生理學(xué)/心動(dòng)周期的概念

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生理學(xué)

血液循環(huán)
- 心臟的泵血功能
  - 心動(dòng)周期的概念
  - 心臟泵功能的評定
  - 心臟泵功能的調(diào)節(jié)
  - 心音心音圖

心臟一次收縮和舒張，構(gòu)成一個(gè)機(jī)械活動(dòng)周期，稱為心動(dòng)周期。心房與心室的心動(dòng)周期均包括收縮期和舒張期。由于心室在心臟泵血活動(dòng)中起主要作用。故通常心動(dòng)周期是指心室的活動(dòng)周期而言。正常心臟的活動(dòng)由一連串的的心動(dòng)周期組合而成，因此，心動(dòng)周期可以作為分析心臟機(jī)械活動(dòng)的基本單元。

心動(dòng)周期持續(xù)的時(shí)間與心跳頻率有關(guān)。成年人心率平均每分鐘75次，每個(gè)心動(dòng)周期持續(xù)0.8s。一個(gè)心動(dòng)周期中，兩心房首先收縮，持續(xù)0.1s，繼而心房舒張，持續(xù)0.1s，繼而心房舒張，持續(xù)0.7s。當(dāng)心房收縮時(shí)，心室處于舒張期，心房進(jìn)入舒張期后不久，心室開始收縮，持續(xù)0.3s,隨后進(jìn)入舒張期，占時(shí)0.5s。心室舒張的前0.4s期間，心房也處于舒張期，這一時(shí)期稱為全心舒張期（圖4～1）?？梢姡淮涡膭?dòng)周期中，心房和心室各自按一定的時(shí)程進(jìn)行舒張與收縮相交替的活動(dòng)，而心房和心室兩者的活動(dòng)又依一定的次序先后進(jìn)行，左右兩側(cè)心房或兩側(cè)心室的活動(dòng)則幾乎是同步的。另一方面，無論心房或心室，收縮期均短于舒張期。如果心率增快，心動(dòng)周期持續(xù)時(shí)間縮短，收縮期和舒張期均相應(yīng)縮短，但舒張期縮短的比例較大；因此，心率增快時(shí)，心肌工作的時(shí)間相對延長，休息時(shí)間相對縮短，這對心臟的持久活動(dòng)是不利的。

心動(dòng)周期中心房和心室活動(dòng)的順序和時(shí)間關(guān)系

圖4～1 心動(dòng)周期中心房和心室活動(dòng)的順序和時(shí)間關(guān)系

了解心臟的泵血功能，需要弄清以下三個(gè)問題：①血液在心臟內(nèi)的單方向流動(dòng)是怎樣實(shí)現(xiàn)的？②動(dòng)脈內(nèi)壓力比較高，心臟怎樣將血液射入動(dòng)脈的？③壓力很低的靜脈血液是怎樣返回心臟的？

現(xiàn)以左心室為例，說明心室射血和充盈的過程，以便了解心臟泵血的機(jī)制。

（一）左心室的射血和充盈過程

左心室的一個(gè)心動(dòng)周期，包括收縮和舒張兩個(gè)時(shí)期，每個(gè)時(shí)期又可分為若干時(shí)相（圖4～2）。通常以心房開始收縮作為描述一個(gè)心動(dòng)周期的起點(diǎn)。

1．心房收縮期心房開始收縮之前，心臟正處于全心舒張期，這時(shí)，心房和心室內(nèi)壓力都比較低，接近于大氣壓，即約oPa（以大氣壓為零）；然而，由于靜脈血不斷流入心房，心房壓相對高于心室壓，房室瓣處于開啟狀態(tài)，心房腔與心室腔相通，血液由心房順房～室壓力梯度進(jìn)入心室，使心室充盈。而此時(shí)，心室內(nèi)壓遠(yuǎn)比主動(dòng)脈壓（約80mmHg即10.6kPa）為低，故半月瓣是關(guān)閉著的，心室腔與動(dòng)脈腔不相連通。

心房開始收縮，心房容積縮小，內(nèi)壓升高，心房內(nèi)血液被擠入已經(jīng)充盈了血液但仍然處于舒張期狀態(tài)的心室，使心室的血液充盈量進(jìn)一步增加。心房收縮持續(xù)約0.1s,隨后進(jìn)入舒張期。

