工程生理學(xué)：第四章 血液循環(huán)2－心臟-2

1.名詞解釋：心動(dòng)周期每搏輸出量心輸出量射血分?jǐn)?shù)心指數(shù)

2.在一個(gè)心動(dòng)周期中，心腔內(nèi)壓力、容積、心瓣膜的開(kāi)閉各有何變化？

3.說(shuō)明第一心音、第二心音的特點(diǎn)及產(chǎn)生原因。

4.何謂心輸出量，影響心輸出量的因素有哪些？并簡(jiǎn)述其機(jī)制。

復(fù)習(xí)思考題心臟泵血過(guò)程

時(shí)相壓力變化瓣膜開(kāi)閉心室容積血流方向房?jī)?nèi)壓室內(nèi)壓動(dòng)脈壓等容收縮期Pa＜Pv＜PA關(guān)關(guān)

不變存于心室快速射血期Pa＜Pv＞PA

關(guān)開(kāi)

迅速↓心室→動(dòng)脈減慢射血期Pa＜Pv＜PA關(guān)開(kāi)

緩慢↓心室→動(dòng)脈等容舒張期Pa＜Pv＜PA

關(guān)關(guān)

不變快速充盈期Pa＞Pv＜PA

開(kāi)關(guān)

迅速↑V→心房→心室減慢充盈期Pa＞Pv＜PA

開(kāi)關(guān)

緩慢↑V

→心房→心室心房收縮期

Pa＞Pv＜PA開(kāi)關(guān)

進(jìn)一步↑心房→心室房室瓣動(dòng)脈瓣心室收縮期心室舒張期心音

HeartSounds第一心音：音調(diào)低、持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)產(chǎn)生：心室收縮，房室瓣關(guān)閉，血液沖擊瓣膜、心室壁引起振動(dòng)標(biāo)志：心室收縮開(kāi)始第二心音：音調(diào)高、持續(xù)的時(shí)程較短產(chǎn)生：心室舒張，動(dòng)脈瓣關(guān)閉，血液沖擊主動(dòng)脈根部引起振動(dòng)標(biāo)志：心室舒張開(kāi)始每搏輸出量strokvolume一側(cè)心室一次心搏射出的血量

成人安靜時(shí)每搏輸出量約為70ml(60-80ml)=舒張末期容積(125ml)-收縮末期容積(55ml)射血分?jǐn)?shù)ejectionfraction

搏出量占舒張末期容積的百分比,約為55%-65％(70/125)

每分心輸出量和心指數(shù).心輸出量一側(cè)心室每分鐘輸出的血量

=每搏輸出量×心率4.5～6L/min(5L)心指數(shù)(cardiacindex)：以單位體表面積計(jì)算的心輸出量中等身材的成人體表面積約1.6～1.7m2

心指數(shù)約為3.0～3.5L/（min·m2）

每搏輸出量和射血分?jǐn)?shù)復(fù)習(xí)（一定范圍內(nèi)）V回流量↑→舒張末期容積(充盈量)↑→初長(zhǎng)度(前負(fù)荷)↑→心室收縮力↑→搏出量↑異長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)－－FrankStarling定律心輸出量=搏出量×心率1.前負(fù)荷---是心室舒張末期容積(充盈量)影響心輸出量的因素

2.后負(fù)荷---大動(dòng)脈壓3.心肌收縮能力

心肌不依賴于負(fù)荷而能改變其力學(xué)活動(dòng)（收縮強(qiáng)度和速度）的一種內(nèi)在特性。又稱心肌變力狀態(tài)。通過(guò)改變自身心肌收縮能力來(lái)調(diào)節(jié)泵血功能的機(jī)制稱為等長(zhǎng)自身調(diào)節(jié)4.心率心肌細(xì)胞普通心肌細(xì)胞---工作細(xì)胞cardiacworkingcell：心房肌、心室肌特殊心肌細(xì)胞---自律細(xì)胞autorhythmiccell:

