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第四章第一节：心脏的泵血功能 — 全集存档
心肌细胞的收缩特点
- ① 同步收缩（“全或无”式收缩）：心房合胞体与心室合胞体各自同步收缩
- ② 不发生完全强直收缩：有效不应期特别长，保证收缩与舒张交替进行
- ③ 对细胞外 Ca²⁺ 高度依赖：心肌肌质网不发达，需细胞外 Ca²⁺ 内流触发钙释放（CICR 机制）
一、心脏的泵血过程和机制
（一）心动周期
- 定义：心脏一次收缩和舒张构成的机械活动周期，包括收缩期和舒张期
- 心动周期长度与心率成反比：心动周期(s) = 60 ÷ 心率
- 心率：单位时间内心脏搏动的次数，安静状态下正常成人 60~100 次/min
- 心率为 75 次/min 时，心动周期 = 0.8s
- 心动周期的特点：
- ① 心房和心室按照一定顺序和时程先后收缩
- ② 心室舒张前 0.4s 内，心房也在舒张 → 全心舒张期
- ③ 无论心房还是心室，收缩期均短于舒张期
- ④ 长时间心动过速时，舒张期缩短比例更大 → 不利于心脏长期工作
（二）心脏的泵血过程
- 核心动力：心脏舒缩产生的压力差
- 方向决定因素：瓣膜启闭（房室瓣 / 动脉瓣）
- 以心房收缩期作为心动周期起始点
1. 心房收缩期与心房舒张期
- 心房收缩 → 房内压升高 > 室内压 → 血液（20%~30%）由心房主动挤入心室 → 之后转入心房舒张期
- 进入全心舒张期 → 心房、心室均舒张 → 房室瓣开启 → 血液（70%~80%）经心房快速流入心室（被动充盈）
- 特点：心房收缩为主动充盈，贡献心室总充盈量约 1/4
2. 心室收缩期
（1）等容收缩期
- 心室肌收缩 → 室内压急剧升高 > 房内压 → 房室瓣关闭
- 室内压仍 < 主动脉压 → 主动脉瓣仍关闭
- 特点：两瓣均关，心室容积不变，室内压急剧升高
- 压力关系：房压 < 室压 < 动脉压
（2）快速射血期
- 心室肌继续收缩 → 室内压升高 > 动脉压 → 动脉瓣开放
- 血液由心室快速射入动脉，射血量占总射血量约 70%（2/3）
- 室内压达峰值
- 特点：房室瓣关，主动脉瓣开；心室容积迅速减小
- 压力关系：房压 < 室压 > 动脉压
（3）减慢射血期
- 室内压由峰值逐渐下降 → 射血速度减慢，依靠惯性射血
- 射血量占总射血量约 30%（1/3）
- 心室容积继续减小至最低（收缩末期容积 ESV）
- 特点：房室瓣关，主动脉瓣开
3. 心室舒张期
（1）等容舒张期
- 心室肌舒张 → 室内压下降 < 动脉压 → 主动脉瓣关闭
- 室内压仍 > 房内压 → 房室瓣仍关闭
- 特点：两瓣均关，血液不进不出，心室容积不变
- 压力关系：房压 < 室压 < 动脉压
（2）快速充盈期（负压抽吸）
- 室内压继续下降 < 房内压 → 房室瓣开放
- 血液快速由心房流入心室，心室容积迅速增大
- 充盈量占总充盈量的大部分
- 特点：房室瓣开，主动脉瓣关
（3）减慢充盈期
- 房室间压力梯度减小 → 入室血流速度减慢
- 心室容积继续增大
- 特点：房室瓣开，主动脉瓣关
（4）心房收缩期（心室舒张末期最后 0.1s）
- 心房收缩 → 心室充盈量再增加约 1/4
- 心室容积达最大（舒张末期容积 EDV）
- 心房发挥初级泵作用
（三）心脏泵血的特点
- ① 心室发挥主导作用
- ② 心房发挥初级泵作用（心室总充盈量的 1/4）
- ③ 心脏瓣膜防止血液倒流，保证单向流动
- ④ 产生心音：
- 第一心音（S1）：房室瓣关闭 + 心室肌收缩振动 → 标志收缩期开始
- 第二心音（S2）：半月瓣关闭 → 标志舒张期开始
【泵血过程总表——瓣膜·压力·容积·血流】
- 等容收缩期：房室瓣关 + 半月瓣关 → 室内压急剧↑ → 容积不变 → 血流在心室
- 快速射血期：房室瓣关 + 半月瓣开 → 室内压达峰值 → 容积迅速↓ → 射入动脉占 2/3
- 减慢射血期：房室瓣关 + 半月瓣开 → 室内压逐渐↓ → 容积↓至最低 → 射入动脉占 1/3
- 等容舒张期：房室瓣关 + 半月瓣关 → 室内压急剧↓ → 容积不变 → 血流在心室
- 快速充盈期：房室瓣开 + 半月瓣关 → 室内压快速↓ → 容积迅速↑ → 血液快速流入心室
- 减慢充盈期：房室瓣开 + 半月瓣关 → 室内压 < 房压 → 容积继续↑ → 血液慢速流入心室
- 心房收缩期：房室瓣开 + 半月瓣关 → 房压 > 室压 → 容积↑至最大 → 心房血液挤入心室
二、心脏泵血功能的评价
（一）基于泵血量的心功能评价指标
