生理学PPT：血液循环课件
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第四章 血液循环 THE BLOOD CIRCULATION
本章主要讨论心脏的生物电现象及泵血功 能；血管的功能；心血管活动的调节。
第一节 心脏的生物电活动
心肌组织具有兴奋性（excitability）、自律性 （autorhythmicity）、传导性（conductivity）、收缩性 （contractivity）
直径约 10~15
m
传导速 度(m/s)
Hale Waihona Puke Baidu0.05
0.4
0.1结区 0.02
1.5
3.0
4.0
1.0
0期：INa+形成的内向电流。快Na+ - channel，快反应细胞， 快反应AP、TTX
1期：K+负载的瞬时外向电流（ Ito ）
2期：Ca2+和Na+负载的内向电流与K+负载的外向电流达平 衡。慢Ca2+ - channel，Mn 2+、verapamil
3期：K+负载的外向电流（ Ik + ） 4期： Na+ - K+ pump、 Na+ -Ca2+pump
第二节 心脏的泵血功能
心肌收缩的特点 1.对细胞外Ca2+的依赖性—— “钙触发钙释放” 2. “全或无”式的收缩
一、心动周期（ cardiac cycle） 心脏从一次收缩的开始到下一次收缩开始前，称为一个心 动周期。 心缩期和心舒期 (Systolic period and diastolic period ） 心动周期的长短与心率有关。（如图） 二、心脏泵血过程
Cardiac contraclity是指心肌不依赖于其前负荷而能改变其力学 活动（包括收缩的强度和速度）的内在特性。凡是影响兴奋—收缩 藕联过程中各个环节的因素都能影响收缩能力，其中肌凝蛋白横桥 尖部ATP酶活性和活化横桥数是控制收缩能力的主要因素。
（二）心率对心泵功能的影响
1. 在一定范围内，心率加快可增加每分心输出 量。
驱动血液在相应腔室之间流动的主要动力是压力梯度， 而产生压力梯度的主要原因是心室的收缩和舒张。瓣膜起 到良好的配合作用，引导血液向固定方向流动。
（三）右心活动的特征
唯一明显的区别是右心室的压力升高水平比左室低得多。
（四）心房在心脏泵血功能中的作用
临时接纳和储存血液---心室收缩期
血液从静脉返回心室的一个通道---全心舒张期(心室 舒张早、中期)
*快速射血期的中、后期，室内压已小于动脉压
三、心脏泵血功能的评定 （一）心脏的输出量（ cardiac output）
1.每搏输出量（ stroke volume）和每分输出量（ minute volume）
定2.心义指、数简（称、car健dia康c 成ind年ex男）性静息状态下的正常值
定（义二、）公射式血：分c数ar（diaecjeincdtieoxn[Lfr/macitni.omn2）]= c定（ar义 三dia、）c 正心ou常脏tpu值作t(、功L/m生量in理（)/意bcoa义drdyiascurwfaocrek）area(m2)。正常值
refractory period,ARP or ERP) （2）相对不应期(relative refractory period,RRP) （3）超常期(supernormal period,SNP)
2.兴奋的周期性变化与心脏收缩活动的关系 （1）不发生强直收缩（如图） （2）期前收缩与代偿间歇（如图）
r4 L
(P1
P2
)
(P1 P2 )r 4 8L
（K为常数，与血粘度 有关）
2、血流阻力（blood resistance） 指血液在血管内流动时所遇到的阻力。
R 8L
r 4
3、血压（blood pressure）
红细胞比容 血管口径 血流切率 温度
指流动着的血液对单位面积血管壁产生的侧压力，在血管
自律性形成机制： 1）递增性If电流 2）递减性Ik电流
1）4期自动除极速度 2）最大复极电位水平 3）TP水平
（三）传导性 心肌细胞的传导性（conductility） 1.传导途径 如图 2.传导特点 各处的传导速度如表
