第四章血液循环
(Circulation)
本章导读
血液循环是维持生命的基本条件。生命不息，循环不止。机体内的血液通过周而复始的循环，运送营养物质、内分泌激素和其他生物活性物质到达相应的组织器官和靶细胞，同时携带其代谢终产物经由排泄系统排出体外，从而保证了新陈代谢的不断进行，实现了体液调节和血液的免疫防卫功能，进而维持了内环境理化性质的相对稳定。
循环系统是一套连续、封闭的管道系统，由心血管系统和淋巴系统两部分组成。血液循环的原动力来源于心脏的泵血功能，心脏泵血功能的实现是以其特定的生物电活动为基础的。按照心肌细胞不同的电生理活动特点，可将其分为两大类：一类是构成心房和心室壁的普通心肌细胞，即工作心肌细胞；另一类是具有自动节律性或起搏功能的心肌细胞，即特殊传导系统心肌细胞。心肌细胞具有的一般生理特性是：兴奋性、自律性、传导性和收缩性。正常心律的自律性兴奋由窦房结发出，传播到右心房和左心房，然后经房室交界区、房室束、浦肯野纤维传播到左、右心室，引起心房、心室先后有序的节律性收缩。心脏泵血的过程即是心脏进行节律性有序舒缩的过程。心脏一次收缩和舒张构成的一个机械活动周期即为心动周期，它可以作为分析心脏机械活动、研究其泵血机制的基本单位，对心脏泵血功能进行正确的评价具有重要的临床实践意义，其常用指标有心输出量、心脏作功量等。影响心输出量的因素有前负荷、后负荷、心肌收缩能力和心率。按照各类血管不同的功能特点，可将其分为三类：即动脉、静脉和毛细血管。血液由左心室泵出后，循动脉系统分配至各器官组织，在毛细血管网处进行物质交换后，又经静脉系统收集回流至右心房，继续新一轮的心肺循环。血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力，也即压强。血压的形成有两个基本的条件，即心血管系统内有血液充盈和心脏射血。动脉血压是血液在动脉内流动时对单位面积动脉管壁所产生的侧压力,可分为收缩压和舒张压。凡参与形成动脉血压的因素，都可以影响动脉血压。每个心动周期中，动脉内压力发生周期性的波动，引起动脉血管发生搏动，称为动脉脉搏。静脉又称容量血管，起着血液贮存库的作用。通常将右心房和胸腔内大静脉血压称为中心静脉压，由于其数值可以反映回心血量和心脏的射血功能，故在临床上常作为控制补液量和补液速度的指标。微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环。其基本功能就是进行血液和组织间的物质交换。物质交换的三种方式是：扩散、滤过和重吸收、吞饮。存在于组织、组织间隙内的液体称为组织液。组织液滤过和重吸收的相对趋势通常以有效滤过压的大小来衡量。淋巴系统是组织液回流入血的一条重要途径。淋巴回流的生理功能是将组织液中的蛋白质分子带回至血液中，并具有免疫和防御功能。不同的生理状况下，各组织器官的新陈代谢情况不同，对血流量的需要也就不同。机体通过神经和体液调节机制，改变心肌收缩能力和心率以调节心输出量，改变阻力血管和容量血管的口径以调节外周阻力和循环血量，同时结合局部血流量的自身调节，从而协调地进行各器官组织间的血量分配。机体对心血管活动的神经调节是通过各种心血管反射实现的，其中较为重要的是颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射，在对动脉血压进行快速调节的过程中起重要作用。体液因素包括肾素－血管紧张素系统、肾上腺素和去甲肾上腺素、血管升压素等，可调节全身或
局部组织的血流量。由于各器官的结构和功能各不相同，器官内部的血管分布又多有特征。因此其血流量的调节有其自身的特点。在本章的最后，对心、肺、脑几个主要器官的血液循环特征进行了简要介绍，同时对其血流量的调节进行了一般分析。
心脏和血管作为血液循环的管道，亦具有一定的内分泌功能。如由心房、心室、血管内皮细胞分泌的钠尿肽在维持体内水盐平衡、血压稳定和心血管、肾脏功能调节方面有重要作用。血管内皮细胞可合成和释放舒血管物质如一氧化氮、前列腺素等，同时合成和释放缩血管物质如内皮素等。这些物质对调节血液循环、维持内环境稳定和生命活动的正常进行具有十分重要的意义。循环系统由心脏和血管组成。血液在心血管腔内循环流动，形成血液循环。推动血液流动的动力是心脏的节律性收缩射血，血液沿动脉分布到全身，在毛细血管，血液和周围组织进行物质和气体交换，然后沿静脉回流到心脏，形成周而复始的循环。
血液循环的主要功能是运输，运送营养物质和氧到全身，运送代谢产物到排泄器官，保证机体新陈代谢的不断进行和内环境理化特性的相对稳定；运送内分泌激素、白细胞和其他生物活性物质到相应的靶细胞，实现体液调节和血液的免疫、防卫功能。
心脏和血管还具有内分泌功能。由心房、心室、血管内皮细胞分泌的钠尿肽在维持体内水盐平衡、血压稳定和心血管、肾脏功能的调节方面有重要作用。由血管内皮细胞、平滑肌细胞和心肌细胞产生的内皮素具有强烈的的血管收缩作用，对血管舒缩和心脏活动有广泛影响，也和多种心血管疾病的发生有关。
本章主要讨论心脏和血管在血液循环中的功能及其调节。
第一节心脏的生物电活动
(The electrical activity of heart)
心脏(heart)的主要功能是泵血，舒张时静脉血液回流入心脏，收缩时心室将血液射出到动脉。心脏的节律性收缩舒张是由于心肌细胞的自发性节律兴奋引起的。胚胎早期的心脏发育过程中，在收缩成份尚未出现前，已经呈现出自发节律（自律）的电活动。发育成熟后正常的心房心室有序的节律性收缩舒张，是由从窦房结(sinoatrial node，SAN)发出的自律性兴奋引起的。因此，为了说明心脏自律性兴奋、收缩的发生原理，必须先了解心肌细胞的生物电活动规律。
心肌细胞(cardiac myocyte)分为两类：一类是构成心房和心室壁的普通心肌细胞，细胞内含有排列有序的丰富肌原纤维，具有兴奋性(excitability)、传导性(conductivity)和收缩性(contractility)，执行收缩功能，称为工作心肌(working cardiac muscle)；另一类是具有自动节律性(autorhythmicity)或起搏功能(pacemaker)的心肌细胞，在没有外来刺激的条件下，会自发地发出节律性兴奋冲动，它们也具有兴奋性和传导性，但是细胞内肌原纤维稀少且排列不规则，故收缩性很弱，这类细胞的主要功能是产生和传播兴奋，控制心脏活动的节律。这一类细胞包括窦房结、房室交界区、房室束、左右束支和浦肯野纤维(Purkinje fiber)，其自律性高低依次递减，合称为心脏的特殊传导系统。正常心脏的自律性兴奋由窦房结发出，传播到右、左心房，然后经房室交界区、房室束、浦肯野纤维传播到左、右心室，引起心房、心室先后有序的节律性收缩。这样，两类心肌细胞各司其职，相互配合，共同完成心脏的有效的泵血功能。一、心肌细胞的电活动
(The electrical activity of cardiac myocytes)
心肌细胞膜内外存在着电位差，称为跨膜电位(transmembrane potential)。工作心肌在安静状态时细胞膜外为正，膜内为负，处于极化状态，膜内外的电位差值称为静息电位。特殊传导系统的心肌细胞，因为有自律活动（自动去极），不会有静息状态，只能用其最大极化状态时的膜电位值来代表，称为最大舒张电位。当心肌细胞兴奋时，产生一个可以扩播的电位变化，称为动作电位。动作电位包括去极化和复极化两个过程。心脏各部分心肌细胞的动作电位形态各异，图4-1是一个概略的示意图。
心肌细胞的跨膜电位是由于离子流跨越细胞膜流动而形成的。在电生理学中，正离子由细胞膜外向膜内流动或负离子由膜内向膜外流动，称为内向电流(inward current)，它增加细胞内的正电荷，促使膜电位去极；反之，正离子由膜内向膜外流动或负离子由膜外向膜内流动，称为外向电流(outward current)，它增加细胞内的负电荷，促使膜电位复极或超级化(hyperpolarization)。
跨膜离子流(transmembrane ionic current)大多经由位于细胞膜上的通道蛋白所形成的孔(pore)跨越细胞膜流动，是一种易化扩散。推动其流动的动力是细胞膜两侧的离子浓度差，但能否跨膜流动则取决于离子通道的孔是否开放。离子通道是否开放，有的取决于膜两侧的电位差，称为电压门控通道(voltage operated channel)；有的取决于细胞内、外的化学成分变化，称为配体门控通道(agonist operated channel)。离子流跨越细胞膜流动的第二种形式是离子泵(ionic pump)的主动转运，它逆着膜两侧的离子浓度差将离子由膜的低浓度侧转运到高浓度侧，这需要能量，消耗供能物质ATP，例如钠-钾泵、钙泵等。第三种跨膜离子转运方式是离子交换，例如细胞内外的钠-钙交换(Na＋-Ca2＋ exchange)，它的动力既来自膜内外的离子浓度差，也取决于膜内外的电位差。
（一）静息电位
人和哺乳类动物的心室肌细胞静息电位约为－80～－90mV，其形成原理和骨骼肌、神经纤维的静息电位相似，主要是钾的电-化学平衡电位。
工作心肌在静息状态下，细胞膜上的内向整流钾通道(inward rectifier K channel，IK1通道)处在开放状态，细胞内K＋循此外流，形成IK1，而细胞内带负电荷的大分子物质不能伴随外流，形成电-化学平衡，其电位数值可用Nernst公式计算得到的钾平衡电位(EK)来估算。
心肌细胞膜内外的几种主要离子浓度及其平衡电位见表4-1。
表4-1 心肌细胞主要离子浓度及其平衡电位
离子浓度(mmol/L) 内/外浓度比值平衡电位(mV)
细胞内液细胞外液
Na＋ 10 145 1:4.6 ＋70
K＋ 140 4 35:1 －94
Ca2＋ 10-4 2 1:20 000 ＋132
Cl－ 9 104 1:3.5 －65
心室肌细胞静息电位的实际测定数值总是低于钾平衡电位，这是由于在静息状态下，细胞膜外Na＋顺膜内外浓度差少量漏入细胞内（钠背景电流，Na＋background current），部分地抵消了细胞内负电荷之故。
心房肌细胞膜上存在乙酰胆碱依赖性钾通道（IK-ACh通道）。它有自发性开放并受迷走神经末梢释放的递质乙酰胆碱(acetylcholine，ACh)激活开放，所以心房肌细胞的静息电位易于变动。
总的看来，工作心肌细胞的静息电位基本上是一个钾平衡电位，但受许多因素的
影响（包括钠-钾泵、钠-钙交换）而偏离理论值。
特殊传导系统心肌细胞的最大舒张电位在不同的细胞中数值相差很大。浦肯野细胞约为－90mV左右，其产生原理和工作心肌细胞静息电位相似。窦房结细胞最大舒张电位仅为－60mV左右。这是由于其细胞膜上的IK1通道极为稀少，对K ＋的通透性(PK)较低，相对地，对Na＋的通透性(PNa)显得较高，钠背景电流使细胞内电位的负值较小。
（二）动作电位
心脏各部分心肌细胞的动作电位形态各异，幅值和时程不一，它是各部分心肌生理特性不同的电生理基础，保证了心脏的正常起搏、传导以及心房心室协调有序的兴奋、收缩，完成泵血功能。这也是心电图(electrocardiogram，ECG)波形产生的基础。
心肌细胞动作电位的形态不同，说明形成它们的离子流(ionic current)基础不同。按照心肌细胞动作电位的电生理特性，特别是其去极化速率的不同，可以大致分为两类。一类是快反应动作电位(fast response action potential)，另一类是慢反应动作电位(slow response action potential)。具有快反应动作电位的心肌细胞有工作心肌和浦肯野细胞（包括房室束、束支），窦房结和房室交界区中的结区细胞动作电位属于慢反应动作电位。以下分别以心室肌细胞和窦房结细胞为例，对比它们的动作电位特征和离子流基础。
1．心室肌细胞动作电位
心室肌细胞的动作电位特征是去极化（0期）迅速，复极化过程缓慢，分为1、2、3期。复极完毕后电位处在静息电位水平（4期）（图4-2）。
（1）去极化过程（0期）：心室肌细胞受刺激而发生兴奋，膜内电位由－90mV 迅速去极化到＋30mV，形成动作电位的升支。0期时间短，约1ms。去极化速度很快，最大去极化速度(Vmax)达到200～300V/s。
0期去极化的发生原理主要是细胞外Na＋的内流。细胞受刺激而兴奋时，先有少量钠通道(sodium channel)开放，Na＋循膜内外浓度差内流，造成膜电位去极化。当去极化达到钠通道的阈电位(threshold potential)水平时（约－70mV），钠通道快速激活(activation)开放，开放的通道数目和开放时间激增，Na＋迅速涌入细胞，称为快钠流(INa)，造成去极化。去极化是一个再生性过程，去极化引起Na＋内流，Na＋内流又进一步加速去极化，不断循环再生。与此同时，去极化也启动了钠通道的失活过程(inactivation)，失活过程使钠通道开放后迅速关闭，到0期去极化到达顶峰时，钠通道已接近完全关闭。由于钠通道激活快，失活也快，故称为快钠通道。快钠通道可以被河豚毒(TTX)选择性阻断。
（2）复极化过程：快反应动作电位的复极过程缓慢复杂，可以分为1、2、3三个期。在不同动物（包括人）和同一种动物不同部位的心室肌，复极过程存在着差异。
1）1期（快速复极初期）：在本期中，膜电位迅速复极。在人和狗的心外膜下心室肌和室壁中层的细胞（M细胞），膜电位由＋30mV快速复极到0mV电位水平。0期的快速去极和1期的快速复极构成一个尖锋状图形，称为锋(spike)。心内膜下心室肌1期复极程度较小，不构成锋图形（图4-3）。
