第2节心脏的泵血功能

1、杨宇 沈阳医学院生理学教研室第七章 血液循环blood circulation 杨杨 宇宇 沈阳医学院生理学教研室沈阳医学院生理学教研室 杨宇 沈阳医学院生理学教研室2 一切生命活动都一切生命活动都是以电活动为基础的。是以电活动为基础的。 生理学是有生命生理学是有生命的物理和化学。的物理和化学。第七章 血液循环杨宇 沈阳医学院生理学教研室3 “诸血皆属于心诸血皆属于心”，“经脉流行不止，环周不休经脉流行不止，环周不休” 黄帝内经黄帝内经 “气血流动，自然青春永驻气血流动，自然青春永驻” 本草纲目本草纲目 1628年，英国医生年，英国医生William Harvey (1578-1658) De

2、 Motu Cordis心血管生理学的创始人心血管生理学的创始人。 46年后，年后，Marcello Malpighi ( 1628-1694 ) 观察到蛙肺中的毛细血管，完善了观察到蛙肺中的毛细血管，完善了Harvey所提出的所提出的 血液循环理论血液循环理论。第二节第二节 心脏的泵血功能心脏的泵血功能杨宇 沈阳医学院生理学教研室第二节第二节 心脏的泵血功能心脏的泵血功能1 1、掌握心动周期、每搏输出量和心输出量、掌握心动周期、每搏输出量和心输出量、 心指数和射血分数的概念；心指数和射血分数的概念；2 2、熟悉心动周期中左心室的压力、瓣膜和、熟悉心动周期中左心室的压力、瓣膜和 血流顺序性变化

3、；心力贮备的概念。血流顺序性变化；心力贮备的概念。3 3、了解第一心音和第二心音的形成及特点。、了解第一心音和第二心音的形成及特点。 学习目标学习目标杨宇 沈阳医学院生理学教研室5 心脏在血液循环心脏在血液循环中起中起 泵泵 的作用，即的作用，即强有力的左、右心室强有力的左、右心室将血液分别射入体循将血液分别射入体循环和肺循环，并维持环和肺循环，并维持血液的循环流动。血液的循环流动。第二节第二节 心脏的泵血功能心脏的泵血功能杨宇 沈阳医学院生理学教研室6（一）（一）心动周期心动周期 ( Cardiac cycle ) ：心房或心房或心室每收缩和舒张一次所经历的时间。心室每收缩和舒张一次所经历的

4、时间。一一 、心脏的泵血机制、心脏的泵血机制 60 60秒秒心动周期心动周期= = 心率心率如按心率为如按心率为7575次次/ /minmin计算，计算，心动周期心动周期 = 0.8 = 0.8秒秒杨宇 沈阳医学院生理学教研室 心率心率 心动周期心动周期 室缩期室缩期 室舒期室舒期0.351.1540 1.575 0.8150 0.40.300.500.250.15心率与心动周期的关系心率与心动周期的关系 心率加快时心率加快时,心动周期缩短心动周期缩短, 其中其中舒张期舒张期缩短的比例大于收缩期缩短的比例大于收缩期。杨宇 沈阳医学院生理学教研室8( (二二) )心脏泵血过程心脏泵血过程基本机制

5、基本机制( ( Mechanism ):):动力：动力：压力梯度压力梯度( (高高低低) )血流单方向血流单方向: : 瓣膜方向决定瓣膜方向决定 血流方向血流方向心肌的舒缩心肌的舒缩室内压变化室内压变化瓣膜开闭瓣膜开闭血液流动血液流动等容收缩期等容收缩期(1)等容收缩期：等容收缩期：0.05speriod of isovolumic contraction射血期射血期(2) 快速射血期快速射血期： 0.10s 约为总射血量的约为总射血量的2/3。(3) 减慢射血期减慢射血期： 0.15s 依惯性逆压力梯度继续射血，依惯性逆压力梯度继续射血，约为约为1/3。等容舒张期等容舒张期(4) 等容舒张期

