心脏的泵血机制

心脏的泵血机制

血液流动方向为:上下腔静脉→右心房→右心室→肺动脉→肺循环→肺静脉→左心房→左心室→主动脉→体循环→上下腔静脉

体循环:血液由左心室流入主动脉、再流经全身的动脉、毛细血管,静脉最后汇集到上、下腔静脉,流回右心房的循环经过体循环,鲜红的动脉血变成暗红的静脉血。体循环又叫做大循环。

肺循环:血液由右心室流入肺动脉,再流经肺部的毛细血管网,最后由肺静脉流回左心房的循环,经过肺循环,暗红的静脉血又变成了鲜红的动脉血。肺循环又叫做小循环

心脏的泵血机制(The mechanism of cardiac pump function)

(一)心动周期的概念

心脏一次收缩与舒张构成的一个机械活动周期,称为心动周期(cardiac cycle)。在一个心动周期中,心房与心室各自具有收缩期(systole)与舒张期(diastole)。

心房与心室的心动周期在发生顺序上虽有先后,但周期的时间长度相同。由于心室在心脏泵血活动中起主要作用,故通常心动周期就是指心室的活动周期。心动周期可作为分析心脏机械活动的基本单位。

心动周期的长度与心率成反变。如成年人的心率为每分钟75次,则心动周期为0、8s。左右心房收缩期为0、1s,舒张期为0、7s。心房收缩期结束后,左右心室同步收缩,持续0、3s,心室舒张期为0、5s。

心室舒张期的前0、4s期间,心房也处于舒张期,这一时期称为全心舒张期。心率增快时心动周期缩短,收缩期与舒张期都相应缩短,但以舒张期缩短更为明显,故心动周期中收缩期所占时间比例增大。因此,长时间的心率增快,使心肌工作时间相对延长,休息时间相对缩短,不利于心脏持久地活动。

(二)心脏的泵血过程

左、右心泵的活动基本相似,现以左心为例说明心脏的泵血过程(图4-13)。

1.心房收缩期:心房收缩前,心脏处于全心舒张期,房室瓣开启,半月瓣关闭,血液从静脉经心房流入心室,使心脏不断充盈。在全心舒张期回流入心室的血液量约占心室充盈量的75%。在全心舒张期之后就是心房收缩期,历时0、1s。心房壁较薄,收缩力不强,由心房收缩推动进入心室的血液量通常只占心室充盈总量的25%左右。心房收缩时,静脉入口处的环形肌也收缩,再加上血液向前流动的惯性,所以虽然静脉入心房处没有瓣膜,心房内的血液也很少返流回静脉。心房收缩引起房内压与室内压都有轻度升高。

2.心室收缩期

(1)等容收缩期:心房收缩结束后,心室开始收缩,室内压迅速升高。当室内压超过房内压时,推动房室瓣关闭,阻止了血液返流入心房。房室瓣的关闭产生第一心音,就是心室收缩期开始的标志。由于这时室内压尚低于主动脉压,半月瓣仍处在关闭状态,心室成为一个封闭的腔。由于血液的不可压缩性,尽管心室肌在强烈收缩,室内压急剧升高,但心室的容积不变,故名等容收缩期(isovolumic contraction phase)。此期持续约0、05s。当主动脉压增高或心肌收缩力降低时,等容收缩期延长。

(2)射血期(ejection phase):当心室收缩引起的室内压升高超过主动脉压时,血液循压力梯度冲开半月瓣进入主动脉,就是为射血期。射血期又可以因为射血快慢而分为两期。

1)快速射血期(rapid ejection phase):在射血期的前期,由于心室肌的强烈收缩,心室内压继续上升达到峰值,血液迅速由心室流向主动脉,心室容积迅速缩小,称为快速射血期。此期历时约0、1s,射血量约占心室总射血量的2/3。

2)减慢射血期(reduced ejection phase):在快速射血后,心室内血液量减少,心室肌收缩减弱,室内压自峰值逐渐下降,射血速度减慢。此期历时约0、15s。

在快速射血期的中期或稍后,心室内压已略低于主动脉压,但由于心室肌的收缩,心室内血液具有较高

的动能,故仍可在惯性作用下逆压力梯度继续流入主动脉。

3.心室舒张期

(1)等容舒张期(isovolumic relaxation phase):心室收缩完毕后开始舒张,室内压下降,当室内压降低到低于主动脉压时,血液向心室方向返流,推动半月瓣迅速关闭。半月瓣的关闭产生第二心音,就是心室舒张期开始的标志。半月瓣关闭后,室内压仍高于房内压,房室瓣处在关闭状态,心室再次成为封闭的腔。心室继续舒张引起室内压急剧下降而心室容积不变,称为等容舒张期,历时约0、06～0、08s。

