心功能不全

病理生理学心功能不全思维导图，心功能不全是指各种原因引起心脏和结构和功能改变，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，以至不能满足组织代谢需要的病理生理过程，在临床上表现为呼吸困难、水肿及静脉压升高等静脉淤血和心排量减少的综合征，又称为心力衰竭。

心功能不全

• 定义
  • 心功能不全（cardiac insufficiency)是指各种原因引起心脏和结构和功能改变，使心室泵血量和（或）充盈功能低下，以至不能满足组织代谢需要的病理生理过程，在临床上表现为呼吸困难、水肿及静脉压升高等静脉淤血和心排量减少的综合征，又称为心力衰竭（heart failure)
  • 部分患者由于钠、水潴留和血容量增加，出现心室扩大、静脉淤血及组织水肿的表现，称为充血性心力衰竭（congestive heart failure)
• 概述
  • 心力储备
    • 是心排出量随机体代谢需要而增加的能力
  • 心力衰竭
    • 是在各种致病因素作用下，心脏的收缩和（或）舒张功能发声障碍，使心排出量绝对过相对减少，以致于不能满足机体代谢需要而出现的一系列临床综合征
      • 心力衰竭是心功能不全的失代偿阶段
  • 心功能不全
    • 指心脏泵血功能受损，但处于完全代偿阶段直至失代偿的全过程
• 心力衰竭的基本病因（收缩舒张负荷）
  • 心肌收缩性降低（最主要原因）
    • 受神经体液因素的调节，心肌的结构或代谢性损伤可以引起心肌收缩力下降。
  • 心室舒张及充盈受限
    • 心室肥厚使心肌舒张异常，心包炎限制心室充盈
  • 心脏负荷过度
    • 容量负荷过重（前负荷）
      • 指心脏收缩所承受的负荷，相当于心室舒张末期容量（贫血：左右心室前负荷增加）
    • 压力负荷过度（后负荷）
      • 指心室射血时所要克服的阻力，即心脏收缩时所承受的阻力负荷（COPD肺循环阻力增加，右心负荷过重引起肺源性心脏病）
• 心力衰竭的诱因（代谢心肌负荷）
  • 凡是能增加心脏负荷，使心肌耗氧量增加和（或）供血供氧减少的因素皆可能成为心功能不全的诱因。
  • 代谢需要增加：感染（最常见）
  • 心肌损伤（心）：心肌缺血坏死
  • 前负荷增加（血）：高钠饮食
  • 后负荷增加（管）：高血压
• 心力衰竭的分类
  • 按发生部位分类
    • 左心衰竭
      • 常见病因：冠心病、高血压，左室心肌梗死，主动脉瓣狭窄及关闭不全
      • 左心室舒张期充盈和收缩期射血功能障碍，临床表现：左心室排出量减少，肺循环淤血、肺水肿
    • 右心衰竭
      • 常见病因（肺循环阻力增加）：COPD，缺氧引起肺小血管收缩，肺动脉高压，法洛四联症
      • 右心负荷过重，右心室排出量减少 临床表现：体循环淤血、静脉压升高、下肢甚至全身性水肿
    • 全心衰竭
      • 心功能终末期 左心衰合并右心衰，长期左心衰，肺循环压力高导致右心衰，心肌炎、心肌病
  • 按左室射血分数分类
    • 左室射血分数(left failure with a reduced ejection fraction,LVEF）：指每搏输出量占左心室舒张末期容积的百分比，静息状态下55%~70%
    • 射血分数降低的心力衰竭（收缩性心力衰竭）：LVEF<40%，VEDV增大，心腔扩大
    • 射血分数中间范围的心力衰竭：40%~49%，轻度收缩功能不全，但也有舒张功能不全的特点
    • 射血分数保留的心力衰竭（舒张性心力衰竭）：>=50%，左室肥厚以及左室扩大，心肌功能损伤相对不明显，心肌舒张功能障碍或室壁僵硬导致心室充盈量减少，常见于肥厚性心肌病。常表现为体循环或肺循环淤血。