6、等容舒张期: 0.07s period of isovolumic relaxation 充盈期充盈期(5) (5) 快速充盈期快速充盈期：0.11s0.11s 总充盈量总充盈量2/32/3。(6) (6) 减慢充盈期减慢充盈期：0.22s0.22s 心房收缩心房收缩（7）心房收缩期心房收缩期： 0.1S 初级泵作用初级泵作用 占整个心动周期的占整个心动周期的25% 时时 相相时间时间(s)压压 力力 变变 化化二二 半半尖尖 月月瓣瓣 瓣瓣心内血流心内血流心室心室容积容积 心心室室收收缩缩期期 等容等容收缩期收缩期 0.05室内压迅速上室内压迅速上升，房内压升，房内压室内压室内压主主A压压关

7、关 关关 无无不变不变 快速快速射血期射血期 0.10 房内压房内压主主A压压关关 开开室室主动脉主动脉 (快快)缩小缩小 减慢减慢射血期射血期0.15房内压房内压室内室内压压主主A压压关关 开开室室主动脉主动脉(慢慢)缩小缩小 心心室室舒舒张张期期 等容等容舒张期舒张期0.07室内压迅速下室内压迅速下降，房内压降，房内压室内压室内压室内室内压压室内室内压压室内室内压压主动脉压主动脉压开开 关关房房室室增大增大杨宇 沈阳医学院生理学教研室151、左心室的射血和充盈过程、左心室的射血和充盈过程（2）等容收缩相）等容收缩相 0.05S（3）快速射血相快速射血相 0.1S（4）减慢射血相减慢射血相

8、0.15S（5）等容舒张相）等容舒张相 0.07S（6）快速充盈相快速充盈相 0.11S（7）减慢充盈相减慢充盈相 0.22S（1）心房收缩期心房收缩期 0.1S杨宇 沈阳医学院生理学教研室16二、二、心音心音 heart soundheart sound第一第一心心 音音音调较低、持续音调较低、持续时间较长时间较长房室瓣关闭，血流冲击房房室瓣关闭，血流冲击房室瓣引起心室壁振动和血室瓣引起心室壁振动和血液射出冲击大动脉壁引起液射出冲击大动脉壁引起振动所致。振动所致。心心尖尖部部标志心室标志心室收缩开始收缩开始第二第二心心 音音音调较高、持续音调较高、持续时间较短时间较短动脉瓣关闭，血流冲击大动

9、脉瓣关闭，血流冲击大动脉根部和心室内壁引起动脉根部和心室内壁引起振动所致。振动所致。胸骨胸骨旁第旁第2 肋肋间间标志心室标志心室舒张开始舒张开始第三第三心心 音音青年人偶尔听到，青年人偶尔听到，音调较低，振幅音调较低，振幅小小血流速度突然改变血流速度突然改变 产生于快产生于快速充盈期速充盈期末末第四第四心心 音音老年人偶尔可用老年人偶尔可用心音记录仪记录心音记录仪记录听到，音调较低，听到，音调较低，振幅小振幅小心房收缩将血液挤入心室心房收缩将血液挤入心室引起的振动所致引起的振动所致 产生房缩产生房缩期开始期开始杨宇 沈阳医学院生理学教研室171、每搏输出量：每搏输出量：SV Stroke vo

10、lume 一侧心室一次收一侧心室一次收缩射出的血量。简称缩射出的血量。简称搏出量。安静状态下搏出量。安静状态下约约70ml。70ml 三三、心泵功能的评价心泵功能的评价 (一一) 每搏输出量和射血分数每搏输出量和射血分数杨宇 沈阳医学院生理学教研室沈阳医学院 生理教研室 杨宇182、射血分数、射血分数:EF （Ejection fraction )135 6570 搏出量占心室舒张末期容积的百分比，搏出量占心室舒张末期容积的百分比，安静状态下安静状态下55%65%。70125 = 0.56杨宇 沈阳医学院生理学教研室19 1、每分心输出量、每分心输出量 : Cardiac Output 一侧心

