第一节  心脏生理

一、心脏的一般结构

心脏的一般结构，四个腔，大小循环，心脏内的特殊传导系统。心脏的瓣膜。

心肌在功能上是一个合胞体。心肌细胞可分支，细胞间呈串联排列，两细胞在闰盘自制细胞膜紧密相贴，该处的电阻很低，为余部位的1/400。能允许离子相对自由扩散，在电位差的驱动下，一些离子可沿着心肌细胞能过闰盘纵向流动，使动作电位能容易地从一个心肌细胞传向另一个心肌细胞。

心脏的结构:两种心肌细胞，特殊传导系统的心肌细胞即窦房结、房室交界、房室束、和浦肯野纤维网，具有产生节律性兴奋的能力，并将兴奋传导到心脏各部分的心肌。心房兴奋必须通过房室束到达心室肌，此处阻抗大，有时间延隔，因此心房和心室的收缩并不同步，心肌细胞串联排列，心肌细胞之间闰盘阻抗小，使心肌细胞间传导兴奋。心肌细胞内肌质网不发达，储存的钙离子量很少，兴奋收缩时依靠细胞外液的钙离子进入细胞内。

二、心肌的生理特性：

1．传导性：一处产生了兴奋，能沿着细胞膜扩布，并能由一条肌纤维扩布到其它相邻的肌纤维。通过闰盘的结构。传导途径：窦房结→经心房肌→结间束→及其分支房间支→左右心房，同时通过结间束→房室结→房室束→左右束支→浦肯野氏纤维到心室。

2．自动节律性：心肌能够自动地按一定节律产生兴奋的能力。包括窦房结、结间束、房室结、希氏束、浦肯野氏纤维等。

3．兴奋性：心肌细胞具有对刺激产生反应的能力。绝对不应期、相对不应期、有效不应期。

4．收缩性：心肌细胞在刺激的作用下可以产生兴奋的能力。

心肌收缩性与骨骼肌收缩的区别：

（1）对外源性钙的依赖性

心肌细胞和骨骼肌细胞都以钙离子作为兴奋-收缩耦联的媒介。但心肌细胞的肌质网终末池不发达，容积小，储钙量比骨骼肌少，因此心肌兴奋-收缩耦联时所需要的钙离子除从终末池释放外，还需由细胞外液的钙通过肌膜和横管向细胞内流动。心肌横管结构：心肌横管是骨骼肌横管的5倍，其容积比骨骼肌的大25倍，横管内含有大量带负电的粘多糖，能结合较多的钙，横管直接开口于组织间液。在一定的范围内，细胞外液的钙浓度升高，兴奋时内流的钙会增多，心肌收缩便增强。在动作电位2期末，钙的内流中止，细胞中内流的钙被迅速泵回到终末池和横管，导致收缩终止和肌肉舒张的开始。

（2）全或无式收缩

心肌的收缩是全或无的收缩。相邻的心肌细胞是由闰盘连接，由于闰盘的特殊结构和特性，兴奋可以通过它由一个心肌细胞传播到另一个，因此，整个心肌看成是一个功能的合胞体，产生于心室某一处的兴奋可以在心肌细胞之间迅速传递，引起组成心室的所有心肌细胞几乎同时同步收缩。心肌细胞收缩强度的变化是整块心肌收缩强度发生变化的唯一原因。

（3）不发生强直收缩

三、心动周期和心率

心动周期：心脏从一次收缩的开始到下一次收缩开始前。心房或心室每收缩或舒张一次。包括心房收缩期和舒张期及心室收缩期和舒张期。一般心房收缩作为一个心动周期的起点。其长短与心率有关。心率增加，心动周期缩短。收缩期和舒张期均缩短。舒张期缩短更明显。

心率：心脏每分钟搏动的次数。

四、心脏的泵血过程

1．心房的初级泵血功能

心房和心室都舒张时，血液持续不断从大静脉流入心房，回流入心室的血液，大约75%由大静脉直接经心房进入心室。心房收缩期间泵入心室的血量占每个心动周期的中心室总回流量的25%。