1期复极由短暂的瞬时性外向电流(transient outward current，Ito)所引起，其主要成份是K＋。Ito通道在膜电位除极到－30～－40mV时激活开放，但迅即失活关闭，故名。Ito通道可以被钾通道阻滞剂4-氨基吡啶(4-AP)选择性阻断。2）2期（平台期）：本期复极缓慢，膜电位停滞在0mV水平，形成平台(plateau)，
持续约100～150ms，是心室肌动作电位时程长的主要原因。在心内膜下心室肌，由于1期复极不显著，所以2期呈平台形；而心室壁中层M细胞和心外膜下心室肌，由于1期复极显著，所以2期成为一个向上隆起的圆顶状。这些动作电位的形态特征有它们的离子流基础。
平台期的形成涉及多种离子流，主要由于Ca2＋（和少量Na＋）的内流和K＋的外流处于相对平衡状态而形成。在平台期初期，由于钙流激活内流比较显著，在心外膜下心室肌和室壁中层M细胞形成一个向上的圆顶；在平台期的过程中，钙内流逐步减弱，而钾外流逐步增强，形成一个微弱的净外向电流，膜电位缓慢地复极而形成平台期的晚期。
在平台期Ca2＋的内流通过L型钙通道(L type calcium channel，ICa-L通道)，它在膜电位除极到－40mV水平时激活开放，但它的激活、失活和复活都很慢，故称L型(long lasting)。ICa-L通道虽然在动作电位0期激活，但其内流量要到2期才达最大值，随即失活，内流量逐步减少到停止，导致2期结束，3期开始。
在平台期K＋的外流主要通过延迟整流钾通道(delayed rectifier K channel，IK通道)。IK通道在膜电位除极到－40mV时激活开放，但通道的开放速率缓慢，在2期中K＋外流量逐步增加。Ca2＋内流量的逐步减少和K＋外流量的逐步增加，使2期形成一个缓慢的复极过程。当Ca2＋内流停止而K＋外流显著增加时，动作电位由2期（缓慢复极期）转入3期（快速复极末期）。
在2期中，另一个需要提到的钾通道是内向整流钾通道（IK1通道）。IK1通道具有内向整流特性，在0期除极中迅速关闭，K＋不能按照电位差循IK1通道外流，在平台期IK1电流几乎为零，使膜电位不能迅速复极化。
3）3期（快速复极末期）：此期内复极过程加速，膜电位由0mV水平快速恢复到静息电位－90mV，完成复极化过程，占时100～150ms。
3期复极加速主要是L型钙通道失活关闭，Ca2＋内流停止，而K＋外流又进行性增加所致。在3期之初，主要是IK外流，而当膜电位复极到－60mV左右，IK1通道又被激活，K＋也可以循IK1通道外流，加速并最终完成复极化过程。在3期中，K＋的外流造成复极，而复极化又加速K＋的外流，所以也是一个再生性过程（图4-4）。
（3）恢复期（4期）：在3期之末，膜电位虽然恢复到静息电位水平，但在动作电位期间流入细胞的Na＋、Ca2＋和流出细胞的K＋所造成的细胞内外离子分布变化尚未恢复。在4期之初，细胞膜上的钠-钾泵(Na＋-K＋ pump)和钠-钙交换加强运转，排出Na＋、Ca2＋和摄回K＋。此外，位于细胞膜上的钙泵(calcium pump)也加强运转，将进入细胞内的Ca2＋泵出细胞。
心肌细胞膜上的钠-钾泵和钠-钙交换都参与静息电位的形成，两者都具有生电性(electrogenic action)。钠-钾泵将细胞内Na＋泵出细胞，将细胞外K＋泵入细胞。它是Na＋-K＋-ATP酶，每分解一分子ATP，泵出3个Na＋，泵入2个K＋，净泵出一个正电荷，产生泵电流(pump current，I pump)，使细胞内电位变负。由泵电流产生的电位差不超过10mV。钠-钙交换的方向取决于细胞内、外的Na ＋、Ca2＋浓度和膜电位水平。在交换过程中，是3个Na＋和1个Ca2＋跨越细胞膜交换，所以也是生电性的。在心肌细胞兴奋过程中，进入细胞的Ca2＋可以通过钠-钙交换排出细胞。因此在动作电位复极刚完毕时，1个Ca2＋的排出细胞交换3个Na＋进入细胞，使细胞内多一个正电荷，是一个内向的钠-钙交换流(INa/Ca)，也影响静息电位数值。
心房肌细胞的快反应动作电位形成原理和心室肌大致相似，但钾流种类更多，复极较快，故动作电位时程(APD)较短，仅150～200ms左右。心室浦肯野细胞的动作电位也是快反应动作电位，其特点是0期去极化较快，最大速率可达400～800V/s，所以传导速度快，复极过程也呈锋型和圆顶图型，动作电位时程持续时间最长，可达400～500ms。心室肌中动作电位时程的长短依次为：浦肯野细胞、室壁中层M细胞、心内膜下心室肌细胞、心外膜下心室肌细胞；另一方面，浦肯野细胞作为自律性细胞，不存在静息电位，在动作电位3期复极完毕后，细胞膜内电位达到最大负值，称为最大舒张电位或最大复极电位。
2．窦房结细胞动作电位
窦房结是心脏自律性最高的心肌组织，具有起搏功能，是原始的心肌细胞，其细胞内肌原纤维很少而显苍白(pale)，故名P细胞。
P细胞的细胞膜上IK1通道几乎缺如，而钠背景电流相对较大，因而最大舒张电位较正，约为－60mV。另一方面P细胞膜上的快钠通道也不发达，并且由于最大舒张电位较正而处于失活关闭状态。当P细胞兴奋产生动作电位时，依赖ICa-L 的内流而产生去极化（阈电位约为－40mV）。由于ICa-L幅值远小于INa，流入速率又慢，因此P细胞去极化仅到0mV电位水平，很少超射，最大去极化速率慢，一般不超过10V/s。由于L型钙通道是慢通道，由它引起的动作电位称为慢反应动作电位。
ICa-L内流造成P细胞去极化时，激活了细胞膜上的IK通道。在ICa-L通道逐渐失活关闭的同时，K＋循IK通道缓慢外流而引起复极。在3期复极化过程中，随着膜内电位变负，IK通道逐步去激活而K＋外流逐步减小或衰减。这种衰减过程一直持续到4期。在4期中这种外向K＋流逐渐减小是P细胞自动去极化的最重要的离子流基础。
二、心肌的电生理特性
(The electrophysiological characters of cardiac muscle)
心肌细胞具有兴奋性、自律性、传导性和收缩性四个生理特性。其中兴奋性、自律性和传导性以心肌细胞膜的生物电活动为基础，属电生理特性。收缩性则以收缩蛋白的功能活动为基础，是心肌的机械特性。心肌的兴奋通过兴奋-收缩耦联(excitation-contraction coupling)引起心肌的收缩，完成泵血功能。
（一）兴奋性
心肌细胞具有对刺激产生兴奋的能力或特性称为兴奋性(excitability)。引起心肌细胞产生动作电位的刺激阈值越低，表示其兴奋性越高。
1．决定和影响兴奋性的因素
（1）静息电位和阈电位之间的电位差：兴奋是由静息电位（最大舒张电位）去极化到阈电位水平而引起。两者的电位差距加大，则兴奋性降低；反之则兴奋性升高。例如在迷走神经兴奋时，其末梢释放的递质乙酰胆碱可使心房肌细胞膜上的乙酰胆碱依赖性钾通道开放，K＋循该通道外流，形成IK-ACh，使心房肌细胞的静息电位加大（超极化），更接近钾平衡电位，心房肌细胞的兴奋性因而降低。在生理情况下，阈电位水平很少变化，高血钙时心室肌阈电位上移，使其兴奋性降低。
（2）离子通道的性状：INa通道和ICa-L通道都有备用（或称静息，resting）、激活(activation)和失活(inactivation)三种功能状态。处于何种状态，取决于当时的膜电位水平和在该电位的时间进程，即所谓电压依从性(voltage-dependence)和时间依从性(time-dependence)。以INa通道为例，在
膜电位去极化到－70mV开始再生性激活，随即失活关闭，一直要到动作电位复极化到－60mV或更负，才能开始从失活状态恢复过来，称为复活(reactivation)，而INa通道要完全恢复到备用状态，需待膜电位回复到静息电位以后。ICa-L通道的激活慢、失活慢，而复活更慢，常见动作电位完全复极化后，兴奋性尚未完全恢复正常。
2．兴奋性的周期性变化
在心肌细胞兴奋过程中，离子通道发生了激活、失活和复活等一系列变化，相应地细胞的兴奋性也发生一系列周期性变化。以下以心室肌细胞为例进行说明。（1）绝对不应期和有效不应期：从0期去极化开始到3期复极达－55mV，无论多强的刺激，心肌细胞均不能产生反应，为绝对不应期(absolute refractory period，ARP)。这是由于INa通道都处在失活状态之故。从－55mV复极到－60mV 这段时间内，给予强刺激可以产生局部兴奋，但不能产生动作电位，这是由于INa通道只有少量复活，不足以产生动作电位。因此，从0期去极化开始到复极化到－60mV电位水平这段时间内，都不能产生动作电位形式的反应，合称为有效不应期(effective refractory period，ERP)。
（2）相对不应期：从复极化－60mV到－80mV的时间内，若给予阈上刺激可以使心肌细胞产生动作电位，称为相对不应期(relative refractory period，RRP)。越是相对不应期的早期，引起动作电位所需要的刺激强度越大，潜伏期越长，产生的动作电位幅值越小，最大去极化速率越慢，动作电位时程越短。这是由于INa通道尚未回复到正常的备用状态，而IK通道尚未完全去激活，外向K＋流仍很大，所以复极化快，而动作电位时程短。
（3）超常期：相当于膜电位－80mV到－90mV这段时期。由于膜电位接近阈电位，稍低于阈强度的阈下刺激，就可以引发出动作电位，表明兴奋性高于正常，故称超常期(supernormal period，SNP)。这是由于膜电位与阈电位距离较小，兴奋性较高。但应该指出，在超常期内，INa通道尚未完全恢复到正常的备用状态，故产生的动作电位幅值小，最大去极化速率慢，动作电位时程也短。
关于慢反应动作电位，由于ICa-L通道复活速率很慢，往往在动作电位已经完全复极后，细胞仍处在不应期内，称为复极后不应状态(postrepolarization refractoriness)。
3．兴奋性的周期变化和心肌收缩的关系
（1）不发生强直收缩：由于心肌细胞的有效不应期长，相当于整个收缩期和舒张早期（图4-5）。因此心肌不会发生像骨骼肌那样的完全强直收缩，保证心脏的舒张和收缩交替进行，有利于心室的充盈和射血，实现泵血功能。
（2）期前收缩和代偿间歇：正常的心室搏动是由窦房结发出的节律性兴奋下传而引起的。如果在心室肌的不应期之后和下一次窦性兴奋到达之前，心室受到一次人工刺激或者来自异位起搏点的兴奋刺激，可以出现一次提前出现的收缩，称为期前收缩(premature systole)或期外收缩(extrasystole)，期前收缩本身也存在不应期。如果期前收缩之后紧接有窦性兴奋下传到心室，落在期前收缩的不应期之内，这次窦性兴奋就不能引起心室收缩而出现一次"脱失"，直到下一次窦性兴奋到达时心室才能再次收缩。这样，在一次心室期前收缩之后，往往有一段较正常为长的舒张期，称为"代偿间歇"(compensatory pause)（图4-6）。（二）自律性
心脏特殊传导系统细胞在没有外来刺激的条件下，能自动发生节律性兴奋，这种
特性称为自动节律性(autorhythmicity)，简称自律性。自律性的高低可用单位时间（分）内自动发生节律性兴奋的频率来衡量。
1．心脏的起搏点
心脏特殊传导系统不同部位广泛存在自律细胞，但各部分心肌细胞的自律性存在着高低差异。窦房结P细胞的自律性最高，然后由高到低依次为房室交界区、房室束和末梢浦肯野细胞，它们每分钟的自律性频率分别为100、50、40和25次左右。心房心室各按当时驱动它们的最高自律性频率搏动。
正常心脏，窦房结的自律性最高，整个心脏的节律性搏动由它控制，称为窦性节律(sinus rhythm)。因此窦房结称为主导起搏点(dominent pacemaker)。而窦房结之外的其他自律组织在正常情况下的节律活动频率受窦房结控制，只起兴奋传导作用，称为潜在起搏点(latent pacemaker)。潜在起搏点可以在窦房结起搏功能障碍或传出障碍时充当备用起搏点，取代窦房结以较低频率维持心脏跳动，因而具有生理意义。但当其自律性异常增高超过窦房结时，就成为异位起搏点(ectopic pacemaker)，控制部分或整个心脏，造成心律失常。
窦房结通过两种方式对潜在起搏点进行控制，保证其主导心脏节律的作用：①抢先占领(preoccupation)：窦房结的自律性高于其他潜在起搏点，当潜在起搏点4期自动去极化尚未达到阈电位水平时，已被窦房结传来的冲动所激动而产生动作电位，其自身的自律性无法表现出来。②超速压抑(overdrive suppression)：自律细胞受到高于其自身固有频率的刺激而发生兴奋时，称为超速驱动。超速驱动一旦停止，该自律细胞的自律性活动不能立即恢复，需要经过一段时间后才能呈现，这种超速驱动后自律活动暂时受压抑的现象称为超速压抑。超速驱动的频率和自律细胞的固有频率相差越大，受压抑的时间也越长。超速压抑发生的原理十分复杂，在心脏不同部位原理不同。对心室肌的研究表明，超速驱动时细胞膜上的钠-钾泵活动增强，将高频活动时进入细胞内的大量Na＋及时排出，保持细胞内环境的稳定。超速驱动突然停止时，钠-钾泵活动仍处于增强状态，和进入细胞内Na＋量的减少不相匹配。前面已经提到，钠-钾泵运转一次，排出3个Na ＋，泵回2个K＋，具有生电性，超速驱动停止后的一段时间内，钠-钾泵过度运转，形成一个外向电流，它既对抗了自律细胞自动去极化时的内向电流，又可以导致细胞膜超极化，使最大舒张电位和阈电位之间的电位差加大，自动去极化不易达到阈电位，因而出现一段时间的自律性压抑。如果窦房结起搏活动突然停止（窦性停搏），而潜在起搏点因受超速压抑而不能起搏，可以导致全心停搏而猝死。