11、室每分钟射出的血量一侧心室每分钟射出的血量, 安静状态安静状态下为下为4.56.0L/min。Cardiac Output = Heart Rate Stroke Volume CO = HR SV = 75 70 = 5250 （ml）(二二) 每分输出量和心指数每分输出量和心指数杨宇 沈阳医学院生理学教研室20静息心指数静息心指数 安静、空腹时的心指数。安静、空腹时的心指数。 3.0-3.5L/minm2 4.5-6L/min 1.6-1.7m2 2、心指数、心指数: CI Cardiac Index 以每平方米体表面积计算的心输出量。以每平方米体表面积计算的心输出量。(二二) 每分输出量

12、和心指数每分输出量和心指数杨宇 沈阳医学院生理学教研室21（三）心脏做功量（三）心脏做功量 心脏做功分两类心脏做功分两类: 外功与内功外功与内功 每搏功每搏功（搏功，（搏功，stroke work）：）：心室一次心室一次收缩射血所作的功，即机械外功，称为每收缩射血所作的功，即机械外功，称为每搏功（搏功，搏功（搏功，stroke work）每搏功每搏功 = 搏出量射血压力搏出量射血压力 + 动能动能 每分功：每分功：心室每分钟做的功。心室每分钟做的功。 心脏做功量是较好的评价心泵功能的指标。心脏做功量是较好的评价心泵功能的指标。杨宇 沈阳医学院生理学教研室 正常状态：正常状态： 左左=右心室心输

13、出量右心室心输出量 肺动脉平均压肺动脉平均压/主动脉平均压主动脉平均压=1/6 右心室做的功为左心室右心室做的功为左心室1/6 机制：（自学）机制：（自学） 四四 、两心室输出量的平衡、两心室输出量的平衡杨宇 沈阳医学院生理学教研室2323五、心泵功能的贮备五、心泵功能的贮备CO安静时：安静时：5L/min 运动时：运动时：25 30 L/min最大输出量：最大输出量：一侧心室一侧心室每分钟射出的最大血量。每分钟射出的最大血量。心力贮备心力贮备：Cardiac reserve 心输出量随机体代谢需要心输出量随机体代谢需要而增加的能力。而增加的能力。杨宇 沈阳医学院生理学教研室24241、 心率

14、贮备：心率贮备：2 - 2.5倍倍 160-180beats/min2 、搏出量贮备：、搏出量贮备： 135 ( ml ) 舒张期贮备舒张期贮备15 ml 15 150 55 收缩期贮备收缩期贮备35-40 ml 35 20 心力贮备：心力贮备： Cardiac reserve 杨宇 沈阳医学院生理学教研室25 六、影响心输出量的因素六、影响心输出量的因素 心输出量取决于心率和每搏输出量。凡影响心心输出量取决于心率和每搏输出量。凡影响心率和和每搏输出量的因素均可影响心输出量。率和和每搏输出量的因素均可影响心输出量。 CO = SV X HRCO = SV X HR( (一一) )搏出量的调节搏

15、出量的调节1.1.前负荷：前负荷：初长度初长度(异长调节，异长调节，Starling机制机制)初长度由心室舒张末期血液充盈量初长度由心室舒张末期血液充盈量决定，即前负荷相当于心室舒张末期容积。决定，即前负荷相当于心室舒张末期容积。( (常用舒张末期压力来反映常用舒张末期压力来反映) )杨宇 沈阳医学院生理学教研室26 （一）搏出量的调节：初长度（一）搏出量的调节：初长度 Frank-Starling在百余年前就发现，心在百余年前就发现，心脏能自动地调节并平衡心输出量和回心血量脏能自动地调节并平衡心输出量和回心血量的关系：回心血量愈多，则心肌舒张时被牵的关系：回心血量愈多，则心肌舒张时被牵拉愈长