  • 按心排量分类
    • 低输出量性心力衰竭
      • 器官低灌注：外周阻力增加，冠心病、高血压、心脏瓣膜病
    • 高输出量性心力衰竭
      • 主要见于原处于高动力循环状态时，心脏容量负荷长期过重发展至心力衰竭，贫血、妊娠、甲亢、动静脉瘘
  • 按病变程度分类
    • 分4级
  • 急性/慢性心力衰竭：急性左心衰常见
• 心功能不全时机体的代偿（神经体液心内外）
  • 神经—体液调节机制激活（代偿的基本机制，心功能不全发生的关键途径）
    • 交感—肾上腺髓质系统激活
      • 压力感受器、容量感受器激活交感神经，儿茶酚胺增多，增强心肌收缩力，心率加快，腹腔血管收缩，心排血量增加
        • 利-- 血流动力学稳态 弊-- 心肌损害 心脏肾上腺素受体及其信号转导系统下调 外周血管阻力增加 内脏器官长期供血不足
    • 肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活
      • 肾脏低灌注、交感神经系统兴奋、低钠血症使肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活，缩血管、去甲肾上腺素协同，水钠储溜，血流动学稳定、血压平稳、器官灌注
        • 利--血流动力学稳态 弊--血管收缩加重左室后负荷 钠潴留增加血容量 促进心肌细胞和非心肌细胞肥大或增殖 醛固酮增加钠水潴留，促进胶原合成和心室纤维化 弊>利
    • 其它体液因子的作用
      • 钠尿肽家族
        • 心房钠尿肽ANP 心室B型钠尿肽BNP、NT-proBNP（心力衰竭诊断和鉴别诊断、风险分层以及预后评估的重要生化指标）
      • 炎症介质
  • 心脏的代偿（代谢收缩舒张变构）
    • 心率加快
      • 压力感受器:心排下降 容量感受器:血量下降 化学感受器:氧气下降 交感兴奋，心率加快
      • 利：动员迅速，见效迅速，贯穿始终在一定范围内，心输出量↑
      • 弊：心率过快(>180次/分)对机体不利，增加心肌耗氧量。心脏舒张期过短，冠脉血流过少，心室充盈不足
    • 心肌收缩性增强
      • 不依赖于心脏前、后负荷变化的心肌本身的收缩特性 ↑ 主要受神经-体液因素调节
        • 交感兴奋 →儿茶酚胺↑ → β-R（+）→ 受体偶联Gs →腺苷酸环化酶（+）→ cAMP↑→ PKA → 心肌细胞膜钙通道磷酸化而开放 → Ca2+内流↑ → 正性变力
    • 心脏紧张源性扩张
      • 在静息状态下，心室肌细胞肌小节初长度为1.7-1.9μm。 当肌小节初长度达到2.2μm时，心肌纤维粗细肌丝间达到最佳重叠状态，可产生最大收缩力，2.2μm被称为最适初长度。
      • 概述：指伴有心肌收缩力增强的心腔扩张。肌小节长度＜2.2μm代偿
      • 心脏肌源性扩张：指心肌过度拉长并伴有心肌收缩力降低的心腔扩大。肌小节长度＞2.2μm失代偿。
    • 心室重塑
      • 心肌细胞重塑
        • 心肌肥大（心室肥厚）
          • 心肌细胞体积增大，导致心脏重量增加，是心脏长期超负荷情况下，逐步发展的慢性代偿
          • 向心性肥大
            • 压力负荷：高血压病、主动脉狭窄 心肌肌节呈并联性增生，心肌细胞增粗
              • 室壁厚度/心腔半径：增大
          • 离心性肥大
            • 容量负荷：甲亢、瓣膜关闭不全 心肌肌节呈串联性增生，心肌细胞增长 心腔增大又使收缩期室壁应力增大，进而刺激肌节并联性增生
              • 室壁厚度/心腔半径：正常
