1、第四章 血液循环第一节 心脏的功能,重庆三峡医专生理教研室：马丽华,教学内容,血液在心血管系统中按一定方向周而复始循环流动，称为血液循环。 心：血液循环的动力器官； 动脉：将血液分配到全身组织和器官 静脉：将血液收集回心 毛细血管：实现组织细胞同血液之间的物质交换 淋巴系统：淋巴液汇入静脉主要功能：1.物质运输。2.维持内环境的稳定。3.防御功能。4.内分泌功能。,血液循环,脉管系统,心血管系统,兴奋性 传导性 收缩性 兴奋性 传导性 自律性 兴奋性 传导性,工作细胞 特化细胞 结区细胞（相当于房室结）,非自律细胞,自律细胞,心脏的功能,心房肌心室肌,窦房结房室交界房室束浦肯野纤维,非自律细胞
2、,房室交界：又称为房室结区，主要包括 房结区、结区和 结希区。房室束又称希氏束。,一、心肌细胞的跨膜电位,1. 心室肌细胞的跨膜电位,静息电位(Resting Potential, RP) 幅 值： -90 mV 离子基础: K+外流 与骨骼肌、神经细胞类似,1. 心室肌细胞的跨膜电位,动作电位(Action Potential, AP),动作电位特点：复极时间长,有平台期,1.心室肌细胞动作电位,0期去极化 膜电位变化：-90 +30mV 持续时间：1-2ms 离子基础：Na+内流(INa),动作电位离子基础,1期复极膜电位变化: +30 0mV持续时间：10 ms离子基础:K+外流,动作电
3、位离子基础,1.心室肌细胞动作电位,2期复极(平台期)膜电位变化： 0mV持续时间：100-150 ms离子基础: Ca2+内流 (ICa-L) K+外流 (IK, Ik1)2期是心室肌细胞一次兴奋后有效不应期长的主要原因,动作电位离子基础,1.心室肌细胞动作电位,泵,1.心室肌细胞动作电位,动作电位离子基础,3期复极 膜电位变化：0 -90mV 持续时间：100-150 ms 离子基础: K+外流 (Ik1 ,IK),4期 (恢复期) 幅值: -90mV 离子活动: 排出Na+ 和Ca2+, 摄入K+ Na+-K+泵, Na+-Ca2+交换，Ca2+ 泵,泵,1.心室肌细胞动作电位,动作电位
4、离子基础,心房肌细胞动作电位形态机制同心室肌细胞。由于膜对钾的通透性较心室肌大，动作电位历时较短，为150200mv,1.心室肌细胞动作电位,心室肌细胞 离子基础小结,AP,1.心室肌细胞动作电位,一、心肌细胞的跨膜电位,动作电位特点（1）最大复极电位-90mV（2）3期复极末转向4期自动去极4期自动去极离子基础（1） K+外流(Ik)逐渐衰减（2） Na+内流(If)逐渐增强,2. 浦肯野细胞的动作电位,自律细胞的特征： 3期末复极化到最大值; 4期可以自动产生去极化。,一、心肌细胞的跨膜电位,快慢反应细胞的定义：根据0期去极化速度的快慢划分,一、心肌细胞的跨膜电位,动作电位特点（1）最大复
5、极电位小(-70mV), 阈电位小(-40mV)（2）0期去极幅度低(70mV) 速度慢(10V/s),时程长(7ms)（3）无明显的1、2期（4）4期自动去极速度快(0.1V/s),3. 窦房结细胞的动作电位,0期去极:Ca2+内流(ICa-L),3. 窦房结细胞的动作电位,3期：慢钙通道（Ica-L型）渐失活 + 激活钾通道（IK）,3. 窦房结细胞的动作电位,4期自动去极： K+外流(Ik)逐渐减少 Ca2+缓慢内流(ICa-T) Na+内流(If)进行性增加,3. 窦房结细胞的动作电位,一、心肌细胞的跨膜电位,房室交界的房结区和结希区细胞的动作电位形成机制和窦房结P细胞的相似； 但4期
6、去极速度较窦房结慢； 结区细胞无4期自动去极的能力； 0期去极由Ca2+内流引起，3期复极和4期电位均由K+外流所致,一、心肌细胞的跨膜电位,1、P波,2、QRS波群,3、T波,4、PR间期,5、ST段,6、QT间期,二、心电图,名 称 时间（S） 幅度（mV) 意 义 P波 0.080.11 0.050.25 两心房去极化 Q波 R波 0.060.10 0.52.0 两心室去极化 S波 T波 0.050.25 0.10.8 两心室复极化过程P-R间期 0.120.20 兴奋：心房心室的时间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,二、心电
