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1、第四章 血液循环,第一节 心脏的泵血功能,第三节 血 管 生 理,第四节 心血管活动的调节,第二节 心脏的生物电活动,第五节 器 官 循 环,第一节 心脏的泵血功能,右心：泵血入肺循环 左心：泵血入体循环 5L/min,一、心脏泵血的过程和机制 （一）心动周期(cardiac cycle) 1.概念：心脏的一次收缩和舒张，构成一个机械活动 周期，称为心动周期。(收缩期+舒张期) 2.时程：T1/f60s/750.8s,房缩 0.1s 房舒 0.7s,室缩 0.3s 室舒 0.5s,3.特点,1）房、室均有各自的心动周期 2）房、室先后收缩 3）左右同步收缩 4）舒张期(diastole)时间收

2、缩期(systole)时间 5）全心舒张期0.4s利于心肌休息和心室充盈,6）心率快慢主要影响舒张期 心率心舒期充盈+ 休息心衰 心率心舒期 7）习惯以心室的活动作为心脏活动的指标。,（二）心脏的泵血过程,1.心室收缩期 (1)等容收缩期(period of isovolumic contraction)： 心室开始收缩 室内压急剧 （左室内压近80mmHg） 房室瓣关闭（产生S1) (动脉瓣仍处于关闭状态) （容积不变、血液不流） 继续收缩 快速射血期,0.05s,等容收缩期的特点： 其时程长短与心肌收缩力、后负荷有关： 肌缩力等容收缩期 后负荷等容收缩期 房室瓣关闭产生第一心音； 等容收缩

3、末的动脉压最低； 室内压上升速度最快。,（2）快速射血期(period of rapid ejection)： 心室继续收缩 室内压动脉压 动脉瓣开放 （房室瓣仍处于关闭状态） 迅速射血入动脉 （占射血量70%） 心室容积迅速 减慢射血期,特点：快速射血期末室内压与主动脉压最高； 用时少(收缩期1/3)，射血量大。,0.1s,(3)减慢射血期(period of slow ejection)： 迅速射血入动脉后 心室容积继续 室内压略动脉压 血液的动能仍很高 继续射血入动脉 （占射血量30%） 心室容积继续 心室舒张前期,特点：用时长（收缩期2/3），射血量少；在快速射血期的中后期，及整个减慢

4、射血期，室内压已低于主A压，但此时心室内的血液因具有较高的动量，故仍可逆压力梯度继续进入主A。,0.15s,2.心室舒张期,(1)等容舒张期(period of isovolumic relaxation)： 心室开始舒张 室内压迅速 （室内压动脉压） 动脉瓣关闭（产生S2) 心室继续舒张 室内压急剧迅速 ( 室内压仍房内压 房室瓣仍处于关闭状态) （容积不变、血液不流） 快速充盈期,特点： 动脉瓣、房室瓣都处于关闭状态； 动脉瓣关闭产生第二心音。 室内压下降速度最快。,0.06-0.08s,(2)快速充盈期(period of rapid filling)： 等容舒张期末 室内压 （室内压房

5、内压） 房室瓣开放 心室继续舒张 室内压 (室内压=负压) 心房和大V内的血液快速入室 （占总充盈量2/3） 心室容积迅速,特点：快速充盈期末的室内压最低。,0.11s,(3)减慢充盈期(period of slow filling)： 随着心室内血液的充盈，心室与心房及大V间的压力差减小，血液流入心室的速度减慢。 其前半期为大V的血液经心房流入心室；后半期为心房收缩期的挤血入心室(增加10%-30%)。,0.22s,(三)心动周期中房内压的变化,课前提问,1.名词：完全强直收缩；,不完全强直收缩；,心动周期；,前负荷；,后负荷；,2.影响肌肉收缩的主要因素有那些？,3.（ ）动脉血压最低；（

6、 ）动脉血压最高；（ ）室内压最高；（ ）室内压最低。,等容收缩期末,快缩射血期末,快缩射血期末,快缩充盈期末,4.正常人体骨骼肌收缩都属于( ) A.完全强直收缩 B.强直收缩 C.不完全强直收缩 D.单收缩 E.单收缩与强直收缩交替 5.肌肉兴奋-收缩耦联关键在于( ) A.横桥运动 B.动作电位 C.Na迅速内流 D.胞浆内Ca的浓度增加 E.ATP酶的激活,B,D,小 结,心室射血的动力: 心室-动脉压力差,心室收缩,心室充盈的动力: 房-室压力差,心室舒张,血液方向的控制： 瓣膜的单向开闭,（四）心音(heart sound)的产生,二、心脏泵血功能的评定 (一)心脏的输出量 1.每