        • 心肌细胞表型改变
          • 由于心肌所合成的蛋白质的种类变化所引起的心肌细胞“质”的改变
            • 心肌细胞合成蛋白质的种类变化 胎儿期基因激活: ANP、BNP、β-MHC 功能基因表达受到抑制：细胞膜、线粒体、肌质网、肌原纤维及细胞骨架
      • 非心肌细胞及细胞外基质的变化
        • 非心肌细胞（成纤维细胞等）活化或增殖，胶原及细胞外基质合成增多，胶原网络的生化组成和空间结构改变
          • 基质胶原网络改建 早期: Ⅲ型胶原增多较明显-肌束组合 后期:Ⅰ型胶原增加为主-抵抗张力 Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值改变
          • 与细胞膜上的结合蛋白质连接: 维系心肌细胞的有序排列，为心肌提供了高强度的抗牵拉能力;将心肌收缩和舒张时伴随的张力变化传递至心肌的各个部分。
      • 作用缓慢、持久 心肌总收缩力增强，有利于维持心输出量 向心性肥大的代偿能力强于离心性肥大，但二者均可增加心脏作功和心输出量 使心功能在相当长的时间内处于稳定状态
        • 慢性心功能不全时极为重要的代偿方式
  • 心外的代偿
    • 血容量增加
      • 交感神经兴奋, GFR ↓ 肾小管对水钠的重吸收 ↑ --RAAS 激活 --ADH ↑ --PGE2、ANP ↓
        • 增加回心血量,但可致前负荷增加
    • 血流重新分布
    • 红细胞增多
    • 组织利用氧的能力增加
      • 细胞线粒体数量增多 肌红蛋白含量增多
• 心力衰竭的发生机制（收缩舒张不协调）
  • 心肌收缩性减弱（蛋白能量钙）
    • 心肌收缩相关蛋白破坏（数量结构）
      • 心肌细胞数量减少（原发性心肌收缩力降低）
        • 坏死
          • 缺血、缺氧
          • 细菌或病毒感染、药物、毒物作用
          • 临床上最常见:急性心梗
        • 凋亡
          • 老年心脏心肌细胞数量减少的主要原因
          • 心功能不全时，心肌细胞凋亡可致室壁变薄，心室进行性扩大
      • 心肌结构改变
        • 分子水平
          • 病理性心肌细胞肥大(胚胎基因表达)
        • 细胞水平
          • 早期线粒体数目增多，细胞对氧的利用增强
          • 后期与肥厚增多的心肌细胞靳不成比例，肌原纤维排列紊乱
        • 器官水平
          • 心腔扩大、室壁变薄，心室重塑
          • 功能性瓣膜反流
          • 血流动力学紊乱
    • 心肌能量代谢障碍（生成储备利用）
      • 心肌能量生成障碍
        • 缺血缺氧:氧供氧耗失平衡
        • 代谢底物改变:由优先脂肪酸变成优先葡萄糖
      • 心肌能量储备减少
        • 肌酸激酶活性降低
      • 心肌能量利用障碍
        • Ca2+-Mg2+-ATP活性下降
          • ATP水解减少，产能减少；
          • 降低肌动蛋白和肌球蛋白的亲和力
    • 心肌兴奋——收缩耦联障碍
      • 肌浆网对钙离子转运障碍
        • 肌浆网取Ca2+障碍: 钙泵活性下降
        • 肌浆网储存Ca2+障碍
        • 肌浆网释放Ca2+障得: Ryanodine受体/ 通道↓
      • 胞外钙离子内流障碍
        • 心肌内去甲肾上腺素合成少消耗多,去甲肾上腺素含量下降
