第4章血液循环-心脏功能

这是一篇关于第4章 血液循环 心脏功能的思维导图，心脏是一个由心肌组织构成并具有瓣膜结构的空腔器官，是血液循环的动力装置。它通过不断作收缩和舒张交替的活动，为血液流动提供能量。主要内容包括：心肌的生理特性，心脏的电生理，心脏的泵血功能。

第4章 血液循环 心脏功能

• 心脏的泵血功能
  • 过程和机制
    • 相关定义
      • 心动周期：心脏的一次收缩和舒张构成的一个机械活动周期，通常指心室的活动周期
    • 结构基础
      • 核心：瓣膜单向开放
      • 房室瓣：仅能由心房开向心室
        • 二尖瓣（左心）
        • 三尖瓣（右心）
      • 半月瓣：仅能由心室开向动脉
        • 主动脉瓣
        • 肺动脉瓣
    • 过程分解
      • 千万不要去背，转化成瓣膜的开放/关闭情况
      • 心室
        • 心室收缩期
          • 等容收缩期： 左心室内血量不变，心室内压力急剧上升
          • 射血期
            • 快速射血期：当压力超过主动脉压，血流冲开主动脉瓣射出。虽然心室内的血量迅速射出（约2/3），但由于心室壁的强烈收缩，心室内压仍然上升
            • 减慢射血期：此时心室内压已略低于主动脉压，但由于血液动能较高，仍可逆压力进入主动脉
              • 唯一的特例，压力更低但瓣膜仍然开放
        • 心室舒张期
          • 等容舒张期：心室内容积不变，室襞舒张，使压力迅速下降
          • 充盈期
            • 快速充盈期：左心室压降至左心房压以下，引起二尖瓣开放，左心房血液进入心室（同样约2/3）
            • 减慢充盈期：梯度减缓，血流减慢，但最后有心房收缩，使心房内的血液尽可能进入心室（约25%）
      • 心房：仅在减慢舒张期有一次收缩，其他情况下都在舒张
        • 相当于暂时储存心室周期时的心脏回流血液，再加一次末端推进
    • 时期与压力变化
      • 
  • 心房的作用
    • 初级泵作用
      • 心脏舒张期接受回流血液
      • 舒张末期将血液泵入心室（25%）
        • 增大心肌初长度，增强心肌收缩力
        • 增大心室舒张末期容积，增加搏出量
    • 房内压的变化
      • a波：心房收缩导致房内压升高
      • c波：心室收缩导致二尖瓣突入心房，造成房内压略微升高
      • v波：血液回流导致心房逐渐充盈
  • 心输出量的评价指标
    • 每搏输出量：
      • 定义：一侧心室一次心脏搏动射出的血液量
      • 正常值：60~80ml
    • 每分钟输出量：
      • 定义：一侧心室每分钟射出的血液量
      • 正常值：4.5~6 L/min（正常成年男性）
    • 射血分数：
      • 定义：搏出量占心室舒张末期容积的百分比
      • 用于 心室功能减退，心室异常扩大的患者的评价
      • 正常值：55~65%
    • 心指数
      • 定义：单位体表面积计算的心输出量（心输出量/体表面积）
      • 用于对比不同个体间心功能的比较
      • 影响因素：十岁青少年最大，随年龄降低，随运动，妊娠，情绪激动，进食上升
      • 正常值：3.0~3.5L/（min*m2）
  • 心脏泵血功能的储备
    • 静息状态 5 L/min —— 剧烈运动 25~30 L/min
    • 搏出量储备
      • 55/125 —— 20/140
      • 收缩期储备：增加心室收缩力，使更多血液射出（相对较大）
      • 舒张期储备：增大收缩末期的容积，能容纳更多血液（前负荷增加）
    • 心率储备
      • 但过快的心率（＞180）也会导致心室舒张不足，反而导致输出量减少
      • 一般来说舒张期缩短更为明显，但长远看对心脏不利
  • 影响心输出量的因素
    • 前负荷 —— 异长自身调节
      • 指标转化
        • 前负荷 —— 肌节收缩前的长度 —— 心脏舒张末期的容积 —— 心室舒张末期的压力
      • 异长自身调节
        • 结构基础：心肌的抗过度延伸特性
          • 肌节内的连接蛋白存在，将粗肌丝固定在Z盘上，使心肌具有很强的弹性和抗过伸能力（一般不超过2.3mm）
        • 功能
          • 使心脏在前负荷明显增加时不会出现明显的搏出量和做功下降（收缩力变化不大）
            • 骨骼肌与心肌的对比  
