生理学血液循环教学课件PPT.ppt
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1、血 液 循 环,Circulation,第四章,Circulation,血液循环的功能,心脏为血液循环提供动力血管引导和分配血流到全身各处,血液循环的功能运输:气体(O2、CO2)营养物质和代谢产物激素热量免疫物质,第一节 心脏的泵血功能,Superior view of transverse plane,Anatomy of the Heart,Valves,Atrioventricular(AV)valves Guard the passageway between the atria and the ventricles Tricuspid valve between right atr
2、ium and right ventricle Bicuspid(mitral)valve between left atrium and left ventricleSemilunar valves Between ventricles and arteries Pulmonary valve between right ventricle and pulmonary artery Aortic valve between left ventricle and aorta,一、心脏的泵血过程和机制,每收缩和舒张一次分为收缩期(systole)和舒张期(diastole)心动周期与心率互为倒数
3、关系,(一)心动周期(cardiac cycle),成年人安静时的心率约为75 次/min,心动周期为0.8 s。心房收缩期占0.1 s,舒张期为0.7 s。心房进入舒张期的同时,心室开始收缩。心室收缩期持续0.3 s后,转为心室舒张期,约为0.5 s。心室舒张期的前0.4秒为全心舒张期。,Cardiac cycle,Systole and Diastole,The term systole means to contract,and diastole means to dilate.Atrial systole is contraction of the atrial myocardium,
4、and atrial diastole is relaxation of the atrial myocardium.Similarly,ventricular systole is contraction of the ventricular myocardium,and ventricular diastole is relaxation of the ventricular myocardium.,心房收缩在先,心室收缩在后。左右两侧心房或心室同步活动。舒张期比收缩期持续时间长。心率加快时,心动周期缩短,以舒张期缩短更明显。心肌细胞工作时间相对延长。,More about cardiac
5、 cycle,心腔内的压力、容积、血流、心脏瓣膜的启闭周期性变化,(二)心脏泵血过程,1.心房收缩期(atrial systole)2.心室收缩期(ventricular systole)(1)等容收缩期(isovolumic contraction phase)(2)快速射血期(rapid ejection phase)(3)减慢射血期(reduced ejection phase)3.心室舒张期(ventricular diastole)(1)等容舒张期(isovolumic relaxation phase)(2)快速充盈期(rapid filling phase)(3)减慢充盈期(re
6、duced ejection phase),心动周期分期,心动周期 持续时间(s)压力比较 房室瓣 半月瓣 血流方向 心室容积 心房收缩期 0.1 房室动 开 关 房室 心室收缩期 0.3 等容收缩期 0.05 房室动 关 关 快速射血期 0.11 房室动 关 开 室动 减慢射血期 0.15 房室动 关 开 室动惯性、慢 心室舒张期 0.5 等容舒张期 0.07 房室动 关 关 快速充盈期 0.11 房室动 开 关 房室 减慢充盈期 0.22 房室动 开 关 房室慢,心动周期中压力、容积、血流变化和瓣膜的开闭,1.使心室进一步充盈(初级泵作用)增加1/4。心室舒张末期容积增大,心室肌收缩的初长