2．自律性活动发生原理
所有自律性心肌细胞的电活动都有一个共同特点，就是在没有外来刺激的条件下，其膜电位会发生自动去极化，达到阈电位就产生一个新的动作电位。这种自动去极化发生在4期，称为4期自动去极化，也称为舒张除极(diastolic depolarization)。
从电学理论看，当内向电流和外向电流相等时，膜电位静息不变。内向电流逐渐增加或者外向电流逐渐减少都可以引起去极化。窦房结P细胞和浦肯野细胞是两种不同类型的心肌细胞，动作电位发生原理不同，而它们的自律活动发生在不同的最大舒张电位水平（浦肯野细胞－90mV，窦房结P细胞－60mV），这提示着它们的自动去极化发生原理也是不同的，以下分别进行讨论。
（1）浦肯野细胞自律活动发生原理
浦肯野细胞4期自动去极化的离子流基础是：①外向K＋流的逐渐衰减；②内向
电流的逐渐增加。外向K＋流主要是指IK，它在除极到－40mV时激活开放，而在复极到－40～－50mV时去激活逐步关闭。由于IK通道的逐步关闭，循之而外流的K＋量逐步衰减减弱。但是这一衰减过程在膜电位复极化到－90mV左右时已基本完成，所以它在自动去极化中起的作用很小。浦肯野细胞的主要起搏离子流是一种特殊的内向电流，其通道因膜电位超极化而激活开放，和其他的通道因去极化而激活开放截然相反，甚为奇异(funny)，故被命名为If通道。If通道在膜电位－60mV开始激活，－100mV充分激活，但If通道的开放缓慢，需要一定时间才能开放到该膜电位水平所能达到的最大开放程度。所以If电流在4期内逐步增大。当If内向电流引起的自动去极化达到阈电位水平时，就使浦肯野细胞产生一个动作电位。由于If通道的开放速率缓慢，所以浦肯野细胞的自律性低。
If电流是一种混合离子流，主要成份是Na＋。但是，一般的INa通道阻断剂如河豚毒(TTX)不能阻断它，而低浓度的铯(Cs)可以完全阻断它，而且INa和If 通道的激活要求相反的膜电位变化，所以是完全不同的两种通道。
（2）窦房结P细胞自律活动发生原理
窦房结P细胞是心脏的主导起搏点，自律性最高，其自律活动的发生原理涉及多种离子流，既有外向电流的衰减，也有内向电流的增加，从而造成快速的4期舒张去极化。现选择几种主要的离子流介绍如下（图4-7）：
1）IK：IK通道在P细胞去极化时激活开放，在复极化到－40～－50mV时逐渐去激活关闭，IK逐步衰减。这种外向电流的逐渐衰减造成内向电流幅值相对地逐渐增加，引起舒张去极化。由于IK的电流幅值很大，所以在窦房结P细胞的起搏活动中，起着最重要的作用。应该指出，IK的衰减在窦房结P细胞的自律活动发生原理中重要而在浦肯野细胞不重要，主要由于两者的最大舒张电位水平不同之故。前者最大舒张电位为－60mV，这时IK的幅值很大，举足轻重；后者最大舒张电位为－90mV，IK的衰减已经接近完毕，幅值很小，故所起作用很小。2）ICa：心肌细胞的跨膜钙流有两种，一种是L型(ICa-L)，形成窦房结细胞动作电位的去极化；另一种是T型(ICa-T)，比较微弱而短暂(transient)，故名。ICa-T通道的激活膜电位比较负，约为－50～－60mV（ICa-L通道的激活电位为－40mV）。窦房结P细胞复极到最大舒张电位－60mV时，ICa-T通道被激活开放，Ca2＋循之内流，引起舒张去极化。当舒张去极化达到ICa-L通道的阈电位水平时，ICa-L通道激活开放，产生一个新的动作电位。
3）If：在窦房结P细胞最大舒张电位水平，If通道的激活程度很小，If形成的内向电流也很小，所以在P细胞的舒张去极化发生原理中作用不很重要。但是，If通道对植物神经递质去甲肾上腺素和乙酰胆碱十分敏感，植物神经可以通过改变If通道的活动而调变窦性心律。
图4-7 窦房结P细胞舒张去极化和动作电位发生原理
3．决定和影响自律性的因素
自律性的高低取决于自动去极化的速度和最大舒张电位与阈电位之间的电位差距（图4-8）。
（1）最大舒张电位和阈电位之间的差距：两者间差距越小，自动去极化越易达到阈电位，自律性越高。阈电位很少变化，迷走神经递质乙酰胆碱使IK-ACh通道开放，K＋外流，最大舒张电位绝对值增大，和阈电位差距变大，自律性降低。
（2）4期自动去极化速度：速度越快，从最大舒张电位去极化到阈电位所需时间越短，自律性越高。交感神经递质去甲肾上腺素通过兴奋β1受体，促进If 和ICa-L通道开放，使窦房结和心室浦肯野细胞的自律性增加，既可以加快窦性心律，也可能引发室性期前收缩。迷走神经递质乙酰胆碱，除了可以增加K＋外流外，还可以抑制If和ICa-L通道，降低窦房结自律性。
4．自律性和心律失常
（1）窦性心律失常：正常窦房结以规则的节律发出冲动，每分钟约60～100次。自律性过高、过低、不规则或不能发出冲动，分别产生窦性心动过速、窦性心动过缓、窦性心律不齐和病态窦房结综合征。
（2）异位性心律失常：指由异位起搏点产生的心脏节律。一类是由于窦房结不能正常地发出冲动，潜在起搏点取代之产生冲动，保证心脏节律性跳动，称为逸搏(escape)。另一类是由于异位起搏点自律性异常增高，超过窦房结的自律性，异位起搏点抢先控制心脏产生提前的搏动，称为额外收缩或早搏(premature)。逸搏和早搏可以分别起源于心房、房室交界区或心室。
（三）传导性
心肌细胞具有传导兴奋的能力，称为传导性(conductivity)。兴奋的传导依靠局部电流刺激相邻细胞，使后者也发生兴奋。细胞间兴奋的传导主要经由闰盘的缝隙连接(gap junction)进行，因为该处电阻低，局部电流易于通过。心肌传导性的高低用兴奋的传播速度来衡量。
1．心脏内兴奋传播的特点
（1）兴奋通过特殊传导系统的有序传播：正常的节律性兴奋由窦房结产生，传到右、左心房。心房内兴奋除由心房肌本身直接传播外，还杂以浦肯野样细胞的"优势传导通路"(preferential pathway)，快速将兴奋传播到两侧心房，使两侧心房几乎同时收缩，形成一个功能合胞体(functional syncytium)。优势传导通路同时将兴奋传播到房室交界区，经房室束、左右束支、浦肯野纤维网到心室心内膜下心肌，然后依靠心室肌本身的传导，将兴奋经室壁中层传到心外膜下心肌，引起左右心室的兴奋收缩。由于心室内传导迅速，所以两侧心室也形成一个功能合胞体。
（2）心脏内兴奋的传导速度：心脏各部分心肌细胞电生理特性不同，细胞间的缝隙连接分布密度和类型不同，使得兴奋在心脏各部分的传导速度不同。心房肌的传导速度约为0.4m/s，"优势传导通路"约为1.0～1.2m/s。房室交界区的传导性很低，尤其是其中间的结区细胞产生的动作电位是慢反应动作电位，传导速度仅为0.02m/s，兴奋通过房室交界区耗时约0.1s，称为房室延搁(atrioventricular delay)。房室延搁的存在具有重要生理意义，它保证心室的收缩发生在心房收缩完毕之后，有利于心室的充盈和射血。兴奋传播通过房室交界区进入房室束、左右束支和浦肯野纤维网后，传导速度骤然加快，达到2～4m/s，将兴奋迅速传导到左右心室。这是由于浦肯野细胞直径粗大、细胞内阻小，动作电位0期最大去极化速率快（可达400～800V/s）、细胞间耦联紧密、缝隙连接又充分发育的缘故。左右束支和浦肯野纤维顺次兴奋室间隔、心尖和心底。浦肯野纤维深入室壁内层兴奋心室肌细胞，然后由心室肌细胞以0.4～0.5m/s 的传导速度使室壁由内而外发生兴奋。由于室内传导系统传导兴奋迅速，所以左右心室也几乎同时收缩，形成功能上的合胞体。
（3）房室交界区传导的生理、病理意义：房室交界中间部的结区兴奋时产生的慢反应动作电位是房室延搁重要的电生理基础。另外，前文已谈到，慢反应动作
电位的不应期特别长，往往延续到动作电位完全复极后，称为复极后不应期。房室交界区的长不应期对来自心房的过高频率的兴奋冲动（例如心房纤维性颤动时颤动频率可以高达500次/分）有一个阻滞过滤作用，落在房室交界区不应期中的兴奋不能下传到心室，只有在不应期过去后，心房的兴奋才能下传到心室，使心室有一定的时间充盈和射血，对循环机能有一个保护作用。但另一方面，正因为房室交界区传导速度慢，不应期长，对传导功能而言是一个薄弱环节，容易发生传导阻滞。房室传导阻滞是比较常见的一种疾病。
2．影响传导性的因素
（1）结构因素
1）心肌细胞：直径粗大、细胞内结构简单者，细胞内电阻较低，传导速度较快。例如浦肯野细胞直径可达70μm，细胞内肌丝较少，传导速度可达4m/s；而房室交界区中间部位的结区，细胞直径仅3～4μm，传导速度只有0.02m/s。
2）细胞间连接：心肌细胞间的兴奋传导通过缝隙连接完成。它是存在于相邻细胞间的膜通道结构。它不仅进行着细胞间信息的直接交流，对细胞的新陈代谢、增殖和分化过程都起着重要调控作用。构成缝隙连接的连接蛋白(connexin，Cx)有多种，不同心肌细胞间缝隙连接的分布不同，连接蛋白也不同，数量上也存在很大差异，这也是它们传导速度不同的一个重要因素。缝隙连接通道既是电压依从性的，也是化学依从性的。当心肌细胞受到损伤，细胞内酸中毒，pH值下降时，通道关闭，细胞间兴奋传导减慢。
（2）生理因素
兴奋传导依赖局部电流的传播来完成。传导速度快慢取决于兴奋细胞电活动引起的电位变动大小以及未兴奋部位的细胞能否接受刺激而发生兴奋。
1）兴奋细胞动作电位0期去极化速度和幅度：动作电位0期去极化速度越快，幅度越大，所形成的局部电流就越大、向前影响范围越广，相邻细胞去极化达到阈电位的速度就越快，传导速度也就越快。快反应动作电位去极化速率快，幅值大，所以浦肯野细胞、心房心室肌的传导速度快，而产生慢反应动作电位的窦房结、房室结细胞传导速度慢。
膜反应曲线(membrane responsiveness curve)的概念：快反应动作电位的0期去极化依赖于快钠通道的激活开放，后者又依赖膜电位的大小。前文已经谈到，快钠通道有激活、失活、备用三种状态，当心肌细胞膜处于正常极化状态，静息电位（或最大舒张电位）为－90mV时，快钠通道处于正常备用状态，一旦兴奋，通道可以充分激活开放，Na＋快速内流，动作电位0期去极化速率可以达到最大值。如果心肌细胞膜电位部分去极化，快钠通道就处于部分失活状态，兴奋时不能充分开放，Na＋内流量减少，动作电位0期去极化速率降低。心肌细胞膜电位部分去极化到－40mV，快钠通道全部失活，不能开放，不能产生快反应动作电位。如果以膜电位为横轴，以0期最大去极化速率为纵轴作图，可见两者的关系是一个S形曲线，称为膜反应曲线。某些药物可影响膜反应曲线的改变，如苯妥英钠可使膜反应曲线左上移位，提高传导性（图4-9）。
3相阻滞和4相阻滞：当房性期前收缩传导到心室，如果束支、心室肌细胞的动作电位尚未复极完毕，膜电位尚在部分去极化状态（3期），这时传导速度慢于正常，称为3相（期）阻滞(phase 3 block)。当房性逸搏下传至心室时，由于和上一次心动的间歇期过长，浦肯野细胞由于其本身固有的自律性，已经发生舒张除极，膜电位部分去极化，逸搏在心室内的传导速度也慢于正常，由于这种传导阻滞发生在4期，故称为4相（期）阻滞(phase 4 block)。
2）邻近未兴奋部位心肌的兴奋性：邻近未兴奋部位的心肌细胞静息电位和阈电位的电位差增大时兴奋性降低，膜去极化达到阈电位所需时间延长，传导减慢。若邻近心肌细胞膜快钠通道处在失活状态则不能引起兴奋，导致传导阻滞。若邻近心肌细胞膜快钠通道处于部分失活状态（如处于相对不应期或超常期内），则兴奋时产生的动作电位0期去极化速率慢、幅度小、传导减慢。
三、心电图
(Electrocardiogram)
正常心脏的节律性兴奋，其激动自窦房结发出后，按一定的途径和时程，依次传向心房、房室交界区和心室。与此伴随而产生的生物电活动，其传播方向、途径、顺序和时间都具有一定的规律性，具有很强的可重复性。人和动物的机体是容积导体，心脏的生物电活动可以传播到全身，用记录电极放置在身体任何部位，均可记录到有规律的电位变化，但波形因电极放置部位不同而不同。为便于分析对比，临床上将记录电极放在统一的肢体和胸前规定部位记录，分别称为肢（体）导联和胸（前）导联，所记录到的规律性的电位变化图形，称为心电图(electrocardiogram，ECG)。心电图反映的是心脏节律性兴奋的发生、传播和恢复过程中的生物电变化，和心脏泵血功能无直接关系。
（一）正常心电图的波形及其意义
正常心电图由P波、QRS波群和T波组成，有时在T波之后还有一个小的U波。心电图记录纸上有横线和纵线划出的小方格，其高和宽均为1mm，作为测量时间和电压的坐标，以横线表示时间，纵线表示电压。通常情况下，纸的走速和放大器灵敏度调节为横向每小格0.04s，纵向每小格代表0.1mV（必要时可以改变纸的走速和放大器灵敏度，但必须在记录纸上写明或明确定标），因此可以在记录纸上直接读出心电图各波段的电压幅值和时间（图4-10）。
1．P波(P wave)：由右、左心房的去极化产生，波形小而圆钝，波幅小于0.25mV，时间0.08～0.11s。右心房肥大造成P波高耸，左心房肥大造成P波时间延长或伴切迹。在P波前有窦房结的去极化，但其电位变化太微弱，用一般的心电图记录方法难以显示。故心电图用P波间接反映窦房结的电位变化。
2．P-R间期(P-R interval)：指从P波起点到QRS波群起点之间的时间，一般为0.12～0.20s。它反映兴奋从窦房结产生后，经过心房、房室交界区、房室束、束支、浦肯野纤维到达心室肌所需要的时间。其中大部分时间是在房室交界区内的传导。当房室传导延缓时，P-R间期延长；如果房室传导完全阻滞，则P波后不继以QRS波群。