3.影响心肌传导性的因素 （1）结构因素 （2）生理因素——AP 0期除极速度和幅度
二、血流量、血流阻力和血压（blood flow、resistance and blood pressure）
各类血管的结构特点和功能特点
结构特点
功能特点
主动脉、大动脉 壁厚，富有弹性纤 容纳血液，缓冲血压，维持
维
血流（弹性贮器血管）
小动脉、微动脉 口径小，弹性纤维 构成血流阻力（阻力血管） 少，平滑肌多
毛细血管
管壁薄，数量多
血流缓慢，通透性好（交换 血管）
静脉
量多、壁薄、口径 容纳血液（容量血管） 大
1、血流量（blood flow）和血流速度（velocity）
blood flow为单位时间流过血管某一横切面积的血量 （L/min）。velocity为血液中某一质点在血管内流动的线 速度。
Q
K
迅 速↓ 心室→动脉
缓慢射血期 Pa<PV< PA
关开
继 续↓
心室→动脉
末期室内容 积减至最小
等容舒张期 Pa<PV< PA 室 舒 期 快速充盈期 Pa>PV< PA
关关 开关
不变
血存于心房
室内压下降 速度最快
迅 速↑
心房→心室
可出现第三 心音
缓慢充盈期 Pa>PV< PA
开关
继 续↑ 心房→心室
根据组织学特点、电生理特性以及功能可分为两类：
普通心肌细胞 又称working cell,包括心房肌细
心肌细胞
胞、心室肌细胞。无自律性
特殊分化的 心肌细胞
构成特殊传导系统。主要有 pacemaker cell和Purkinje cell。 多数具有自律性，但无收缩性。
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性 （一）心室肌的静息电位和动作电位 1.resting potential 2.action potential ：除极过程和复极过程 （如图） （二）形成机制 （如图）
3.影响兴奋性的因素
（1）静息电位水平 （2）阈电位 （3）钠通道的性状，如图
（二）心肌的自动节律性（automaticity)
指心肌能自动地按一定节律发生兴奋的能力。心肌的 automaticity来源于细胞本身。大多数特殊心肌具有 automaticity。
1.正常起搏点(normal pacemaker)、潜在起搏点（latent or ectopic pacemake)
有效充盈的条件下
P=QR
三、动脉血压和脉搏（Arterial blood pressure and arterial pulse) （一）动脉血压(arterial blood pressure)
2.心率超过180次/分，心室充盈时间过短而充盈 量减少，导致搏出量减少，因而心输出量下 降。
3.心率低于40次/分，心输出量也减少，这是因 为心舒期虽然延长，但心室充盈已接近最大 限度，不能再进一步增加搏出量。
第三节 血管生理 Physiology of Blood Vessel
一、各类血管的功能特点 见表
初级泵---心房收缩期(心室舒张后期)
时期
压力比较 Pa PV PA
瓣膜开闭 心室容积
房室瓣 动脉瓣
血流方向
备注
房缩期
Pa>PV< PA
开关
进一步↑
心房→心室
心室容积可 达最大值，
等容收缩期 Pa<PV< PA 室 缩 期 快速射血期* Pa<PV> PA
关关 关开
不变
血存于心室
室内压上升 速度最快
搏功（stroke work）=搏出量×射血压力+动能（很小可略）
=搏出量×（平均动脉压—左房平均压） (mmHg) ×13.6(g/cm3) × 1/1000× 9.807
最后单位为J
四、心泵功能的储备(cardiac reserve)
指心输出量随机体代谢的需要而增加的能力。每分 输出量可增至安静时的5-6倍。
等容收缩期延长 →射血时间缩短
Bp↑
Stroke volume ↓
缩短程度和速度↓ →射血速度↓
但在整体，可通过Starling机制和contractility改变使Stroke volume 回调至正常，实际结果可见下面后负荷（主动脉压）与心输 出量关系图。
（3）心肌收缩力(Cardiac contraclity)的改变对搏出量的调节