竇房結(jié)、房室交界、房室束、浦肯野細(xì)胞組成心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)specializedconductionsystem根據(jù)動(dòng)作電位去極化速度---快反應(yīng)細(xì)胞和慢反應(yīng)細(xì)胞

第二節(jié)心臟的生物電活動(dòng)和生理特性

Bioelectricalactivitiesoftheheartandphysiologicalpropertiesofcardiaccells心肌細(xì)胞的生理特性

Physiologicalpropertiesofcardiaccells興奮性

Excitability自律性

Autorhythmicity傳導(dǎo)性

Conductivity收縮性

contractility電生理特性

Electrophysiologicalproperties機(jī)械特性Mechanicalproperty心肌細(xì)胞的分類房室束浦氏細(xì)胞一.心肌細(xì)胞跨膜電位及形成機(jī)制

靜息電位：-80~-90mV條件：①膜兩側(cè)存在K+濃度差（Na+泵）②膜對(duì)K+通透性較高(內(nèi)向整流Ik1通道開(kāi)放)

結(jié)果：K+順濃度梯度由膜內(nèi)向膜外擴(kuò)散達(dá)到K+平衡電位。（一）心室肌細(xì)胞跨膜電位及形成機(jī)制

1.心室肌細(xì)胞靜息電位的形成機(jī)制++++++------K+K+-90mv[Na+]o↑[K+]i↑2.心室肌細(xì)胞的動(dòng)作電位

動(dòng)作電位由去極化和復(fù)極化兩個(gè)過(guò)程組成。 通常將此過(guò)程分為0、1、2、3、4共五個(gè)期。

去極化復(fù)極化

－90mV→＋20～30mV（1-2ms）最大速率（Vmax）可達(dá)200-400V/s

膜受刺激，少量Na+內(nèi)流→去極化達(dá)閾電位

→

Na+通道(INa通道)激活開(kāi)放，Na+順濃度差、電位差入膜（再生性Na+內(nèi)流）達(dá)到Na+平衡電位。

Na+通道：快通道

可被河豚毒（TTX）阻斷

快反應(yīng)細(xì)胞：以快Na+通道開(kāi)放引起0期去極化的心肌細(xì)胞。形成的AP稱為快反應(yīng)AP

（如：心房肌、心室肌、浦肯野細(xì)胞）

去極化過(guò)程depolarization（0期）

1期（快速?gòu)?fù)極初期）+30mv→0mv,10ms

K＋快速短暫外流一過(guò)性外向電流（Ito）通道激活

2期（平臺(tái)期plateau、緩慢復(fù)極期）100-150ms

Ca2＋緩慢、Na＋少量?jī)?nèi)流，K＋外流。0期去極化達(dá)

-40mV時(shí)慢L型Ca2+通道已激活,此期是心室肌AP持續(xù)較長(zhǎng)的主要原因，是區(qū)別其它細(xì)胞AP的主要特征。

3期（快速?gòu)?fù)極末期）0mv→-90mv

100-150ms

Ca2＋內(nèi)流停止，K＋外流（Ik1）進(jìn)行性增加,為再生性正反饋過(guò)程→快速?gòu)?fù)極至RP。

4期（靜息期）膜復(fù)極化完畢的恢復(fù)期

Na＋-

K＋泵、

Na＋

-

Ca2＋交換體(轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)、Ca2＋泵復(fù)極化過(guò)程repolarization心室肌AP與形成機(jī)制示意圖Na+

自律細(xì)胞與非自律細(xì)胞的主要區(qū)別在4期，自律細(xì)胞AP的3期復(fù)極末達(dá)最大復(fù)極電位后，4期膜電位不穩(wěn)定產(chǎn)生自動(dòng)去極化達(dá)閾電位后爆發(fā)新的AP（二）自律細(xì)胞的跨膜電位４４浦肯野細(xì)胞竇房結(jié)p細(xì)胞形成：0、1、2、3期與心室肌相似。4期以Na+為主的內(nèi)向離子流（If）漸增強(qiáng)，外向K+電流(Ik)漸減弱所引起的自動(dòng)去化。(快反應(yīng)自律細(xì)胞)特點(diǎn)：