3．QRS波群(QRS complex)：反映左、右心室按一定顺序的去极化过程，历时0.06～0.10s。QRS波群中第一个向下的波称为Q波，第一个向上的波称为R波，在R 波后面向下的波称为S波。由于各个导联在机体容积导体中所处的电场位置不同，所以在不同导联中这三个波并不一定都出现。QRS波群增宽，反映兴奋在心室内传导时间延长，可能有室内传导阻滞或者心室肥厚；QRS波群幅值增大，提示心室肥厚。如果是室性期前收缩，由于在心室内传导途径改变，传导速度减慢，QRS波群宽大畸形而且在它的前面没有与之有关的P波。
4．ST段(ST segment)：指QRS波群终点到T波起点之间的线段。正常心电图ST 段位于近基线的等电位水平，反映心室各部分之间电位差很小。ST段的上抬或下移离开基线达到一定范围，具有重要的疾病诊断意义。
5．T波(T wave)：由心室复极化产生。波幅一般为0.1～0.8mV，历时0.05～0.25s。T波方向和QRS波群的主波方向应该一致。在QRS波群主波向上的导联中，T波
波幅不应低于R波的1/10。T波是由于各部分心室肌的复极化不同步，出现电位差而形成。在不同导联T波形态各异。
心房复极波（心房T波，atrial T wave，Ta）：Ta波紧接在P波之后，方向与P波方向相反。由于心房复极电位微弱，波幅低，在时间上和P-R段、QRS波群重合在一起而被掩盖，一般不能看到。如果房室传导完全阻滞，房室脱节或心房肥大时，有时在心电图上可以看到Ta波。
6．Q-T间期(Q-T interval)：指从QRS波起点到T波终点的时间。代表心室开始兴奋去极化至完全复极的时间。Q-T间期的时间长短和心率呈负相关，这主要是由于心室肌动作电位时程因心率增快而缩短的缘故。
7．U波(U wave)：在T波后0.02～0.04s有时可以记录到一个低而宽的电位波动，称为U波。其方向与T波一致，波宽约0.1～0.3s，波幅常低于0.5mV。U 波的成因和生理意义尚不十分清楚。
（二）心电图和心肌细胞动作电位的关系
心电图是心肌细胞电活动的合力（也称综合向量）在体表的反映。窦房结、房室交界区、房室束、束支的电活动在常规心电图上不能反映出来，需要用特殊的技术方法才能记录到。末梢浦肯野纤维网深入到心室壁，其电活动难以和心室肌电活动分离进行观察。
图4-11是一个示意图，用以说明心电图和心肌细胞动作电位的关系。心房肌的去极化对应于P波；心房肌的复极化（Ta波）对应于P-R段，并部分重叠于QRS 波群内；心室肌的去极化从室间隔开始，然后扩布到心尖、心底，其电合力较大，且方向多次快速改变，在心电图上反映成为波幅较大、时间较短的QRS波群；心室肌的复极化较慢，在心室肌动作电位2期的早期，各部分心室肌之间没有电位差，形成位于心电图基线（等电位线）上的ST段；心室肌动作电位2期晚期和3期，由于各部分心室肌的复极化过程先后不一，存在电位差，故而形成T波。由于心外膜下心室肌动作电位时程短于心内膜下心室肌，所以心室去极化过程从心内膜下开始，而复极化却从心外膜下开始，去极化和复极化电活动的合力方向一致，所以T波和QRS波群的主波方向一致。U波的生成原理不明，有人认为反映末梢浦肯野纤维的复极化过程，但尚缺乏有力证据。
第二节心脏的泵血功能
(The pump function of heart)
心脏是一个由心肌细胞组成并具有瓣膜结构的空腔器官。心房、心室的有序节律性收缩舒张，造成各自心腔内压力、容积发生周期性变化，心脏各种瓣膜循压力差开启、关闭，使血液循单一方向循环流动。心脏对血液的驱动作用称为泵血功能(pump function)。心脏由左、右两个心泵组成，右心将血液泵入肺循环，左心将血液泵入体循环。每侧心泵都由心房、心室组成；心房收缩力较弱，帮助血液由心房流入心室，起初级泵作用；心室收缩力强，是心脏泵血的动力源。在心脏周期性舒缩过程中，瓣膜有序开闭，产生心音(heart sound)。
一、心肌收缩的特点
(The contraction characteristics of cardiac muscle)
心肌和骨骼肌同属横纹肌，含有由粗、细肌丝构成的和细胞长轴平行的肌原纤维，两者收缩原理相似。当胞浆内Ca2＋浓度升高时，Ca2＋和肌钙蛋白结合，触发粗肌丝上的横桥和细肌丝结合并发生摆动，使心肌细胞收缩。但心肌细胞的结构和电生理特性并不完全和骨骼肌相同，所以心肌的收缩有其特点：
1．心肌收缩对细胞外Ca2＋的依赖性：在骨骼肌细胞，触发肌肉收缩的Ca2＋来
自肌浆网内Ca2＋的释放。但心肌细胞的肌浆网不如骨骼肌发达，贮Ca2＋量少，其收缩有赖于细胞外Ca2＋的内流，如果去除细胞外Ca2＋，心肌不能收缩，停在舒张状态。心肌兴奋时，细胞外Ca2＋通过肌膜和横管膜上的L型钙通道流入胞浆，触发肌浆网终池大量释放贮存的Ca2＋，使胞浆内Ca2＋浓度升高100倍而引起收缩。这种由少量的Ca2＋引起细胞内钙库释放大量Ca2＋的机制，称为钙诱导钙释放(calcium-induced calcium release，CICR)。心肌肌浆网上有两种钙释放通道，因分别可与雷诺丁(ryanodine)和三磷酸肌醇(IP3)结合而分别称之为雷诺丁受体和IP3受体，在心肌主要是雷诺丁受体起作用。Ca2＋是雷诺丁受体的特异性激活物，从细胞外内流的Ca2＋可与之结合而使通道开放，大量Ca2＋从肌浆网释放入胞浆而引起心肌收缩。心肌的舒张有赖于细胞内Ca2＋浓度的降低。心肌收缩结束时，肌浆网膜上的钙泵逆浓度差将胞浆中的Ca2＋主动泵回肌浆网，同时肌膜通过Na＋-Ca2＋交换和钙泵将Ca2＋排出胞外，使胞浆Ca2＋浓度下降，心肌细胞舒张。
2．"全或无"式收缩：骨骼肌收缩的功能单位是运动单位，其收缩的强弱取决于参加收缩的运动单位的多少和每个运动单位收缩的强弱。心肌和骨骼肌不同，前面已经提到，心房和心室都分别是一个功能合胞体，一个细胞的兴奋可以迅速传播到全心房或全心室，引起整个心房或心室的收缩，称为"全或无"收缩。心肌收缩的强弱不像骨骼肌那样因为参加收缩的心肌细胞数目多少而变化，而是完全取决于各个心肌细胞的收缩强度的变化。
3．不发生完全强直收缩：图4-5显示，心肌细胞的有效不应期特别长，相当于心肌细胞的整个收缩期和舒张早期，因此心肌不可能在收缩期内再接受刺激而产生一个新的兴奋收缩，也就是说，心肌不会发生完全强直收缩，这一特征保证心脏交替进行收缩和舒张活动，有利于心脏的充盈和泵血。
二、心脏的泵血机制
(The mechanism of cardiac pump function)
（一）心动周期的概念
心脏一次收缩和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，心房和心室各自具有收缩期(systole)和舒张期(diastole)。如图4-12所示，心房和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。
心动周期的长度和心率成反变。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，收缩期和舒张期都相应缩短，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。
图4-12心动周期中心房和心室活动的顺序和时间关系
（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和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，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，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，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，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，推动血液在心房和心室之间以及心室和主动脉之间流动的主要动力是压力梯度。心室肌的收缩和舒张是造成室内压变化以及室内压和房内压、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是心室快速充盈的主要动力。房室瓣和半月瓣的开启和关闭完全取决于瓣膜两侧的压力梯度，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和室内压的急剧变化，有利于心室射血和充盈。如果瓣膜关闭不全，血液将发生返流，等容收缩期和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和左心室相同，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．心房的接纳和初级泵作用：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，有利于心脏射血和静脉回流。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 三个小的正向波和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。
三、心脏泵血功能的评价
(The evaluation of cardiac pump function)
心脏的主要功能是泵血，以适应机体的代谢需要。对心脏泵血功能进行评价，在医学实践中十分重要。心脏在单位时间内的射血量是反映心泵功能的基本指标，但必须结合其他一些指标，才能对心脏泵血功能作出正确的评价。
（一）心输出量
1．每搏输出量和射血分数：一侧心室在一次搏动中射出的血液量，称为每搏输出量(stroke volume)，简称搏出量。搏出量等于心室舒张末期容积和心室收缩末期容积之差。正常成年人在安静状态下左室舒期末期容积约为120～130ml，搏出量为60～80ml，平均约70ml。由此可见，每次心脏搏动，心室只射出心室腔内的一部分血液。搏出量与心室舒张末期容积的百分比称为射血分数(ejection fraction)，即
射血分数反映心室泵血的效率，正常人在安静状态下，射血分数约为50～60%。心脏在正常工作范围内活动时，搏出量始终和心室舒张末期容积相适应。当心室舒张末期容积增加时，搏出量也相应增加，射血分数基本不变。
在医疗实践中，射血分数比搏出量更有临床意义。例如在心室收缩功能减退而心室腔异常扩大时，其搏出量可能和正常人没有明显差别，但它和已经增大的心室舒张末期容积比例已不正常，射血分数明显下降，说明心室收缩功能明显减弱。2．每分输出量和心指数：一侧心室每分钟射出的血液总量，称为每分输出量(minute volume)，简称心输出量(cardiac output)，等于心率和每搏输出量的乘积。左右两侧心室在整个循环体系中呈串联关系，故输出量基本相等。健康成年男性，静息状态下平均心率为75次/分钟，平均搏出量为70ml(60～80ml)，则每分输出量约为5L/min(4.5～6.0L/min)。
心输出量和机体代谢水平相适应，可因性别、年龄、身材大小和活动情况不同而有差异。女性比同体重男性的心输出量约低10%，青年人心输出量大于老年人。成年人在剧烈运动时，心输出量可高达25～35L/min，全身麻醉下可以降低到2.5L/min。
在对比不同个体的心泵功能时，需要用体表面积对心输出量实测值进行校正，得到单位体表面积的心输出量数值，称为心指数(cardiac index)。心指数也因代谢、年龄等不同而变化。中等身材的成年人体表面积约为 1.6～1.7m2，安静和空腹情况下心输出量约为5～6L/min，故心指数约为3.0～3.5L/(min·m2)。这时的心指数也称为静息心指数，是评定不同个体心功能的常用指标。静息心指数在10岁左右时最大，可达4L/(min·m2)，以后随年龄增长而逐渐下降，到80岁时可降至2L/(min·m2)。肌肉运动时，心指数随运动强度的增加成比例地增高。妊娠、进食、情绪激动时，心指数也有不同程度的增高。
应该指出，在心指数的测定过程中，并没有考虑心室舒张容积的变化。因此，对病理状态下心脏的心泵功能评估，其价值不如射血分数。
（二）心脏作功量
心输出量固然可以作为反映心泵血功能的指标，但相同的心输出量并不完全等同于相同的工作量或消耗相同的能量。如左右心室尽管输出量相等，但其作功量和能量消耗显然不同。因此，心脏作功量比心输出量更能全面地对心脏泵血功能进行评价。
1．每搏功和每分功：心脏收缩推动血液进入动脉，一方面造成动脉血管内具有较高的压力，另一方面使血液以较快的速度流动。因此，心脏射血所释放的机械能转化为动脉血管内的压强能和血流的动能。心室一次收缩所作的功称为每搏功或搏功(stroke work)，它可以用搏出血液所增加的压强能和动能来表示。前者等于搏出量乘以射血压力，所以：
每搏功=搏出量×射血压力＋动能
一般情况下，动能在左室搏功中所占比例很低（＜1%），而且血液流速变化不大，故动能部分可以略而不计。射血压力为射血期左心室内压和舒张末期室内压力之差。由于射血期中左心室内压是不断变化的，测量计算比较困难，故实际应用时可以简化，用平均动脉压代替射血期左心室内压，左心房平均压代替左心室舒张末期压力，便可计算出每搏功。具体计算如下：