          • 产生类似弹簧的效果，在舒张早期形成“抽吸力”（弹簧收缩期压缩，舒张期弹开）
        • 心脏功能曲线
          • 5~15mmHg：心脏收缩功能随前负荷的增加而增大
          • 15~20mmHg：基本保持不变
          • ＞20mmHg：不变或仅出现轻微降支
      • 生理意义：对每搏输出量的 微小变化 进行 短期的 细微的 调节，在 体位变化 ，动脉压突然升高 等情况下，使心脏搏出量和静脉回心血量之间保持平衡，保持心室舒张末期的压力容积稳定
        • 典型的负反馈调节 核心是心室的前负荷储备（正常5~6，最适12~15mmHg） 回心血量增加 —— 容积增大，前负荷增大 —— 收缩力增强，射血增多 —— 心室残余血液减少，前负荷降低
      • 影响前负荷的因素
        • 静脉回心血量（主要因素）
          • 心室充盈时间：取决于心动周期的长短，当心率过快（＞180）会导致舒张期过短而重盈不足
          • 静脉回流速度：取决于外周静脉压与心室/心房压力差
          • 心室舒张功能：与收缩后心肌内Ca离子浓度的降低速度有关（钙泵功能），越快解除收缩状态，充盈血量上升
            • 心肌回收钙离子，75%肌质网，25%细胞膜钙通道
          • 心室顺应性：心肌纤维化 心肌肥厚 时心室不易充盈
          • 心包腔内压：主要见于心包积液时的压迫
        • 射血后心室的剩余血量：
          • 会同时影响舒张期的血液回流，故整体生理效果不明显
    • 后负荷 —— 主动脉压
      • 收缩期室内压峰值上升 —— 心肌缩短速度/程度减小 —— 射血量减少
        • 左室内压峰值是否改变？
    • 心肌收缩力（等长调节）
      • 凡是能干扰兴奋收缩偶联与肌丝滑行这两个过程的，都会导致收缩力降低
      • 调节因子
        • 儿茶酚胺：增加钙离子通道活性，使收缩期细胞内的钙离子浓度升高，增强收缩力
        • 甲状腺激素：增强横桥ATP酶活性，提高肌收缩力
        • 钙增敏剂（茶碱）：增强肌钙蛋白对钙离子的敏感性，易化横桥周期
    • 心率
      • 正常值：75次/min
      • 影响因素
        • 神经调节
          • 交感：加快
          • 迷走：减慢
        • 体液
          • 肾上腺素，去甲肾上腺素，甲状腺激素使心率加快
        • 体温：上升一度，加快12~18次/min
  • 心功能的评价（了解）
    • 心室功能：心导管检查（金标准）
    • 心室舒张功能：超声心动图
  • 心音
    • 心音由瓣膜突然关闭引起，只有瓣膜关闭血流突然受阻的冲击才会激发心音
    • 顺序仍然是 收缩 － 舒张
• 心脏的电生理
  • 心肌细胞的分类
    • 根据组织学与电生理分
      • 普通心肌细胞：心室肌细胞，心房肌细胞
        • 工作细胞：静息电位稳定，进行收缩功能
      • 特殊传导系统：窦房结 —— 房室结 —— 浦肯野纤维
        • （自律细胞）：具有自律性，能自发产生动作电位
    • 根据0期去极化的速度
      • 快反应细胞：浦肯野细胞，心肌细胞
        • 细胞上具有快Na通道，去极化快
      • 慢反应细胞：窦房结细胞，房室结细胞
        • 细胞上为慢Ca通道，去极化速度慢
  • 心肌的电生理
    • 静息电位（-80~-90mv）
      • 类似前述神经细胞，由钾离子外流导致
    • 动作电位
      • 心肌细胞
        • 心室肌细胞
          • 
          • 0期（快速去极化期）：
            • 由静息电位-90mv迅速去极化至+30mv
            • 钠内向电流（INa）：达阈电位水平（70mv后开放），开放迅速，1~2mv即可完成去极化，随后迅速失活
              • 阻断剂：TTX河豚毒素 ，心脏相对不敏感
          • I期（快速复极化初期）：
            • 电位由+30mv迅速复极化到0mv
            • 瞬时外向电流（Ito）：在-30mv左右开放的钾离子通道，
              • 阻断剂：4-氨基吡啶
            • 氯电流：正常情况下作用微弱，属于交感神经/儿茶酚胺的作用位点之一
          • 2期（平台期）：
            • 为心脏独有的动作电位特征，电位长时间保持同一水平，使得心脏的动作电位时程显著长于其他细胞（100~150ms），很好的保护了心脏的正常节律（不应期长，不易受干扰）