7、度增加,从而提高心室的泵血功能。2.降低房内压,有利于静脉回流。心室的充盈主要靠心室舒张的抽吸作用。心房颤动 心室颤动,(三)心房在心脏泵血活动中的作用,(四)心音,S1音调 较低音响 较响持续时间 较长间隔时间 S1-S2 发生机制 房室瓣关闭和射血意义 标志心室收缩开始,S2较高较弱较短S2-S1半月瓣关闭标志心室舒张开始,S1 S2 S1,在某些健康儿童和青年人有时可听到第三心音和/或第四心音(心房音)。注意鉴别属于生理性还是病理性。心音图机心音图(phonocardiogram,PCG):第一心音、第二心音、第三心音和第四心音。第一心音和第二心音又各分4种成分。,第三心音、第四心音,A
8、ortic valvular insufficiency,Valvular insufficiency is a condition in which the valve do not form a tight seal when the valve is closed.Aortic valvular insufficiency result in an abnormal sound during ventricular diastole.,Valvular stenosis,Valvular stenosis is a condition that results from abnormal
9、 constriction of the valves ability to open fully.Aortic stenosis can be heard during ventricular.,(一)每搏输出量与每分输出量 1.每搏输出量(搏出量,stroke volume)一次心搏由一侧心室所射出的血量。成年人、安静:70 ml 搏出量=舒张末期容积-收缩末期容积(end-diastolic volume)(end-systolic volume)2.射血分数(ejection fraction,EF)搏出量占心室舒张末期容积的百分比。射血分数=搏出量/心室舒张末期容积100%健康成年人
10、:60 射血分数愈大,说明射血后残留在心室内的血液愈少。,二、心输出量与心脏做功,3.每分输出量(心输出量,cardiac output),每分钟一侧心室所输出的血量。每分输出量搏出量心率70 ml75 次/分5.25 L(56 L)。心输出量与机体新陈代谢的水平相适应,剧烈运动时可高达2535Lmin,女性比男性约低10。人体静息状态下的心输出量与体表面积成正比。4.心指数(cardiac index)每平方米体表面积的每分心输出量心指数=每分输出量/体表面积3.03.5 L(minm2),压强能:射血时心室内压力变化与容积变化的乘积。每搏功=(射血期左心室内压一左心室舒张末期内压)(舒张末
11、期容积-收缩末期容积)每搏功(g.m)=(平均动脉压-左心房平均压 mmHg)搏出量(cm3)13.6 g/cm3(1/1000)每分功(J)=每搏功(J)心率(次/分),心脏收缩做功,压强能(势能)产生和维持血压99%动能推动血流1%(计算时常忽略不计),(二)心脏作功量的测定,从作功的角度评价心脏泵血功能,比单纯看输出量更有意义。因为心脏的收缩不仅仅是排出一定量的血液,而且这部分血液具有很高的压强能。心肌的耗氧量与心肌的做功量是相平行的。在动脉血压升高的情况下,心室要射出与原先同等量的血液就必须加强收缩。右心室作功只有左心室的1/6。,用心脏作功量评价心脏泵血功能,心输出量随机体代谢的需求
12、而增加的能力心泵功能的储备(心力储备,cardiac reserve)静息状态下心率为75次/min,搏出量70ml。心输出量为5L左右。强体力劳动时,心率可达180200次/min,搏出量可增加到150ml左右,心输出量可达30L,是静息状态下的56倍。训练有素的运动员:8倍以上。,三、心脏泵血功能的储备,Cardiac reserve,心力贮备,心率贮备(2-2.5倍),搏出量储备,收缩期贮备 收缩末期容积的储备量(约为55ml),舒张期贮备 心室舒张末期容积的储备量(约为15ml),搏出量(前负荷、后负荷、心肌收缩能力)和心率(一)前负荷(preload):心室舒张末期的容积或心室舒张末
