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1、第四章 血液循环,第三节 血 管 生 理,第四节 心血管活动的调节,第二节 心脏的泵血功能,第五节 器 官 循 环(自学),第一节 心脏的生物电活动,循环系统-管道系统,心脏,血管,(封闭的),淋巴,右心:泵血入肺循环;左心: 泵血入体循环,主要功能: 物质运输,泵血功能,心脏收缩舒张 来实现,第一节 心脏的生物电活动 心脏的主要功能是泵血,心脏不断地有秩序的、协调的收缩与舒张,是实现泵血功能的必要条件。 而心脏的这种功能是依赖于心肌细胞的生理特性: 兴奋性、传导性、自律性(电生理特性) 与 收缩性(机械特性) 。,心肌细胞分类,工作细胞:心室,心房普通心肌细胞 兴奋性、传导性、收缩性 自律细
2、胞:具自动节律性的心肌细胞 心脏的特殊传导系统 自律性、兴奋性、传导性、 收缩性弱(或称无收缩性),一、心肌细胞的电活动,心肌细胞的跨膜电位 Transmembrane Potential of Myocardial Cells,工作细胞 自律细胞 安静时膜电位稳定 自动去极化 静息电位 最大舒张电位 (或最大复极电位),K+i K+o351,Na+i Na+o114.5,(1)幅度:-80-90mV,(2)机制:a.K+平衡电位(Ik1)主要,条件:膜两侧存在浓度差:,(一)静息电位 心室肌细胞RP形成机制,膜通透性具选择性:K+,b.钠背景电流,心房肌细胞 Ik-ACh,静息电位产生机理,
3、Na+,Na+,心室肌细胞,窦房结细胞,(二)动作电位,1.心室肌细胞AP (去极化0+复极化1、2、3+恢复4期),0期: 刺激 去极化 阈电位 激活快Na+通道 Na+再生式内流 Na+平衡电位 (0期),1期:快速复极初期 快Na+通道失活 + 激活Ito通道 K+一过性外流 快速复极化,Na+,K+,Ito通道的特点: 1.电压门控通道: 膜电位到-40mv时被激活 2.可被4-氨基吡啶等阻断,2期:O期去极达-40mV时 已激活慢Ca2+通道 (L型钙通道ICa-L) + 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 (2期=平台期),Na+,K+,Ca2+,
4、K+,3期:快速复极末期 慢Ca2+通道失活 + IK 通道通透性 K+再生式外流 快速复极化 至RP水平 (3期),K+,K+,K+,泵,4期: 钠钾泵Na+-K+ Pump 钠钙交换Na+-Ca2+ Exchange 钙泵Ca2+ Pump,心室肌动作电位形成的离子机制总结:,Na+通道特征: p.77 a.激活、失活、复活快, 故又称快Na+通道 Fast Na+ Channel 快反应细胞 Fast Response Cells 快反应电位 Fast Response Potential b. 电压依从性,TP-70mV c.一般对河豚毒(TTX)不敏感,这与骨骼肌和神经纤维膜上的钠通
5、道不同 p.77注意!,Ca2+通道特征: p.78 a.激活、失活、复活慢,故又称慢Ca2+通道 Slow Ca2+ Channel b.电压依从性:TP-40mV,快钠通道 慢钙通道,窦房结细胞,自律细胞的跨膜电位及其离子机制 Transmembrane Potentials of Autorhythmic Cells and Its Ionic Mechanisms,心室肌细胞 快反应非自律细胞,窦房结细胞 慢反应自律细胞,浦肯野细胞 快反应自律细胞,2.窦房结细胞(慢反应自律细胞)的电位 电位特征: RP:不稳定,能自动去极化,=最大舒张电位 AP:分 0,3,4 三个时期, 无1期和
6、2期。,知识点注意 看图 理解 P.77,(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)Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,阈电位,零电位,3期:慢钙通道(ICa-L)渐失活 + 激活钾通道(IK) Ca2+内流+ K+递减性外流 (因钾通道的失活K+呈递减性外流),K+,Ca2+,4期:K+递减性外流(IK) 缓慢自动去极化,K+,具“自我”启动 “自我”发展 “自我”终止的离子流现象。,Na+,Ca2+,P.79 和 P.81,比较两种细胞的AP机制,窦房结 细胞,心室肌 细胞,去极化(0期),4期,复极化,钠离子内流 快钠通道 快反应细胞,钙离子内流 慢钙
