心脏活动中的力现象

心脏和血管的力现象血液在人的体内循环流动，把营养物质输送到全身各处，并将人体内的代谢废物收集起来，排出体外。血液循环系统中血液周流不息、循环不止，推动血液运动的动力源是心脏，心脏有节律的收缩和舒张运动，以及心脏瓣膜的单向导流作用，保证了心脏能起到推动血液循环的动力泵作用。人的心脏分为四个腔室：左心房、右心房、左心室、右心室，心房壁薄、心室壁厚，且左心室比右心室厚，这主要是它们在血液循环中起的作用及提供和承受的压力的大小不同所致，右心室的压力仅为左心室的1/6左右。体循环动力源于左心室，血泵入主动脉，经过动脉、毛细血管、静脉系统流回右心房，经三尖瓣进入右心室。肺循环的动力由此发出，右心室收缩将血泵入肺动脉，经肺微血管进行氧合后进入肺静脉，流回左心房，左心房中的经二尖瓣再压入左心室，从而完成了整个血液循环。心脏的不断跳动是血液循环的源动力，生命不止心脏便跳动不休，心脏为什么会有节律的跳动呢？心脏中的心肌细胞有两种类型。大多数为普通心肌细胞，在受到刺激以后，它们将发生收缩；刺激消失以后则又舒张开来。这样的一次收缩和一次舒张合起来，便组合成了心脏的一次跳动。另一些细胞为特殊心肌细胞，它们能够按自身固有的规律，即自律性,不断地产生兴奋并传导给普通心肌细胞，对其进行刺激，使之收舒。在心脏的右心房接近上腔静脉的入口附近，存在着一个由特殊心肌细胞汇集而成的窦房结。它的强有力的自律性兴奋，通过传导系统的传播，决定着整个心脏的跳动频率，即心率。因此窦房结是心脏的起搏点。除窦房结之外还有房室结、浦肯野纤维也有自律性，但是这两处的节律都比窦房结要低，当窦房结发生病变时只能靠房室结和浦倾野纤维维持心跳，每分钟只能跳50次以下，满足不了身体的需要，于是即发生多种心律紊乱，甚者可引起心搏停止。这时就需要安装心脏起搏器，以维持、控制心脏的跳动，保证人体的正常需要。心肌细胞具有对刺激发生反应的能力，称为兴奋性，兴奋性在心肌细胞的一次兴奋过程中，发生周期性变化，该周期性变化包括有效不应期、相对不应期、超常期。心肌能够在肌膜电位触发下产生收缩反应，称收缩性。心肌收缩性有如下特点：1.心肌细胞收缩性明显依赖于细胞外Ca2+。因为心肌细胞肌质网不发达，Ca2+储存少，故血Ca2+浓度降低，影响心肌收缩。2•心肌收缩有“全或无”的特点。原因是心肌细胞间的闰盘区电阻小，兴奋易通过。3•由于心肌有效不应期长，所以心肌不会发生强直收缩。心脏的活动是由心肌的收缩性与自律性、兴奋性、传导性共同决定。心脏的活动还应同血管的活动联系在一起，因为他们共同组成了血液循环系统，心脏是动力泵，血管是流体运行的管道，而血液是其中运行的流体，血液是粘性流体，但它和一般均匀的粘性液体又不同，血液中悬浮着很多的血细胞，如：红细胞、白细胞、血小板等，属于牛顿流体，而血管既具有弹性又具有刚性，血管的管径还会受到神经调控，使得其流动过程极其复杂。心脏收缩推动血液沿血管按一定方向不断地环流全身，心脏通过收缩和舒张交替的周期活动来维持泵血功能。当心脏收缩时，向主动脉射血；心脏舒张时，不射血，假如血管没有弹性的话，血流将是时断时续的。而实际情况并不是这样的，实际中由于血管的弹性当心脏收缩射血时，血管扩张将暂时没有流走的血液贮存，心脏舒张时瓣膜关闭，血液无法流回心脏，便在血管收缩的压力下继续向前流动，维持了血液的连续性。所以，由于血管具有弹性，特别是含有许多弹性纤维的动脉壁，其应力和应变在一定范围内成线性关系，再加上血液本身的惯性以及内外摩擦等原因，血液在血管中的流动是连续的。因此，富有弹性的血管对血液的流动既起缓冲作用，又起着推动作用。血管同心脏偶联，共同担负着血液循环的复杂过程，血液的流动状态由心脏的活动状况和血管的力学性质和状态共同决定。