血液的流動方式
血液在血管內的流動方式可以分為層流(laminar flow)和湍流(turbulence)。
層流是流體規(guī)則的流動,有清晰的流線。在層流的情況下,液體每個質點的流動方向一致,與管道的長軸平行,但各質點的流速不同,在血管軸心處流速最快,越靠近管壁越慢。血細胞濃度越靠近軸心越高。
正常情況下,血液在血管內的流動是層流形式。
但當血流速度加快到一定程度時,正常層流情況即被破壞,血液中各質點的流動方向不再一致,可出現漩渦,產生湍流。
湍流是一種不規(guī)則的流動狀態(tài)。此時管壁對液體流動的阻力增大,血流為克服阻力所消耗的能量也明顯增加,因此在相同壓力差下血流量將減少。此狀態(tài)下泊肅葉定律已不再適用。
心房和心室的收縮和舒張
心房收縮前,心臟處于全心舒長期,此時半月瓣半閉,房室瓣開始,血液從靜脈經心房流入心室,使心臟不斷充盈。在全心舒張期內回流入心室的血液量約占心室總充盈量的75%。全心舒張期之后是心房收縮期,歷時0.1S。心房壁較薄,收縮力不強,由心房收縮推動進入心室的血液量通常只占心室總充盈總量的25%(注:心房向心室注血不會引起心室容積的變化,心室自身的舒張使心室容積增大)。心房收縮引起房內壓和室內壓都輕度升高。
對心室而言,心室收縮后開始舒張,室內壓下降,主動脈內血液向心室返流,推動半月瓣迅速關閉。半月瓣關閉后,由于室內壓仍高于房內壓,房室瓣也處于關閉狀態(tài),心室成為一個封閉的腔。此時心室容積不變而室內壓急劇下降。室內壓進一步下降,房室瓣會開始,心房內血液會流入心室(此時的注血量如前提到的占75%,此動力并不是來自于心房的收縮,而是來自于心室自身的舒張)。(由心房推動的注血量只占25%,而且沒有引起室內壓的明顯升高,故不會引起心室容積的明顯變化。)
在快速射血期,左室壓力最高。
在等容收縮期時,左室壓力進一步升高,當超過主動脈壓時,主動脈瓣開放。在等容收縮期,心室成為一個封閉的腔,由于血液的不可壓縮性,盡管心室肌在強烈收縮,室內壓急劇升高,但心室容積不變。(注:此期的壓力是急劇升高)
快速射血期:在射血期的前期,由于心室肌的強烈收縮,心室內壓繼續(xù)上升而達到峰值,(注:但上升的幅度不大。)心室內的血液由心室流入主動脈,心室容積迅速縮小。歷時0.1S。
減慢射血期:在快速射血期后,心室內血液量減少,心室肌收縮也減弱,室內壓自峰值逐漸下降,射血速度減慢,主動脈壓也隨之逐漸下降。歷時0.15S。
在心室舒張期中,心房收縮期是其最后一個期,使心室充盈量進一步增加。
心室舒張期分為等容舒張期(歷時0.06S-0.08S)和心室充盈期。
心室充盈期是指隨著心室肌的舒張,室內壓進一步下降,當室內壓低于房內壓時,積聚在心房內的血液即沖開房室瓣進入心室,使心室充盈。分為3期。
1、快速充盈期:房室瓣開啟的初期,由于心房內積聚的血液量多,心房和心室之間的壓力梯度較大,同時又有與心室舒張時室內壓下降伴隨的抽吸作用,血液由靜脈經心房快速流入心室,心室容積快速上升。歷時約0.11S。在此期間流入心室的血液量占心室總充盈量的約2/3,是心室充盈的主要階段。
2、減慢充盈期:隨著心室血液充盈量的增加,房室間的壓力梯度減少,心室盈的速度減慢,心室容積則進一步增大。歷時0.11S。
3、心房收縮期:在心室舒張期的最后0.1S,下一個心動周期的心房收縮期開始,使左室充盈量進一步增大。
心臟每搏輸出量的變化主要影響收縮壓。心率的改變主要影響舒張壓。外周阻力的改變以影響舒張壓為主。