心室舒张充盈持续时间(心率) 静脉回心血量 取决于
心室舒张末
静脉回流速度（取决于外周
期充盈量
静脉压与心房、心室
心室射血后剩余血量
压差）
心脏自身调节的生理意义在于对搏出量进行精细的调节。
（2）后负荷（afterload）对搏出量的影响
心肌收缩时的afterload是指动脉血压而言的。在心率、心肌初 长度和收缩能力不变的情况下：
心率储备 心力储备
搏出量储备
心率上限160～180次/分钟 舒张期储备 15ml
收缩期储备 35~40ml
五、心脏泵血功能的调节
指心脏自身对泵血功能的调节。通过改变搏出量和心 率来实现的。
（一）搏出量的调节（stroke volume) 1.心肌收缩的“全或无”现象
2.搏出量的调节
（1）心泵功能的自身调节autoregulation—Starling机制
2.窦性心律、异位心律
窦房结对潜在起搏 点的控制，通过两 种方式实现的
抢先占领(preoccuppation) 超速抑制(overdrive suppression)
3.决定和影响automaticity的因素 （如图）
设想快Na+通道的三种状态的模式图
自动除极离子基础：
1）复极4期时间依赖性IK失 活。
② 心室收缩期>心房收缩期，这 是由于心脏泵血功能主要由心 室完成。
③ 舒张期>收缩期，这样心脏每 次活动后有足够的时间休息。
④ 当心率增快时，心动周期将缩 短，心缩、舒期均缩短，但心 舒期缩短更显著，适当减少血 液充盈量及休息时间，从而保 证心脏射血时间不至太短。
（二）左心室泵血机制 上述过程可以用一表加以总结：如表
2）Na+负载的If电流
3）“T”型Ca2+-channel激活 出现的Ca2+内流。
P细胞AP的特征：最大复极 电位小（-60mv~-65mv）且 不稳定。0期除极速度慢，幅 值小（约70mv），由L-型钙 通道开放导致Ca2+内流。复 极为IK电流，由3，4期组成。
形态与心室肌相似，产 生的离子基础相同。
（三）自律细胞的跨膜电位及形成机制
共同特点：AP复极完毕后不稳定，能自动地发生去极化 电变化，一旦达到TP水平，就产生新的AP。
1.sinoatrial node（窦房结）细胞的动作电位及形成机制
动作电位如图
形成机制如图
2.浦肯野细胞的动作电位 如图
二、心肌的生理特性
（一）兴奋性
1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化 （1）绝对不应期和有效不应期(absolute and effective
②充盈压15~20mmHg范围内，曲线 逐渐平坦，说明该段变动对泵血功能 影响不大。
③充盈压>20mmHg以后，曲线呈平 坦状或轻度下倾，但并不出现明显的 降支，说明正常心室充盈压即使超过 20mmHg，搏功不变，只有在严重病 变的心脏，功能曲线才出现降支。
前负荷是心室舒张末期的血液充盈量来决定的。
即前负荷（心肌初长度或心室舒张末期容量）对搏出 量的影响。具体表现在每搏输出量多少由静脉回心量多少 所决定。其机制与骨骼肌相似，但也表现出自身的特殊性， 可从心功能曲线来分析。
心功能曲线大致分为三段：
①充盈压（12~15mmHg)是人体心室 最适前负荷，位于左侧一段为功能曲 线升支，它与骨骼肌长度-张力曲线相 似，均表明当前负荷-初长度未到达最 适水平之前，搏功或等容峰压随长度 的增加而增加。但通常左室充盈压为 5~6 mmHg说明心室具有较长的初长 度贮备。
——邻近部位膜的excitability
表：心脏兴奋传导的结构特点和传导速度
窦房结 心房肌 房室交界 房室束 左—右 浦肯野 心室肌
取
束支 纤维
细胞直径 结构特 较小约
点 5—10m
存在优 势传导
通路
双向传导 有延搁 0.05~0.15
s
纤维横向 联系多
有横向 联系
网状分 布直径 最大约
70 m
心脏解剖结构复习
（一）心室的射血和充盈过程 以左心为例分析心脏的射血和充盈过程。通常以心房
开始systole来描述一个cardiac cycle的起始点。（如图）
心脏解剖结构复习
半月瓣开
房室瓣闭 心 室
心
心 房
张收 缩
期
收 房缩
舒
心