0期去極化速快，幅度大。

4期自動(dòng)去極化速度比竇房結(jié)細(xì)胞的慢，故自律性低。1.浦肯野細(xì)胞的AP（快反應(yīng)自律細(xì)胞）４期自動(dòng)去極化012342.竇房結(jié)Ｐ細(xì)胞的AP（慢反應(yīng)自律細(xì)胞）0期去極化:

Ca2+內(nèi)流,（L型Ca2＋)通道激活開(kāi)放，閾電位(-40mv)，

0期去極化幅度?。?0-85mv）,時(shí)程長(zhǎng)（７ms）。3期：k+外流（Ik通道）4期自動(dòng)去極化：k+外流逐漸減少（Ik通道）

，

Ca2＋內(nèi)流逐漸增強(qiáng)(T型鈣通道)?？旆磻?yīng)動(dòng)作電位慢反應(yīng)動(dòng)作電位①動(dòng)作電位波形分5個(gè)期：①動(dòng)作電位波形分3個(gè)期：②電位幅度高②電位幅度低③0期去極速度快③0期去極速度慢④0期主要與Na+內(nèi)流有關(guān)④0期主要與Ca2+內(nèi)流有關(guān)⑤具有快、慢通道⑤只有慢通道（以快通道為主）⑥靜息電位大⑥靜息電位小自律細(xì)胞不穩(wěn)定⑦通道阻斷劑：河豚毒⑦通道阻斷劑：Mn2+、維拉帕米快、慢反應(yīng)心肌細(xì)胞AP的特征比較二.心肌的生理特性

Physiologicalpropertiesofcardiaccells（一）興奮性Excitability心肌細(xì)胞在受到刺激時(shí)產(chǎn)生興奮的能力衡量指標(biāo)：刺激閾（閾強(qiáng)度、閾值）閾值高表示興奮性低，閾值低表示興奮性高

1、Rp（或最大復(fù)極電位）水平(如ACH激活K+通道)

靜息電位↑超極化→距閾電位遠(yuǎn)→需刺激強(qiáng)度↑→興奮性↓

2、閾電位水平

閾電位上移→靜息電位距閾電位遠(yuǎn)→興奮性↓(如奎尼丁可抑制Na+通道激活過(guò)程，使閾電位上移，心肌興奮性↓)

3、引起0期去極化的離子通道狀態(tài)

Na+、Ca2+通道有關(guān)閉、激活和失活三種狀態(tài)，取決于膜電位水平和時(shí)間進(jìn)程。1.影響興奮性的因素2.興奮性的周期性變化心肌一次興奮,膜電位發(fā)生一系列興奮性的周期性變化：（1）有效不應(yīng)期effectiverefractoryperiod,ERP：

絕對(duì)不應(yīng)期：0期復(fù)極-55mV對(duì)任何刺激不反應(yīng)。 局部反應(yīng)期：復(fù)極-55mV復(fù)極-60mV

對(duì)強(qiáng)刺激可發(fā)生部分去極化，不產(chǎn)生AP。有效不應(yīng)期：0期去極化復(fù)極-60mV

對(duì)任何刺激不產(chǎn)生AP。

有效不應(yīng)期長(zhǎng)短取決于2期(平臺(tái)期)（2）相對(duì)不應(yīng)期relativerefractoryperiod,RRP：

從復(fù)極-60mV～-80mV對(duì)閾上刺激可產(chǎn)生AP,此期大部分鈉通道已復(fù)活，但興奮性仍低于正常。

（3）超常期supranormalperiod,SUP：

從復(fù)極-80mV～-90mV對(duì)閾下刺激產(chǎn)生AP，此期膜電位靠近閾電位,興奮性超過(guò)正常。0123期前興奮0123343.興奮性的周期性變化與心肌收縮活動(dòng)的關(guān)系①不發(fā)生強(qiáng)直收縮