1. 搏出量和射血分数
- 搏出量（SV）：一侧心室一次心搏所射出的血液量
- 正常值：安静状态下约 70mL（60~80mL）
- 公式：SV = EDV - ESV（一侧心室一次心搏所射出的血液量 = 心室舒张装满血的总容量 − 射血结束后心室剩余血量。）
- 生理意义：心功能的基础参数
- 射血分数（EF）：搏出量占心室舒张末期容积的百分比
- 正常值：健康成年人 55%~65%
- 公式：EF = SV ÷ EDV × 100%（射血分数 =（一侧心室一次心搏所射出的血液量 ÷ 心室舒张总充盈血量）×100%，代表每次心跳，心室里百分之多少的血液被泵往全身。）
- 生理意义：与搏出量相比，更能反映心脏射血能力；心室功能减退、心室异常扩大者 EF 明显降低
2. 心输出量和心指数
- 心输出量（CO）：一侧心室 1 分钟射出的血液量
- 正常值：健康成年男性安静状态下 4.5~6.0 L/min
- 公式：CO = SV × HR（每分钟心脏总泵血量 = 一侧心室一次心搏所射出的血液量 × 一分钟心跳次数）
- 生理意义：评价不同状态下的心功能
- 心指数（CI）：单位体表面积的心输出量
- 正常值：静息心指数 3.0~3.5 L/(min·m²)
- 公式：CI = CO ÷ 体表面积（心指数 = 每分钟总泵血量 ÷ 人体体表面积（由身高、体重计算得出）
- 生理意义：评价不同身材个体的心功能，消除体型差异
（二）基于心脏做功的心功能评价指标
- 每搏功（搏功）：心室一次收缩射血所做的功
- 每分功（分功）：心室 1 分钟内收缩射血所做的功
- 生理意义：用心脏做功更全面评价泵血功能，尤其在动脉血压水平不同时
- 心脏耗氧率：衡量心脏工作时消耗能量的指标
三、心脏泵血功能的储备
- 定义：心输出量随机体代谢需要而增加的能力 = 心力储备
- 安静时 CO 约 5 L/min；剧烈运动时可达 25
30 L/min（56 倍），运动员可达 40 L/min（约 7 倍）
（一）搏出量储备
- 收缩期储备：增强收缩力 → 减少 ESV → 增加搏出量
- 正常值约 35~40mL，是主要储备途径
- 舒张期储备：增加 EDV → 增加搏出量
- 仅约 15mL，受心包限制
（二）心率储备
- 心率加快达 160
180 次/分时，CO 可增至静息时的 22.5 倍 - 心率 > 180 次/分 → 舒张期显著缩短 → 充盈不足 → CO 反而降低
- 是最常被调动的心力储备
四、影响心输出量的因素
核心公式：CO = SV × HR（心脏1 分钟总共泵出去多少血 = 心脏每跳一下泵多少血 × 一分钟跳多少次）（心输出量=搏出量（每搏输出量）× 心率）
（一）影响搏出量的因素
1. 前负荷（异长自身调节）
- 定义：肌肉收缩前所承受的负荷，使肌肉被拉长到初长度
- 心脏对应：心室舒张末期压力 ≈ 前负荷；心室舒张末期容积 ≈ 初长度
- 心室功能曲线（Frank-Starling 曲线）：
- 在一定范围内，EDV↑ → 心肌收缩力增强 → 搏出量增多
- 心室肌有较大初长度储备，超过最适初长度后搏出量不变或轻微减少
- 异长自身调节（Starling 机制）：
- 通过改变心肌细胞初长度（前负荷）而引起收缩强度改变，调节搏出量
- 意义：精细调节搏出量，使心室射血量与静脉回心血量保持平衡
- 影响前负荷的因素：心室充盈时间、静脉回流速度、心包腔内压、心室顺应性、心室舒张功能、射血后心室内剩余血量
2. 后负荷
- 定义：心室肌收缩射血时必须对抗的负荷
- 在体情况下：大动脉血压 = 后负荷
- 动脉血压短暂升高（≤ 160mmHg）：通过异长自身调节可代偿恢复搏出量
- 动脉血压长期持续升高 → 心室肌代偿性肥大 → 可致心力衰竭
3. 心肌收缩能力（等长调节）
- 定义：心肌不依赖于前后负荷而改变收缩强度与速度的内在特性 = 变力状态
- 等长调节：通过心肌收缩能力改变（非初长度改变）调节搏出量
- 影响因素：活化横桥数目（Ca²⁺ 浓度、肌钙蛋白亲和力）、肌球蛋白 ATP 酶活性、心率
- 正性变力作用（儿茶酚胺）→ 心室功能曲线左上移
- 负性变力作用（缺血、酸中毒）→ 心室功能曲线右下移
（二）影响心率的因素
- 心率正常 60~100 次/分：CO 正常
- 心率 ≤ 160~180 次/分：CO ↑
- 心率 > 180 次/分：舒张期显著缩短 → 充盈不足 → CO ↓
- 心率 < 40 次/分：CO ↓
- 影响因素：年龄、性别、睡眠、神经、体液、离子浓度、体温（体温每↑1℃，心率↑约 10 次/分）