            • 产生机制
              • 促进复极化：
                • 内向整流特性的钾离子外流：
                  • ”内向整流特性“，即电位越正，其对钾离子的通透性越低
                    • 避免0/1期去极化的过程中的钾离子干扰
                    • 使2期钾离子内流速度较缓（0mv电位，通道受抑制）
              • 对抗复极化：
                • T型钙离子通道介导的钙离子内流（主力）
                  • 特性为激活缓慢，失活也缓慢
                  • 导致了2期持续的钙离子内流，同时其结束也代表平台期结束
                • 0/1期残留的钠离子内流（慢Na通道）
                  • 正常作用较小，但当其受到激动活失活受阻时，可导致平台期延长
            • 暂时受抑制的钾离子复极电流 —— 逐渐减弱的T-Ca/I-Na电流 二者间的对抗形成了长时间的平台期
          • 3期（快速复极化末期）：
            • 由平台期恢复到正常的静息电位（-80~90mv）
            • 随着钙电流的失活和减弱，细胞逐渐复极化，钾离子外流形成正反馈增强，介导3期复极化的过程，持续100ms左右
          • 4期（静息期）：
            • 排出流入的Na/Ca离子：钠钾泵，钠钙交换体，钙泵
              • Na-Ca交换体：继发性主动转运，Na：Ca = 3：1
          • 钾电流
            • Ito：在去极化达到－30mv时激活，介导1期去极化，后迅速失活
            • IK：延迟整流K电流
              • 随时间增强
              • 平台期早期，被1期大量钾离子外流在细胞膜外聚集约束，以及0电位的整流性质约束，形成长期对抗Ca的外向电流
              • 平台期晚期，成为复极化的主要电流
            • Ik1：内向整流钾电流，即正常细胞的钾漏通道
        • 心房肌细胞
          • 特点：
            • 钾离子通道较少，静息电位略低（-80mv）
            • Ito（瞬时内向钾电流）相对强，平台期较短，2/3期不明显，故动作电位时长也较短（150ms）
            • 存在ACh敏感的钾电流。可导致钾离子外流加强而导致动作电位时程明显缩短（复极化大大加快）
      • 自律细胞
        • 
        • 窦房结细胞
          • 特点：
            • 动作电位的速度和幅度均较小，没有明显的超射现象
            • 复极化完成后即开始自动去极化，达到阈电位即开始新的动作电位
              • 意味着没有稳定的静息电位，称为最大复极电位
          • 0期去极化
            • 阈电位：约-40mv
            • 承载电流：L-Ca通道
              • 钙离子通道在开放/失活速度均慢于钠通道，故去极化可持续7~8ms，幅度仅70~80mv
                • 心肌细胞去极化持续1ms，锋电位幅度可达130mv
          • 不存在的1，2期
            • 瞬时内向钾电流（Ito） / T型钙离子通道均缺乏（I Ca-T），没有形成平台期的条件
          • 3期复极化
            • 钙通道关闭后，由内向整流钾电流介导的逐渐复极化过程，最大复极电位约-65mv
          • 4期自动复极化
            • 外向离子流逐渐减弱
              • I-k：接近静息电位后，电化学驱动力下降，逐渐减弱（最重要的离子基础）
                • 抑制剂：E-4031 ，可降低最大去极化电位，导致If不能有效激活，使去极化时间延长，心率减慢
              • I-K-ACh：与心房肌类似，可在ACh作用下激活，导致去极化延长，节律减慢
            • 内向离子流激活/增强
              • If：膜超极化后激活
                • 主要由Na离子介导，正常的激活电压在-100mv，故效果较弱
              • I Ca-T：在复极化达到50mv时加入，使去极化达到阈电位，可被低浓度镍（NiCl2）阻断
