心脏的泵血功能

心脏泵血功能

心脏是一个肌性泵,不停地作交替性收缩和舒张,舒张时引流静脉血液回心,收缩时将血液射入动脉。心脏通过这种节律性活动以及由此产生瓣膜规律性开放和关闭,推动血液按一定方向流动。

心动周期

心脏收缩和舒张的机械活动周期称为心动周期(cardiac cycle)。心室在心脏泵血活动中起主要作用,故心动周期主要是指心室的活动周期。每个心动周期包括收缩期(systole)和舒张期(diastole)。值得注意的是,心房也有收缩和舒张的活动周期。成年人平均心率为75次/分,每个心动周期0.8s。左、右心房几乎同时收缩,随后是左、右心室收缩,分别晚0.1s和0.2s。

在心室舒张前0.4s,心房也处于舒张状态,这一时期称为全心舒张期。在心动周期中,右心室内压的变化幅度比左心室小。心室射血时,右心室和左心室的压力分别为24mmHg和130mmHg。

泵血的过程和机制

心房收缩期

心房舒张时,上腔静脉、下腔静脉和冠状窦的血液流人右心房,肺静脉的血液流入左心房。心房开始收缩前,心脏处于全心舒张期,三尖瓣和二尖瓣开放,心房内的血液流人心室。待心室充盈后,心房开始收缩,房内压升高,将血液射人已处于充盈状态的心室。心房收缩期(atrialsystole)为0.1s,随后心房开始舒张。

心室收缩期

心房收缩后,心室开始收缩。心室收缩期(ventricular systole)包括等容收缩相和射血相,持续0.3s。

  • 等容收缩相(phase of isovolumetric contracton)从三尖瓣和二尖瓣关闭到肺动脉瓣和主动脉瓣开放,持续约0.05s。心室开始收缩时,内压升高,血液向心房反流,从而推动三尖瓣和二尖瓣关闭。在腱索和乳头肌的牵拉作用下,三尖瓣和二尖瓣不致于翻向心房,这有利于防止血液反流人心房。此时,心室内压低于肺动脉压和主动脉压,肺动脉瓣和主动脉瓣仍处于关闭状态。因此,心室成为封闭腔。因血液是一种不可压缩的液体,心室收缩时室内压升高,而心室容积不变,故此时相称为等容收缩相。等容收缩相的特点是心室内压大幅度升高,且升高速度快。
  • 射血相(phase of ejecton):是从肺动脉瓣和主动脉瓣开放到关闭前的一段时间,持续约0.25s。根据射血速度分为快速射血相和减慢射血相。
  • 快速射血相(phase of rapid ejecting):为射血相前1/3左右,持续0.10s。等容收缩相后,当心室内压超过肺动脉压和主动脉压时,肺动脉瓣和主动脉瓣开放。心室肌强烈收缩,将总射血量的2/3血液快速射人肺动脉和主动脉。在快速射血相,心室容积明显缩小,心室内压和主动脉压急剧升高。
  • 减慢射血相(phase of slow ejecUng):持续0.15 s。由于心室内血液减少和心肌收缩力减弱,射血速度减慢,射血量减少。在减慢射血相,心室容积缩小缓慢,心室内压和主动脉压逐渐下降。

心室舒张期

心室舒张期(ventricular diastole)包括等容舒张相和心室充盈相,持续约0.5s。

  • 等容舒张相(phase of isovolumetric relaxadon)是从肺动脉瓣和主动脉瓣关闭到三尖瓣和二尖瓣开放前的一段时间,持续0.06~0.08 s。心室开始舒张时,心室内压下降,肺动脉和主动脉内的血液向心室反流,从而推动肺动脉瓣和主动脉瓣关闭。此时,心室内压高于心房压,三尖瓣和二尖瓣仍处于关闭状态。因此,心室成为一个封闭腔。心室舒张引起室内压下降,而心室容积不变,故此时相称为等容舒张相。等容舒张相的特点是心室内压大幅度下降,且下降速度快。
  • 心室充盈相(phase of ventricular filling)从三尖瓣和二尖瓣开放到心房收缩结束,持续约0.43S。心室充盈相包括快速充盈、减慢充盈和心房收缩充盈3个时相。