7、图,心肌动作电位与心电图的关系,P波： 心房肌的APQRS： 心室肌AP的0期S-T段： 心室肌AP的2期T波： 心室肌AP的复极化过程，因先后不一，故T波较宽。,心肌动作电位与心电图的关系,兴奋性(excitability) 自律性(autorhythmicity) 传导性(conductivity),电生理特性,收缩性(contractivity),机械特性,三、心脏的生理学特性,窦房结：位于右心房和上腔静脉连接处，主要含有P细胞和过渡细胞。P细胞是自律细 胞，位于窦房结中心部分；过渡细胞位于周边部分，不具有自律性，其作用是将P细胞自动产生的兴奋向外传播到心房肌。 心房传导束（intera
8、trial tract） 含浦肯野细胞，又分结间束（解剖上尚未获证明）和房间束。三条结间束将窦房结产生的兴奋传导到房室交界。房间束将兴奋由右心房传至左心房。 房室交界：又称为房室结区，是心房与心室之间的特殊传导组织，是心房兴奋传入心室的通道。由起搏细胞和移行细胞组成。 房室交界主要包括以下三个功能区域： 房结区：位于心房和结区之间，具有传导性和自律性。 结区：相当于光学显微镜所见的房室结，具有传导性，无自律性。 结希区：位于结区和希氏束之间，具有传导性和自律性。 房室束（又称希氏束）及其分支：房室束走行于室间隔内，在室间隔膜部开始分为左右两支，右束支较细，沿途分支少，分布于右心室，左束支呈带状
9、，分支多，分布于左心室，房室束主要含浦肯野细胞。 浦肯野纤维网：是左右束支的最后分支，由于分支很多，形成网状，密布于左右心室的心内膜下，并垂直向心外膜侧伸延，再与普通心室肌细胞相连接。房室束及末梢浦肯野纤维网的作用，是将心房传来的兴奋迅速传播到整个心室。,心脏特殊传导系统的组成和分布,（一）自律性 心脏在脱离神经和体液因素以及其他外来刺激的条件下，组织细胞能够自动地发生节律性兴奋的能力称为自动节律性，简称自律性。 自律性的高低可用发生兴奋的频率反映,三、心脏的生理学特性,1心脏的起搏点（pacemaker)： 自律性：窦房结房室交界房室束普肯野纤维 100 50 40 30 心脏搏动受自律性最
10、高的心肌细胞支配 *正常起搏点（normal pacemaker) （窦性心律: sinus rhythm） *潜在起搏点(latent pacemaker)和异位起搏点(ectopic pacemaker) （异位心律）,窦房结对潜在起搏点的控制方式,心肌生理特性,抢先占领,超速抑制,2影响心肌自律性的因素： （1）4期自动去极速率 主要因素（2）最大复极电位和阈电位水平,（一）自律性,周期变化 对应位置 Na+通道 新AP产生 刺激绝对不应期 0期复极相-55mV 完全失活 不能产生 任何刺激局部反应期 复极-55mV -60mV 少量备用 不能产生 足够强St 局部电位相对不应期 复极-
11、60mV -80mV 部分备用 能产生 阈上刺激 超 常 期 复极-80mV -90mV 几乎全部处 能产生 阈下刺激 于备用状态,三、心脏的生理学特性,（二）兴奋性 1.心室肌细胞兴奋性的周期性变化,有效不应期,兴奋性、传导性、幅度等较正常小,心室肌细胞兴奋性的周期性变化-局部反应期,心室肌细胞兴奋性的周期性变化-相对不应期,心室肌细胞兴奋性的周期性变化-超 常 期,（二）兴奋性,2.影响心肌兴奋性的因素： 静息电位(RP)与阈电位(TP)水平 RP电位绝对值和(或)阈电位水平下移两者差距减小需刺激阈值兴奋性 RP电位绝对值和(或)阈电位水平上移两者差距增大需刺激阈值兴奋性 Na+通道的性状
12、 Na+：备用（resting）、激活(activation)、失活( inactivation)。,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,（二）兴奋性,3. 兴奋性周期性变化的意义： 不会产生强直收缩 心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩期加舒张早期， 任何刺激落 在此期内，心肌都不会发生兴奋反应。 但在离体蛙心灌流实验中，当Ca2+o过高时钙僵（Ca2+利于收缩不利 于舒张，出现持续收缩状态）。,（2）期前收缩与代偿间歇 期前收缩： 心脏受到窦性节律之外的刺激，在窦节 律收缩之前产生的收
13、缩 。 代偿间歇： 一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。,期前收缩,3. 兴奋性周期性变化的意义：,3. 兴奋性周期性变化的意义：,期前收缩与代偿间歇,（三）传导性 1.兴奋传导的途径：,三、心脏的生理学特性,窦 房 结 结间束 右心房（优势传导通路） 房室交界 房间束 房室束 左心房 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,sinoatrial (SA) node atrioventricular (AV) node & atria atrioventricular (AV) bundle (bundle of His) right and left bundle branche