        • 过度肥大的心肌胞上肾上腺素受体密度下降
        • 心肌细胞上β肾上腺素受体脱敏,L型通道开放減少 , Ca2+内流受阻
        • 高钾血症 , K+与Ca2+在 胞膜上有竞争作用, Ca2+内流受阻
      • 肌钙蛋白与钙离子结合障碍
        • H+与肌钙蛋白的亲和力>Ca2+ 酸中毒高钾血症时，Ca2+内流受阻 H+升高时，肌质网内Ca2+结合蛋白与Ca2+的亲和力增大,Ca2+无法释放
  • 心肌舒张性能异常
    • 主动性舒张功能减弱(舒张早期)
      • 缺血缺氧,ATP供应不足，Ca2+的摄取和转运出胞外障碍
      • Ca2+与肌钙蛋白的亲和力增高，其解离速度下降
      • 肌球蛋白和肌动蛋白复合体的解离障碍
    • 被动性舒张功能减弱(舒张晚期)心房收缩期
      • 心室顺应性降低和充盈障碍
      • 高血压及肥厚性心肌病时心室壁增厚
      • 心肌炎症、纤维化和间质增生时导致心室壁成分改变
      • 左室充盈量下降，每搏量下降
      • 左室前负荷增高，左心房压力增高，出现肺淤血及肺水肿的临床表现
  • 心脏各部分舒缩活动不协调
    • 心律失常
    • 病变呈区域性分布，易发生心律失常
• 临床表现的病理生理基础（心心外）
  • 左心功能不全的常见临床症状为心排量下降，器官灌注减少(下游缺血)肺循环淤血，肺水肿(上游於血) 右心功能不全临床表现为体循环淤血、静脉压升高、下肢水肿为特征(上游淤血)严重可导致左心心排量下降,动脉血压下降(下游缺血)
  • 心排血量减低：器官组织灌注减少
    • 心肌收缩性降低和心室负荷过重引起的收缩性心功能不全, 床上表现为心排血量减少的综合征，也称力前向衰竭 (forward failure)
    • 心脏泵血功能减低
      • 心率增快
        • 心悸是心衰患者最早期，最突出的症状
        • 交感兴奋，早期依赖心率增快代偿 晚期心率增快反而损害心脏泵血
      • 心排量/心指数下降
        • 心脏指数（Cardiac Index, CI):是心排血量经单位体表面积标准化后的心脏泵血功能指标,横向可比性较好。CI=心排血量CO/体表面积BSA,单位是L/min/m-2
      • 左心室射血分数降低
        • 射血分数受心室压力负荷和容量负荷的影响
        • 是评价左心室射血效率的常用指标，能较好的反映心肌收缩力
      • 心室充盈受损
        • 常以肺毛细血管楔压PCWP反映左房压和左室舒张末期压力 以中心静脉压CVP反映右房压和右室舒张末期压力
        • EF下降→心室收缩末期容积增大，心室容量负荷大，心室充盈受损
        • 心功能不全早期即出现心室舒张末期压力增高
    • 器官血流量重新分配
      • 血流重新分配的原因
        • CO↓→神经一体液调节系统的激活，血浆儿茶酚胺、AngII和醛固酮增高
        • 原因:皮肤、骨骼肌、肾脏及内脏血管含a肾上腺素受体多,交感神经 兴奋时收缩较为明显，血流量显著减少
      • 动脉血压的变化
        • 急性心力衰竭
          • 心排量骤然下降，动脉血压下降，甚至发生心源性休克
        • 慢性心力衰竭
          • 交感一肾上腺皮质系统兴奋
          • 外周阻力增大，心率加快，血容量增多
          • 50%的患者可出现动脉血压增高
      • 肾血流量减少
        • 肾小球滤过率和肾小管重吸收增加，尿量减少，出现水钠猪留
        • 患者的尿量可一定程度上反应心功能的情况，随心功能的改善，尿量增多