7、搏输出量及射血分数 每搏输出量(stroke volume)：一侧心室在一次心搏中射 （简称搏出量） 出的血液量(约70ml） 射血分数(ejection fraction)：搏出量占心室舒张末 期容积的百分比。 =6080ml120130ml =50%65% 意义：射血分数比搏出量更能准确地反映心脏泵血功能，对早期发现心脏泵血功能异常具有重要意义。 心室功能减退、心室异常扩大的病人（每搏输出量可不变）心舒张末期容积射血分数,2.每分输出量与心指数 每分输出量(minute volume)：一侧心室每分钟射出的血量。 =每搏输出量心率 =56L/min 变异：随机体代谢和活动情况而变化（运动、

8、情绪激动、怀孕时）；女子较相同体重男子的心输出量约低10。 心指数(cardiac index)：以单位体表面积计算的心输出量称为。安静和空腹情况下测定的心指数为静息心指数。 =56L/min/1.61.7m2 =3.03.5L/min.m2 变异：10岁少年静息心指数最大（4L/min.m2以上）；以后随年龄增长而渐降,到80岁时接近2L/min.m2。 意义：评定不同个体心功能。,（二）心脏作功量 在动脉血压不同的个体，心脏要射出等量的血液，动脉血压高者的心脏就必须加强收缩。 因此，用心脏作功量要比单纯用心输出量评定心泵血功能更全面。 1.每搏功(stroke work): 简称搏功，是指

9、心室一次收缩射血 所做的功。 2.每分功(minute work): 简称分功，是指心室每分钟收缩 射血所做的功。 3.心脏的效率(cardiac efficiency): 心脏所做的外功占心 脏总能量消耗的百分比。(20-25%),搏出量,心率,1 前负荷,3 心肌收缩能力,2 后负荷,三、影响心输出量的因素,心输出量,（一）前负荷(preload): 心舒末期容量(异长自身调节) 心室功能曲线：将对应不同心室舒张末期压 力或容积的搏出量或搏功的数据绘制成坐标 图，就得到心室功能曲线。,增加前负荷，搏功增大。 心肌最适初长度为肌小节2.0-2.2um 对于骨骼肌，当大于最适初长度，作功量下降

10、，而心肌含有丰富的胶原纤维和多层肌纤维，能抵抗过度牵拉，使心脏不会在前负荷明显增加时发生搏出量和作功的下降。所以曲线无降支。说明此时初长度与前负荷不再呈平行关系，前负荷继续增加，初长度不再增加。慢性心脏病，心脏过度扩张，曲线出现降支，表明心肌收缩功能已严重受损。,前负荷 （心舒末期容量） 心肌初长度 心肌收缩力 心搏出量,异长自身调节：通过改变心肌初长度而引起心肌收缩力改变的调节，称为。 特点：调节范围小 (心肌初长度2.25-2.30um)。 意义:能精细调节每搏输出量。,Frank-Starling定律：心室舒张末期容积在一定范围内增大可增强心室收缩力的规律称为心的定律(F-S定律)。,影

11、响前负荷的因素包括：,1.剩余血量：心缩力 剩余量 2.静脉回心血量：（主要因素） （1）V血回流速：外周V压-心房压回流速、量 （2）充盈时程：心率舒张期充盈量 （3）心包内压：心包积液心包内压心室充盈受限静 脉回心血量 （4）心室顺应性：心肌纤维化、心肌肥厚心室充盈量,（二）后负荷(afterload):= ABp,临床：AB持续心肌肥厚泵血功能,搏出量恢复正常,异长自身调节 等长自身调节（体液）,前负荷,剩余量回流量不变,搏出量,射血期射血速,等容收缩期心肌缩速,后负荷（一定范围内）,（三）心肌收缩能力(myocardiac contractility) （等长自身调节） 概念：心肌不依

12、赖于前负荷和后负荷而能改变其力学 活动(包括收缩的强度和速度)的内在特性。 影响因素：活化横桥数目和肌球蛋白头部ATP酶活性 意义：能对持续的、剧烈的 循环变化有强大的调 节作用。,(四)心率(heart rate) 心率每搏输出量每分输出量 40160次/分:心率每分心输出量 160-180次/分:心率心动周期缩短(尤 其心舒期)充盈量每搏出量每分 心输出量。 40次/分心动周期延长(尤其心舒期) 充盈量达极限而心率太慢每分心输出量。,心率,交感神经，E，NE，甲状腺素 体温（1-12-18次/分）,迷走神经,心率的影响因素：,四、心脏泵血功能的储备,(二) 构成 1.心率储备 2.搏出量储