問題:心動周期中室內壓最高時,相當于
A.房縮期末
B.等容收縮期末
C.快速射血期末
D.等容舒張期末
E.緩慢射血期末
答案:本題選C。
問題:心動周期中左室容積最大的時期是:
A.快速射血期末
B.快速充盈期末
C.減慢射血期末
D.減慢充盈期末
E.房縮期末
答案:本題選E。
心率/心輸出量/心肌收縮力
在一定范圍內心率加快可增加心輸出量,在心率超過170-180次/分后,由于舒張期的縮短遠比收縮期的縮短明顯,故心室充盈顯著減少,搏出量明顯減少,使心輸出量減少??焖偕溲诒萌胄氖业难空?/3。其縮短,對心室充盈影響最大。
心率的變化除了可影響心室充盈量外,也能影響心肌的收縮能力。在實驗條件下,心率在150-180次/分時,心肌收縮的張力峰值達到最大值。再進一步增加刺激頻率時,心肌收縮能力肥而降低。反之,當刺激頻率降低時,心肌收縮能力也降低。此現象說明是心肌本身內在特性。
心率增快引起心肌收縮力增強的現象,稱為階梯現象,心率減慢時心肌收縮能力減弱,稱為負性階梯現象。所以階梯現象是心肌等長調節(jié)的一種表現。階梯現象在心力衰竭及心肌病患者的心肌是減弱的,甚至消失或逆轉。
問題:正常人心率超過180次/分時,心輸出量減少的原因主要是哪一時相縮短:
A.快速充盈期
B.減慢充盈期
C.等容收縮期
D.減慢射血期
E.房縮期
答案:本題選A。
心臟電生理基本概念/各期復極的離子基礎
在本文中將介紹心臟傳導系統(tǒng)的各種自律細胞動作電位特征,我們將從自律細胞開始,逐一去了解竇房結、房室交界、希氏束和浦肯野細胞的電活動特征。
自律細胞
一些心肌細胞,在沒有外來刺激時,能夠自動地發(fā)生節(jié)律性興奮,這種特性稱為自動節(jié)律性,簡稱自律性。因此,這些具有自律性的心肌細胞,就稱為自律細胞。
這些心肌細胞存在于我們命名為竇房結、房室交界(結區(qū)除外)、希氏束、浦肯野纖維等解剖結構中。
自律性和快反應性是兩個無關聯的屬性。
根據動作電位去極化速率的快慢、電位變化幅值的大小、傳導速率的快慢,心肌細胞被分為快反應細胞和慢反應細胞。前者的動作電位為快反應電位(fast response action potential;去極化快;變化幅值大;傳導快),后者為慢反應電位。
心房肌、心室肌、房室束、束支和末梢浦肯野細胞的動作電位都表現為快反應電位,所以被劃分為快反應細胞(fast response cell)。心房和心室的工作細胞沒有自律性,是非自律性快反應細胞。(對應著就知道了自律性快反性細胞是指哪些了。)
竇房結和房室交界區(qū)的一些細胞興奮時產生慢反應電位(slow response action potential),稱為慢反應細胞(slow response cell)。和快反應細胞不同的是在心臟結構里,慢反應細胞都有自律性。
自律細胞的動作電位在3期復極末,膜電位達到最大值(指絕對值),稱為最大舒張電位。4期膜電位不穩(wěn)定,在復極達到最大舒張電位之后,膜電位立即開始自動除極,當除極達到閾電位后引起興奮,便產生下一個動作電位,如此周而復始,于是動作電位就不斷產生。
各種不同的自律細胞,其動作電位的特征和產生機制不完全相同。
竇房結
竇房結P細胞的動作電位明顯不同于心室肌細胞,具有以下特征:
?、匍撾娢唬?mdash;40mV)的絕對值較小;
?、?期除極幅度?。s70mV),不出現明顯的反極化(除極峰值為0mV左右);
