生理学课件(第四章 血液循环)

第四章 血液循环,内容,心脏生理,血管生理,心血管活动调节神经、体液、自身调节,器官循环冠脉循环,心泵功能过程、机制、评价、影响因素,心肌生物电,跨膜电位工作细胞、自律细胞,心肌特性,血压,动脉血压及其影响因素,静脉血压及其影响因素,心音和心电图,微循环血流通路及其各自特点、功能,组织液的生成和回流,Blood Circulation,心脏节律性的搏动推动血液在心血管系统中按一定方向循环往复地流动。血液循环是英国哈维根据大量的实验、观察和逻辑推理于1628年提出的科学概念。然而限于当时的条件，他并不完全了解血液是如何由动脉流向静脉的。1661年意大利马尔庇基在显微镜下发现了动、静脉之间的毛细血管，从而完全证明了哈维的正确推断。,人类血液循环是封闭式的，由体循环和肺循环两条途径构成的双循环。 体循环：左心室-主动脉-各级分支- 毛细血管（物质交换）-各级静脉- 腔静脉-右心房 肺循环：右心室-肺动脉-肺毛细血管 （气体交换）-肺静脉-左心房,第一节 心脏泵血功能,心脏结构：,一、过程 1.心动周期（cardiac cycle）： 心脏每收缩和舒张一次所经历的时间 包括收缩期和舒张期 （1）心动周期与心率成反比 HR = 75次/min = 1.25次/s 心动周期 = 1/HR = 0.8s,（2）时间分配,（3）心脏跳动特征： A.两侧心房或心室呈同步收缩 B.心房收缩在前，心室收缩在后 C.心舒期长于心缩期（保证充盈） D.心率加快，心动周期缩短时，以心 舒期缩短更为显著,2.泵血过程和原理（左室）（1）心室收缩与射血 等容收缩期： 快速射血期 减慢射血期 （2）心室舒张与充盈 等容舒张期 快速充盈期 减慢充盈期 心房收缩期,时相,压力,房室瓣,半月瓣,心室容积,室内压,等容收缩期,快速射血期,减慢射血期,血流方向,等容舒张期,快速充盈期,减慢充盈期,房室主A,房主A 室,房室主A,房室主A,室房主A,室房主A,开,关,关,关,关,关,关,关,关,开,开,开,不变,不变,室 主A,多,/,室 主A,惯性,/,房 室,少,抽吸,房 室,心房收缩期,室房主A,关,开,房 室,少,动量,提示： A.心室容积在减慢射血期末达到最小 B.室内压和主A压在快速射血期达到最高 C.推动血液从房室主A的主要动力：压力梯度 压力梯度产生的原因：心室肌的收缩和舒张引起 室内压的变化，从而导致心室与心房，心室与主A之间产生压力差 D.左右心室的泵血过程基本相同，但左心室的压力变化幅度大的多 E.心室在泵血过程中起主导作用，心房可使心室进一步充盈，但不起主要作用,3、房内压,A波：心房收缩-舒张 C波：心室收缩-心室射血 V波：静脉回流-心室充盈,4、心音（heart sound）,1、定义：心肌收缩、瓣膜启闭、血液流速改变形 成涡流、血液撞击心室壁和大动脉壁 2、组成：每个心动周期中有4个心音 第三心音：部分健康儿童和青年人 第四心音：心房音（异常剧烈收缩）,S1,S2,频率 低 高 振幅 高 低 时程 长 短,特征,机制,意义,房室瓣关闭 半月瓣关闭,标志心室收缩的开始 标志心室舒张的开始 反映房室瓣功能 反映半月瓣功能,二、心脏泵血功能评定,1.