16、，其收缩力也愈强，搏出量也愈多。拉愈长，其收缩力也愈强，搏出量也愈多。这种现象可通过心室功能曲线加以说明。这种现象可通过心室功能曲线加以说明。杨宇 沈阳医学院生理学教研室（1）心室功能曲线）心室功能曲线 ventricular function curve杨宇 沈阳医学院生理学教研室28 心室功能曲线可分三段：心室功能曲线可分三段：充盈压在不足充盈压在不足1515mmHgmmHg时曲线处于升支阶段时曲线处于升支阶段，搏功，搏功随初长度增加而增加；随初长度增加而增加； 充盈压充盈压12121515mmHgmmHg是心室最适前负荷。是心室最适前负荷。 通常左室充盈压仅有通常左室充盈压仅有5 56

17、6mmHg,mmHg,说明心室有较大说明心室有较大的初长度贮备。的初长度贮备。充盈压充盈压15152020mmHgmmHg曲线趋平坦曲线趋平坦, ,说明说明前负荷在上限范围变动对泵血影响不大。前负荷在上限范围变动对泵血影响不大。充盈压充盈压高于高于2020mmHgmmHg，曲线平坦或轻度下倾曲线平坦或轻度下倾, ,不出现不出现明显降支，说明前负荷即使超过明显降支，说明前负荷即使超过2020mmHg,mmHg,搏功不变或搏功不变或仅轻度减少。仅轻度减少。杨宇 沈阳医学院生理学教研室29前负荷对心输出量的影响前负荷对心输出量的影响结论结论：一定范围内，随着心肌初长度增加，搏一定范围内，随着心肌初长

18、度增加，搏出量增加称心的定律，又称出量增加称心的定律，又称 Starling机制机制 。杨宇 沈阳医学院生理学教研室30 为什么心室功能曲线无明显的降支？为什么心室功能曲线无明显的降支？ 机制机制：心肌细胞外间质内含有大量劲度心肌细胞外间质内含有大量劲度较大的胶原纤维，且肌纤维有多种走势较大的胶原纤维，且肌纤维有多种走势和排列方向和排列方向,使得心肌的伸展性较小，静使得心肌的伸展性较小，静息被动张力大，从而阻止心肌细胞过度息被动张力大，从而阻止心肌细胞过度拉长，使心肌肌小节的初长度一般不会拉长，使心肌肌小节的初长度一般不会超过超过2.252.30m，而不出现降支。而不出现降支。意义意义 可使心

19、脏不致于在前负荷明显增加时可使心脏不致于在前负荷明显增加时出现搏出量和作功能力的下降。出现搏出量和作功能力的下降。杨宇 沈阳医学院生理学教研室31 影响前负荷影响前负荷(Preload(Preload）的因素）的因素心室充盈量心室充盈量 = = 静脉回心血量剩余血量静脉回心血量剩余血量（前负荷）（前负荷） 静脉回心血量静脉回心血量: :心室的充盈时间心室的充盈时间 静脉回流速度静脉回流速度 心包内压心包内压 心室顺应性心室顺应性余血量的增减余血量的增减: :取决于总充盈量是否改变取决于总充盈量是否改变杨宇 沈阳医学院生理学教研室32 （2）异长自身调节及意义）异长自身调节及意义异常自身调节异常

20、自身调节（Heterometric autoregulation） ：通过心肌细胞本身初长度的改变而引起心肌通过心肌细胞本身初长度的改变而引起心肌收缩强度的变化称为异常自身调节。收缩强度的变化称为异常自身调节。意义意义：对对搏出量的微小变化进行精细的调节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能保持平衡，使心室射血量与静脉回心血量之间能保持平衡，从而使心室舒张末期的容积和压力能保持在正从而使心室舒张末期的容积和压力能保持在正常范围内。常范围内。2 2、后负荷（、后负荷（Afterload）的影响）的影响 心室肌后负荷是指大动脉血压心室肌后负荷是指大动脉血压杨宇 沈阳医学院