7、通道 慢反应细胞,钾外流 钙内流,钾外流,恢复 钠钾钙离子 分布,自动 去极化,心室肌细胞,窦房结细胞,根据各类心肌细胞AP的O期去极化速率 和4期有无自动去极化,将心肌分为: 快反应自律细胞:0期去极速率快(钠通道), 4期有自动去极化。如房室束,浦肯野细胞。 快反应非自律细胞:0期去极速率快, 4期无自动去极化。如心房肌、心室肌细胞 慢反应自律细胞:O期去极速率慢(钙通道), 4期有自动去极化。如窦房结细胞 慢反应非自律细胞:O期去极速率慢, 其4期无自动去极化。如结区,心肌细胞的分类,二、心肌的电生理特性,(一)兴奋性 (二)自律性 (三)传导性,(一)兴奋性 1、决定和影响兴奋性的因素
8、(了解) (1)静息电位(最大舒张电位)和阈电位之间的电位差 (2)离子通道的状态 2、兴奋性的周期性变化 (1)有效不应期:绝对不应期和局部反应期 (2)相对不应期 (3)超常期 3、兴奋性的周期性变化和心肌收缩的关系 (1)不发生强直收缩 (2)期前收缩和代偿间歇,(二)兴奋性 1. 决定和影响兴奋性的因素,(1)静息电位(最大舒张电位)和阈电位之间的电位差,(1)静息电位(最大舒张电位) 和阈电位之间的电位差,RP距阈电位远兴奋性 (需刺激阈值) RP距阈电位近兴奋性 (需刺激阈值),(2)离子通道的性状: INa 、 ICa-L,(2)离子通道的性状: INa 、 ICa-L,2、兴奋
9、性的周期性变化,有效不应期,相对不应期,超常期,绝对不应期,局部反应期,2、兴奋性的周期性变化,有效不应期, 相对不应期, 超常期,有效不应期,相对不应期,超常期,绝对不应期,局部反应期,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 去极化复极化-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 -60mV 刚开始复活 相对不应期 Na+通道 能产生(但0期幅度、 -80mV 大部分复活 传导、时程较正常小) 超 常 期 Na+通道基本 -90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,Na+通道的性状 备用(静息)
10、、激活、失活,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、兴奋性的周期变化和心肌收缩的关系 (1)不发生(完全)强直收缩,主要特点是 有效不应期特别长 其长短主要取决 2期 (平台期) (红色-动作电位曲线) 相当于心肌 整个 收缩期 和 舒张早期 (蓝色-收缩曲线),有效不应期,(2)期前收缩与代偿间歇 期前收缩:在心室肌的不应期之后和下一次窦性兴奋到达之前,心室受到一次人工刺激或者来自异位起搏点的兴奋刺激,可以出现一次提前的收缩,称为期前收缩。 代偿间歇:一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒
11、张期称为代偿性间歇。,骨骼肌收缩形式 单收缩,不完全强直收缩,不完全强直收缩,完全强直收缩,(二)自律性 1、心脏的起搏点 2、自律性活动发生原理 (1)浦肯野细胞 主要是If (2)窦房结P细胞 主要是Ik 3、决定和影响自律性的因素 (1)最大舒张电位和阈电位之间的差距 (2)4期自动去极化速度 4、自律性和心律失常(了解) (1)窦性心律失常 (2)异位性心律失常,1、心脏的起搏点 自律性比较 窦房结 房室交界末梢浦肯野纤维 100次/分 50次/分 25次/分 窦房结具最高节律性正常起搏点 机制:抢先占领,超速压抑 心肌活动节律取决于窦房结细胞窦性心律 潜在起搏点,病理时/异位起搏点,
12、2、自律性活动发生原理 (1)浦肯野细胞 主要是 If (Na+内流)逐渐增强 (2)窦房结P细胞 主要是 Ik (K+ 外流)逐渐衰减,窦房结细胞,浦肯野细胞,4期,4期,心室肌细胞,窦房结细胞,心室肌细胞,窦房结细胞,浦肯野细胞,比较三种细胞的电位变化,根据各类心肌细胞AP的O期去极化速率 和4期有无自动去极化,将心肌分为: 快反应自律细胞:0期去极速率快(快钠通道), 4期有自动去极化。如房室束,浦肯野细胞。 快反应非自律细胞:0期去极速率快, 4期无自动去极化。如心房肌、心室肌细胞 慢反应自律细胞:O期去极速率慢(慢钙通道), 4期有自动去极化。如窦房结细胞 慢反应非自律细胞:O期去极
13、速率慢, 其4期无自动去极化。如结区,心肌细胞的分类,表:三种细胞电生理特性对比 p.82,表:三种细胞 动作电位对比 p.77,p.77 看图,将 “离子流、方向” 标在图上, 结合图来加强记忆!,1)4期自动去极化速度 速度 到阈电位时间缩短自律性,3.影响自律性的因素,2)最大复极电位 复极电位 与阈电位差距 到阈电位时间缩短自律性,3)阈电位水平:阈电位下移与最大复极电位差距 到阈电位时间缩短自律性,(三)传导性 1、心脏内兴奋传播的特点 (1)兴奋通过特殊传导系统的有序传播 (2)心脏内兴奋的传导速度 2、影响传导性的因素(了解) (1)结构因素 1)心肌细胞 2)细胞间连接 (2)