13、备,75160-180次/min (22.5倍), 收缩期储备 舒张期储备,(心肌收缩能力)：35-40ml (心肌初长度)：15ml,(一)心泵功能储备/心力储备 心输出量随机体代谢的需要而增加的能力。,搏出量=心室舒张末期容积-收缩末期容积,复习提问,1.心动周期中，占时间最长的是（ ）。 心房收缩期 B. 等容收缩期 C. 等容舒张期 D. 射血期 充盈期 2.心动周期中,心室血液的充盈主要取决于( ) A. 心房收缩的挤压作用 B. 心室舒张的抽吸作用 C. 胸内负压促进静脉回流 D. 血液依赖地心引力回流 E. 骨骼肌挤压促进静脉回流,E,B,3.房室瓣开放见于( ) A. 等容收缩

14、期 B. 心室收缩初期 C. 等容舒张初期 D. 等容收缩初期 E. 等容舒张末期 4.心室肌的后负荷是指( ) A. 心房压力 B. 大动脉血压 C. 快速射血期心室内压 D. 减慢射血期心室内压 E. 等容收缩初期心室内压 5.异长自身调节是指心脏的每搏输出量取决于( ) A. 平均动脉压 B. 心率储备 C. 心力储备 D. 心室舒张末期容积 E. 心室收缩末期容积,E,B,D,6.在NE作用下,心室功能曲线向哪个方向移位( ) A. 正上方 B. 左上方 C. 左下方 D. 右上方 E. 右下方 心动周期 11. 心肌收缩力 心输出量 12.心力储备 心指数 射血分数 13.一、二心音

15、有何区别？ 14.简述影响心输出量的因素。 15.简述心室肌细胞AP的特点、组成及产生机制。,B,课前提问,1、名词：心动周期；,心输出量；,心指数；,射血分数；,心力储备；,2、S1与S2的区别？,3、简述影响心输出量的因素？,第二节 心脏的生物电 活动和生理特性,根据组织学和电生理学特点分为： 普通心肌细胞（工作细胞）：心房肌、心室肌 特殊心肌细胞（自律细胞）：窦房结P细胞、浦肯野细胞 根据AP去极相速度的快慢及其不同产生机制分为： 快反应细胞：心房肌细胞、心室肌细胞、浦肯野细胞 慢反应细胞：窦房结P细胞、房室结细胞,一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制 （一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制

16、 （以心室肌细胞为例）,1静息电位(RP) （1）幅度：-80-90mV (较骨骼肌细胞、神经细胞大) 阈电位：-70mV （2）机制：=K+平衡电位(IK1) 条件：膜两侧存在K+浓度差 静息时膜对K+通透 结果：K+顺浓度梯度由膜内向膜外扩散，达到K+平衡 电位，少量钠离子内流和生电性钠泵活动的综 合反映。,K+i K+o 301,Na+i Na+o110,2.动作电位（AP) AP的波形,去极过程： 复极过程：,0,1,2,3,4,0期,1期（快速复极初期）,2期（平台期）,3期（快速复极末期）,4期（静息期）,(2)AP形成机制,0期： 1-2ms 适当刺激 膜去极化 阈电位(-70)

17、 激活快Na+通道 Na+再生性循环 Na+平衡电位(+30),快Na+通道(INa):-70mV激活,0mV失活,持续1ms,特异性强(只对Na+通透),阻断剂(河豚毒)。,0期,按任意键显示动画2,1期： 10ms 快Na+通道失活 + 激活Ito通道 K+一过性外流 快速复极化 （0mV）,Ito通道：Ito的离子成分为K+，膜电位去极化至-30mV时激活。 (0期和1期形成锋电位),1期,Na+,K+,按任意键显示动画2,2期: 100-150ms O期去极达-40mV时 已激活慢Ca2+通道 + 激活IK 通道 Ca2+缓慢内流 与K+外流处于平衡状态 缓慢复极化,慢Ca2+通道：激

18、活与失活比Na+通道慢，阻断剂：Mn2+和多种Ca2+阻断剂（维拉帕米）。,2期,Na+,K+,Ca2+,K+,按任意键显示动画2,3期： 100-150ms 慢Ca2+通道失活 + IK 通道通透性 (IK1)K+再生性循环 快速复极化 至RP水平,4期:因膜内Na+和Ca2+ 升高,而膜外K+升高激活离子泵泵出Na+和Ca2+,泵入K+恢复正常离子分布。,3期,Na+,K+,Ca2+,K+,K+,泵,按任意键显示动画2,泵,3期,0期：Na+快速内流,Na+,1期：K+ 外流,K+,2期: Ca2+内流 K+ 外流,达平衡,K+,Ca2+,3期：K+ 外流,K+,4期：Ca2+-Na+ 交