舒
张
室
半月瓣闭 房室瓣开
由此可见：
① 两房、两室的活动基本室同步 的，不会出现房室同时收缩， 保证了心室腔内血液充盈顺利 进行。
本章主要讨论心脏的生物电现象及泵血功 能；血管的功能；心血管活动的调节。
第一节 心脏的生物电活动
心肌组织具有兴奋性（excitability）、自律性 （autorhythmicity）、传导性（conductivity）、收缩性 （contractivity）
直径约 10~15
m
传导速 度(m/s)
Hale Waihona Puke Baidu0.05
0.4
0.1结区 0.02
1.5
3.0
4.0
1.0
0期：INa+形成的内向电流。快Na+ - channel，快反应细胞， 快反应AP、TTX
1期：K+负载的瞬时外向电流（ Ito ）
2期：Ca2+和Na+负载的内向电流与K+负载的外向电流达平 衡。慢Ca2+ - channel，Mn 2+、verapamil
3期：K+负载的外向电流（ Ik + ） 4期： Na+ - K+ pump、 Na+ -Ca2+pump
第二节 心脏的泵血功能
心肌收缩的特点 1.对细胞外Ca2+的依赖性—— “钙触发钙释放” 2. “全或无”式的收缩
一、心动周期（ cardiac cycle） 心脏从一次收缩的开始到下一次收缩开始前，称为一个心 动周期。 心缩期和心舒期 (Systolic period and diastolic period ） 心动周期的长短与心率有关。（如图） 二、心脏泵血过程
Cardiac contraclity是指心肌不依赖于其前负荷而能改变其力学 活动（包括收缩的强度和速度）的内在特性。凡是影响兴奋—收缩 藕联过程中各个环节的因素都能影响收缩能力，其中肌凝蛋白横桥 尖部ATP酶活性和活化横桥数是控制收缩能力的主要因素。
（二）心率对心泵功能的影响
1. 在一定范围内，心率加快可增加每分心输出 量。
驱动血液在相应腔室之间流动的主要动力是压力梯度， 而产生压力梯度的主要原因是心室的收缩和舒张。瓣膜起 到良好的配合作用，引导血液向固定方向流动。
（三）右心活动的特征
唯一明显的区别是右心室的压力升高水平比左室低得多。
（四）心房在心脏泵血功能中的作用
临时接纳和储存血液---心室收缩期
血液从静脉返回心室的一个通道---全心舒张期(心室 舒张早、中期)
*快速射血期的中、后期，室内压已小于动脉压
三、心脏泵血功能的评定 （一）心脏的输出量（ cardiac output）
1.每搏输出量（ stroke volume）和每分输出量（ minute volume）
定2.心义指、数简（称、car健dia康c 成ind年ex男）性静息状态下的正常值
定（义二、）公射式血：分c数ar（diaecjeincdtieoxn[Lfr/macitni.omn2）]= c定（ar义 三dia、）c 正心ou常脏tpu值作t(、功L/m生量in理（)/意bcoa义drdyiascurwfaocrek）area(m2)。正常值
refractory period,ARP or ERP) （2）相对不应期(relative refractory period,RRP) （3）超常期(supernormal period,SNP)
2.兴奋的周期性变化与心脏收缩活动的关系 （1）不发生强直收缩（如图） （2）期前收缩与代偿间歇（如图）
r4 L
(P1
P2
)
(P1 P2 )r 4 8L
（K为常数，与血粘度 有关）
2、血流阻力（blood resistance） 指血液在血管内流动时所遇到的阻力。
R 8L
r 4
3、血压（blood pressure）
红细胞比容 血管口径 血流切率 温度
指流动着的血液对单位面积血管壁产生的侧压力，在血管
自律性形成机制： 1）递增性If电流 2）递减性Ik电流
1）4期自动除极速度 2）最大复极电位水平 3）TP水平
（三）传导性 心肌细胞的传导性（conductility） 1.传导途径 如图 2.传导特点 各处的传导速度如表
3.影响心肌传导性的因素 （1）结构因素 （2）生理因素——AP 0期除极速度和幅度