14、s Purkinje fibers ventricles (starting at apex),（三）传导性,2.兴奋传导特点(1) 心肌细胞间直接电传递(缝隙连接) -功能合胞体 (functional syncytium),浦氏纤维(2 4m/s) 束支(2m/s) 结间束(1 1.2 m/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),（三）传导性,2.兴奋传导特点(2)传导速度存在差异,房室延搁,（三）传导性,3.影响心肌传导性的因素兴奋（1）细胞的直径 直径粗大胞内电阻小传导速
15、度快 直径细小胞内电阻大传导速度慢（2）动作电位0期除极速度和幅度 与局部电流点形成速度与强度有关 0期除极速度和幅度传导速度,3.影响心肌传导性的因素兴奋,（3）邻近未兴奋部位的兴奋性 A.兴奋部位传来的局部电流刺激可能：,B.静息电位或最大复极电位与阈电位水平 RP电位或最大复极电位负值减小和(或)阈电位水平下移 两者差距减小 0期去极的速快传导快,（四）收缩性 1. 心肌收缩的特点 （1）同步性收缩 （2）不发生强直收缩 （3）对外源性钙离子依赖性大 （4）绞拧作用 2.影响心肌收缩性的因素 （1）血浆中的Ca2+浓度 （2）神经和体液因素 交感神经和儿茶酚胺类递质的作用 迷走神经和乙酰
16、胆碱的作用,三、心脏的生理学特性,四、心脏的射血功能,四、心脏的射血功能,血液循环途径：,（一）心动周期（Cardiac cycle),心房或心室每收缩和舒张一次所需时间。,四、心脏的射血功能,2.心动周期的时间分配与意义： 心率（R）：每分钟心脏搏动的次数。 正常成人安静状态下心率为60-100次/分，平均为75次/min。 心动周期1/R，如心率为75次/分,则心动周期= = 0.8 秒/次。 心动周期分为收缩期（Systole）和舒张期（diastole）。,60秒,75,（一）心动周期,3.心动周期的特点：全心舒张期 心房和心室不同步收缩舒张时间大于收缩时间心率快慢主要影响舒张期,周期
17、,心动,（一）心动周期,1)等容收缩期,时程：0.05秒,（二）心脏的射血过程及机制,特点：室内压上升的速率最快，期末动脉压最低；,2) 快速射血期,时程：0.1秒,（二）心脏的射血过程及机制,特点：期末室内压、动脉压达最高,3) 减慢射血期,时程：0.15秒,（二）心脏的射血过程及机制,特点：期末室内容积达最小,4) 等容舒张期,时程：0.06秒,（二）心脏的射血过程及机制,5) 快速充盈期,时程：0.11秒,（二）心脏的射血过程及机制,特点：血液被“抽吸”入心室，期末室内压最低。,6) 减慢充盈期,时程：0.11秒,（二）心脏的射血过程及机制,7) 心房收缩期,时程：0.1秒,（二）心脏的
18、射血过程及机制,（三）心房泵血过程,1.心房收缩期（atrial systole）,时程：0.1秒,减慢充盈期,心室肌状态,心房肌收缩,动 力,心房心室,血流方向,初级泵作用,作 用,房室瓣开，动脉瓣关,瓣 膜,占心室充盈的25,2.心房舒张期,前0.3秒,时程：0.7秒,收缩期,心室肌状态,静脉压力,动 力,静脉心房,血流方向,静脉回流，心房充盈,作 用,房室瓣关，动脉瓣开,瓣 膜,时程：0.7秒,后0.4秒,舒张,心室肌状态,心室肌的舒张,动 力,静脉心房、心室,血流方向,心室充盈,作 用,房室瓣开，动脉瓣关,瓣 膜,2.心房舒张期,心室 瓣膜活动 血流 容积 房室瓣 半月瓣 量和速度等容
19、收缩期 不变 房A压 关闭 开放 大(70%)、快 0.1s 减慢射血期 慢缩 房室 室 室 A压 开放 关闭 小(1030%) 、慢 0.1 s,心室收缩期,心室舒张期,分期,压力梯度,（二）心脏的射血过程及机制,心脏实现泵血功能的两个因素# 规律的收缩和舒张建立了心腔与动、脉 静之间的 压力梯度.# 瓣膜控制血流方向和密闭，各瓣膜的开闭是被动的， 由心室内压的变化所决定 左右心室射血量相同，但是右心室内压只有左侧的1/41/6,（三）心音,1.心音: 在一个心动周期中，由于心肌的收缩和舒张、瓣膜 开放和关闭、血液对心血管壁的冲击等因素引起的 机械振动，通过组织传递到胸壁所能听到的声音。2.