19、换 Na+ - K+交换 Ca2+泵,(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制,(1）电位特征： RP：不稳定，能自动去极化 (-70mV)。 AP： 0期去极化幅度小 (70mV)，时程长，阈电 位小(-40mV)。 分0,3,4三个时期， 无1期和2期。 4期自动去极化速率 最快，即自律性最高。,1.窦房结P细胞(慢反应自律细胞)的电位,（2）电位形成机制,0期：当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙 通道（Ica-L型）Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,0期,阈电位,零电位,按任意键显示动画1、2,3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾 通道（IK） Ca2+内流+ K+外流,K+,C

20、a2+,3期,按任意键显示动画1、2,4期：K+递减性外流 + Na+递增性内流（If）+ Ca2+内流（Ica-T型钙通道激活）缓慢自动去极化,K+,Na+,Ca2+,4期,按任意键显示动画1、2,0期：Ca2+缓慢内流（L型Ca2+通道） 3期：K+ 外流（IK通道） 4期：三种 * K+ 外流（IK 通道）进行性 Na+内流（If 电流）进行性 Ca2+内流（T型Ca2+通道）镍阻断,形成机制：,2. 浦肯野细胞(快反应自律细胞)的电位,(1)AP的波形,(2)形成机制： 0、1、2、3期：与心室肌细胞基本相似。 4期：为递增性Na+为主的内向离子流（If）+ 递减性外向K+电流所引起的

21、自动去极化。,(3)特点： RP不稳定。 0期去极化速度 快，幅度大。 4期自动去极化 速度比窦房结细 胞的慢，故自律 性低。,注：If通道：复极化的3期-60mV开始激活、-100mV充分激活，去极化的0期-50mV失活。是超极化激活、具有时间依从性的非特异性通道，不是快Na+通道，TTX（河豚毒）不能阻断。,二、心肌的生理特性,（一）兴奋性(excitability) 1. 兴奋性的周期性变化： 心肌细胞每次兴奋,其膜通道存在关闭状态、激活、失活和复活过程;其兴奋性也随之发生相应的周期性改变。,心室肌兴奋性的周期性变化 周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力 有效不应期 去极相 复极相

22、-60mV 不能产生 绝对不应期： Na+通道处于 -55mV 完全失活状态 局部反应期： Na+通道 （局部去极化） -60mV 刚开始复活 相对不应期 Na+通道 能产生(但0期 -80mV 大部复活 幅度、传导、时程 超 常 期 Na+通道基本 等较正常小) -90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长(平均250ms),相当于心肌整个收缩期和舒张早期。它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的100倍和200倍。 这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替进行,不出现强直收缩的生理学基础。 有效不应期的长短主要取决2期(平台期)。,几点说明：,课前提问,1、

23、心室肌细胞AP的分期及形成机制？,2、窦房结AP的特点及其形成机制？,3、简述心室肌兴奋的周期性变化？,S3,3,3,S3,(3)引起0期去极化的离子通道性状 0期去极化离子通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧失的主要因素,而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。,完全备用 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超常期 兴奋性正常 兴奋性无 兴奋性低 兴奋性高,3.兴奋性的周期性变化与收缩的关系 心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦联,引起肌丝滑行实现的。 （1）不发生强直收缩 心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩

24、期加舒张早期，任何刺激落在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。 当刺激频率多数刺激落在有效不应期内，最多引起期前收缩，不会发生强直收缩。,（2）期前收缩与代偿间歇 期前收缩：若在心室肌的有效不应期后、下一次窦房结兴奋到达前，心室受到一次外来刺激，则可提前产生一次收缩,称为期前收缩。 代偿间歇：当窦性兴奋落在期前收缩的有效不应期内,就不能引起心室的兴奋和收缩,而形成一次“脱失”，须待再下一次窦房结的兴奋传来时才能引起兴奋和收缩。这样，在一次期前收缩之后往往会出现一段较长的心室舒张期，称为代偿性间歇。,期前收缩与代偿间歇,期前收缩,(二)自动节律性(automaticity) 简称自律性，是指心肌组织