每搏功(g·m)=搏出量(cm3)×血液比重×(平均动脉压－平均心房压mmHg)×(13.6g/cm3)×(1/1000)
如搏出量为70ml，收缩压为120mmHg，舒张压为80mmHg，平均左房内压为6mmHg，血液比重为1.055，则每搏功为87.7g·m。
每分功(minute work)是指左心室每分钟作的功。等于每搏功乘以心率。若心率为75次/分钟，每搏功为87.7g·m,，则每分功为6.58kg·m/min。
心脏的收缩不仅仅是射出一定量的血液，而且使这部分血液具有较高的压强能和较快的流速。在搏出量相同的条件下，随着动脉血压的升高，心肌收缩的强度和心脏的作功量将增加。实验证明，心肌的耗氧量和心肌的作功量相平行，心室射血期压力和动脉压的变动对心肌耗氧量的影响大于心输出量变动的影响。因此，用心脏作功量来评定心脏泵血功能要比单纯用心输出量更为全面，尤其在对动脉压高低不等的各个体之间以及同一个体动脉血压发生变动前后的心脏泵血功能进行比较时更是如此。
正常情况下，左、右心室输出量基本相等，但肺动脉平均压仅为主动脉的1/6左右，故右心室作功量也只有左心室的1/6。
2．心脏的作功效率：在心动周期中，心肌消耗的能量不仅用于对外射出血液，完成机械功（外功），还把大部分能量用于完成离子跨膜主动运转、产生兴奋和启动收缩、产生和维持心室壁张力、克服心肌组织内部的粘滞阻力等，这部分能量不用于对外作功，称为内功，最后转化为热能释放。心脏所作的外功占心脏总能量消耗的百分比称为心脏的效率(cardiac efficiency)。心肌能量来源主要是物质的有氧氧化，故心肌耗氧量可作为心脏能量消耗的良好指标。心脏的效率可用下列公式计算：
正常心脏的最大效率为20%～25%，心肌耗氧量主要取决于心肌的张力和张力持续的时间。动脉血压升高时，为射出相同量的搏出量，心室必须加强收缩，收缩期室壁张力增高，心肌耗氧量增加，心脏效率降低。充血性心力衰竭时，外周血管收缩，心室射血的阻力加大，收缩期室壁张力增高；另一方面射血分数降低，心室舒张末期容积加大，舒张期室壁张力也增高，都导致心肌耗氧量增加，心脏的效率降低，最大效率可降至5%～10%。
（三）心脏泵功能的储备
健康成年人静息状态下心输出量为5L/min左右，剧烈运动时心输出量可以增加5～6倍，达25～30L/min。说明健康人心脏泵血功能有很大的储备。心输出量随机体代谢需要而增加的能力，称为泵功能储备或心力储备(cardiac reserve)。储备量的大小，可以反映心脏的健康程度。心脏每分钟能够射出的最大血量称最大输出量。有些运动员，心脏的最大输出量可达35L/min以上，为静息时的8倍，比普通健康人能更好地耐受剧烈运动。而某些心脏病患者出现心功能不全时，静息时心输出量和正常人差别不明显，而在运动时心输出量不能相应增加，出现心悸、气急等症状，说明心力储备降低。因此，心力储备的大小可以反映心脏泵血功能对机体代谢需求的适应能力。心力储备的大小主要取决于每搏输出量和心率能够提高的程度。
1．搏出量的储备：搏出量是心室舒张末期容积和收缩末期容积之差，两者都有一定的储备量，共同构成搏出量的储备。正常静息时心室舒张末期容积约125ml，搏出量约70ml。由于心肌组织胶原纤维的存在，心室不能过分扩大，一般只能达到140ml左右，因此舒张期储备只有15ml。而当心肌作最大收缩时，心室收缩末期容积可缩小到15～20ml，使搏出量增加35～40ml。因此，收缩期储备是搏出量储备的主要成分。收缩期储备通过提高心肌收缩力而实现。
2．心率储备：在一定范围内增快心率并保持搏出量不变，心输出量增加，可达静息状态时的2～2.5倍。因此，心率储备是心力储备的另一个因素。但心率过快时，由于舒张期过短，充盈不足，导致每搏输出量下降，反而使心输出量降低。健康成人心输出量随心率加快而增多的最高心率为160～180次/分钟。
心力衰竭患者，由于心肌收缩减弱，搏出量减少，心室作最大射血后心室内余血量增加，心室舒张末期容积增大，收缩期储备和舒张期储备都降低，使心率代偿性增快，在静息状态下已经动用了心率储备。另外，这类患者的心率增快至120～140次/分钟时心输出量就开始下降，更使心率储备降低。反之，运动员心肌纤维粗、收缩力强，射血充分，并有较大的收缩期储备；另一方面运动员在静息状态下的心率低于一般健康人，心肌收缩能力强，心室射血速度和舒张速度都快，心率达200～220次/分钟时心输出量才开始下降，其心率储备也大。
四、影响心输出量的因素
(The factors influence cardiac output)
心输出量等于搏出量乘以心率，凡能影响搏出量和心率的因素都可以影响心输出量。在心率不变的条件下，搏出量的多少取决于心室肌缩短的程度。后者取决于心肌收缩的力量（动力）和阻碍心肌缩短的力量（阻力）的大小。心肌收缩的力量决定于前负荷的大小和心肌收缩能力的高低；阻碍心肌缩短的力量则决定于后负荷的大小。
（一）前负荷
前负荷(preload)指肌肉收缩前所承载的负荷，它使肌肉在收缩前处于某种程度的拉长状态，具有一定的初长度(initial length)。心室肌收缩前的初长度就是心室舒张末期容积，它反映心室前负荷的大小。由于心室压力的测量比心室容积的测定较为方便和精确，且心室舒张末期容积和压力又有一定的相关性，所以实际工作中常用心室舒张末期压力来反映前负荷。在一定范围内，心室舒张末期容积（压力）越大，初长度越长，嗣后的收缩力量越强，搏出量和搏功越大。这一现象在20世纪初首先由Starling在离体心脏实验发现，故被称为Starling心定律。
以左心室舒张末期压力为横轴，左室每搏功为纵轴作图，可以得到两者相互关系的曲线，称为心室功能曲线(ventricular function curve)。
心室功能曲线大致可以分为三段：①充盈压在12～15mmHg的范围内（相当于16～20cmH2O），是心室的最适前负荷。一般情况下左心室充盈压为5～6mmHg，处于心功能曲线左侧的升支段，和最适前负荷还有一段距离。因而，心搏功随充盈压的增加而增加，说明心室肌有较大的初长度储备。这种通过心肌细胞本身初长度的改变而引起心肌收缩强度的变化，称为异长自身调节(heterometric autoregulation)。它保证了心搏出量能随回心血量的增加而增加，使心室舒张末期容积和压力维持在正常范围之内，在左、右心室心输出量保持基本相同中也起着重要的调节作用。②充盈压在15～20mmHg（相当于20～27cmH2O）的范围内，曲线趋于平坦，说明通过初长度变化调节其收缩功能的作用较小。③充盈压再升高，曲线平坦或轻度下倾，但并不出现降支。只有当心室出现严重的病理变化时，心搏功才会随充盈压进一步增加而下降（图4-14）。
异长自身调节或心室功能曲线反映了心肌纤维初长度能够调制收缩力，其原理可以从两个方面加以考虑：①肌节长度对收缩力的影响。心肌和骨骼肌不同，骨骼肌细胞在自然状态下肌节长度为2.0～2.2μm，这是骨骼肌的最适初长度，能产生最大收缩力。用外力可以拉长骨骼肌的初长度，当肌节长度被拉长到 2.4μm
以上时，粗肌丝和细肌丝的重叠明显减少，收缩力随之下降，当肌节长度被拉长到3.6μm时，骨骼肌收缩力降至零。而哺乳类心肌初长度的变化是有限的，在自然状态下由于心室腔血液的充盈和搏出，心室肌肌节长度的变化范围在1.8～2.0μm，而心室肌的最适初长度为2.0～2.2μm。即使在实验中前负荷很大的情况下，心室肌肌节长度也很少能拉长到 2.4μm。在这种情况下，心室肌做功的能力没有多大改变，因而心室功能曲线没有下降支。这是因为心室肌细胞间质有大量胶原纤维，形成胶原纤维网架，有很强的静息张力。另外，心室壁由多层肌纤维组成，肌纤维有多种走势和排列方向，因此心室肌不能被任意拉长。②肌肉初长度对肌细胞兴奋-收缩耦联的影响：有实验表明，当心肌细胞在最适初长度时，兴奋时细胞内Ca2＋浓度升得最高，收缩力最强。当初长度较短时，兴奋时细胞内Ca2＋浓度较低，收缩也较弱。这一方面是由于在最适初长度兴奋时，Ca2＋内流量多；另一方面是肌钙蛋白和Ca2＋的亲和力高之故。当心肌初长度缩短时，兴奋时Ca2＋内流量小，肌钙蛋白对Ca2＋的亲和力下降，故收缩力量随初长度缩短而下降。
异长自身调节的生理意义在于对搏出量进行精细调节，使心室射血量和静脉回心血量相平衡。在静脉回心血量突然增加或减少、或动脉血压突然升高、或左右心室搏出量不匹配等使充盈量发生微小变化时，都可通过异长自身调节改变搏出量，使之和充盈量保持平衡。但对于持久、剧烈的循环功能变化，例如运动时心搏出量的变化，则需要靠神经体液因素来进行调节。
（二）后负荷
后负荷(afterload)是肌肉开始收缩时才遇到的负荷或阻力。肌肉收缩时产生的主动张力用于克服后负荷，当张力大小等于后负荷时肌肉开始缩短，张力不再增加。后负荷越大，肌肉必须产生更大的主动张力才能克服这种阻力而开始缩短。对于左心室收缩和射血而言，后负荷就是主动脉压。心室收缩时，在左室内压未超过主动脉压前，心室肌不能缩短，表现为等容收缩，室壁张力增加，室内压急剧上升，当室内压超过主动脉压时，心室肌才能缩短射血。主动脉压越高，即后负荷越大，则心室等容收缩期越长，射血时间推迟并且相应缩短，同时心肌缩短的程度和速度降低，射血速度减慢，搏出量减少。动脉血压降低，则有利于心室射血。因此，心室搏出量和动脉血压成反变关系（图4-15）。
在整体条件下，当主动脉压在80～170mmHg范围内变化时，心输出量无明显改变。只有当动脉血压高于170mmHg时，心输出量才开始下降。这是体内多种调节机制协同作用的结果。当动脉血压突然增高时，因搏出量减少，左心室内残余血量增多，在右心室正常泵血的情况下，左心室舒张末期容积增大，通过异长自身调节使心肌收缩力增强，搏出量增大，心室舒张末期容积逐渐恢复。此后，尽管主动脉压仍维持在高水平，但搏出量不再减少，这是心肌收缩能力增强的结果。
如果动脉血压持续升高，心室肌将因收缩活动长期加强而出现心肌肥厚等病理变化，最后可因失代偿而出现泵血功能减退，导致心力衰竭，搏出量显著降低。这时若给予扩血管药物以降低后负荷，可以提高心输出量。
前文已经提到，心室收缩时只有当室壁张力等于后负荷时肌肉才能开始缩短射血，在射血过程中张力不再增加，因此心室射血期的室壁张力可以直接反映心室后负荷。心肌的收缩张力是决定心肌耗氧量的主要因素，影响心肌的作功效率。心室壁张力的大小可用Laplace定律进行计算，即：
由上式可知，室壁张力取决于室内压和心室的半径。室内压越高，即后负荷越高，
生理学中血液循环的名词解释 血液循环是生理学中一个极为重要的概念，它涉及到人体内部维持生命活动所必需的物质输送、代谢废物清除以及免疫防御等功能。本文将从血液循环的基本组成、循环的路径和循环中的关键概念等方面进行解释。 一、血液循环的基本组成 血液循环主要由心脏、血管和血液三个基本组成部分构成。心脏是血液的泵，它通过排血和收血的过程将血液推动到全身各个部分。血管网络则形成了血液在人体内部的运输通道，包括动脉、静脉和毛细血管等。而血液则是循环系统中的工作介质，携带着氧气、营养物质、激素等，同时也收集代谢废物和二氧化碳等。二、血液循环的路径 血液循环的路径可以分为两个大循环：体循环和肺循环。体循环也称为系统循环，是指血液从左心室流出，经动脉进入各个器官和组织，并通过静脉返回右心房的循环过程。肺循环则是指血液从右心室流出，经肺动脉进入肺部进行气体交换，再通过肺静脉回到左心房。这两个循环共同组成了人体内的循环系统，实现了血液的输送和循环。 三、循环中的关键概念 1. 心脏收缩：心脏通过收缩和舒张的过程推动血液循环。心脏收缩时，心室肌肉收缩，推动血液从心脏流出，使动脉血压升高，形成了动脉脉搏。 2. 动脉和静脉：动脉是心脏将血液输送到各个器官和组织的血管，其特点是血压较高、血液流速快且携带氧气和营养物质；而静脉则是将血液从各个组织和器官回到心脏的血管，其特点是血压较低、血液流速慢且携带二氧化碳和代谢废物。 3. 毛细血管：毛细血管是血管系统中最细小的血管，它连接了动脉和静脉，起着物质交换的重要作用。在毛细血管中，氧气和营养物质会通过血管壁进入组织细
胞，而代谢废物和二氧化碳则会从组织细胞流入毛细血管，实现了物质的交换和循环。 4. 血压和循环阻力：血压是血液在血管内对血管壁施加的压力，它由心脏收缩时的排血量和血管阻力决定。循环阻力是指血液通过血管时所受到的阻力，它取决于血管的直径、长度以及血液的黏稠度等因素。 5. 循环调节：体内具有多种调节机制来维持血液循环的稳定。例如，通过神经和激素调节可以控制心脏的收缩力和心率，从而调节心输出量；而血管的收缩和舒张也可以通过神经和激素调节来控制，以调整血管阻力和血压。 综上所述，血液循环是生理学中一个极为重要且复杂的概念。深入理解血液循环的基本组成、循环的路径以及循环中的关键概念，有助于我们认识到人体内部的物质输送和代谢过程的复杂性，进一步探索和研究生命活动的奥秘。通过不断积累和更新关于血液循环的知识，我们可以更好地维护和促进自身健康，也有助于对某些疾病的治疗和预防。
《生理学》-血液循环-名词解释 一、名词解释 1、心动周期 2、心率 3、每搏输出量 4、每分输出量 5、射血分数 6、心指数 7、房室延搁 8、期前收缩 9、代偿间歇 10、心室功能曲线 11、心肌自动节律性 12、窦性心律 13、异位心律 14、心力储备 15、超速驱动压抑 16、心电图 17、血压 18、外周阻力 19、动脉血压