③0期除極速度慢(斜率?。?,時程長,約為7ms;
?、軣o明顯的1期和2期復極;
?、葑畲笫鎻堧娢唬?mdash;70mV)的絕對值較??;
?、?期自動除極速度較快。
其動作電位形成機制是:
①0期除極由CA2+內流引起;
?、?期復極由K+外流所致;
?、?期自動除極的機制較復雜,有多種機制參與,其中K+外流進行性衰減可能為其主要原因。
房室交界
房室交界又稱房室結區(qū),是心房與心室之間的特殊傳導組織,是心房興奮傳人心室的唯一通道,主要包括房結區(qū)(位于心房與結區(qū)之間)、結區(qū)(相當于光鏡下所見的房室結)和結希區(qū)(位于結區(qū)和希氏束之間)。
房室交界區(qū)細胞的動作電位與竇房結P細胞相似,表現為0期除極速度慢、幅度小;其中房結區(qū)和結希區(qū)細胞存在4期自動除極,因而屬于自律細胞;但結區(qū)細胞不存在4期自動除極,所以為非自律細胞。
希氏束和浦肯野細胞
希氏束又稱房室束,主要含浦肯野細胞。
浦肯野細胞的動作電位持續(xù)時間長,具有分明的0、1、2、3、4期。0期上升速率快,幅度高,形狀與心室肌細胞十分相似,形成機制也基本相同;但與心室肌細胞不同的是,其4期也產生自動除極,所以浦肯野細胞也是一種自律細胞。
關于浦肯野細胞4期自動除極的形成機制,目前認為是由一種Na+內流為主的起搏電流所引起,這種Na+內流與其0期除極過程中的Na+內流完全不同。
問題:以下哪種細胞不是自律細胞:
A.竇房結P細胞
B.心房、心室肌細腿
C.心室傳導束的浦肯野細胞
D.房結區(qū)細胞
E.結希區(qū)細胞
答案:本題選B。
問題:心室肌細胞動作電位的0期去極是由于何種通道開放:
A.Na+通道
B.Cl-通道
C.Ca 2+通道
D.K+通道
E.Mg 2+通道
答案:本題選A。
心室肌細胞屬于快反應細胞,其動作電位的去極化時相(0期,phase0)發(fā)展迅速,膜內電位由-90mV迅速上升到+30mV左右,形成動作電位的升支。其幅值達到120mV,占時約1ms.0期去極化的速度并不是均勻的,其最大去極化速率可以達到200V/s左右。
0期快速去極化的發(fā)生原理主要是細胞外的Na+快速流入細胞內。心室肌細胞興奮激動時,先有少量的鈉通道(INa通道)開放,Na+循其細胞膜內外的電化學梯度內流造成膜電位輕度去極化。當去極化達到鈉通道的閾電位水平時,鈉通道的激活門快速激活而開啟,開放的通道數目和每個通道的開放時間隨著去極化的進行而激增,Na+由膜外迅速涌入膜內,稱為快鈉流。由此造成膜電位的迅速去極化而形成動作電位的0期。
0期去極化是一個再生性過程,即Na+內流引起去極化,去極化又加速Na+內流,不斷循環(huán)再生,使膜迅速去極化。但隨著膜的去極化,逐步趨近鈉平衡電位,推動Na+內流的動力減小,INa幅值也逐步減小。
在心肌細胞的動作電位相期間,2期和1期之間有一個小的切跡。2期的膜電位水平略正于0mv,持續(xù)100-150ms,是心室肌細胞動作電位時程比較長的主要原因。
問題:心室肌細胞動作電位的2期復極的離子基礎是:
A.Na+內流,K+外流
B.K+外流,Cl-內流
C.K+外流,Ca2+內流
D.Na+外流,K+內流
E.K+內流,Ca2+外流
答案:本題選C。
心室肌細胞動作電位的2期(平臺期)
IK1通道的內向整流特性是形成平臺期的基礎。ICa-L是2期主要的內向電流。細胞外的Ca2+通過L型鈣通道流入細胞內,使膜電位再次輕度去極化而形成的“鋒和圓頂”。