输出血量 （1）每搏输出量/搏出量（stroke volume,SV）： 一侧心室每收缩一次 所搏出的血量 安静时N：6080ml 平均70ml,（2）每分输出量/心输出量（cardiac output）: 一侧心室每分钟射出的血量，=搏出量×HR 安静时N：4.56.0L 平均5.0L,（3）心指数（cardiac index）： 以每m2体表面积计算的心输出量 =每分输出量/体表面积 安静状态下N：3.03.5L/（min.m2） 静息心指数 随年龄增长而下降 意义：可用于个体间心功能的比较 （4）射血分数（ejection fraction, EF）： 搏出量 心室舒张末期容积 N：55%65% 意义：是评价心功能较为客观的标准,×100%,2.心脏做功量：内功、外功 心脏的效率：外功占心脏总能量消耗的百分比 （1）每搏功：心室收缩一次做的功 =搏出量×射血压+血流动能（可忽略） 左室搏功=搏出量× 血流比重× （平均A压-左心房平均压） （2）每分功：心室每分钟内收缩射血做的功 =每搏功×HR,心肌耗氧量,三、心泵功能的调节,影响心输出量的因素： 心输出量=搏出量×心率,（一）影响搏出量的因素,搏出量取决于心室肌收缩的强度和速度 前负荷 后负荷 心肌收缩能力,1.前负荷 （1）定义： （2）前负荷= 心肌初长度 V回心血量 心室舒张末期容积（压力） 心房舒张末期压力 （3）作用：一定范围内，搏出量随前负荷 增大而增大 异长调节：通过改变心肌初长度引起心肌 收缩力改变的调节,（4）心室功能曲线（Starling曲线） 心肌初长度与主动张力间的关系,分析： A.初长度=2.02.2um 粗细肌丝最佳重叠 最适初长度 B. 2.02.2um ？,（4）心室功能曲线（Starling曲线）,特点（对比骨骼肌）： 无明显降支 15mmHg以下，升支 异长自身调节(Staring机制) 1520mmHg，人体心肌最适前负荷趋平坦 20mmHg以上，平或轻度下倾,机制：,A.一定范围内随着充盈压即 V回心血量 初长度前负荷 心肌肌小节适当拉长肌纤蛋白位点暴露 横桥与位点有效重叠并结合的数目 心肌收缩的张力、速度、缩短长度 心肌收缩力 搏出量 B.心肌伸展性小，具有强的抗过度延伸能力，超过最适前负荷后，初长度不再随着室内压（前负荷）的增大而增大，因此心肌收缩力不再改变。 意义：对搏出量进行精细调节，平衡心室射血量和回心血量-出入平衡,通过心肌本身初长度的改变引起心肌收缩强度变化，继而影响搏出量的调节。,异长自身调节（Staring机制）,意义：维持心输出量和静脉回心血量的平衡，防止 心室舒张末期压力和容积发生过久和过度的改变,前负荷主要取决于心室舒张末期充盈量,心室舒张末期充盈量,=,静脉回心血量,射血后心室剩余血量,+,心室充盈时间：正比 静脉回流速度：正比 心包内压：反比 心室顺应性：正比,主A压越高，等容收缩期越长，射血时间推迟并缩短，心肌缩短程度和速度降低，射血速度减慢，搏出量减少 整体时：主A压在80170mmHg变化，通过异长自身调节而恢复搏出量,2.后负荷：指动脉血压,后负荷增大，搏出量减小,机制： 心肌后负荷动脉血压等容收缩期延长，射血期缩短，射血速度慢搏出量,余血量,心室舒张末期容积前负荷,心肌收缩力（长期引起心肌肥厚）,搏出量,3.心肌收缩能力 心肌的变力状态,指心肌不依赖于外部负荷而改变其收缩功能的内在特性 影响因素：兴奋-收缩耦联各环节 活化的横桥数目 ATP酶的活性,图4-15 张力-速度曲线 a:乙酰胆碱 b:正常 c:去甲肾上腺素,兴奋时胞质内Ca2浓度 肌钙蛋白对Ca2的亲和力,甲状腺激素,Ca2+i、ATP、儿茶酚胺、咖啡因 Ca2+i、Ach、缺O2、酸中毒 ,通过心肌收缩能力这个与初长度无关的因素 改变而实现对心脏泵血功能调节。