20、收缩压 21、舒张压 22、脉搏压 23、平均动脉压 24、动脉脉搏 25、中心静脉压 26、微循环 27、Starling mechanism 28、cardiac contractility 29、有效滤过压 30、baroreceptor reflex 31、缓冲神经 32、renin-angiotensin system（RAS） 33、renin 34、angiotensin converting enzyme（ACE） 35 vasopressin（VP） 36、endothelium-derived relaxing factor （EDRF） 37、endothelin 38、血-脑屏障 答案 一、名词解释 1. 心动周期：心脏每收缩和舒张一次，构成一个心脏机械活动周期称为一
个心动周期。 2. 心率：心脏每分钟搏动的次数。 3. 每搏输出量：一侧心室每次搏动所射出的血液量，称为每搏输出量，简称搏出量。 4. 每分输出量：每分钟一侧心室排出的血液总量，称为每分输出量，即心输出量。 5. 射血分数：每搏输出量占心舒末期容积的百分比，称为射血分数。 6. 心指数：一般是指在安静和空腹状态下，每平方米体表面积的心输出量。 7. 房室延搁：兴奋通过房室交界时，传导速度较慢，延搁时间较长，称之为房室延搁。 8. 期前收缩：心室肌被一次额外刺激所引起的一次提前的兴奋和收缩，因该次兴奋和收缩是在下一次窦房结的兴奋到达之前，故又称早搏或期前收缩。 9. 代偿间歇：在一次期前收缩之后，伴有一段较长的心室舒张期，称为代偿间歇。 10.心室功能曲线：心室舒张末期压力值与相应的搏出量或每搏功绘制成的曲线。 11、心肌自动节律性：心肌细胞在没有受到外来刺激的条件下，自动产生节律性兴奋的特性。 12. 窦性心律：指在窦房结所控制下的心脏节律性活动。 13.异位心律：指由窦房结以外的心肌潜在起搏点所引起的心脏节律性活动。 14.心力储备：心输出量能随机体代谢需要而增加的能力。是人体适应环境变化的重要能力之一。健康成年人有相当大的心理储备，在强体力劳动时，心输
生理学——第四章血液循环 生理学——第四章血液循环 一、单选题 1.心室肌细胞0期的主要机理是 A.Na+内流 B.Ca2+内流 C.Cl-内流 D.K+外流 E.离子泵活动 【答案】A 2. 心肌细胞兴奋传导最快的部位是 A.窦房结 B.房室交界 C.房室束 D.左右束支 E.浦肯野纤维 【答案】E 3. 反映左右两心室的去极化过程的是 A.P波 B.QRS波群 C.T波 D.P-R间期 E.S-T段 【答案】B 4. 心动周期中从房室瓣关闭到半月瓣开放前为 A.等容收缩期 B.射血期 C.等容舒张期 D.充盈期
E.心房收缩期 【答案】A 5. 在心动周期中，心室内压最高的时期是 A.等容收缩期 B.射血期 C.等容舒张期 D.充盈期 E.心房收缩期 【答案】B 6. 能缓冲收缩压，维持舒张压的因素是 A.每搏输出量 B.循环血量 C.大动脉管壁的弹性 D.心率 E.外周阻力 【答案】C 7. 每一个心动周期中，动脉血压下降到的最低值称为 A.收缩压 B.舒张压 C.脉压 D.平均动脉压 E.体循环充盈压 【答案】B 8. 血浆蛋白明显减少 A.组织液生成减少 B.有效滤过压减少 C.血浆胶体渗透压下降 D.中心静脉压升高 E.收缩压升高 【答案】C
9. 心室肌细胞复极化3期的形成机制是 A.K+缓慢外流 B.Cl-迅速内流 C.K+迅速内流 D.K+迅速外流 E.Na+迅速内流 【答案】D 10.心室肌细胞动作电位静息期内离子活动是 A.单纯扩散 B.易化扩散 C.主动转运 D.出胞作用 E.入胞作用 【答案】B 11.心肌细胞有效不应期特别长的生理意义是 A.使心肌节律性兴奋 B.使心肌"全或无"式收缩 C.使心肌收缩更有力 D.使心肌不发生强直性收缩 E.使心肌同步收缩 【答案】D 12.心室内压变化的根本原因是 A.心室射血 B.心室充盈 C.瓣膜开放 D.心房舒缩 E.心室舒缩 【答案】E 13.比较大的阈上刺激才能使心室肌再次兴奋发生在 A.绝对不应期
第四章血液循环 一、心脏的泵血功能 1．心动周期 心脏一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期称为心动周期， 2．心动周期与心率的关系 心动周期时间的长短与心率有关，心率增快时，心动周期将缩短，收缩期和舒张期都相应缩短，但舒张期缩短的比例较大，心肌工作的时间相对延长，所以心率过快将影响心脏泵血功能。 二、一个心动周期中，各时期压力、容积、瓣膜启闭、血流方向变化情况如何？以左心室为例，现将心动周期中瓣膜开关、心室压力、心室容积、血流方向等四项变化简扼归纳下表 心动周期心室内压力房室瓣半月瓣血流方向心室容积 心房收缩期↑房>室 <动开关房→室增大 等容收缩相↑↑房<室 <动关关 -- -- 快速射血相↑↑房<室 >动关开室→动缩小 减慢射血相↓房<室 <动关开室→动缩小 等容舒张相↓↓房<室 <动关关 -- -- 快速充盈相↓↓房>室 <动开关 -- 增大 减慢充盈相↓房>室 <动开关房→室增大 注：房：代表左心房；室：代表右心室；动：代表主动脉 三、简述心脏泵血功能的评价指标 1．每搏输出量和心输出量一侧心室一次收缩所射出的血液量为搏出量；每搏输出量与心率的乘积为心输出量。 2．射血分数每搏输出量与心室舒张末期的容积的百分比。人体安静时的射血分数约为55％～65％。射血分数与心肌的收缩能力有关，心肌收缩力越强，则每搏输出量越多，在心室内留下的血量将越少，射血分数也越大。 3、心指数 以单位体表面积(m2)计算的每分输出量称为心指数。年龄在10岁左右，静息心指数最大，以后随年龄增长而逐渐下降。 4．心脏做功量 心脏收缩将血液射人动脉时，是通过心脏做功释放的能量转化为血流的动能和压强能，以驱动血液循环流动。其中压强能的大部分用于维持血压，搏出血液的压强能一般用平均动脉压表示。 四、试述心室肌细胞动作电位产生的机制。 心室肌细胞动作电位的全过程分为五个时期： (一)0期(去极化期) 在兴奋激发下，当心室肌细胞的静息电位去极化到达阈电位-70mV时，膜的钠通道开放，Na+快速大量流人细胞内流，使膜内电位迅速上升到+30mV，由去极化到反极化。膜内电位从0mV到+30mV，谓之超射。 (二)1期(快速复极化初期) 于快钠通道很快失活，Na+内流停止，同时钾离子通道激活，立即出现K+外流的快速短暂复极化过程。膜电位迅速下降到0mV左右，历时约10ms。 （三）2期(平台期或缓慢复极化期) 复极化电位达0mV左右之后，复极化过程变慢。主要是Ca2+缓慢持久的内流抵消了K+外流使膜电位保持在0mV左右，形成一个平坡，故称平台期。
生理学4血液循环 在人体生理学中，血液循环是一个至关重要的过程。它负责将氧气和营养物质输送到身体的各个部位，同时将废物和二氧化碳带走，以保持身体的正常运转。这一过程是由心脏、血管和血液共同完成的。心脏是血液循环的中心。它负责泵血，将血液输送到全身。心脏由四个部分组成：左心房、右心房、左心室和右心室。其中，左心室负责将血液泵入主动脉，而右心室则负责将血液泵入肺动脉。 血管是血液循环的通道。它们由平滑肌和内皮细胞组成，负责输送血液。血管分为动脉、静脉和毛细血管。动脉负责将血液从心脏输送到身体的各个部位，静脉则负责将血液从身体各部返回到心脏。毛细血管是动、静脉之间的微小通道，它们负责将血液输送给细胞。 血液是血液循环中的液体成分。它由血浆、红细胞和白细胞组成。血浆中含有大量的水分和营养物质，如葡萄糖、氨基酸和维生素等。红细胞则负责输送氧气，而白细胞则负责消灭病菌和清除废物。 肺循环：血液从右心室泵入肺动脉，经过肺部将二氧化碳排出，吸收氧气，然后返回左心房。 体循环：血液从左心室泵入主动脉，经过全身各部，将氧气和营养物
质输送给细胞，同时将废物和二氧化碳带走，最后返回右心房。 微循环：血液通过毛细血管与细胞进行物质交换。 淋巴循环：淋巴系统中的淋巴管负责输送淋巴液，清除废物和过多的液体。 物质交换：血液循环为身体的各个部位提供了氧气和营养物质，同时也将废物和二氧化碳带走。 免疫防御：白细胞在血液循环中巡逻，可以发现并消灭病菌和其他外来入侵者。 温度调节：血液循环帮助维持体温稳定，当身体温度过高时，血液流动加快以散热；当温度过低时，血液流动减慢以保持体温。 激素调节：内分泌腺分泌的激素通过血液循环到达靶细胞，调节生理功能。例如，胰岛素帮助细胞吸收葡萄糖，甲状腺激素调节新陈代谢的速度等。 维持内环境稳态：血液循环有助于维持体内的水、电解质平衡以及酸碱平衡，确保身体各系统的稳定运行。 神经传导：神经系统通过血液循环将信号传递给身体各部，指挥并协
生理学第九版血液循环 1. 介绍 血液循环是人体内一种重要的生理过程，通过血液的循环将氧气、营养物质和代谢产物等输送到全身各个组织和器官。本文将详细讨论血液循环的相关内容。 2. 血液循环的组成部分 血液循环由心脏、血管和血液三个组成部分构成。 2.1 心脏 心脏是血液循环的推动器，位于胸腔中央。它由心房和心室组成，通过心脏收缩和舒张的运动将血液推送到全身。心脏具有四个心腔：右心房、右心室、左心房和左心室。 2.2 血管 血管分为动脉、静脉和毛细血管。动脉将氧合血输送到全身各个组织和器官，而静脉将含有二氧化碳和代谢产物的血液返回到心脏。毛细血管是动脉和静脉之间的连接通道，能够实现氧气、营养物质和代谢产物的交换。 2.3 血液 血液是循环系统的主要成分，主要由血浆和血细胞组成。血浆是血液中的液体部分，含有水、蛋白质、电解质等物质。血细胞分为红细胞、白细胞和血小板，它们分别负责携带氧气、免疫防御和止血功能。 3. 血液循环的过程 血液循环的过程可以分为心脏收缩和舒张两个阶段。
3.1 心脏收缩 心脏收缩又称为心脏收缩期，当心脏收缩时，心房和心室的肌肉会收缩，将血液推送到全身。在心脏收缩期，心脏瓣膜会关闭，防止血液逆流。 3.2 心脏舒张 心脏舒张又称为心脏舒张期，当心脏舒张时，心房和心室的肌肉会松弛，允许血液从心脏的上、下腔流入心房。在心脏舒张期，心脏瓣膜会打开，使血液顺利进入心腔。 3.3 全身循环 全身循环是指血液从心脏流向全身各个组织和器官的过程。在心脏收缩期，氧合血通过主动脉进入全身动脉系统，经过毛细血管与组织细胞进行氧气和营养物质的交换。血液中的二氧化碳和代谢产物通过静脉系统返回心脏，进入肺部进行气体交换。 4. 血液循环的调节机制 血液循环的调节机制包括神经调节、激素调节和局部调节等多种方式。 4.1 神经调节 自主神经系统通过交感神经和副交感神经对心脏和血管进行调控。交感神经的兴奋可以增加心脏收缩力和心率，使血管收缩，从而增加血液的流动。副交感神经的兴奋则可以减慢心率和血管扩张，降低血液流速。 4.2 激素调节 激素在血液循环中起到重要的调节作用。例如，肾上腺素和去甲肾上腺素可以通过收缩血管和增加心脏收缩力来提高血液流速。另外，抗利尿激素可以调节血液容量和血压。 4.3 局部调节 局部调节是指组织和器官对血液流动进行自主调节的机制。当组织代谢活跃时，会释放出一些物质，如乳酸和氧化产物，刺激血管扩张，增加血液供应。
第三章循环生理 【习题】 一、名词解释 1.心肌自动节律性 2.窦性心律 3.异位心律 4.房室延搁 5.期前收缩 6.代偿间歇 7.心率 8.心动周期 9.每搏输出量 10.心输出量 11.射血分数 12.心指数13.心力储备 14.动脉血压 15.收缩压 16.舒张压 17.平均动脉压 18.脉搏压 19.中心静脉压 20.微循环 二、填空题 1.心室肌细胞动作电位1期复极是因_______外流产生的。 2.心室肌细胞的阈电位相当于_______通道的激活电位。 3.心肌细胞的生理特性有_______、_______、_______和_______。 4._______自律性最高。其原因是由于_______期自动_______速度快，被称为正常心脏。 5.主要根据心肌细胞动作电位_______期去极机制的不同，把心肌细胞分为快反应细胞及慢反应细胞。 6.心脏中传导速度最快的是_______。 7._______和_______是慢反应心肌细胞。 8.心肌快反应细胞动作电位0期是由_______内流所致，2期是由_______负载内向离子流和_______携带外向离子流所形成。 9.窦房结细胞0期去极化是由_______负载内向离子流所致，3期是由_______外流所致。 10.决定和影响自律性的最重要因素是_______。 11.决定和影响传导性的最重要因素是_______。 12.心肌兴奋性周期变化经历_______，_______和_______。 13.决定和影响兴奋性的因素有_______，_______，_______。 14.心肌发生兴奋后，有一段时间，无论给它多强的刺激，都不能引起它再兴奋，此期称为_______。 15.成人正常心率为_______～_______次/min。 16.在一个心动周期中，心室容积保持相对不变的时期是_______和_______。 17.用心音图描记心脏有四个心音。第一个心发生于_______；第二心音发生于_______；第三心音发生于_______；第四心音发生于_______。 18.正常成人安静状态下，心脏每分输出量为_______。 19.正常成人安静时每搏输出量为_______，心指数约为_______。 20.心脏的射血与充盈过程主要动力来源于_______的舒缩活动。 21.心率加快时，心动周期缩短，其中主要缩短的是_______。 22.在一定范围内，增加心脏后负荷，会同时增加_______，使心室收缩张力_______。 23.剧烈运动可使心舒末期容积从140 ml增加到160 ml，此称_______储备。 24.典型心电图包括五个基本波_______，_______，_______，_______，_______。 25.QRS波群出现在_______开始收缩之前，其波幅与T波相比通常较_______。 26.心电图上的_______间期是冲动从窦房结传到房室束所需要的时间。 27.心动周期中室内压最高在_______期末；最低在_______期末。 28.每搏输出量与心舒末期容积百分比称_______。 29.影响每搏输出量的因素有_______，_______和_______。 30.安静和空腹状态下，每平方米体表面积的心输出量称_______。 31.血流动力学中，血流阻力与_______ 和_______成正比，与_______4次方成反比。 32.在体循环中，平均血流速度在_______最快，在_______最慢。血压以_______最高，_______最低。 33.平均动脉压等于_______。 34.正常成人安静时的收缩压值为_______，舒张压为_______，脉压为_______。 35.影响动脉血压的因素有_______，_______，_______和_______。 36.增加每搏输出量将导致收缩压_______，脉搏压_______。 37.每搏输出量正常的高血压患者，由于其动脉顺应性减小，脉压则_______。