21、生理学教研室342 2、后负荷、后负荷（Afterload）的影响的影响在一定范围内在一定范围内BP BP 后负荷后负荷等容收等容收缩期延长射血期缩短，同时心肌缩短速度缩期延长射血期缩短，同时心肌缩短速度和程度和程度 搏出量搏出量剩余血量剩余血量( (回回心血量不变心血量不变)心室舒张末期容积心室舒张末期容积 前前负荷增加负荷增加异长调节，异长调节，StarlingStarling机制机制 搏出量不变搏出量不变。血压长期升高血压长期升高心输出量减少。心输出量减少。杨宇 沈阳医学院生理学教研室35 3 3、心肌收缩能力的影响、心肌收缩能力的影响 Cardiac contractility( (等

22、长调节等长调节) )杨宇 沈阳医学院生理学教研室36 3 3、心肌收缩能力的影响、心肌收缩能力的影响 Cardiac contractility (等长调节等长调节)影响因素：主要受兴奋影响因素：主要受兴奋- -收缩耦联和肌丝滑行过程中收缩耦联和肌丝滑行过程中各个环节的影响各个环节的影响(1) (1) 活化横桥的数目活化横桥的数目：活化横桥和最大横桥数目的比：活化横桥和最大横桥数目的比例，取决于例，取决于 a) a) 兴奋后胞浆内兴奋后胞浆内CaCa2+2+浓度浓度( (儿茶酚胺儿茶酚胺) ) b) b) 肌钙蛋白对肌钙蛋白对CaCa2+2+的亲和力的亲和力( (钙增敏剂如茶碱钙增敏剂如茶碱)

23、 )(2) (2) 肌凝蛋白头部肌凝蛋白头部ATP ATP 酶活性酶活性( (甲状腺激素、体育锻甲状腺激素、体育锻炼使其活性炼使其活性 ）杨宇 沈阳医学院生理学教研室37 正常成年人：正常成年人：60 100次次/分分 心输出量心输出量 = 搏出量搏出量心率心率 HR 心输出量心输出量 (在一定的范围内在一定的范围内) HR170180次次/分（分（HR过快）过快） 心室耗能心室耗能 心室充盈时间明显心室充盈时间明显 充盈量充盈量 搏搏 出出 量量 减减 少少 心输出量心输出量 （二）心率的调节（二）心率的调节杨宇 沈阳医学院生理学教研室38 正常成年人：正常成年人：60 100次次/分分 H

24、R170180次次/分（分（HR过快）过快） HR40次次/分（分（HR过慢）过慢） 心舒期过长心舒期过长 心室充盈达极限心室充盈达极限 搏出量无法再增加搏出量无法再增加 心输出量心输出量 （二）心率的调节（二）心率的调节杨宇 沈阳医学院生理学教研室39 交感神经活动交感神经活动 血中肾上腺素血中肾上腺素 、去甲肾上腺素、去甲肾上腺素 甲状腺素甲状腺素 （甲亢）（甲亢） 体温体温 （1 1218次次/min） 迷走神经迷走神经 HR HR （二）心率的调节（二）心率的调节调 节调 节因因 素素心室前负荷心室前负荷(异长自身调节异长自身调节)心肌收缩能力心肌收缩能力（等长自身调节）（等长自身调节

25、）心室后负荷心室后负荷（动脉血压）（动脉血压）定定 义义心肌初长度改变对心肌初长度改变对心室搏出量的影响。心室搏出量的影响。心肌收缩能力改变对心肌收缩能力改变对心室搏出量的影响。心室搏出量的影响。心室收缩射血过程心室收缩射血过程中所遇到的负荷对中所遇到的负荷对搏出量的影响。搏出量的影响。表 现表 现形形 式式一定范围内一定范围内,心舒末心舒末期容积增大，初长期容积增大，初长度增加，收缩加强，度增加，收缩加强，使博出量增加。使博出量增加。心肌收缩能力增强，心肌收缩能力增强，搏出量增加心肌收缩搏出量增加心肌收缩能力减弱，搏出量减能力减弱，搏出量减少。少。一定范围内血压升一定范围内血压升高，心输出量