2．心室收縮期包括等容收縮相以及快速和減慢射血相。

（1）等容收縮相：心房進(jìn)入舒張期后不久，心室開始收縮，心室內(nèi)壓力開始升高；當(dāng)超過房內(nèi)壓時(shí)，心室內(nèi)血液出現(xiàn)由心室向心房返流的傾向，但這種返流正好推動(dòng)房室瓣，使之關(guān)閉，血液因而不致于倒流。這時(shí)，室內(nèi)壓尚低于主動(dòng)脈壓，半月瓣仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，心室成為一個(gè)封閉腔，因血液是不可壓縮的液體，這時(shí)心室肌的強(qiáng)烈收縮導(dǎo)致室內(nèi)壓急劇升高，以致主動(dòng)脈瓣開啟的這段時(shí)期，稱為等容收縮相。其特點(diǎn)是室內(nèi)壓大幅度升高，且升高速率很快。這一時(shí)相持續(xù)0.05s左右。

（2）射血相：等容收縮相期間室內(nèi)壓升高超過主動(dòng)脈壓時(shí)，半月瓣被打開，等容收縮相結(jié)束，進(jìn)入射血相。射血相的最初1/3左右時(shí)間內(nèi)，心室肌仍在作強(qiáng)烈收縮，由心室射入主動(dòng)脈的血液量很大（約占總射血量的2/3左右），流速也很快，此時(shí)，心室容積明顯縮小，室內(nèi)壓繼續(xù)上升達(dá)峰值，這段時(shí)期稱快速射血相（0.10s）;由于大量血液進(jìn)入主動(dòng)脈,主動(dòng)脈壓相應(yīng)增高.隨后,由于心室內(nèi)血液減少以及心室肌收縮強(qiáng)度減弱,心室容積的縮小也相應(yīng)變得緩慢,射血速度逐漸減弱,這段時(shí)期稱為減慢射血相(0.15s)，這一時(shí)期內(nèi)，心室內(nèi)壓和主動(dòng)脈壓都相應(yīng)由峰值逐步下降。

早期的實(shí)驗(yàn)表明，整個(gè)射血相內(nèi)，心室壓始終高于主動(dòng)脈壓，這種心室～動(dòng)脈壓力梯度是血液由心室進(jìn)入動(dòng)脈的推動(dòng)力；然而，近代應(yīng)用精確的壓力測量方法觀察到，在快速射血的中期或稍后，心室內(nèi)壓已經(jīng)低于主動(dòng)脈壓（圖4～2），不過此時(shí)，心室內(nèi)血液因?yàn)槭芤孕氖壹∈湛s的作用而具有較高的動(dòng)能，依其慣性作用可以逆著壓力梯度繼續(xù)射入主動(dòng)脈。

3．心室舒張期包括等容舒張相和心室充盈相，后者又再細(xì)分為快速充盈、減慢充盈和心房收縮充盈三個(gè)時(shí)相。

（1）等容舒張相：心室肌開始舒張后，室內(nèi)壓下降，主動(dòng)脈內(nèi)血液向心室方向返流，推動(dòng)半月瓣關(guān)閉；這時(shí)室內(nèi)壓仍明顯高于心房壓，房室瓣仍然處于關(guān)閉狀態(tài)，心室又成為封閉腔。此時(shí)，心室肌舒張，心室壓以極快的速度大幅度下降，但容積并不改變，從半月瓣關(guān)閉直到室內(nèi)壓下降到低于心房壓，房室瓣開啟時(shí)為止，稱為等容舒張相，持續(xù)約0.06～0.08s。

（2）心室充盈相：當(dāng)室內(nèi)壓下降到低于心房壓時(shí)，血液順著房～室壓力梯度由心房向心室方向流動(dòng)，沖開房室瓣并快速進(jìn)入心室，心室容積增大，稱快速充盈相，占時(shí)0.11s左右;其間進(jìn)入心室的血液約為總充盈量的2/3。隨后，血液以較慢的速度繼續(xù)流入心室，心室容積進(jìn)一步增大，稱減慢充盈相（0.22s）。此后，進(jìn)入下一個(gè)心動(dòng)周期，心房開始收縮并向心室射血，心室充盈又快速增加。亦有人將這一時(shí)期稱為心室的主動(dòng)快速充盈相（占時(shí)0.1s）。