20、心音图: 若用换能器将之转变成电信号，记录下来的曲线叫心音 图(Phonocardiogram)。,3.正常心音分型,房室瓣关闭；室内血液冲击房室瓣；心室射出血液撞击动脉壁,动脉瓣关闭；血流冲击大动脉根部及心室内壁；,（三）心音,心室收缩力与房室瓣功能状态,主A和肺A压，动脉瓣功能状态,部分健康青年,部分老年和心舒末期压力,4.心音识别的临床意义,1. 检查心率和心律,3. 检查心肌收缩力,2. 检查心瓣膜功能,（三）心音,（一）心脏的输出量（cardiac output) 1.每搏输出量与射血分数 每搏输出量（搏出量）:一侧心室每次收缩射出的血量 =心室舒张末期容积-心室收缩末期容积 ( 1
21、25-55=70ml) 射血分数:搏出量占心室充盈血量的百分比 搏出量/心室舒张末期容积 （55-65%）意义： 心舒张末期容积与心缩力有关（因与心肌初长度呈正相关）。 心缩每搏输出量射血分数 心室扩大、心功能下降（每搏输出量可不变）心舒张末期容积射血分数,（四）心脏射血功能的评价,2.每分心输出量与心指数（每分）心输出量：每分钟一侧心室排出的血量 =搏出量心率 男性： 5-6 L/min 变 异：随机体代谢和活动情况而变化（运动、情绪激动）； 女子较相同体重男子的心输出量约低10。心指数(cardiac index) :单位体表面积的心排出量 心输出量/体表面积 静息心指数：空腹和安静状态下
22、的心指数。 中等身材成年人： 3.0- 3.5 L/min/m2 变 异：10岁心指数最大（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。,（四）心脏射血功能的评价,（二）心脏作功量因心脏收缩不仅射出一定量的血液，而且使这部分血液具有较高的压强能和较快的流速。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。 搏出功(Stroke work): 心室收缩射血一次所做的功 = 搏出量(L) (平均动脉压-平均左房压) 每分功（ Minute work）=搏出功心率(J/min)右心室作功量只有左心室的
23、1/6。,（四）心脏射血功能的评价,概念:心输出量随机体代谢需要而提高的能力。1，搏出量的储备：（1）收缩期储备：直接增加心缩力来增大心输出量 即 55 15-20ml (35-40ml) （2）舒张期储备：增加舒张末期血量来增大心输出量 即125 140ml (15ml)2，心率储备：通过增加心率来增大心输出量 75次/分 160-180次/分钟,（四）心脏射血功能的评价,（三）心脏泵功能储备(cardiac reserve),心输出量=搏出量心率1.搏出量 (1) 前负荷，即心舒末期充盈的血量 a.静脉回心血量 在一定范围内，外周静脉压和心室压间的压力差和心室 舒张期延长静脉回心量 心室舒
24、末期充盈量心肌 初长度 心肌收缩力 搏出量 b.射血后剩余血量,（五）影响心输出量的因素,(2)后负荷，即大动脉血压大动脉血压 后负荷 射血阻力等容收缩期延长 射血时间 搏出量。 搏出量 心室内剩余血量 舒张末期容积 前负 荷 搏出量恢复正常。 生理情况下，动脉压，神经体液调节心肌收缩力 维持搏出量； 动脉压过高，心输出量明显减少。(3)心肌收缩力 横桥联结数(活化横桥数)； 肌球蛋白横桥ATP酶活性； 神经体液因素能增加心肌收缩能力；,（五）影响心输出量的因素,心输出量=搏出量心率2. 心率 40150次/分:心率+心肌收缩力 每分心输出量 180次/分 心动周期缩短（尤其心舒期） 充盈量每
25、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。注：每搏输出量在恒定的条件下,心率是调节心输出量的主要因素。 心率和心缩力是影响心输出量的主要因素。,（五）影响心输出量的因素,课后复习题,1. 试述心肌工作细胞动作电位的分期及其离子机制。2. 试述快、慢反应自律细胞动作电位的分期及其离子机制。 3. 心肌细胞有哪些电生理特性，以及影响它们的因素？4. 心电图主要有哪三个波形，它们各代表心脏活动的什么期5心肌收缩的特点是哪些？6心脏泵血过程中心室压力、容积如何变化？8评价心功能的指标有哪些？9前负荷是如何影响心脏泵血功能的？10心率过快和过慢均不利心脏泵血，为什么？,Thank You !,