      • 骨骼肌血流量减少
        • 减少骨骼肌的耗氧量以适应组织的低灌注状态
          • 早期症状:易疲乏，运动耐受力减低
        • 机制:心功能不全患者血管内皮功能受损，缺血或运动时引起的扩血管反应减弱，同时外周血管收缩，骨骼肌长期低灌注，引起骨骼肌局部炎症因子升高、细胞凋亡及自噬，骨骼肌萎缩，肌纤维表型转变，氧化酶活性降低、线粒体数量改变及氧化能力降低
      • 脑血流量减少
        • 出现头晕、头痛、失眠、记忆力减退和烦躁不安等表现 部分患者变换体位时出现头晕、晕厥等直立性低血压等表现
        • 脑血流量急剧下降时，可出现“心源性晕厥”
        • 阿-斯综合征(Adams-Stokes syndrome)：当心排量急性减少时,可导致脑缺血，并出现短暂性意识丧失，称为“心源性晕厥”。严重晕厥发作可持续数秒并伴有四肢抽搐、呼吸暂停、发绀等临床表现，称之。
      • 皮肤血流量减少
        • 皮肤苍白、皮温降低，合并缺氧可出现发绀
  • 体、肺循环静脉淤血
    • 心肌收缩力下降，前负荷增加，非但不能使心排血量有效增加，反而导致充盈压显著升高而造成静脉淤血，出现体循环、肺循环静脉淤血的临床表现也称为后向衰竭
    • 体循环淤血
      • 见于右心衰竭及全心衰竭，为腔静脉回流至右心时出现回流障碍
      • 表现
        • 静脉淤血和静脉压升高→下肢和内脏的淤血
        • 颈静脉充盈或怒张、肝颈静脉回流征阳性
          • 肝颈静脉反流征：右心淤血明显时，出现颈静脉充盈或怒张，按压肝脏后颈静脉异常充盈，称之。
        • 肝肿大压痛及肝功能异常
        • 胃肠功能改变
          • 表现为消化不良、食欲缺乏、恶心、呕吐、腹泻等
        • 水肿
          • 心性水肿（Cardiac edema）：是右心衰及全心衰的主要临床表现之一 受重力影响，心性水肿在体位低的下肢最为明显，严重者还可伴发胸水 和腹水。始发因素是毛细血管血压增高。
          • 机制
            • 肾血流量减少可引起肾小球滤过率下降和醛固酮增高，出现水钠潴留，加剧水肿的发展
            • 消化道淤血导致的消化吸收障碍、肝淤血导致的肝功能损害可导致低白蛋白血症，加重心性水肿
    • 肺循环淤血一呼吸困难和肺水肿
      • 肺毛细血管压力增高时，出现肺循环淤血，常见于左心衰竭 肺淤血和肺水肿共同表现是呼吸困难
      • 呼吸困难的表现形式
        • 劳力性呼吸困难（心血氧）
          • 轻度左心衰的患者仅在体力活动时出现呼吸困难，休息后消失，是左心衰最早的表现，称之
          • 心率加快，舒张期缩短，左心室充盈下降，加重肺淤血
          • 四肢血流量增多，回心血量增多,加重肺淤血
          • 机体出现需氧量增加，氧供氢耗失衡，刺激呼吸中枢，呼吸加快加深，出现呼吸困难
        • 夜间阵发性呼吸困难（神经中枢血）
          • 左心衰早期的典型表现
          • 表现
            • 患者夜间入睡后(多在入睡1~2小时后）因突感气闷、气急而惊醒
            • 被迫坐起
            • 可伴有咳嗽或泡沫样痰，发作较轻者在坐起后有所缓解，经一段时间后自行消失
            • 严重者可持续发作，咳粉红色泡沫样痰，甚至发作为急性肺水肿
            • 如患者在气促咳嗽的同时伴有哮鸣音，则成为心性哮喘(cardiac asthma)