從以上對心室充盈和射血過程的描述中，不難理解左心室泵血的機(jī)制。室壁心肌收縮和舒張，是造成室內(nèi)壓力變化，從而導(dǎo)致心房和心室之間以及心室和主動(dòng)脈之間產(chǎn)生壓力梯度的根本原因；而壓力梯度是推動(dòng)血液在相應(yīng)腔室內(nèi)之間流動(dòng)的主要?jiǎng)恿?，血液的單方向流?dòng)則是在瓣膜活動(dòng)的配合下實(shí)現(xiàn)的。還應(yīng)注意瓣膜的作用對于室內(nèi)壓力的變化起著重要作用，沒有瓣膜的配合，等容收縮相和等容舒張相的室內(nèi)壓大幅度升降，是不能完滿實(shí)現(xiàn)的。

（二）心動(dòng)周期中心房壓力的變化

每一心動(dòng)周期中，左心房壓力曲線依次出現(xiàn)三個(gè)小的正向波：a波、c波和v波，以及兩個(gè)下降波：x降波和y降波。首先，心房收縮，房內(nèi)壓升高，形成a波，隨后心房舒張，壓力又回降。以后心室開始收縮，室內(nèi)壓升高，室內(nèi)血液推頂并關(guān)閉了房室瓣，使瓣膜葉片向心房腔一側(cè)凸出，造成房內(nèi)壓輕度上升，形成c波。隨著心室射血時(shí)體積的縮小，心底部向下移動(dòng)，房室瓣從而也被向下牽，以致心房的容積趨于擴(kuò)大，房內(nèi)壓下降，形成x降波。以后，靜脈血不斷流入心房，而房室瓣尚關(guān)閉著，血液不能入心室，心房內(nèi)血液量不斷增加，房內(nèi)壓緩慢而持續(xù)升高，直到心室等容舒張相結(jié)束，心房血得以進(jìn)入心室為止，由此形成的上升波稱v波。隨后房室瓣開放，血液由心房迅速進(jìn)入心室，房內(nèi)壓下降，形成y降波。

一個(gè)心動(dòng)周期中，心房壓力波動(dòng)的幅度較小。成年人于安靜臥位，左房壓變化幅度為0.3～1.6kPa(2～12mmHg);右房壓為0～0.7kPa(0～5mmHg)。

（三）心房和心室在心臟泵血活動(dòng)中的作用

心室～動(dòng)脈壓力梯度是引起半月瓣開放、推動(dòng)血液由心室開始射入動(dòng)脈的直接動(dòng)力，這種壓力梯度是由心室的強(qiáng)烈收縮致室內(nèi)壓由原來近于心房壓水平升高到超過動(dòng)脈壓而形成的。同樣，房～室壓力梯度是血液由心房流入心室的動(dòng)力，但它的形成主要并不是來自心房收縮，而是依靠心室的舒張；即在心室等容舒張相，室內(nèi)壓大幅度下降，由開始時(shí)近于動(dòng)脈壓一直下降到低于心房壓，房室瓣開放，血液由心房迅速進(jìn)入心室。整個(gè)心室舒張充盈期內(nèi)，房～室壓力梯度始終存在；然而，這一時(shí)期的前一段時(shí)間內(nèi)（即充盈期的前4/5時(shí)間內(nèi)），心房也處于舒張狀態(tài)，這時(shí)心房只不過是靜脈血液返回心室的一條通道，只有后1/5期間心房才收縮。由此可以看出，心房收縮對于心室充盈不起主要作用。故當(dāng)發(fā)生心房纖維性顫動(dòng)時(shí)，雖然心房已不能正常收縮，心室充盈量因此有所減少，但一般不致于嚴(yán)重影響心室的充盈和射血功能；如果發(fā)生心室纖維性顫動(dòng)，心臟泵血活動(dòng)立即停止，后果十分嚴(yán)重。

雖然心室的充盈絕大部分是在快速充公盈期內(nèi)完成的，但心房收縮時(shí)又?jǐn)D出部分血液以增加心室充盈（約占總充盈量的30%左右），使心室舒張末期容積和壓力都有一定程度增加，這對于心室射血功能是有利的。另一方面，如果心房收縮缺失，將會(huì)導(dǎo)致房內(nèi)壓增加，不利于靜脈血液回流，從而間接影響心室射血。可以認(rèn)為，心房收縮起著初級泵的作用，對于心臟射血和血液的回流都是不利的。房泵作用的缺失，對靜息狀態(tài)下心臟泵血功能影響不大；但機(jī)體在運(yùn)動(dòng)和應(yīng)急狀態(tài)下，就可能出現(xiàn)心輸出量不足等泵功能的嚴(yán)重?fù)p害。