26、不下高，心输出量不下降。血压过高心输降。血压过高心输出量减少。出量减少。调 节调 节机机 制制初长度的增加，可初长度的增加，可使心肌肌小节中粗使心肌肌小节中粗细肌丝有效重叠程细肌丝有效重叠程度增加。度增加。活化横桥数多活化横桥数多, ATP酶酶活性高，横桥与肌纤活性高，横桥与肌纤蛋白结合体的数量多，蛋白结合体的数量多，心肌收缩能力强。心肌收缩能力强。后负荷增加，心室后负荷增加，心室收缩速度减慢，射收缩速度减慢，射血期缩短，心肌收血期缩短，心肌收缩遇到阻力增大。缩遇到阻力增大。影 响影 响因因 素素充盈时间长回心血充盈时间长回心血多或剩余血多心舒多或剩余血多心舒末期容积大。心肌末期容积大。心肌伸

27、展小静息张力大，伸展小静息张力大，抵抗过度延伸抵抗过度延伸.儿茶酚胺儿茶酚胺,强心药强心药,交感交感神经兴奋，收缩能力神经兴奋，收缩能力增强。缺增强。缺02 、ACh、酸中毒、心衰，心肌酸中毒、心衰，心肌收缩能力下降。收缩能力下降。心脏的负担加重，心脏的负担加重，长时间作用可致心长时间作用可致心肌肥厚、心室扩大。肌肥厚、心室扩大。杨宇 沈阳医学院生理学教研室41六、心泵功能的贮备六、心泵功能的贮备CO安静时：安静时：5L/min 运动时：运动时：25-L/min最大输出量：一侧心室最大输出量：一侧心室每分钟射出的最大血量。每分钟射出的最大血量。心力贮备心力贮备：心输出量随机体：心输出量随机体

28、代谢需要而增加的能力。代谢需要而增加的能力。杨宇 沈阳医学院生理学教研室421 心率贮备：心率贮备：2-2.5倍倍 160-180beats/min2 搏出量贮备：搏出量贮备： 135 ( ml ) 舒张期贮备舒张期贮备15 ml 15 150 55 收缩期贮备收缩期贮备35-40 ml 35 20 心力贮备心力贮备杨宇 沈阳医学院生理学教研室课后复习题课后复习题1 1、简述心脏泵血过程。、简述心脏泵血过程。2 2、试述影响心输出量的因素。、试述影响心输出量的因素。3 3、名词：心动周期，搏出量，心输出量，心指数，、名词：心动周期，搏出量，心输出量，心指数，射血分数，异常自身调节，心肌收缩能力

29、。射血分数，异常自身调节，心肌收缩能力。杨宇 沈阳医学院生理学教研室44 论述：影响心输出量（心泵功能）的因素论述：影响心输出量（心泵功能）的因素( (一一) )搏出量的调节：搏出量的调节：1.1.前负荷：初长度前负荷：初长度( (异长自身调节，异长自身调节，StarlingStarling机制机制) ) 初长度由心室舒张末期容积决定。一定范初长度由心室舒张末期容积决定。一定范围内（达到最适前负荷前）围内（达到最适前负荷前）, ,心舒末期容积心舒末期容积增大，初长度增加，收缩加强，使博出量增增大，初长度增加，收缩加强，使博出量增加；超过最适前负荷后加；超过最适前负荷后, ,搏出量不变或仅轻搏出量不变或仅轻度减少。度减少。 心输出量心输出量 = =搏出量搏出量X X心率，凡影响搏出量心率，凡影响搏出量和心率的因素都能影响心输出量。和心率的因素都能影响心输出量。杨宇 沈阳医学院生理学教研室45