                • 目前看T－Ca好像只作用于窦房结细胞的自律性维持
              • I Ca-L：复极化达-40mv时激活，产生新一轮动作电位
                • 目前出现过L－Ca的地方 骨骼肌细胞的肌浆网：L－Ca变构拔塞，释放钙离子 心肌细胞的钙触发钙释放：细胞膜上，与平台期的L－Ca一致？ 平台期的内向L－Ca 窦房结细胞的0期去极化， L－Ca
            • 相关影响因子
              • 肾上腺素
                • β受体 —— 增强 I-Ca-T 与 If，加快心率
              • 乙酰胆碱
                • I K-ACh —— 增强钾离子内流
                • 抑制腺苷酸环化酶（G-PKA通路），钙离子通道磷酸化减少，活性下降，钙离子内流减少
        • 浦肯野纤维细胞
          • 0~3期类似心室肌细胞，但4期存在自动去极化
          • 超速驱动压抑：正常情况下，窦房结细胞的兴奋节律远快于浦肯野纤维的自主节律，4期去极化受到抑制，即使抑制解除后也需要一段时间才能恢复
            • III度房室传导阻滞后心室停搏
        • 相关离子通道及阻断剂
          • I－Na：河豚毒素
            • 骨骼肌，心肌，神经细胞上均存在I－Na，但心肌细胞最敏感
          • L－Ca：维拉帕米，锰离子
          • T－Ca：NiCl2
          • I－Cl：肾上腺素激活
            • 可导致氯离子内流，平台期缩短
          • I－K－Ach：乙酰胆碱激活
          • I－K：四乙胺
          • 钠泵：哇巴因
• 心肌的生理特性
  • 兴奋性
    • 心肌细胞兴奋性的周期变化
      • 有效不应期（-55mv）：不可能产生动作电位
        • 绝对不应期：不能产生去极化
          • 钠离子通道尚未开始复活
        • 局部反应期：可引起局部反应
          • 仅极少数钠离子通道复活
      • 相对不应期（-60~80mv）：加大刺激可产生动作电位
        • 复活的钠离子通道足够支持动作电位，但需要阈上刺激
      • 超常期（-80~90mv）：低于正常刺激即可产生动作电位
        • 钠离子通道基本复活完成（尚未彻底恢复），但此时膜电位较低，与阈电位接近，兴奋性反而升高
      • 在相对不应期/超常期，由于钠离子通道尚未完全恢复，故动作电位的幅度，速率均较低，动作电位时程缩短（幅度低，复极化快），不应期也缩短，易产生期前兴奋
    • 兴奋性与心率失常
      • 整个心脏都是可兴奋细胞，若没有较长的不应期，很容易导致折返激动而产生心率失常
      • 有效不应期时长（ERP）/动作电位时程（APD）的比值增大，有抗心率失常的作用
        • 有效不应期内，心脏对外来刺激不敏感，其所占比例越大，心肌的抗干扰（异常冲动）能力越强
      • 影响因素
        • 奎尼丁：使ERP和ADP都延长，但ERP延长更明显（抑制0期快Na通道）
        • 利多卡因：使ERP和ADP都缩短，但ADP缩短更明显
    • 影响心肌细胞兴奋性的因素
      • 静息电位/最大复极化水平
        • 其与阈电位的差值越小，兴奋性越高
        • 但需注意，静息电位显著降低时，由于细胞膜上不停发生局部电位，导致部分Na离子通道失活，使兴奋性反而降低
          • 细胞外K离子略微升高 —— 静息电位下降 —— 兴奋性升高
          • 细胞外K离子显著升高 —— Na通道失活 —— 阈电位升高，兴奋性下降
      • 引起0期去极化的离子通道性状（快Na/慢Ca）
        • 生理状态下变化不大，多受细胞内外离子浓度/药物影响
          • 快钠通道 —— TXX 河豚毒素 -70mv激活，-60mv（相对不应期）开始复活 L型钙离子通道 —— 维拉帕米 内向整流钾通道 —— E-4031 瞬时内向钾通道 —— 4-氨基吡啶 I期氯通道 —— 儿茶酚胺
      • 阈电位水平：生理情况下变化不大
    • 兴奋性与收缩运动的关系
      • 特点：心室肌细胞的动作电位时程特别长（平台期），保证心肌收缩活动的充分舒张
      • 期前收缩：在心室肌细胞的有效不应期后，下一次窦房结冲动到达前，受到一次外来刺激，则可提前产生一次冲动
      • 代偿间隙：发生期前收缩后，窦房结刺激落在有效不应期上，不引发冲动收缩，出现一段较长时间的心室舒张期