問題:竇房結P細胞動作電位0期去極的離子基礎是:
A.Ca2+內流
B.Na+內流
C.K+內流
D.Ca2+外流
E.K+外流
答案及解析:本題選A。
竇房結P細胞的細胞膜上不僅IK1通道十分貧乏,快鈉通道(INa)也十分貧乏,而且這少量的INa通道又因最大舒張電位較正而處在失活狀態(tài),因此P細胞動作電位主要依賴Ca2+通過ICa-L通道內流而發(fā)生去極化,其閾電位約為-40mv。
問題:心室肌細胞動作電位3期復極是由于:
A.K+外流
B.Cl-內流
C.Na+內流
D.Ca2+內流
E.K+內流
答案及解析:本題選A。
心肌細胞動作電位3期
3期又名快速復極化末期,3期快速復極化主要是由于Ca2+內流停止和K+外流進行性增加而引起。
收縮期和舒張期
心室收縮期(ventricular systole)分為等容收縮期和射血期。
射血期(ejection phase)是指當心室繼續(xù)收縮使室內壓超過主動脈壓時,血液循壓力梯度沖開半月瓣進入主動脈。又分為快速射血期和減慢射期。
心室收縮期的射血期內心室將血液射入動脈。
在心動周期中,收縮期和舒張期的周期長度是相同的。心動周期和心率成反正。
動脈血壓升高后,左室舒張未期壓力和動主脈壓之間的壓力差值增大,在收縮期為了達到及超過主動脈壓,等容收縮期會延長,而射血期則會縮短。
問題:動脈血壓升高可引起:
A.心室收縮期延長
B.等容收縮期延長
C.心室射血相延長
D.心室舒張期延長
E.心房收縮期延長
答案:本題選B。
每搏功和每分功
問題:用于分析比較動脈血壓值不相同的個體之間心臟泵功能的常用指標是:
A.每分輸出量
B.心指數
C.射血分數
D.心臟作功
E.心力貯備
答案:本題選D。
心輸出量固然可以作為反映心泵功能指標,但相同的心輸出量并不等同于相同的工作量或消耗相同的能量。例如:左、右心室盡管心輸出量相同,但它們的做醫(yī)學教-育網原 創(chuàng)功的量和能量消耗明顯不同。因此,測定心臟做功量比測定心輸出量能更全面地對心輸臟泵血功能進行評價。
心室的每搏功(stroke work)
每搏功=搏出量×射血壓力+血流動能
心室的每分功(minute work)
每分功=每搏功×心率
心臟泵功能評價指數分析
心力儲備量的大小可以反映心臟的健康程度。
測定心臟做功量比測定心輸出量能更全面的對心臟泵血功能進行評價。
在對比不同個體的心泵功能時,需要用體表面積對心輸出量的實測值進行校正,得到單位體體表面積的心輸出量數值,稱為心指數。
射血分數:搏出量占心室舒張末期容積的百分比。
問題:用于分析比較不同身材個體心功能的常用指標是:(答案B)
A.每分輸出量
B.心指數
C.射血分數
D.心臟作功
E.心力貯備
問題:反映心臟健康程度最好的指標是:(答案E)
A.每分輸出量
B.心指數
C.射血分數
D.心臟作功
E.心力貯備
動脈壓力感受性反射
血壓突然升高時,可反射性引起心率減慢,心輸出量減少,血管舒張,外周阻力降低,結果使動脈血壓降低。在這個過程中是動脈壓力感受器起了重要作用,其竇神經傳入沖增加,心迷走神經和竇神經表現類似(沖動增加),心交感神經和交感縮血管神經的傳出沖動則相反(沖動減少)。
問題:動脈血壓突然升高時,能引起:
A.竇神經傳人沖動減少
B.心迷走中樞抑制
C.心迷走中樞興奮
D.交感縮血管中樞興奮
E.心交感中樞興奮
答案:本題選C。