2．心室的泵血过程

心室收缩期

等容收缩期：房室瓣与半月瓣均关闭。

快速射血期：射出的血量占总血量的70%，时间相当于整个收缩期的1/3。

减慢射血期：动脉血压略高于心室内压力。

心室舒张期

等容舒张期：半月瓣与房室瓣均关闭。

快速充盈期：时间占整个的舒张期的前1/3。

减慢充盈期：

左右心室的泵血过程相同，但肺动脉压力仅为主动脉压力的1/6，因此在一个心动周期中，右心室内压的变化的幅度比左心室要小得多。

3．心动周期内心房内压力的变化

心房、心室收缩和舒张的瓣膜在心脏泵血活动中的作用

五、心泵功能的评定

1．每搏输出量和射血分数

2．每分心输出量与心指数

心输出量：每分输出量，每分钟由一侧心室输出的血量为每分输出量。一般所言心输出量。等于每搏输出量*心率。

心指数：安静、空腹状态下单位体表面积的每分心输出量。

每搏输出量：一次心搏由一侧心室射出的血量。

舒张末期容量：心室舒张末期的血液充盈量。

收缩末期容量：收缩期末，心室中仍剩余的一部分血液量。

射血分数：每搏输出量和心舒张末期容量的百分比。安静状态下约为60%。

六、影响心输出量的主要因素

1．每搏输出量

取决于前负荷即心肌初长度或心室舒张末期容量、心肌收缩能力及后负荷动脉血压的影响

（1）心泵功能的自身调节：

前负荷或初长度是调节心脏搏出量的一个重要因素。在体内，心室肌的前负荷是由心室舒张末期的充盈量来决定的。是静脉回流量和心室射血后剩余血量的总和。静脉回流量受两个因素的调节：心室舒张充盈持续时间和静脉回流速度。静脉回流的速度取决于外周静脉压与心房、心室压之差。压差大，可促进静脉回流。剩余血量与心肌收缩力有关，心肌收缩强，射血分数增大，剩余血量就减少。心房收缩也能增加心舒末期的充盈量，从而增强心室收缩的强度。生理意义在于对搏出理进行精细的调节。当体位改变、动脉血压突然增高，左右心室搏出不平衡时进行自身调节，使之充盈量达到新的平衡。

（2）心肌收缩能力的改变对搏出量的调节

心肌收缩能力指心肌不依赖于前后负荷而能改变其力学活动的一种内在生理特性。受兴奋-收缩耦联的各个环节的影响：兴奋时胞浆内钙离子的浓度，横桥循环中各步骤的速率，肌凝蛋白横桥与肌纤蛋白联结体的数量，ATP酶的活性。

儿茶酚胺增加收缩能力的原因之一是激活b受体，通过兴奋型G蛋白激活腺苷酸环化酶，使cAMP增多，激活细胞膜钙通道蛋白磷酸化，使钙通道的开放几率增中，开放时间延长，钙内流增加。诱发肌浆网中钙释放，横桥ATP酶的活性增强，心肌收缩力量增大。

（3）后负荷对搏出量的影响

后负荷指动脉血压。在心率、心肌初长度和收缩能力不弯的情况下，动脉血压增高，射血期缩短，心室肌缩短的程度和速度均减少，射血速度减慢，每搏输出量暂时减少。减少后，心室内剩余血量增加，通过自身调节机制可使搏出量正常。心室的后负荷直接影响搏出量，随后通过心肌初长度的改变和收缩能力的改变，使前负荷和心肌的收缩能力与后负荷相互配合，使机体得以在动脉血压增高的情况下维持适当心输出量。

2．心率

一定范围内，心率的增加可使心输出量相应增加。但当心率增加到某一临界水平，心脏过度消耗供能物质，会使心肌收缩力降低，其次，心率加快时，舒张期缩短，心室缺乏足够的充盈早已接近最大限度，不能再继续增加充盈量和搏出量，故心输出量下降。

运动一开始，心率和每搏输出量都同时增加来加大每分输出量。当运动强度达到相当于心率125次/分或最大耗氧量的30-40%时，每搏输出量就达到人体的最大值，即使运动强度进一步增加，每搏输出量是保持在稳定的最高水平，此时完全依靠心率来增加每分输出量，直到个体的最大心率数。说明两个问题：运动开始后，心肌逐步增加收缩力，直直至最大值。随着心率加速即使达到最大心率，在极短促的心室充盈期间，只要静脉回流充分分配合，心室充盈量就不会减少。

七、心力储备

心输出量能随着机体代谢需要而增长的能力。

心输出量与人体的负荷强度或总吸氧量的增加呈近似直线相关。心力储备是决定人体最大吸氧量的主要因素之一。有氧耐力训练是提高心力储备的有效手段。