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第一节 心功能
作者:医学素材…    文章来源:http://www.yx369.com/    点击数:4655    更新时间:2007/8/1
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第四章 循环

第一节 心功能

目的要求

1.掌握:心脏泵血过程中心腔内压力、容积、心瓣膜开闭及血流方向的变化及其相互关系。

2.掌握:影响心输出量的因素。

3.了解:心脏泵血功能的评定的指标,心肌的收缩特点,心脏泵功能的贮备。

4.掌握:心室肌静息电位和动作电位以及其形成机制。

5.熟悉:窦房结p细胞动作电位及其形成机制。浦肯野细胞的跨膜电位及其形成机制。

6.掌握:影响兴奋性的因素;兴奋性的周期性变化与心肌收缩活动的关系。心肌自动节律性和传导性的 特征及其影响因素。

7.熟悉:心音产生原因、特点、意义。体表心电图各波、各段的名称和意义。

9.了解:心电图各波和段的正常值。

教学重点

1.心脏泵血过程中心腔内压力、容积、心瓣膜开闭及血流方向的变化及其相互关系。

2.影响心输出量的因素。

3.心室肌细胞动作电位及其形成机制。

4.心肌细胞电生理特性。

5.影响心肌细胞电生理特性的因素。

教学难点

1.心脏泵血过程中心腔内压力、容积、心瓣膜开闭及血流方向的变化及其相互关系。

2.影响心输出量的因素。

3.心室肌细胞复极化过程,特别是复极化2期(平台期)的形成机制。

4.自律细胞特别是窦房结p细胞动作电位4期自动去极化的形成机制。

5.心肌细胞电生理特性。

6.影响心肌细胞电生理特性的因素的作用机制。

7.心电图与心肌细胞动作电位的关系。

教学过程

一、心动周期与心率

1.概念:心脏一次收缩和舒张构成一个机械活动周期称为心动周期。由于心室在心脏泵血活动中起主要作用,所以心动周期通常是指心室活动周期。

2.心率与心动周期的关系:

心动周期时程的长短与心率有关,成年人心率平均每分钟75次,每个心动周期持续0.8s。心率加快,心动周期缩短,收缩期和舒张期都缩短,但舒张期缩短的比例较大,心肌工作的时间相对延长,故心率过快将影响心脏泵血功能。

健康成人安静状态下心率正常范围为每分钟60-100次,平均75次。心率因年龄.性别和生理状况不同而异。新生儿心率每分钟可达140次,随着年龄增长,心率逐渐减慢,至青春期接近成人。

3.心脏泵血

(1)射血与充盈血过程(以心室为例):

①心房收缩期:在心室舒张末期,心房收缩,心房内压升高,进一步将血液挤入心室。随后心室开始收缩,进入下一个心动周期。

②等容收缩期:心室开始收缩时,室内压迅速上升,当室内压超过房内压时,房室瓣关闭,而此时主动脉瓣亦处于关闭状态,故心室处于压力不断增加的等容封闭状态。当室内压超过主动脉压时,主动脉瓣开放,进入射血期。

③快速射血期和减慢射血期:在射血期的前1/3左右时间内,心室压力上升很快,射出的血量很大,称为快速射血期;随后,心室压力开始下降,射血速度变慢,这段时间称为减慢射血期。

④等容舒张期:心室开始舒张,主动脉瓣和房室瓣处于关闭状态,故心室处于压力不断下降的等容封闭状态。当心室舒张至室内压低于房内压时,房室瓣开放,进入心室充盈期。

⑤快速充盈期和减慢充盈期:在充盈初期,由于心室与心房压力差较大,血液快速充盈心室,称为快速充盈期,随后,心室与心房压力差减小,血液充盈速度变慢,这段时间称为减慢充盈期。

(2)特点:

①血液在相应腔室之间流动的主要动力是压力梯度,心室的收缩和舒张是产生压力梯度的根本原因。

②瓣膜的单向开放对于室内压力的变化起重要作用。

③一个心动周期中,右心室内压变化的幅度比左心室的小得多,因为肺动脉压力仅为主动脉的1/6。

④左、右心室的搏出血量相等。

⑤心动周期中,左心室内压最低的时期是等容舒张期末,左心室内压最高是快速射血期。因为主动脉压高于左心房内压,所以心室从血液充盈到射血的过程,是其内压从低于左心房内压到超过主动脉压的过程,因此心室从充盈到射血这段时间内压力是不断升高的。而舒张过程中压力是逐渐降低的,左心室内压应在充盈开始之前最低即等容舒张期末最低。

二、心脏泵血功能的评价

1.每搏输出量及射血分数:

一侧心室每次收缩所输出的血量,称为每搏输出量,人体安静状态下约为60~80ml。每搏输出量与心室舒张末期容积之百分比称为射血分数,人体安静时的射血分数约为55%~65%。射血分数与心肌的收缩能力有关,心肌收缩能力越强,则每搏输出量越多,射血分数也越大。

2.每分输出量与心指数:

每分输出量=每搏输出量×心率,即每分钟由一侧心室输出的血量,约为5~6L。

心输出量不与体重而是与体表面积成正比。

心指数:以单位体表面积(m2)计算的心输出量。

3.心脏作功

心脏收缩将血液射入动脉时,是通过心脏作功释放的能量转化为血液的动能和压强能,以驱动血液循环流动。

三、心音

1.第一心音与第二心音的异同:

 

标志

心音特点

主要形成原因

第一心音

心室收缩开始

音调低,历时较长

心室肌收缩,房室瓣关闭

第二心音

心室舒张开始

音调高,历时较短

半月瓣关闭振动,血流冲击动脉壁的振动

2.第一心音和第二心音形成机制:

(1)第一心音是心室收缩期各种机械振动形成的,这一时期从房室瓣关闭到半月瓣关闭之前。其中心肌收缩、瓣膜启闭,血流对血管壁的加压和减压作用都引起机械振动,从而参与心音的形成。但各种活动产生的振动大小不同,以瓣膜的关闭作用最明显,因此第一心音中主要成分是房室瓣关闭。

(2)第二心音是心室舒张期各种机械振动形成的,主要成分是半月瓣关闭。

3.第三心音和第四心音:

是一种低频率振动,其形成可能与心房收缩和早期快速充盈有关。在儿童听到第三、第四心音属正常,在成人多为病理现象。

四、影响心输出量的因素

心输出量是搏出量和心率的乘积,凡影响到搏出量或心率的因素都将影响心输出量。心肌收缩的前负荷、后负荷通过异长自身调节机制影响搏出量,而心肌收缩能力通过等长自身调节机制影响搏出量。

1.前负荷对搏出量的影响:

前负荷即心室肌收缩前所承受的负荷,也就是心室舒张末期容积,与静脉回心血量有关。前负荷通过异长自身调节的方式调节心搏出量,即增加左心室的前负荷,可使每搏输出量增加或等容心室的室内峰压升高。这种调节方式又称starling机制,是通过改变心肌的初长度从而增强心肌的收缩力来调节搏出量,以适应静脉回流的变化。

正常心室功能曲线不出现降支的原因是心肌的伸展性较小。心室功能曲线反映搏功和心室舒张末期压力(或初长度)的关系,而心肌的初长度决定于前负荷和心肌的特性。心肌达最适初长度(2.0~2.2μm)之前,静息张力较小,初长度随前负荷变化,但心肌超过最适初长度后,静息张力较大,阻止其继续被拉长,初长度不再与前负荷是平行关系。表现为心肌的伸展性较小,心室功能曲线不出现降支。

2.后负荷对搏出量的影响:

心室射血过程中,大动脉血压起着后负荷的作用。后负荷增高时,心室射血所遇阻力增大,使心室等容收缩期延长,射血期缩短,每搏输出量减少。但随后将通过异长和等长调节机制,维持适当的心输出量。

3.心肌收缩能力对搏出量的影响:

心肌收缩能力又称心肌变力状态,是一种不依赖于负荷而改变心肌力学活动的内在特性。通过改变心肌变力状态从而调节每搏输出量的方式称为等长自身调节。

心肌收缩能力受多种因素影响,主要是由影响兴奋—收缩耦联的因素起作用,其中活化横桥数和肌凝蛋白ATP酶活性是控制心肌收缩力的重要因素。另外,神经、体液因素起一定调节作用,儿茶酚胺、强心药,Ca2+等加强心肌收缩力;乙酰胆碱、缺氧、酸中毒,心衰等降低心肌收缩力,所以儿茶酚胺使心肌长度—张力曲线向左上移位,使张力—速度曲线向右上方移位,乙酰胆碱则相反。

4.心率对心输出量的影响:

心率在40~180次/min范围内变化时,每分输出量与心率成正比;心率超过180次/min时,由于快速充盈期缩短导致搏出量明显减少,所以心输出量随心率增加而降低。

心率低于40次/min时,也使心输量减少。

五、心肌细胞的类型

1.工作细胞:心房肌、心室肌细胞,为快反应细胞,具有兴奋性、传导性、收缩性、无自律性。

2.特殊传导系统:具有兴奋性、传导性、自律性(除结区),但无收缩性。

特殊传导系统包括:(1)窦房结、房室交界(房结区、结希区)——慢反应细胞。其中,房室交界的结区细胞无自律性,传导速度最慢,是形成房—室延搁的原因。

(2)房室束、左右束支、浦肯野氏纤维——快反应细胞

3.区分快反应细胞和慢反应细胞的标准:动作电位0期上升的速度。快反应细胞0期去极化速度快。多由Na+内流形成,慢反应细胞0期去极化速度慢,由Ca2+内流形成。

六、心室肌细胞的跨膜电位及其形成原理

1.静息电位——K+外流的平衡电位。

2.动作电位——形态特点:复杂,持续时间长,尤其是降支,因而动作电位的升支和降支极为不对称

0期(去极化)——Na+内流接近Na+电化平衡电位,构成动作电位的上升支。

1期(快速复极初期)——K+外流所致。

2期(平台期)——Ca2+、Na+内流与K+外流处于平衡。

平台期是心室肌细胞动作电位持续时间很长的主要原因,也是心肌细胞区别于神经细胞和骨骼肌细胞动作电位的主要特征。由两种相反的离子流所引起。

3期(快速复极末期)——Ca2+内流停止,K+外流增多所致。

4期(静息期)——工作细胞3期复极完毕,膜电位基本上稳定在静息电位水平,细胞内外离子浓度维持依靠Na+—K+泵的转运。自律细胞无静息期,复极到3期末后开始自动去极化,3期末电位称为最大复极电位。

3.心室肌细胞与窦房结起搏细胞跨膜电位的不同点:

 

静息电位/最大舒张电位值

阈电位

0期去极化速度

0期结束时膜电位值

去极幅度

4期膜电位

膜电位分期

心室肌细胞

静息电位值-90mV

-70mV

迅速

+30mV(反极化)

大(120mV)

稳定

0、1、2、3、4共5个时期

窦房结细胞

最大舒张电位-70mV

-40mV

缓慢

0mV(不出现反极化)

小(70mV)

不稳定,可自动去极化

0、3、4共3期,无平台期

4.心室肌与快反应自律细胞膜电位的不同点:

快反应自律细胞4期缓慢去极化。(起搏电流由Na+、Ca2+内流超过K+外流形成。)

七、心肌细胞电生理特性

1.自律性:

(1)心肌的自律性来源于特殊传导系统的自律细胞,其中窦房结细胞的自律性最高,称为起搏细胞,是正常的起搏点。潜在起搏点的自律性由高到低顺序为:房室交界区→房室束→浦肯野氏纤维。

(2)窦房结细胞通过抢先占领和超驱动压抑(以前者为主)两种机制控制潜在起搏点。

(3)心肌细胞自律性的高低决定于4期去极化的速度即Na+、Ca2+内流超过K+外流衰减的速度,同时还受最大舒张电位和阈电位差距的影响。

2.传导性:

心肌细胞之间通过闰盘连接,整块心肌相当于一个机能上的合胞体,动作电位以局部电流的方式在细胞间传导。

传导的特点:(1)主要传导途径为:窦房结→心房肌→房室交界→房室束及左右束支→浦肯野氏纤维→心室肌

(2)房室交界处传导速度慢,形成房—室延搁,以保证心房、心室顺序活动和心室有足够充盈血液的时间。

(3)心房内和心室内兴奋以局部电流的方式传播,传导速度快,从而保证心房或心室同步活动,有利于实现泵血功能。

心肌兴奋传导速度与细胞直径成正比,与动作电位0期去极化速度和幅度成正变关系。

3.兴奋性:

(1)动作电位过程中心肌兴奋性的周期变化:有效不应期→相对不应期→超常期,特点是有效不应期较长,相当于整个收缩期和舒张早期,因此心肌不会出现强直收缩。

(2)影响兴奋性的因素:Na+通道的状态、阈电位与静息电位的距离等。

另外,血钾浓度也是影响心肌兴奋性的重要因素,当血钾逐渐升高时,心肌的兴奋性会出现先升高后降低的现象。血中K+轻度或中度增高时,细胞膜内外K+浓度梯度减小,静息电位绝对值减小,距阈电位接近,兴奋性增高;当血中K+显著增高,静息电位绝对值过度减小时,Na+通道失活,兴奋性则完全丧失。因此,血中K+逐步增高时,心肌兴奋性先升高后降低。

(3)期前收缩和代偿间隙:

心室肌在有效不应期终结之后,受到人工的或潜在起搏点的异常刺激,可产生一次期前兴奋,引起期前收缩。由于期前兴奋有自己的不应期,因此期前收缩后出现较长的心室舒张期,这称为代偿间隙。

4.收缩性:

(1)心肌收缩的特点:①同步收缩 ②不发生强直收缩 ③对细胞外Ca2+的依赖性。

(2)影响心肌收缩性的因素:Ca2+、交感神经或儿茶酚胺等加强心肌收缩力,低O2、酸中毒、乙酰胆碱等减低心肌的收缩力。

八、心电图各主要波段的意义

P波——左右两心房的去极化。

QRS——左右两心室的去极化。

T波——两心室复极化。

P—R间期——房室传导时间。

Q—T间期——从QRS波开始到T波结束,反映心室肌除极和复极的总时间。

ST段——从QRS波结束到T波开始,反映心室各部分都处于去极化状态。

课后小结

课后练习

1.心脏为什么能有节律地、有序地收缩与舒张?

2.在一个心动周期中,心腔内压力、容积、心瓣膜的开闭各有何变化?

3.心泵功能的储备有哪些?

4.何谓心输出量,影响心输出量的因素有哪些?并简述其机制。

5.交感神经兴奋时,心率增快,为什么心输出量通常增高?

6.心室肌细胞的复极化过程中的平台期有何生理意义?

7.怎样区分快反应细胞和慢反应细胞?

8.心室肌细胞的动作电位有何特征?各时相产生的离子机制如何?

9.窦房结细胞4期自动除极是如何发生的?

10.心室肌细胞动作电位静息期与骨骼肌细胞动作电位静息期有何不同?是否会对其生理特性产生影响?

11.为何窦房结是正常心脏的起搏点?

12.钙通道阻断剂对心肌细胞生理特性分别有何影响?试说明其机制。

13.影响心肌兴奋性的因素有哪些?

14.心肌一次兴奋过程中,其兴奋性将发生哪些变化?与心肌收缩活动有什么关系?

15.心肌有哪些生理特性?与骨骼机相比有何差异?

16.正常心脏兴奋传导的顺序、特点及其房室延搁的意义如何?为何临床上最常见的传导阻滞是房室传导阻滞?

17.试说明血钾、血钙的变化对心肌细胞生理特性的影响。

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