    • 心脏不应期的离散程度（了解）
  • 传导性
    • 定义：心肌细胞传导兴奋性的能力
    • 兴奋在心脏内的传导
      • 
    • 传导路径
      • 窦房结：起搏点
      • 心房肌
        • 直接传播：0.4 m/s
          • 将兴奋传递到心房壁
        • 优势通路：1~1.2 m/s
          • 将兴奋传递到房室结
      • 房室结（房室交界）：仅0.02m/s ~0.1m/s
        • 结构特点
          • 纤维直径细小
          • 细胞间闰盘不发达，离子通道较少
          • 分化程度较低，传播兴奋能力差
        • 房室延搁
          • 含义：心房传向心室过程中在房室结区域的时间延搁
          • 生理意义：
            • 保证心室的收缩一定出现在心房收缩之后
            • 易出现房室传导阻滞，导致心率失常
      • 浦肯野纤维：4 m/s
        • 纤维粗大，闰盘上缝隙链接丰富，肌纤维少
        • 呈网状分布于心室壁
      • 心肌：1 m/s
        • 呈双螺旋排列，心内膜的兴奋不能直接传播到心外膜
    • 影响因素
      • 结构因素
        • 细胞直径：直径越大，电阻越小，传导速度越快
        • 闰盘上缝隙链接的数目：越多越快
      • 生理因素
        • 0期去极化的速度和幅度（最重要因素）
          • 机制
            • 缩短了动作电位的时程
            • 加大与周围未兴奋细胞之间的电位差，使局部电流增大，周围细胞兴奋加快
          • 影响因素
            • 细胞膜上电压门控离子通道的数目和性状
              • 兴奋前膜电位水平：相对不应期和超常期
              • 性质：Na ＞ T-CA ＞ L-Ca
              • 部分药物影响
            • 细胞外离子浓度（Na，Ca）
        • 膜电位水平 —— 影响去极化速度
          • 直接决定去极化时的通道蛋白复活情况
          • 静息电位 —— 钾离子浓度
          • 动作电位时程 —— 膜电位是否完全恢复
        • 临近部位未兴奋膜的兴奋性
  • 自动节律性
    • 心脏的起搏点
      • 正常情况下，以窦房结细胞的自律性最高，作为起搏点，称为窦性节律
      • 无干扰下 100 次/min ，机体内受迷走N作用 75 次/min
    • 窦房结控制潜在起搏点的机制
      • 抢先占领：
        • 在潜在起搏细胞的自动复极化达到阈电位之前，由窦房结发送的动作点位就已经抵达 —— 超速驱动
      • 超速驱动压抑
        • 定义：在外来的超速驱动停止后
        • 原因
          • 窦房结细胞的节律远高于潜在起搏点细胞，使得其上的Na离子泵（恢复静息电位，将去极化的Na离子泵出细胞外）功能适应性增强
          • 当驱动停止后，增强Na泵并不能马上恢复原本活动强度，仍然将大量Na泵至细胞外，造成膜电位超极化，自动复极化困难
        • 意义：人工起搏器暂停时应缓慢降低频率再终止（等待潜在起搏点节律性恢复），否则可能导致心跳骤停
    • 自律性的影响因素
      • 4期自动去极化速度（最重要）
        • 相关影响因子
          • 肾上腺素
            • β受体 —— 增强 I-Ca-T 与 If，加快心率
          • 乙酰胆碱
            • I K-ACh —— 增强钾离子内流
            • 抑制腺苷酸环化酶（G-PKA通路），钙离子通道磷酸化减少，活性下降，钙离子内流减少
      • 4期自动去极化幅度
        • 最大复极化电位水平
        • 阈电位水平
  • 收缩性
    • 特点
      • 同步收缩
        • 心肌细胞的闰盘上存在大量缝隙链接，几乎所有细胞的同时收缩
      • 不发生强直收缩
        • 特有的长平台期，使得有效不应期长
      • 对细胞外Ca离子的依赖性
        • 肌质网相对不发达，高度依赖细胞外的钙离子内流
          • 内环境钙离子浓度，细胞膜上钙离子通道性状能显著影响心肌细胞功能
    • 影响因素
      • 影响肌肉的因素：前负荷，后负荷，等长/异长自身调节，心肌收缩能力