二、血流量、血流阻力和血压（blood flow、resistance and blood pressure）
各类血管的结构特点和功能特点
结构特点
功能特点
主动脉、大动脉 壁厚，富有弹性纤 容纳血液，缓冲血压，维持
维
血流（弹性贮器血管）
小动脉、微动脉 口径小，弹性纤维 构成血流阻力（阻力血管） 少，平滑肌多
毛细血管
管壁薄，数量多
血流缓慢，通透性好（交换 血管）
静脉
量多、壁薄、口径 容纳血液（容量血管） 大
1、血流量（blood flow）和血流速度（velocity）
blood flow为单位时间流过血管某一横切面积的血量 （L/min）。velocity为血液中某一质点在血管内流动的线 速度。
Q
K
迅 速↓ 心室→动脉
缓慢射血期 Pa<PV< PA
关开
继 续↓
心室→动脉
末期室内容 积减至最小
等容舒张期 Pa<PV< PA 室 舒 期 快速充盈期 Pa>PV< PA
关关 开关
不变
血存于心房
室内压下降 速度最快
迅 速↑
心房→心室
可出现第三 心音
缓慢充盈期 Pa>PV< PA
开关
继 续↑ 心房→心室
根据组织学特点、电生理特性以及功能可分为两类：
普通心肌细胞 又称working cell,包括心房肌细
心肌细胞
胞、心室肌细胞。无自律性
特殊分化的 心肌细胞
构成特殊传导系统。主要有 pacemaker cell和Purkinje cell。 多数具有自律性，但无收缩性。
一、心肌细胞的动作电位和兴奋性 （一）心室肌的静息电位和动作电位 1.resting potential 2.action potential ：除极过程和复极过程 （如图） （二）形成机制 （如图）
3.影响兴奋性的因素
（1）静息电位水平 （2）阈电位 （3）钠通道的性状，如图
（二）心肌的自动节律性（automaticity)
指心肌能自动地按一定节律发生兴奋的能力。心肌的 automaticity来源于细胞本身。大多数特殊心肌具有 automaticity。
1.正常起搏点(normal pacemaker)、潜在起搏点（latent or ectopic pacemake)
有效充盈的条件下
P=QR
三、动脉血压和脉搏（Arterial blood pressure and arterial pulse) （一）动脉血压(arterial blood pressure)
2.心率超过180次/分，心室充盈时间过短而充盈 量减少，导致搏出量减少，因而心输出量下 降。
3.心率低于40次/分，心输出量也减少，这是因 为心舒期虽然延长，但心室充盈已接近最大 限度，不能再进一步增加搏出量。
第三节 血管生理 Physiology of Blood Vessel
一、各类血管的功能特点 见表
初级泵---心房收缩期(心室舒张后期)
时期
压力比较 Pa PV PA
瓣膜开闭 心室容积
房室瓣 动脉瓣
血流方向
备注
房缩期
Pa>PV< PA
开关
进一步↑
心房→心室
心室容积可 达最大值，
等容收缩期 Pa<PV< PA 室 缩 期 快速射血期* Pa<PV> PA
关关 关开
不变
血存于心室
室内压上升 速度最快
搏功（stroke work）=搏出量×射血压力+动能（很小可略）
=搏出量×（平均动脉压—左房平均压） (mmHg) ×13.6(g/cm3) × 1/1000× 9.807
最后单位为J
四、心泵功能的储备(cardiac reserve)
指心输出量随机体代谢的需要而增加的能力。每分 输出量可增至安静时的5-6倍。
等容收缩期延长 →射血时间缩短
Bp↑
Stroke volume ↓
缩短程度和速度↓ →射血速度↓
但在整体，可通过Starling机制和contractility改变使Stroke volume 回调至正常，实际结果可见下面后负荷（主动脉压）与心输 出量关系图。
（3）心肌收缩力(Cardiac contraclity)的改变对搏出量的调节
心室舒张充盈持续时间(心率) 静脉回心血量 取决于
心室舒张末
静脉回流速度（取决于外周
期充盈量
静脉压与心房、心室
心室射血后剩余血量