    • 快速充盈相(phase of rapid filling)持续0.11s。当心室内压低于房内压时,心房内血液冲开三尖瓣和二尖瓣,约有总充盈量的2/3血液迅速流人心室。在快速充盈相,心室容积明显扩大。
    • 减慢充盈相(phase of slovr filling)持续0.22s。快速充盈相后,由于心室内血液增多引起室内压逐渐升高,血液缓慢流人心室。在减慢充盈相,心室容积扩大缓慢,充盈的血量较少。
    • 心房收缩充盈相:又称主动快速充盈相。在心室充盈相,前0.4s为全心舒张期,后0.1s为心房收缩期。心房收缩使心室充盈进一步增加。心室内80%血液在心房收缩前自心房流向心室,其余20%在心房收缩时自心房射人心室。对于生命来说,自心房射人心室的血液似乎不是必需的。在患有心房颤动的老年人,尽管心房收缩减弱,但死亡率并不比心房功能正常的老年人高。然而,在心房颤动病人,心房射人心室的血液减少,心室输出量减少,故运动时容易出现疲劳。

在心脏泵血过程中,心房和心室的收缩和舒张是心脏充盈和射血的动力。在心房和心室的收缩和舒张作用下,心房与心室之间以及心室与肺动脉和主动脉之间产生了血液压力梯度,此压力梯度是推动心脏瓣膜开放和关闭的动力,而瓣膜的开放和关闭又是维持心室内压和血液定向流动的重要保证。

泵血功能的贮备

心脏的泵血功能能够适应机体各种条件下的代谢需要,即表现为心排血量随着机体代谢率的增高而增加。一侧心室每次搏动射出的血量称每搏输出量(stroke volume),简称搏出量。左、右心室的搏出量基本相等。搏出量等于心室舒张末期容积和收缩末期容积之差。成年人在安静状态下左心室舒张末期容积约为125ml,收缩末期容积约为55ml,搏出量为70ml。搏出量占心室舒张末期容积的百分比,称为射血分数(ejection fraction)。射血分数反映心室泵血功能的效率。正常人在安静状态下,射血分数为55%~65%。射血分数比搏出量更能反映出早期的心泵功能异常。例如,在心室收缩功能减退而心室腔异常扩大(舒张末期容积增加)时,其搏出量可能和正常人没有明显差别。但是,该搏出量不能与已经增加的心室舒张末期容积呈正常比例,致射血分数下降,反映出心室收缩功能已经减退,从而能早期发现心泵功能异常。

一侧心室每分钟射出的血量称每分输出置(minute volume),简称心排血量(cardiac output)。心排血量等于心率与搏出量的乘积。健康成年男性静息状态下,心率为75次/分,搏出量为70ml(60~80ml),心排血量为5L(4.5~6.0L)。青年人的心排血量高于老年人,女性比同体重男性的心排血量约低10%。强体力劳动时,心率可达180~200次/分,搏出量增加到150ml左右,心排血量达25~30L,为静息时的5~6倍。这表明健康人的心脏泵血功能具有较强的储备能力。在某些心脏病患者,静息时心排血量尚能满足机体代谢的需要,但在机体代谢增强时心排血量不能相应增加。

心排血量是心室舒张末期容积和收缩末期容积之差,故心脏泵血功能的储备包括舒张期储备和收缩期储备,舒张期储备比收缩期储备小。静息时心室舒张末期容积约为145ml,一般只能增大至约160ml,即舒张期贮备约为15ml。静息时心室收缩末期容积约为75ml。但在心室强烈收缩时余血量减少至不足20ml,使搏出量增加55~60ml。在剧烈体力活动时,通过使心率加快和利用收缩期储备,从而增加心排血量,适应机体代谢的需要。

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