14、生理因素 1)兴奋细胞AP 0期去极化速度和幅度 2)邻近未兴奋部位心肌的兴奋性,传导过程 窦 房 结 结间束 房间束 (优势传导通路) 房室交界 心房肌 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,传导特点: 浦氏纤维最快 房、室内快 同步收缩,有利射血。 房室交界最慢 房室延搁 利房排空、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)。,4.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),2、影响传导性的因素 Fact
15、ors Affecting Conductivity (1)结构因素:心肌细胞的直径 直径粗大胞内电阻小传导速度快 直径细小胞内电阻大传导速度慢 (2)生理因素: a、动作电位0期去极化的速度和幅度 0期去极化速度快 局部电流形成快 达到阈电位所需的时程短 传导快 0期去极化幅度大 局部电流强 扩布范围大 传导速度快,2)邻近部位细胞膜的兴奋性 心肌细胞的兴奋传导是沿着细胞膜的兴奋扩散的过程,只有邻近未兴奋部位膜的兴奋性正常,兴奋才能正常地传导通过。,(0期慢、小) 减慢,处相对不应期 部分失活状态,处绝对不应期 失活状态 阻滞,邻近部位膜兴奋性 Na+通道状态 传导性,心电图 Electro
16、cardiogram,ECG,将测量电极放置在人体表面的一定部位 记录出来的心脏电变化曲线,就是临床上记录的心电图,(二)正常典型体表心电图波形的生理意义,1、P波:由左右两心房的去极化过程所产生 2、Ta波(心房T波):心房复极过程所产生的电位变化 3、QRS波群:代表 左右两心室去极化过程的电位变化,4、T波:是心室复极化过程中所发生的电位变化 5、U波:可能为心室肌 细胞电生理异质性现象所引起 6、PR段:表示兴奋通过房室交界区时传导速度非常缓慢,所产生的电位变化也很微弱,一般记录不出来,与基线处于同一水平,7、PR间期:代表心房开始兴奋到心室开始兴奋所需的时间 8、ST段:代表心室各部
17、均已进入去极化状态,彼此之间无电位差,曲线又恢复到基线水平 9、QT间期:代表心室肌开始兴奋去极到完全复极到转入静息状态的时间,一、心肌收缩的特点,3.不发生(完全)强直收缩,2.“全或无”式的收缩,1.依赖Ca2+o,Ca2+oCa2+内流肌缩力 Ca2+oCa2+内流肌缩力 Ca2+o Ca2+内流无兴奋收缩脱耦联,第二节 心脏的泵血功能,(一)心动周期的概念 1.概念:心房或心室每收缩和舒张一次称心动周期。 2.时程:T1/f60s/750.8s,房缩 0.1s 房舒 0.7s,室缩 0.3s 室舒 0.5s,二、心脏的泵血机制,心室 收缩 开始,心室 舒张 开始,房缩 0.1s 房舒
18、0.7s,室缩 0.3s 室舒 0.5s,特点:,心率 心动周期 室缩期 室舒期,0.35,1.15,1.5 0.8 150 0.4,0.30,0.50,0.25,0.15,心缩(舒)期习惯以心室的活动作为心脏活动的指标。,舒张期时间 收缩期时间,全心舒张期0.4s 利心肌休息和室充盈,心率快慢主要影响舒张期:,在每一心动周期过程中可区分为7个时期,心房收缩期 Atrial Systole 心室等容收缩期 Period of Isovolumic Contraction 心室快速射血期 Rapid Ejection Phase 心室减慢射血期 Reduced Ejection Phase 心室
19、等容舒张期 Period of Isovolumic Relaxation 心室快速充盈期 Rapid Filling Phase 心室减慢充盈期 Reduced Filling Phase,(二)心脏的泵血过程,左心室的射血和充盈过程,1. 心房收缩期,2. 收缩期 (1)等容收缩期 (2)快速射血期 (3)减慢射血期,(1),2. 收缩期 (1)等容收缩期 (2)快速射血期 (3)减慢射血期,(1),(2),2. 收缩期 (1)等容收缩期 (2)快速射血期 (3)减慢射血期,(2),(3),(1),3. 舒张期 (1)等容舒张期 (2)快速充盈期 (3)减慢充盈期,3. 舒张期 (1)等容