有效不應(yīng)期特別長(zhǎng)有利心肌收縮舒張交替進(jìn)行②期前收縮與代償間歇

正常心臟是按竇房結(jié)的節(jié)律性興奮、收縮。如果在心室的有效不應(yīng)期之后，心肌受到（人為的或病理性的）刺激時(shí)，心室可產(chǎn)生一次正常節(jié)律以外的興奮和收縮，稱為期前興奮和期前收縮。期前興奮也有自己的有效不應(yīng)期，當(dāng)緊接在期前收縮后的一次竇房結(jié)的興奮傳到心室時(shí)，正好落在期前興奮的有效不應(yīng)期內(nèi)，因此不能引起心室再興奮和收縮。必須等到下次竇房結(jié)的興奮傳來(lái)時(shí)，才能發(fā)生收縮。所以在一次期前收縮之后，往往有一段較長(zhǎng)的心臟舒張期，稱為代償間隙。

期前收縮與代償間歇（二）自動(dòng)節(jié)律性

Autorhythmicity心肌能自動(dòng)地發(fā)生節(jié)律性興奮的能力或特性。衡量標(biāo)志：興奮頻率（次數(shù)/分）規(guī)律性

竇房結(jié)－正常起搏點(diǎn)

約100次/分

房結(jié)區(qū)

房室交界 結(jié)區(qū)（無(wú)自律性）約50次/分

結(jié)希區(qū)房室束約40次/分浦肯野細(xì)胞約25次/分竇房結(jié)以外的自律組織－潛在起搏點(diǎn)心內(nèi)傳導(dǎo)系統(tǒng)各部分心肌細(xì)胞的自律性竇房結(jié)(正常起搏點(diǎn))對(duì)于潛在起搏點(diǎn)的控制通過(guò)：①搶先占領(lǐng)（搶先達(dá)到閾電位產(chǎn)生動(dòng)作電位)②超速驅(qū)動(dòng)壓抑

異位節(jié)律：以竇房結(jié)以外的異位起搏點(diǎn)形成的心臟節(jié)律。

竇性節(jié)律sinusrhythm：以竇房結(jié)為起搏點(diǎn)形成的心臟節(jié)律4期自動(dòng)去極化速度

自動(dòng)去極化速度快→達(dá)到閾電位的時(shí)間短→自律性高最大復(fù)極電位水平

最大復(fù)極電位水平小→距閾電位近→自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位的時(shí)間短→自律性高。最大復(fù)極電位水平大→距閾電位遠(yuǎn)→自動(dòng)去極化達(dá)到閾電位的時(shí)間長(zhǎng)→自律性低。影響自律性的因素(三)傳導(dǎo)性Conductivity心肌細(xì)胞具有傳導(dǎo)興奮的能力或特性衡量標(biāo)志：興奮傳播速度（m/s） 通過(guò)局部電流的形式傳導(dǎo)

竇房結(jié)

房室交界

浦肯野纖維

心房

心室心房肌房室束優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路興奮在心臟內(nèi)傳導(dǎo)過(guò)程

0.06s0.1s0.06s(4m/s)(結(jié)區(qū)0.02m/s)(0.4m/s)(1m/s)（1-1.2m/s）竇房結(jié)房室結(jié)房室束傳導(dǎo)特點(diǎn)1、房-室延擱：使心房、心室不同時(shí)收縮利于心室的血液充盈和射血。2、浦肯野細(xì)胞傳導(dǎo)最快:4m/s,有利心室同步收縮,有利射血。3、縫隙連接電阻低:心房、心室相當(dāng)一個(gè)功能性合胞體。

(1)結(jié)構(gòu)因素：