压差）
心脏自身调节的生理意义在于对搏出量进行精细的调节。
（2）后负荷（afterload）对搏出量的影响
心肌收缩时的afterload是指动脉血压而言的。在心率、心肌初 长度和收缩能力不变的情况下：
心率储备 心力储备
搏出量储备
心率上限160～180次/分钟 舒张期储备 15ml
收缩期储备 35~40ml
五、心脏泵血功能的调节
指心脏自身对泵血功能的调节。通过改变搏出量和心 率来实现的。
（一）搏出量的调节（stroke volume) 1.心肌收缩的“全或无”现象
2.搏出量的调节
（1）心泵功能的自身调节autoregulation—Starling机制
2.窦性心律、异位心律
窦房结对潜在起搏 点的控制，通过两 种方式实现的
抢先占领(preoccuppation) 超速抑制(overdrive suppression)
3.决定和影响automaticity的因素 （如图）
设想快Na+通道的三种状态的模式图
自动除极离子基础：
1）复极4期时间依赖性IK失 活。
② 心室收缩期>心房收缩期，这 是由于心脏泵血功能主要由心 室完成。
③ 舒张期>收缩期，这样心脏每 次活动后有足够的时间休息。
④ 当心率增快时，心动周期将缩 短，心缩、舒期均缩短，但心 舒期缩短更显著，适当减少血 液充盈量及休息时间，从而保 证心脏射血时间不至太短。
（二）左心室泵血机制 上述过程可以用一表加以总结：如表
2）Na+负载的If电流
3）“T”型Ca2+-channel激活 出现的Ca2+内流。
P细胞AP的特征：最大复极 电位小（-60mv~-65mv）且 不稳定。0期除极速度慢，幅 值小（约70mv），由L-型钙 通道开放导致Ca2+内流。复 极为IK电流，由3，4期组成。
形态与心室肌相似，产 生的离子基础相同。
（三）自律细胞的跨膜电位及形成机制
共同特点：AP复极完毕后不稳定，能自动地发生去极化 电变化，一旦达到TP水平，就产生新的AP。
1.sinoatrial node（窦房结）细胞的动作电位及形成机制
动作电位如图
形成机制如图
2.浦肯野细胞的动作电位 如图
二、心肌的生理特性
（一）兴奋性
1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化 （1）绝对不应期和有效不应期(absolute and effective
②充盈压15~20mmHg范围内，曲线 逐渐平坦，说明该段变动对泵血功能 影响不大。
③充盈压>20mmHg以后，曲线呈平 坦状或轻度下倾，但并不出现明显的 降支，说明正常心室充盈压即使超过 20mmHg，搏功不变，只有在严重病 变的心脏，功能曲线才出现降支。
前负荷是心室舒张末期的血液充盈量来决定的。
即前负荷（心肌初长度或心室舒张末期容量）对搏出 量的影响。具体表现在每搏输出量多少由静脉回心量多少 所决定。其机制与骨骼肌相似，但也表现出自身的特殊性， 可从心功能曲线来分析。
心功能曲线大致分为三段：
①充盈压（12~15mmHg)是人体心室 最适前负荷，位于左侧一段为功能曲 线升支，它与骨骼肌长度-张力曲线相 似，均表明当前负荷-初长度未到达最 适水平之前，搏功或等容峰压随长度 的增加而增加。但通常左室充盈压为 5~6 mmHg说明心室具有较长的初长 度贮备。
——邻近部位膜的excitability
表：心脏兴奋传导的结构特点和传导速度
窦房结 心房肌 房室交界 房室束 左—右 浦肯野 心室肌
取
束支 纤维
细胞直径 结构特 较小约
点 5—10m
存在优 势传导
通路
双向传导 有延搁 0.05~0.15
s
纤维横向 联系多
有横向 联系
网状分 布直径 最大约
70 m
心脏解剖结构复习
（一）心室的射血和充盈过程 以左心为例分析心脏的射血和充盈过程。通常以心房
开始systole来描述一个cardiac cycle的起始点。（如图）
心脏解剖结构复习
半月瓣开
房室瓣闭 心 室
心
心 房
张收 缩
期
收 房缩
舒
心
舒
张
室
半月瓣闭 房室瓣开
由此可见：
① 两房、两室的活动基本室同步 的，不会出现房室同时收缩， 保证了心室腔内血液充盈顺利 进行。