点自律性差别呈平行 关系 . 暂停人工起搏器前 , 应该减慢驱动频率 .

① 4 期自动除极的速率 : 交感神经递质可以加快 4期自动除极的速率。

（ 3 ）决定和影响自律性的因素

② 阈电位水平： 阈电位降低 , 律性增高 ?

生理情况下阈电位较少变化，不是影响自律性的主要因素。

③ 最大舒张电位水平 : 绝对值减小 , 与阈电位的差距

缩小 , 到达阈电位的时间缩短, 自律性增高。

迷走神经递质增加膜对钾的通透性 , 心率 ? 为什么 ?

局部电流经低电阻的缝隙连接快速传导 (1) 兴奋在心脏内的传导过程和特点

窦房结 (P细胞和过渡细胞 ) 心房肌 结间束 (优势传导通路 1m/s) 房室结 (0.02~0.05m/s) 希氏束 浦肯野系统 (1.5~4m/s) 心室肌 (0.5m/s)

2 ．心脏节律性兴奋的传导

房室交界：房结区、结区、结希区的合称 兴奋传导需 0.1s, 形成房室延搁，避免心房和心室的收缩

重叠。 兴奋传导速度较慢，临床易发生传导阻滞。

（ 1 ）结构因素 细胞的直径大小：直径大，传导快； 细胞间的缝隙连接的数量：缝隙连接少，

传导速度慢。（ 2 ）生理因素 a. 动作电位 0 期除极速度和幅度 ;

b. 邻近未兴奋部位膜的兴奋性

• 影响心肌传导性的因素

(2) 期前收缩和代偿间隙期前兴奋（ premature excitation）期前收缩 : （ premature systole)代偿间隙 : （ compensatory pause ）

【期前收缩后一定都会出现代偿性间歇吗？】

三、心脏功能的检测

1 ．心电图

心电图 心脏兴奋活动时产生的生物电变化 , 经放置于肢体或躯体一定部位的引导电极记录到的心电变化的波形 .

反应的是心脏兴奋的产生、传导和恢复过程的生物电变化 , 与机械的收缩活动无直接关系

整个心脏心动周期中细胞电活动的综合变化 .

(electrocardiogram/ECG）

Willem Einthoven

威廉 . 艾因特霍芬 （ Willem Einthoven ） 荷兰生理学家威廉 . 艾因特霍芬 （ Willem Einthoven, 1860~1927 ） 因对心电图学的开创性工作和无与伦比的贡献而被誉为“心电图之父”，并于 1924

年获 诺贝尔生理学或医学奖。

Electrocardiography Is an Important Clinical Tool

（ 2 ）心电图导联 （ lead)

（ 3 ） ECG波形及其生理意义

p波 : 心房去极化 ;P-R间期 : 兴奋从窦房结到 心室肌所需时间 .QRS波群 : 去极化在心室内 的传导 ;S-T段 : 心室各部分都处于去 极化的状态 .

T波 : 心室的复极化 ; Q-T间期 :与心率呈反变关系 .U波 : 可能与浦肯野纤维复极有关 ;

（ 4）心电图检测的意义和应用 ① 分析与鉴别各种心律失常；② 确定心肌梗塞的病变期、病变部位、范围以及演变过程； ③ 了解某些药物以及电解质紊乱对心肌的影响损害。④ 心电图作为一种电信息的时间标志，常为心音图、超声心动图、阻抗血流图等心功能测定以及其他心脏电生理研究同步描记。

心电图的检查必须结合多种指标和临床资料，进行全面综合分析。

心音的产生心肌收缩引起的瓣膜关闭和血液撞击心室壁引起的振动。可在胸壁的一定部位听取。

心音图：用换能器将机械振动波转化成电信号并记录下来。

2. 心音

第一心音与第二心音的比较 _______________________________________

第一心音 第二心音_____________________________________________特点 : 音调 较 低 较 高 持续时间 较 长 较 短 最响部位 心尖部 心底部主要成因 房室瓣关闭 半月瓣关闭生理意义 标志着心缩期开始 标志着心舒期开始____________________________________________________

第一心音 : 房室瓣关闭 , 心室收缩时血流冲击房室瓣引起 的振动和心室射出的血液撞击动脉壁引起的振动 .

第二心音 : 半月瓣迅速关闭 , 血液冲击大动脉根部以及心室 内壁振动而形成 .

3 ．超声心动图（ echocardiogram ）利用现代电子技术和超声原理检查心脏的对人体无创伤、无痛苦、重复性强的检查技术，可直接观测心脏各腔室形态和大小、心肌厚度、瓣膜形态和活动度等，已成为心脏整体和局部收缩以及舒张功能检测、心脏瓣膜功能评估不可或缺的手段。超声心动图已经从一维（M 型）发展为二维和三维显像。