,等长调节：,(二)心率 （ Heart rate, HR）,一定范围内，HR增快，心输出量增加 但HR过快 160180次分钟 过慢 40次分钟 阶梯现象：HR增快引起心肌收缩能力增强,心输出量 减少,机制： （1）心率过快心动周期缩短舒张期缩短显 著心室充盈不全搏出量心输出量 （2）心率过慢，而心肌伸展性有限心室充盈 有限心输出量,HR影响因素： 交感N、CA、T3T4、体温 : 正变 迷走N、ACh : : 反变,体温升高1度,HR 增加12-18次,四、心泵功能储备（心力储备）,心输出量安静时：5L/min 运动时：2530L/min 最大输出量：一侧心室每分钟射出的最大血量 心力贮备：心输出量随机体代谢需要而增加的 能力。,（1）心率储备 主 75次/min 160180 次/min （2）搏出量储备 70ml 150ml 包括 A.收缩期储备（大）：收缩 B.舒张期储备（有限）：回流,第二节 心肌的生物电活动,同骨骼肌的相同之处： 先兴奋，后有兴奋-收缩耦联 在RP基础上产生AP 跨膜离子流,一、心肌细胞的分类,根据是否能自动产生自律性兴奋 自律细胞窦房结P细胞，浦肯野细胞 非自律细胞/工作细胞心房、心室肌细胞 根据AP去极化速率的快慢 快反应细胞房室肌细胞，浦肯野细胞，房室束 慢反应细胞窦房结P细胞，房室交界结区,心肌细胞内液和外液中 几种主要离子的分布,离子 浓度(mmol/L) 平衡电位(mV) 细胞内液 细胞外液 Na 10 145 +70 K 140 4 -94 Ca2 10-4 2 +132 Cl- 9 104 -65,不同于骨骼肌和神经细胞 不同的心肌细胞，其跨膜电位的幅度、 持续时间、波形、产生机制亦不相同,二、心肌细胞的跨膜电位,跨膜电位: 静息电位 (RP), 动作电位(AP) 内向电流: 去极化 外向电流: 复极化或超极化,（一）工作细胞的跨膜电位及其形成机制,1、心室肌细胞的RP和AP RP：约-8090mv，机制类似骨骼肌细胞 内向整流钾通道（Ik1）钾离子外流K+平衡电位 钠背景电流少量Na+内流抵消部分细胞内负电位 RP Ik1平衡电位 生电性钠泵(3Na+：2K+),AP：分0、1、2、3、4期 特点： 复极过程复杂 持续时间长 升降支不对称,2、心室肌细胞AP的构成,除极过程（0期）-12ms 膜去极化，AP上升支 复极过程 1期快速复极初期-10ms 2期平台期(主要特征）-100150ms 3期快速复极末期-100150ms 静息期（4期） 膜电位稳定于RP水平,3、心室肌细胞动作电位形成机制,动作电位形成机制,0期Na+内流（再生性钠电流INa） 1期瞬时K+外流(Ito) 2期K+外流和Ca2+、Na+内流处于平衡 3期K+外流（IK、IK1，K+再生性复极） 4期离子恢复（ Na+- K+泵和 Na+-Ca2+ 交换）,动作电位形成机制,0期Na+内流（再生性钠电流INa） 1期瞬时K+外流(Ito) 2期K+外流和Ca2+、Na+内流处于平衡 3期K+外流（IK、IK1，K+再生性复极） 4期离子恢复（ Na+- K+泵和 Na+-Ca2+ 交换）,-8090mv +30mv，12ms INa通道开放和关闭速度快 -快通道，在快反应细胞可被河豚毒选择性阻断， 但敏感性低,动作电位形成机制,0期Na+内流（再生性钠电流INa） 1期瞬时K+外流