25、在没有外来刺激情况下具有自动发生节律性兴奋的能力或特性。 1.心脏的起搏点 正常起搏点：窦房结（窦性节律） 潜在起搏点：其它自律组织 异位起搏点：病理情况下（异位节律） 窦房结对于潜在起搏点的控制机制： （1）抢先占领： （2）超速驱动压抑：,2.影响自律性的因素,(2)4期自动去极化速度-正变,(1)最大复极电位与阈电位之间的差距-反变,(三)传导性(conductivity) 心肌细胞具有传导兴奋的能力或特性。 1传导原理：局部电流。 闰盘(缝隙连接)为低电阻区,局部电流很容易通过特殊传导系统。 2传导特点: 浦氏纤维最快房、室内外同步收缩，利于射血。 房室交界最慢房室延搁利于心房排空、心

26、室充盈。 房室交界是传导必经之路，易出现传导阻滞（房室阻滞）。,房室交界 (0.02 m/s),优势传导通路,窦房结（+）,左右束支,希氏束,浦肯野纤维网 (4.0 m/s),心房肌,心室肌（内外）,房室交界,3.传导速度 浦氏纤维 (4m/s) 束支 (2m/s) 心室肌 (1m/s) 心房肌 (0.4m/s) 结区 (0.02m/s),传导时间 心房内-房室交界-心室内 (0.06s) (0.1s) (0.06s),4.影响传导性的因素 (1)结构因素：细胞的直径：直径大电阻小传导快 细胞间缝隙连接的数量和功能状态： 缝隙连接少、功能状态差传导慢 (2)生理因素：0期去极化的速度和幅度：

27、0期速度 与邻旁间 产生局 RP距 新AP 传导 0期幅度的电位差部电流阈电位产生速度 快 高 大 大 近 易 快 慢 低 小 小 远 不易 慢,邻旁部位细胞膜的兴奋性： 邻近细胞膜兴奋性处于绝对不应期时， 传导阻滞；处于相对不应期时传导减慢。,（3）对细胞外液中的Ca2+有明显的依赖性： 心肌细胞膜上的L型钙通道（10%-20%）(CICR),（1）同步收缩（“全或无”式收缩）,心脏功能上是合胞体，心肌以闰盘相连，可产生同步电活动。实际是两个合胞体（左右心房、左右心室）。,（2）不产生强直收缩：有效不应期很长的缘故,1.心肌收缩的特点,（四）收缩性,2.影响心肌收缩的因素,前负荷、后负荷、心

28、肌收缩能力和Ca2+o 等。,三、体表心电图 (ECG),ECG： 将引导电极置于身体一定部位，记录整个心动周期中心电变化（各细胞的综合心电向量）的波形图。,(一)正常心电图的波 形及生理意义,名 称 时间（S） 幅度（mV) 意 义 P波 0.060.11 0.050.25 两心房去极化 QRS波 0.060.11 0.52.0 两心室去极化 T波 0.050.25 0.11.5 两心室复极化过程 P-R间期 0.120.20 兴奋：房室的时间 S-T段 0.050.15 心室肌的AP处于平台期 Q-T间期 0.4 心室去极化+复极化的时间 U波 0.020.04 0.05 浦肯野纤维网的复

29、极化,复习上节课内容,1.下列关于心室肌细胞AP离子基础的叙述，错误的是（ ）。 A. 0期主要是钠离子内流 B. 1期主要是氯离子内流C. 2期主要是钙离子内流与钾离子外流 D. 3期主要是钾离子外流 E. 1期主要是钾离子外流 2.心肌细胞分为快反应细胞和慢反应细胞的主要根据是 （ ）。 A. RP数值 B. AP时程 C. 0期去极化速度 D. AP复极化速度 E. 4期有无自动去极化,B,C,3.衡量心肌自动节律性高低的主要指标是（ ）。 A. AP的幅值 B. 最大复极电位 C. 4期膜电位自动去极化的速度 D. 阈电位水平 E. 0期去极化速度 4.心室肌有效不应期长短取决于（ ）。 A. AP0崎去极化 B. AP2期长短 C. 阈电位水平 D. 3期长短 E. 钠泵功能 5.轻度高血钾引起的心肌兴奋性升高的原因是（ ） . 绝对值减小导致距阈电位水平的差距缩小 . 静息电位绝对值增大导致距阈电位水平的差距增大 . 细胞膜对钾离子的通透性减小 . 细胞膜对钙离子的通透性增大 . 细胞膜对钠离子的通透性增大。 6.Excitability 极化 去极化,C,B,A,7.试述心室肌、窦房结、浦肯野细胞AP的特点及形成机制。 8.影响兴奋性、自律性、传导性的因素有那些？,