《生理学》 —血液循环 1.一个心动周期中，心室内容积最大的时刻是 A心房收缩期末 B减慢充盈期末 C减慢射血期末 D快速充盈期末 2.一个心动周期中，主动脉瓣开始关闭的瞬间是 A快速射血期初 B快速充盈期初 C等容收缩期初 D等容舒张期初 3.左心室内压最高的是 A等容收缩期末 B等容舒张期末 C快速射血期末 D快速充盈期末 4.左心室内容积最小的是 A等容收缩期末 B等容舒张期末 C快速射血期末 D快速充盈期末 5.第二心音的产生主要是由于 A房室瓣开放 B房室瓣关闭 C动脉瓣开发 D 动脉瓣关闭 6.比较不同个体之间的心泵功能，宜选用的评定指标是 A每搏输出量 B每分输出量 C射血分数 D心指数 7.心室扩大早期，泵血功能减退时，宜选用的评定指标是 A每搏输出量 B每分输出量 C射血分数 D心指数 8.心室功能减退病人代偿期射血分数下降的原因是 A每分输出量减少 B心室腔异常扩大 C心肌细胞增生肥大 D每搏输出量减少9.心率过快时心输出量减少的主要原因是 A等容收缩期缩短 B心室充盈期缩短 C心房收缩期缩短 D等容舒张期缩短10.生理情况下，能代表心室肌前负荷的指标是 A收缩末期容积或压力 B舒张末期容积或压力 C等容收缩期容积或压力 D等容舒张期容积或压力 11.心室肌收缩的后负荷是 A等容收缩期初心室内压 B大动脉血压 C快速射血期心室内压 D减慢射血期心室内压 12.心室肌前负荷增加时，将出现 A心室舒张末期室内压下降 B心室收缩时最大张力下降 C心室开始收缩时最大张力增加 D心室收缩时达到最大张力的时间延迟
E心室收缩时最大张力增加 13.心肌通过等长自身调节来调节心脏的泵血功能，其主要原因是 A心肌收缩能力增强 B肌小节的初长度增加 C横桥联结的数目增多 D心室舒张末期容积增大 14.动脉血压突然升高时，将引起 A左室射血速度增快 B心输出量增加 C左室收缩末期容积增加 D左室射血时达到最高室压的时间缩短E左室射血时最高室压下降 15.高血压患者较正常人明显增高的心泵功能指标是 A心输出量 B射血分数 C心指数 D心脏做功量 16.窦房结细胞动作电位0期去极化的原因是 A钠离子内流 B钙离子内流 C氯离子内流 D钾离子内流 E钾离子外流 17.心室肌细胞动作电位3期复极化的原因是 A钠离子内流 B钙离子内流 C氯离子内流 D钾离子内流 E钾离子外流 18.心室肌细胞动作电位平台期离子流有 A钾离子外流 B钙离子内流 C二者均有 D二者均无 19.窦房结细胞动作电位4期离子流有 A钾离子外流 B钙离子内流 C二者均有 D二者均无 20.心室肌细胞动作电位的主要特点是 A 动作电位去极相有超射现象 B复极时间长于去极时间 C有复极2期平台期 D 有明显的4期自动去极化 E动作电位的总时间长于骨骼肌 21窦房结细胞动作电位的主要特点是 A 动作电位去极相有超射现象 B复极时间长于去极时间 C有复极2期平台期 D 有明显的4期自动去极化 E动作电位的总时间长于骨骼肌 22.与心室肌细胞相比，窦房结细胞生物电活动的特征是 A零期去极化速度较快 B静息电位绝对值较小 C零期去极化可被河豚毒阻断 D四期去极化速度较慢 23.引起窦房结p细胞动作电位0期去极化的主要离子流是 A I Na B I K C I Ca-L D I Ca-T
生理学中的血液循环 血液循环是生理学的一个重要主题，它包括了一系列的生理过程，如心脏和血管系统的功能，血液成分和血流动力学等。血液循环是人体维持生命的重要手段之一，是许多重要器官如脑、心脏和肺等的正常运作的基础。下面，我们将从血液循环的概念、血液的成分、心脏和血管系统的功能、血流动力学等方面来详细阐述生理学中的血液循环。 一、血液循环的概念 血液循环是指血液在心脏和血管系统之间不断运动的过程。它主要包括动脉和静脉两个部分。动脉是将氧和营养物质输送到身体各个部位的血管，而静脉则是将二氧化碳和其他代谢产物从身体器官和组织中带回心脏和肺部。血液循环是维持身体正常功能的必要条件，因为它确保身体的所有部分都能获得它们需要的营养和氧气。 二、血液的成分
血液是由红细胞、白细胞、血小板和血浆四个组分组成的。红细胞负责运输氧气，而白细胞则是身体的免疫细胞，可以抵抗感染和病毒。血小板帮助止血和愈合伤口。血浆是血液中其他成分的液体部分，如水、电解质、蛋白质和激素等。这些成分构成了血液循环的基础，并确保身体能够正常运作。 三、心脏和血管系统的功能 心脏和血管系统是维持血液循环的关键。心脏是将血液泵入体内动脉的中心器官，而血管则是将血液输送到身体各个部分的管道。心脏由四个腔室组成：左右心房和左右心室。左心室是最强大的腔室，它将氧气和营养物质负责运输到身体各个部分。右心室则将血液带回到肺部，以从新纳氧。 血管是将血液从心脏输送到身体各个部位的管道。动脉与心脏相连，负责将氧气和营养物质输送到身体各个组织和器官。静脉则将二氧化碳和其他代谢产物带回到心脏和肺部。毛细血管是动脉和静脉之间的小分支，它们是每个组织中的关键部分，因为它们使氧气和营养物质能够到达每个细胞。 四、血流动力学
第四章血液循环 (Circulation) 本章导读 血液循环是维持生命的基本条件。生命不息，循环不止。机体内的血液通过周而复始的循环，运送营养物质、内分泌激素和其他生物活性物质到达相应的组织器官和靶细胞，同时携带其代谢终产物经由排泄系统排出体外，从而保证了新陈代谢的不断进行，实现了体液调节和血液的免疫防卫功能，进而维持了内环境理化性质的相对稳定。 循环系统是一套连续、封闭的管道系统，由心血管系统和淋巴系统两部分组成。血液循环的原动力来源于心脏的泵血功能，心脏泵血功能的实现是以其特定的生物电活动为基础的。按照心肌细胞不同的电生理活动特点，可将其分为两大类：一类是构成心房和心室壁的普通心肌细胞，即工作心肌细胞；另一类是具有自动节律性或起搏功能的心肌细胞，即特殊传导系统心肌细胞。心肌细胞具有的一般生理特性是：兴奋性、自律性、传导性和收缩性。正常心律的自律性兴奋由窦房结发出，传播到右心房和左心房，然后经房室交界区、房室束、浦肯野纤维传播到左、右心室，引起心房、心室先后有序的节律性收缩。心脏泵血的过程即是心脏进行节律性有序舒缩的过程。心脏一次收缩和舒张构成的一个机械活动周期即为心动周期，它可以作为分析心脏机械活动、研究其泵血机制的基本单位，对心脏泵血功能进行正确的评价具有重要的临床实践意义，其常用指标有心输出量、心脏作功量等。影响心输出量的因素有前负荷、后负荷、心肌收缩能力和心率。按照各类血管不同的功能特点，可将其分为三类：即动脉、静脉和毛细血管。血液由左心室泵出后，循动脉系统分配至各器官组织，在毛细血管网处进行物质交换后，又经静脉系统收集回流至右心房，继续新一轮的心肺循环。血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力，也即压强。血压的形成有两个基本的条件，即心血管系统内有血液充盈和心脏射血。动脉血压是血液在动脉内流动时对单位面积动脉管壁所产生的侧压力,可分为收缩压和舒张压。凡参与形成动脉血压的因素，都可以影响动脉血压。每个心动周期中，动脉内压力发生周期性的波动，引起动脉血管发生搏动，称为动脉脉搏。静脉又称容量血管，起着血液贮存库的作用。通常将右心房和胸腔内大静脉血压称为中心静脉压，由于其数值可以反映回心血量和心脏的射血功能，故在临床上常作为控制补液量和补液速度的指标。微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环。其基本功能就是进行血液和组织间的物质交换。物质交换的三种方式是：扩散、滤过和重吸收、吞饮。存在于组织、组织间隙内的液体称为组织液。组织液滤过和重吸收的相对趋势通常以有效滤过压的大小来衡量。淋巴系统是组织液回流入血的一条重要途径。淋巴回流的生理功能是将组织液中的蛋白质分子带回至血液中，并具有免疫和防御功能。不同的生理状况下，各组织器官的新陈代谢情况不同，对血流量的需要也就不同。机体通过神经和体液调节机制，改变心肌收缩能力和心率以调节心输出量，改变阻力血管和容量血管的口径以调节外周阻力和循环血量，同时结合局部血流量的自身调节，从而协调地进行各器官组织间的血量分配。机体对心血管活动的神经调节是通过各种心血管反射实现的，其中较为重要的是颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射，在对动脉血压进行快速调节的过程中起重要作用。体液因素包括肾素－血管紧张素系统、肾上腺素和去甲肾上腺素、血管升压素等，可调节全身或
1.心率：心脏每分钟搏动的频率。正常成年人安静时60~100次/min，平均75 次/min。 2.心动过缓：心率＜60次/min；心动过速：心率＞100次/min。 3.心动周期：心脏每收缩和舒张一次，称为一个心动周期。 4.心动周期中心腔内四大状态的变化 5.心音 6.每搏输出量/搏出量：一侧心室每次收缩射出的血量。 7.射血分数：每搏输出量占心室舒张末期容积的百分比。是评价心泵血功能的 指标。 8.每分输出量/心输出量：一侧心室每分钟射出的血量。 9.(静息)心指数：(安静和空腹时)每m²体表面积的心输出量。用于评定不同个 体的心功能。 10.影响心输出量的因素：（1）搏出量：①心肌的前负荷：心室舒张末期容积； ②心肌的后负荷：动脉血压；③心肌收缩能力；④：在一定范围内，心率越 快，心输出量越多。 11.普通心肌细胞(工作细胞)：有收缩性、兴奋性、传导性，无自律性。
12.特殊心肌细胞(自律细胞)：有自律性、兴奋性、传导性，无收缩性。 13.普通心肌细胞的生物电现象：（1）静息电位：-90mV，K+外流形成。（2）① 0期去极化：-90mV→+30mV，由Na+快速内流所致；②1期复极化：+30mV→0mV，由K+快速外流所致；③2期复极化(平台期)：0mV，由Ca2+内流，K+外流所致；④3期复极化：0mV→-90mV，由K+快速外流所致；⑤4期复极化(静息期)：-90mV，通过Na+–K+泵，摄K+排Na+、Ca2+。 14.自律细胞与心肌工作细胞生物电的最大特点：4期自动去极化。 15.心肌细胞的电生理特性-自律性、兴奋性、传导性；机械收缩特性-收缩性。 16.心脏正常起搏点：窦房结(自律性最高)。 17.窦性心律：由窦房结为起搏点所控制的心跳节律。 18.房室延搁：兴奋由心房传入心室时，在房室交界处耗时较长的现象。 19.房室延搁意义：使心房与心室交替收缩(不发生同步收缩)，并使心室收缩前 得到足够的血液充盈，有利于心脏的射血。 20.心肌细胞兴奋性的周期性变化：①有效不应期：兴奋性为0；②相对不应期： 兴奋性较低；③)超常期：兴奋性较高。 21.代偿间歇：在期前收缩后出现一段较长的停顿(心室舒张期)。 22.代偿间歇的机制：窦房结的下一次兴奋传来，正好落在期前兴奋的有效不应 期上。 23.心肌收缩性的特点：①同步收缩。②不产生强直收缩：原因是心肌细胞有效 不应期特别长，在此期内对任何刺激都不发生反应。③期前收缩与代偿间歇。 ④对细胞外Ca2+的依赖性。 24.血压：血液在血管内流动时对单位面积血管壁所产生的侧压力。 25.收缩压：100~120mmHg；舒张压：60~80mmHg。 26.脉压：收缩压与舒张压之差。30~40mmHg。 27.平均动脉压：=舒张压+1/3脉压。100mmHg。 28.血压形成的前提条件：足量的血液充盈；血压形成的必要条件：心室收缩射 血和血管外周阻力。 29.影响动脉血压的因素：①搏出量；②心率；③外周阻力；④大动脉的弹性作 用；⑤循环血量与血管容积。 30.中心静脉压(CVP)：右心房和胸腔内大静脉的血压。正常值：4~12cmH O。CVP 2的高低取决于：心脏射血能力和静脉回心血量。 31.微循环：微动脉与微静脉之间的血液循环，是血液和组织液进行物质交换的 场所。 32.微循环的血流通路及功能：①迂回通路/营养通路：营养物质的主要交换场 所；②直捷通路：直接送血液回心，保证回心血量相对稳定；③动-静脉短路：主要调节体温。 33.组织液：血浆经毛细血管壁滤过到组织间隙而形成的胶冻状液体。是细胞生 活的内环境。 34.组织液生成的结构基础：毛细血管壁通透性。 35.组织液生成的动力：有效滤过压。 36.有效滤过压=(毛细血管血压+组织液胶体渗透压)-(血浆胶体渗透压+组织液 静水压) 37.最基本的心血管中枢是：延髓。 38.肾上腺素：强心药；去甲肾上腺素：升压药。