(2)心室充盈期:随着心室肌的舒张,室内压进一步下降,当室内压低于房内压时,积聚在心房内的血

液即冲开房室瓣进入心室,使心室充盈。

1)快速充盈期(rapid filling phase):房室瓣开启初期,房室压力梯度大,再加上心室舒张时的抽吸作用,血液快速流入心室,心室容积快速上升。在此期间进入心室的血液量占总充盈量的2/3,就是心室充盈的主要阶段,称快速充盈期,历时约0、11s。

2)减慢充盈期(reduced filling phase):随着心室血液充盈量的增加,房室压力梯度减小,心室充盈速度减慢,心室容积进一步增大,称减慢充盈期,历时约0、22s。

3)心房收缩期:在心室舒张的最后0、1s,下一个心动周期的心房收缩期开始,使心室充盈量进一步增加。

综上所述,推动血液在心房与心室之间以及心室与主动脉之间流动的主要动力就是压力梯度。心室肌的收缩与舒张就是造成室内压变化以及室内压与房内压、主动脉压之间的压力梯度的根本原因。心室肌的收缩造成的室内压上升推动射血,而心室肌的舒张造成的室内压急剧下降所形成的抽吸力就是心室快速充盈的主要动力。房室瓣与半月瓣的开启与关闭完全取决于瓣膜两侧的压力梯度,就是一个被动的过程。但瓣膜的活动保证了血液的单方向流动与室内压的急剧变化,有利于心室射血与充盈。如果瓣膜关闭不全,血液将发生返流,等容收缩期与等容舒张期心室内压的大幅度升降也不能实现,心

脏的泵血功能将被削弱。

右心室泵血活动的过程与左心室相同,但因肺动脉压较低,仅为主动脉压的1/6,故右室射血的阻力较低。在心动周期中,右心室内压变化幅度比左心室小得多。

(三)心房在心脏泵血活动中的作用

1.心房的接纳与初级泵作用:心房在心动周期的大部分时间里都处于舒张状态,其主要作用就是接纳、储存从静脉不断回流的血液。在心室收缩射血期间,这一作用的重要性尤为突出。在心室舒张的大部分时间里,心房也处在舒张状态(全心舒张期),这时心房只就是静脉血液返流回心室的一条通道。只有在心室舒张期的后期,心房才收缩。虽然心房壁薄,收缩力量不强,收缩时间短,其收缩对心室的充盈仅起辅助作用,但就是心房的收缩使心室舒张末期容积增大,心室肌收缩前的初长度增加,肌肉收缩力量

加大,从而提高心室的泵血功能效益。如果心房不能有效收缩,房内压将增加,不利于静脉回流,间接影响心室射血。因此,心房收缩起着初级泵的作用,有利于心脏射血与静脉回流。当心房发生纤维性颤动而不能正常收缩时,心室充盈量减少,初级泵作用丧失,在安静状态下心室的射血量不至于受到严重影响,

但就是,在心率增快或心室顺应性下降而影响心室舒张期的被动充盈时,由于心室舒张末期容积减少,

心室的射血量将会降低。

2.心动周期中心房内压的变化:心动周期中心房内压力曲线依次出现a、c、v三个小的正向波与x、y两个下降波。心房收缩时,房内压升高,形成a波,随后心房舒张,压力回降。心室开始收缩,房室瓣关闭,由于心室内血液的推顶,使瓣膜向心房腔凸起,造成房内压轻度上升,形成c波。随着心室射血,心室体积缩小,心底部下移,房室瓣也随之被向下牵拉,使心房容积趋于扩大,房内压下降,形成x降波。此后,因静脉血不断回流入心房,而房室瓣尚未开启,使心房内血液量不断增加,房内压缓慢升高直到心室等容舒

张期结束,由此形成缓慢上升的v波。最后,房室瓣开放,血液由心房迅速进入心室,房内压下降,形成y

降波。由此可见,心房内压力变化的a、c、v三个波,只有a波就是心房收缩所引起,可作为心房收缩的标志。右心房也出现相似的压力变化,并可传递至大静脉,使大静脉内压也发生相应的波动。在心动周期中,心房压力波的变化幅度较小。