心脏的活动状态与机体活动相关，当机体处于剧烈运动时，需氧量增加，就需要更多的血液运送氧气及营养物质，心脏的搏动就会加快。血管的力学性质与血管壁的成份和结构密切相关。血管壁具有多层复合结构，如同一个中空的管道，它承受血管压力和管外组织的约束。构成血管壁的主要成份是内皮、弹性纤维、胶原纤维和平滑肌。血管的力学性质主要取决于弹性纤维、胶原纤维和平滑肌的性质、含量及空间构型。弹性纤维、胶原纤维和平滑肌在力学性质上有明显差异。在低应力下承载的主要是弹性纤维和平滑肌，胶原纤维有明显的滞后环和应力松驰，不易发生变形，很高的应力才能引起很小的应变。因此，在高应力时，胶原纤维是主要的承载体。由于心脏的舒缩搏动，使得动脉内压有升有降，而这种内压的升降又由于动脉管壁的弹性转化为脉搏波的形式从主动脉开始，沿着管壁而迅速传播到各分支动脉，直到微动脉末梢。脉搏波的传播速度与血流速度是两种性质完全不同的生理现象，一个是流体的流动，一个是波沿管壁的传播。当心室收缩射血到主动脉时，长长的血柱以每秒0.2〜0.5米的速度沿着动脉系统各分枝流动，流动速度以主动脉最快，到微动脉毛细血管网流速最慢，可以减速到停滞状态，而脉搏波的传播速度则因各段动脉的管壁弹性不同而异。主动脉管壁的弹性纤维最丰富，因而其扩张性和弹性最大，脉搏波的传播速度最慢，一般为3〜5米每秒。中等大的动脉如桡动脉和股动脉，其管壁的弹性纤维较少，扩张性和弹性较小，脉搏波传播速度较快，约为7〜10米每秒。小动脉弹性更小，传播速度显著加快，约为15〜35米每秒。动脉硬化时，脉搏波的传播就更快。可以认为血液流速随着管径缩小而变慢，而脉搏波的传播速度随着管径减小而变快。由于脉搏是动脉血管随心脏收缩和舒张而出现的周期性的搏动而形成的，所以脉搏次数与心率一致。当人体的某器官发生病变时，通常会使心跳发生快慢及强弱变化，并在脉搏上表现出来，所以古代的中医们通过长期的经验积累可以通过脉相的变化判断出病症，而脉相用现在的医学术语解释应该是脉搏波的波形，动脉脉搏波的波形可以用脉搏扫描仪器记录。动脉脉搏的波形可因描记方法和部位的不同而有差别，但一般都包括以下几个组成部分：(1)上升支：在心室快速射血期，动脉血压迅速上升，管壁被扩张，形成脉搏波形中的上升支。上升支的斜率和幅度受射血速度、心输出量以及射血所遇的外周阻力的影响，射血遇到的阻力大，心输出量小，射血速度慢，则脉搏波形中上升支的斜率小，幅度也低；反之，射血所遇的阻力小，心输出量大，射血速度快，则上升支较陡，幅度也较大。大动脉的可扩张性减小时，弹性贮器作用减弱，动脉血压的波动幅度增大，脉搏波上升支的斜率和幅度也加大。主动脉瓣狭窄时，射血阻力高，脉搏波上升支的斜率和幅度都较小。(2)下降支：心室射血的后期，射血速度减慢，进入主动脉的血量少于由主动脉流向外周的血量，故被扩张的大动脉开始回缩，动脉血压逐渐降低，形成脉搏波形中下降支的前段。随后，心室舒张，动脉血压继续下降，形成下降支的其余部分。在主动脉记录脉搏图时，其下降支上有一个切迹，称为降中峡。降中峡发生在主动脉瓣关闭的瞬间。因为心室舒张时室内压下降，主动脉内的血液向心室方向返流。这一返流使主动脉瓣很快关闭。返流的血液使主动脉根部的容积增大，并且受到闭合的主动脉瓣阻挡，发生一个返折波，因此在降中峡的后面形成一个短暂的向上的小波，称为降中波。动脉脉搏波形中下降支的形状可大致反映外周阻力的高低。外周阻力高时，脉搏波降支的下降速率较慢，切迹的位置较高。如果外周阻力较低，则下降支的下降速率较快，切迹位置较低，切迹以后下降支的坡度小，较为平坦。主动脉瓣关闭不全时，心舒期有部分血液倒流入心室。故下降支很陡，降中波不明显或者消失。中国古代的先贤们通过大量地实践经验及不断发展总结形成了体系完善的中医体系，中医讲究望闻问切，其中的切就是切脉，一般用食指中指按病人桡动脉的脉搏，通过触感反映出脉动频率，幅度以及