20、舒张期 (2)快速充盈期 (3)减慢充盈期,(1),3. 舒张期 (1)等容舒张期 (2)快速充盈期 (3)减慢充盈期,(1),(2),(二)心脏的泵血过程,左心室的射血和充盈过程,1. 心房收缩期,2. 收缩期 (1)等容收缩期 (2)快速射血期 (3)减慢射血期,(1),(2),(3),3. 舒张期 (1)等容舒张期 (2)快速充盈期 (3)减慢充盈期,心房收缩期,p.90,分期,心室收缩期 等容收缩期 快速射血期 减慢射血期 心室舒张期 等容舒张期 快速充盈期 减慢充盈期 心房收缩期,心动周期各期的心脏内压力比较,瓣膜启闭及其特点,瓣膜启闭,房室瓣 半月瓣,压力比较 特点,关闭,开放,关
21、闭,关闭,关闭,关闭,关闭,关闭,关闭,关闭,开放,开放,开放,开放,房内压室内压动脉压,房内压室内压动脉压,房内压室内压动脉压,房内压室内压动脉压,房内压室内压动脉压,房内压室内压动脉压,房内压动脉压,室内压急剧升高,室内压达峰值,室内压由峰值降低,室内压急剧降低,充盈约2/3的血量,进入心室血量较少,充盈约25%血量,小结:,心室射血:心室-动脉压力差 (心室肌收缩) 心室充盈:房-室压力差 心室肌舒张使室内压下降(2/3) 抽吸作用 心房肌收缩使房内压升高(1/3) 在一个心动周期中室内压变化最快的时期是: 等容收缩期和等容舒张期 血液的单向流动有赖于瓣膜的完整,心室主要动力,三、心脏泵
22、血功能的评价 (一)心输出量 1. 每搏输出量(搏出量) 一侧心室在一次搏动中射出的血液量 = 心室舒张期末容积 收缩期末容积 射血分数=每搏输出量心舒张末期容积(意义更大),2.每分输出量 (心输出量) 1 分钟射出的血液量 = 搏出量心率 心指数 便于个体比较 以单位体表面积计算的心输出量,(二)心脏作功量(略) 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。 搏 功 =搏出量1/103 (平均动脉压 平均心房压) 13.6 每分功=搏 功 心 率 1/103 = 6.23(Kg.m/min),(三)心脏泵功能的储备 心输出量能随机体代谢的需要而增加的能力。 1、搏出量的储备 主要为
23、收缩期 2、心率储备 160180次/分,四、影响心输出量的因素 每分输出量 每搏输出量 心率,(Starling定律),等长自身调节,异长自身调节,前负荷、 后负荷、 心肌收缩能力,心率一定, 射血量取决于心室肌 收缩强度 & 速度,心室舒张末期的容积或压力 容积变化初长度变化 异长自身调节: Starling机制,比较,骨骼肌 长度-张力曲线 存在 最适初长度,(一)前负荷,心室功能曲线: 特点:左陡右平,没有明显下降支,1. 充盈压在1215mmHg: 最适前负荷 充盈压在12mmHg:升支段, 表明初长度在未达到 最适初长度之前, 搏功 随初长度(充盈压)而。 2.充盈压在1520mm
24、Hg: 说明前负荷-初长度接近上限,但对搏出量影响不大 3.充盈压再升高:平坦或略降。但并不出现降支,初长度变化与 容积/充盈压联系?,前负荷 (回心血量),搏功 (搏出量),异长自身调节 p.94,异长自身调节:心肌收缩力能随心肌初长度的改变而改变的现象。 即: Starling机制 特点:调节范围小,不出现降支(胶原纤维结构) 前负荷:由心室舒张末期血液充盈量决定 心室充盈量=静脉回心血量+心室射血后剩余血量 静脉回心血量:心室充盈的持续时间 静脉回流速度 意义:对搏出量的微小变化进行精细调节。,(二)后负荷= 主动脉压,临床:AB持续心肌肥厚泵血功能,搏出量恢复正常,异长自身调节收缩力加
25、强 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)等长自身调节心肌收缩能力,例: 去甲肾上腺素/儿茶酚胺 增强收缩能力/搏出量 乙酰胆碱(ACh) 抑制或降低心肌收缩,等长调节的意义: 能对持续的、剧烈的循环变化有强大的调节作用。,心肌收缩能力 与初长度无关 影响因素:活化的横桥数目 与 ATP酶活性,(四) 心率 心率每搏输出量每分输出量 40180次/分:心率每分心输出量 180次/分 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,心输出量,血 压,心 率,心肌收缩能力,前负荷,搏出量,回心血量 (充盈时程、 静脉血回流速度 射血后剩余量),后负荷,神经体液调节,等长自身调节 异长自身调节,五、心音,第一心音: 心缩期,音调低,持续时间长,标志心室收缩,主要为房室瓣关闭 第二心音: 舒张早期,音调高,持续时间短,标志心室舒张开始,主要为半月瓣关闭,
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