生理学教案第四章血液循环 第四章血液循环 [教学目的与要求] 掌握生物电活动及其形成机制、心脏的泵血过程和机理、心输出量的调节及其评价。掌握动脉血压的形成机制及其影响因素，心血管活动的调节。熟悉心肌细胞生理特性及其影响因素。了解心脏的功能和电学与力学的基本概念；各类血管的功能特点与血液动力学概念。 [重点] 1. 心肌工作细胞(cardiac working cell)和自律细胞(rhythmic cell)跨膜电位变化特点及其形成机制、心肌细胞兴奋性的周期性变化及其与收缩的关系。 2. 心肌细胞兴奋性(excitability)、自律性(autorhythmicity)、传导性(conductivity)等电生理特性及其影响因素。 3. 心动周期(cardiac cycle)的概念、心室射血和充盈过程。心泵功能基本评定指标。 4. 动脉血压(arterial blood pressure)的概念、正常值、形成机制及其影响因素、中心静脉压(central venous pressure)的概念及其生理学意义、静脉回心血量及其影响因素。 5. 组织液的生成与回流及其影响因素。
6. 心脏和血管的神经支配特点、作用。延髓的心血管中枢及其作用、颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射(baroreceptor reflex)和心肺感受器引起的心血管反射(cardiovascular reflex)的概念、作用、特点、机制及其生理学意义。 [难点] 1. 心肌细胞兴奋性(excitability)、自律性(autorhythmicity)、传导性(conductivity)等电生理特性及其影响因素。 2. 正常心电图(electrocardiogram,ECG)的波形及其生理学意义。 3. 心脏泵血功能的调节。颈动脉体和主动脉体化学感受性反射。肾素－血管紧张素系统(renin-angiotensin system)、肾上腺素(epinephrine)与去甲肾上腺素(norepinephrine)、血管升压素（vasopressin,VP）和血管内皮生成的血管活性物质对心血管活动的调节作用。 [学时] 13-15 学时 概述： 血液循环(blood circulation )的概念：血液在心血管系统中，按一定方向周而复始地流动。
生理学第四章血液循环知识点总结 血液循环是人体内最为重要的生命循环之一，通过血液循环，身体可 以得到充足的氧气和养分，同时排出代谢产物和二氧化碳。血液循环 还协调了免疫和内分泌系统的功能，维持了体内稳态。在生理学的第 四章中，涉及了血管结构、心脏功能、血液流速等多个方面的知识点，下面我们将以从浅入深的方式来进行全面评估和总结。 1. 血管结构 1.1 血管组成：动脉、静脉和毛细血管 在血管结构部分，我们首先要了解的是血管的组成。人体内的血管主 要包括动脉、静脉和毛细血管三类，它们在结构和功能上各有特点。 动脉具有厚壁和弹性，能够承受心脏泵血时的压力，将含氧血液输送 到全身各个组织器官。静脉的壁较薄，但富含弹性纤维，起到血液回 流的功能。毛细血管是血管系统中直接与组织细胞接触的部分，通过 其薄壁，进行气体、养分和代谢产物的交换。 1.2 血管的自主调节功能 我们还需要了解血管具有的自主调节功能。血管能够根据组织器官对 氧气和养分的需求量，灵活调节血流量和血压，保持组织的正常代谢 活动。这种自主调节功能依赖于血管内膜的特殊细胞和生物活性物质 的调控作用，是维持机体内环境稳态的重要保障。
2. 心脏功能 2.1 心脏的构造和工作原理 在了解了血管结构后，我们将深入探讨心脏的功能。心脏是人体内一颗重要的器官，它由心房、心室、心瓣和心肌组成。心脏的工作原理是通过心房和心室的舒缩运动，使血液能够顺利地在体内循环。心脏的每一次收缩和舒张都受到心脏内传导系统的调节，确保了心脏的正常收缩节律和输出血量。 2.2 心脏的自律性和兴奋传导 心脏还具有自律性和兴奋传导的功能。心脏不仅能够自主地维持一定的搏动节律，还能够受到外界神经调节和体液调节的影响，实现适应机体需要的心率和心搏力。心脏的兴奋传导系统通过特定的电生理过程，将兴奋信号快速地传播至整个心脏肌肉组织，保证了心脏的高效协调收缩。 3. 血液流速 3.1 血流动力学的基本参数 我们还需要了解血液流速的相关知识。血液流速是指血液在血管内通过的速度，它是血液循环速率的重要指标。血流速的基本参数包括平均血流速、脉搏血流速等，它们反映了血流动力学的基本特征。在不同部位和状态下，血流速会因为血管结构、血液黏稠度和管腔阻力等因素而发生变化，对血液流速的深入了解有助于我们全面评估和掌握血液循环的生理特点。
第四章血液循环 三、习题 （一）填空题 1、亚极量运动中，心率增加的幅度越大，体能水平越差。 2、估算人体最高心率的经验公式是 HRmax=220-年龄。 3、在一个心动周期中，第一心音标志着收缩期的开始，其发生主要是心室肌收缩、房室瓣关闭和室内压力突然升高，使血液与心室壁振荡所致。 4、第二心音标志着舒张期的开始，其高低可反映主动脉压和肺动脉压的高低。 5、运动时最大心输出量的大小，取决于搏出量和心率的最高值，它是心泵功能贮备力 的标志。 6、心率加快时，心脏的收缩期和舒张期均缩短，其中以舒张期改变最明显。 7、健康成年男子安静时的心指数为 3.0-3.5 L?min-1?m-2,运动时则随运动强度增大成正比例增加。 8、耐力训练可使心室腔舒张末期容积增大，心肌收缩力增强，故射血分数不变。 9、评价心泵功能的指标有搏出量、射血分数、心指数、心力贮备、心脏作用 10、在动物实验中，切断心迷走神经，心率，说明迷走神经对心脏具有作用 11、心肌收缩能力受多种因素影响，其中横桥和肌凝蛋白 ATP酶是控制收缩能力的主要因素。 12、运动时，心率的增加与运动强度密切相关，所以运动实践中常用心率作为评定运动强度的生理标。 13、正常心脏的起搏点是窦房结于自律性最高的缘故。 14、自律细胞具有自律性，是因为它在 4 期能自动除极化。 15、静脉回心血量增加，将使心室舒张末期容积增加，从而使心室肌的初长度增加，心室通过 异长自身调节调节，使搏出量增加。 16、心肌细胞一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化可分为绝对不应期、相对不应期和超长期三个时期。 17、在心脏的特殊传导系统中，以房-室交界兴奋传速度最慢，这使心肌收缩前有充分的血液充盈。 18、正常成人静息时，每搏输出量平均 70 毫升，射血分数为 60 %。 19、动脉血压形成的条件是血液充盈血管、心室肌收缩。 20、成年人随着年龄的增加，动脉血压升高，尤以收缩压最为明显。 21、在一般情况下，收缩压高低主要反映每博输出量，舒张压高低主要反映外周阻力。 22、我国健康青年人安静时的动脉收缩压为 90~120mmHg，舒张压为 60~80 mmHg。 23、动力性运动时，骨骼肌中大量血管扩张，而内脏内血管收缩，故总外周阻力变化不大，舒张 压基本不变。 24、剧烈运动时肌肉血流量增加的非神经性调节的主要原因是肌肉本身代谢产物的增加和肌肉组织的低氧 25、微循环主要包括迂回通路、直接通路、动-静脉短路三类通路，其中动-静脉短路是实现迂回通 路交换物质主要场所。 26、剧烈运动时，机体所能达到的最高心率随年龄增长而下降，故通常用年龄来估算最高心率。 （二）判断题 1、在心动周期中，由于心房收缩，房内压升高，迫使房室瓣开放，血液由心房流入心室。（错） 2、最大心率随着年龄的增长逐渐增加。心率贮备在一定范围内随着训练程度的提高而增大。（错） 3、心室肌的前负荷可以间接地用外周阻力来表示，心室肌的后负荷则取决于大动脉内的血压。（错） 4、在其它条件不变的情况下，外周阻力增加时，致使舒张压降低，脉压增大。（错） 5、当组织代谢活动增强，代谢产物增多时，或因血液供应不足而缺氧时，可直接抑制血管平滑肌，使血管舒张，以增加血液的供应，适应组织代谢活动的需要。（）对 6、运动开始时，由于迷走神经活动加强，交感神经活动减弱，致使心率加快，血压升高，心输出量增多。（错）
第四章血液循环 血液系统：心脏和血管组成。 血液循环：血液在循环中按照一定的方向周而复始地流动，就称为血液循环。 心脏——血液循环的动力器官。 血管——输送血液的管道系统。 血循环的功能：①物质运输（主要功能） ②体液调节（运输各种内分泌激素和其他体液物质） ③血液防卫功能 ④内分泌功能（研究证实心脏和血管还具有此项功能） 第一节心脏的泵血功能 血液循环的过程：心脏不断地、有节律地收缩与舒张，将血液从静脉吸入心脏，并射入动脉而实现其泵血功能。 左侧——体循环 右侧——肺循环 瓣膜起着活门的作用，控制血液沿一个方向流动。 心脏的特点： ①功能合胞体：心肌细胞闰盘处的缝隙连接是细胞间通道，是低电阻区，具有高度的通透性。兴奋能够以局部电流的形式直接进入相邻细胞，实现同步性活动，增强心肌的收缩力。 ②对Ca2+依赖性大：心肌细胞肌浆网不发达，钙离子储备少。引起心肌细胞收缩的概离子大多来自细胞外。 第一节心脏的泵血功能 一）心动周期（掌握） 心脏一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期，称为心动周期。通常指心室的活动周期。在一个心动周期中，心房和心室的机械活动都可分为收缩期和舒张期。心动周期可作为分析心脏机械活动的基本单元。 心动周期的长短与心率有关。成年人心率为75次/分，则每个心动周期持续0.8秒。 全心舒张期：心房和心室均进入舒张状态，持续0.4秒。 在一个心动周期中，心房和心室的活动依一定次序和时程先后进行，心房和心室的收缩期均短于舒张期。当心率加快时，收缩期和舒张期均缩短，但舒张期缩短的程度更大，因此，心率过快时对心脏的持久活动不利。 二）心脏的泵血过程（掌握） 1. 心室收缩期 (0.3s) 等容收缩期（0.05秒）：房室瓣关闭—动脉瓣关闭 特点：心室容积不变，血液是不可压缩的，因此室内压↑↑。 射血期 快速射血期：0.10秒，泵出血量2/3（此期室内压升高达峰值） 减慢射血期： 0.15秒，泵出血量1/3 2. 心室舒张期(0.5s) 等容舒张期 (0.06－0.08s)：动脉瓣关闭——房室瓣关闭 特点：心室容积不变，室内压↓↓。 心室充盈期 快速充盈期：0.11秒，占2/3
生理学-血液循环 血液循环 第一节心肌细胞的生物电现象 根据心肌细胞的组织学和电生理特性，将心肌细胞分为两类：普通心肌细胞与特殊心肌细胞 ①工作细胞（非自律细胞）：心房肌、心室肌 特点：稳定的静息电位，具有收缩性 ②特殊传导系统（自律细胞） 窦房结、房室结（房室交界）、房室束（希氏束）、浦肯野纤维特点：不稳定的静息电位，具有自律性 工作细胞 ◆0期（去极期）：占时1~2mS 形成机制：Na+快速内流 （快Na+通道，可被TTX 阻断） ◆1期（快速复极初期）：占时10mS 形成机制：Na+内流停止，K+ 外流（It0） （K+通道可被TEA、4-AP 阻断） ◆2期（缓慢复极期、平台期）：占时100~150mS 平台期是区别于神经和骨骼肌细胞动作电位 的主要特征。 形成机制：Ca2+缓慢内流（ICa-L）慢钙通道 K+缓慢外流（IK1、IK） （L型钙通道，可被Mn2+、Ca2+阻断剂维拉帕米阻断） ◆3期（快速复极末期）：占时100~150mS 形成机制：Ca2+内流停止，K+外流增强 ◆4期（静息期） 形成机制：Na+-K+泵、Na+- Ca2+交换体，使离子分布恢复原态 3 : 2 3 : 1
最大舒张电位：自律细胞复极化达最大值的电位。 4期自动去极化：是心肌自律细胞自动产生节律性兴奋的基础，是能够自动产生兴奋的原因1. 窦房结与房室结 动作电位的特点： 最大舒张电位-70mV，阈电位- 40mV其绝对值较小 0期去极化速度慢、幅度小、时程较长 分期为0、3、4期，无明显的1、2期。 4期自动去极化速度快 形成机制： 0期去极化：Ca2+内流（L型钙通道-40mv时激活） 3期复极化：K+外流，Ca2+内流逐渐停止 4期自动去极化：机制较复杂 目前认为主要有三种离子流： 1. K+外流进行性衰减（最重要） 2. Na+负载的内向起搏电流（If） 3. 短时开放的T型钙通道-50mv时激活，Ca2+内流（I Ca-T）←镍阻断 当膜电位到达-40mv激活L型钙通道，产生新AP 2. 房室束与浦肯野细胞 相同点：分5期，其动作电位的形态和各期形成的离子基础与工作细胞基本相同。不同点：4期膜电位不稳定，能自动去极化形成机制： 1. K+外流进行性衰减 2. Na+内流为主的起搏电流（If） If通道是慢Na+通道，区别于0期的快Na+通道 激活电位不同： 慢Na+通道- 100mV；快Na+通道- 70mV 阻断剂不同： 慢Na+通道为Cs2+（铯）；快Na+通道TTX 快反应细胞：心房肌、心室肌、房室束与浦肯野纤维