          • 机制
            • 入睡后迷走神经兴奋，使小支气管收缩，气道阻力增大
            • 入睡后平卧后下肢静脉血回流增多，肺淤血、水肿加重
            • 熟睡后中枢对传入刺激的敏感性降低，只有当肺淤血程度严重，动脉血氧分压降至一定程度是，方能刺激呼吸中枢，使患者感觉到呼吸困难而惊醒
        • 端坐呼吸
          • 机制（血膈水肿）
            • 端坐时部分血液转移到躯体下半部，肺淤血减轻
            • 心排量减少时，通过对压力感受器和肾球旁器的刺激使肾血流减少
            • 端坐时膈肌下移，胸腔容积增大，肺活量增加，改善通气
              • 左心衰造成严重肺淤血时的表现 患者在静息时已出现呼吸困难，平卧时加重，故需被追采 敢端坐位或半卧位以减轻呼吸困难的程度，是左心衰造成严重肺淤血的表现
            • 端坐位可减少下肢水肿液的吸收，血容量下降，肺淤血减轻
        • 急性肺水肿
          • 由于突发左室心排量下降，肺静脉和肺毛细血管压力急剧升高,毛细血管壁通透性增大，血浆渗出到肺间质与肺泡内而引起
          • 表现:发绀、气促、端坐呼吸、咳嗽、咳粉红色泡沫痰或无色泡沫痰
      • 机制（限制阻塞中枢）
        • 肺淤血、肺水肿→肺顺应性下降，呼吸肌做功增多，呼吸费力
        • 支气管黏膜水肿，气道分泌物增多，气道阻力
        • 肺间质压力增高和间质水肿刺激肺毛细血管旁感受器，引起反 射性浅快呼吸
• 防治的病理生理学基础（收缩舒张前后负荷）
  • 防治原发病，消除诱因
  • 调节神经-体液系统失衡,改善心室重塑
  • 改善心肌舒缩功能
  • 减轻前、后负荷
• 课后题
  • 呼吸道感染为何易诱发心功能不全
    • 呼吸道感染，致病微生物及其产物可以直接损伤心肌
    • 感染引起的发热可导致交感神经兴奋，增加心率和心肌耗氧量
    • 呼吸道感染，还可使肺循环阻力增加，加重右心室负荷
  • 心功能不全患者出现心率加快的机制和对心功能的影响
    • 心率加快的机制
      • 压力感受器的调控:心输出量减少：动脉压下降，主动脉弓和颈动脉压力感受器刺激减弱，心迷走神经抑制性冲动减少，交感神经兴奋，心率加快
      • 容量感受器的调控:心力衰竭，心房瘀血，刺激容量感受器，交感神经
      • 化学感受器调控:缺氧，心率加快
    • 对心功能的影响
      • 心率加快增加心肌耗氧量
      • 心率过快明显缩短心脏舒张期，减少冠脉灌流量，使心肌缺血、缺氧加重，缩短心室充盈时间，减少充盈量，心排血量降低
  • 左心衰竭患者动脉血压可能会出现那些变化为什么
    • 心功能不全对血压的影响依心功能不全发生的速度和严重重程度而定
    • 急性心力衰竭，由于心排血量锐减，导致动脉血压下降,甚至 生心源性休克
    • 慢性心力衰竭，由于交感賢上腺髓质系统兴奋，直外周阻力增大、 心率加快以及血容最増多等, 动脉血圧可维持在正常范国
  • 右心衰患者发生下肢水肿的机制是
    • 毛细血管流体静压增高，使组织液生成增多，是心性水肿的始发因素
    • 淤血引起食物消化吸收障碍使蛋白质合成和吸收减少，导致血浆胶体渗透压降低
    • 微血管壁通透性增加，促使溶质及水分滤出
    • 淋巴回流障碍，含蛋白的水肿液在组织间隙聚集
    • 肾小球滤过率下降，以及交感-肾上腺髓质系统、肾素-血管紧张素系统兴奋，使入球小动脉收缩，肾小球滤过率下降，导致钠水潴留
    • 醛固酮增加，促进近曲小管重吸收钠使肾排水减少，进而引起水钠潴留