13、期压力。心室舒张末期的充盈程度决定心肌收缩前被拉长的程度,即心肌收缩的初长度(initial)异长自身调节,四、影响心输出量的因素,心室末期的充盈压增高到1215 mmHg时,曲线斜率最大,前负荷将处于最佳状态。此时肌节中的粗、细肌丝有效重叠的程度最佳,因而心肌的收缩力最强。当前负荷的增加超过了一定的限度后,心肌纤维的初长度就不再明显增加,每搏输出量也就不再增加,心室功能曲线趋于平坦。,心室功能曲线,心室舒张末期压或容积与搏出量或搏功的关系曲线:在一定范围内,前负荷(心室舒张末期压力)搏出量 前负荷过大搏出量不再继续,前负荷大小取决于:,前负荷,心舒末期充盈量,静脉回心血量,心室射血后剩余血量
14、,心房收缩力,充盈期持续时间,静脉回流速度,心肌收缩力,心率,静脉与心房、心室压力差,维持心室射血量与静脉回心血量之间的平衡。当某一时刻静脉回流量增加时,心室的充盈量也增加,通过异长自身调节,搏出量也会增加。使心输出量始终与静脉回流量相一致。,异长自身调节生理意义,(二)后负荷(afterload)大动脉血压,大动脉BP半月瓣开放延迟,等容收缩期、射血期射血速度与力量,搏出量(暂时),心室内余血、充盈量 心肌初长(异长调节)神经-体液因素心肌收缩能力(等长调节),搏出量接近原来水平,长期大动脉BP过高,心肌加强收缩维持心输出量心肌肥厚等病理改变泵血功能,心肌不依赖于前、后负荷而能改变其力学活动
15、的一种内在特性。取决于心肌细胞内部与收缩有关的各种酶的活性等内在因素,这些因素可在神经体液因素的影响下改变。调节心肌收缩能力可在前负荷不变的情况下调节心肌的收缩强度和速度,进而改变每搏输出量等长调节。,(三)心肌收缩能力(cardiac contractility),当心肌收缩能力增强时,心室功能曲线向左上方移位;反之向右下移位。交感神经兴奋、儿茶酚胺 心肌收缩能力ACh、缺氧、酸中毒 心肌收缩能力,Cardiac contractility,心输出量=搏出量心率在一定范围内,心率心输出量。心率过快或过慢,心输出量都会减少。,(四)心率,心率过快(200次/min)搏出量 心输出量 心室充盈时
16、间过短充盈不足 心肌工作时间相对消耗供能物质心肌收缩能力心率过慢(40次min)心室舒张期过长,心室充盈已达限度无法再增加充盈量和搏出量心输出量,一般成年人心率超过180次min时,每搏输出量和每分输出量均减少。久经体育锻炼者,在运动状态下,交感神经兴奋,心室充盈过程加快,往往心率达到200次/min,每搏输出量才开始降低。肾上腺素、去甲肾上腺素、甲状腺激素心率体温升高1心率约增加10次/分。,Heart rate,影响心输出量的因素:心输出量=搏出量心率(一)搏出量的调节 1.前负荷:心室舒张末期的容积或压力 在一定范围内,前负荷搏出量 2.后负荷:大动脉血压,大动脉BP半月瓣开放延迟,等容
17、收缩期、射血期射血速度与力量,搏出量(暂时),心室内余血、充盈量 心肌初长(异长调节)神经-体液因素心肌收缩能力(等长调节),搏出量接近原来水平,3.心肌收缩能力:取决于心肌细胞内部因素 交感神经兴奋、儿茶酚胺 心肌收缩能力 ACh、缺氧、酸中毒 心肌收缩能力(二)心率:在一定范围内,心率心输出量 心率过快或过慢心输出量,Summary,五、心功能评价,除每搏输出量、射血分数、每分输出量、心指数、每搏功、每分功外,还有:,(一)从心室压力变化评价心功能,心导管术(cardiac catheterization):左心室舒张末期压力(end-diastolic pressure)左心室收缩压最大
18、变化速率(+dP/dtmax):收缩功能,(二)从心室容积变化评价心功能,超声心动图(echocardiogram):,收缩功能:左心室收缩末内径(LVDs)、左心室收缩末容积(LVESV)、射血期最大容积变化速率(+dV/dtmax)、射血期最大压力变化速率(+dP/dtmax)、左心室射血分数(LVEF)、左心室缩短分数(LVFs)、舒张功能:左心室舒张末内径(LVDd)、左心室舒张末容积(LVESV)、充盈期最大容积变化速率(-dV/dtmax)、充盈期最大压力变化速率(-dP/dtmax),Echocardiography,心肌细胞:工作细胞(working cardiac cell)
19、:心房肌、心室肌自律细胞(rhythmic cell):,心肌细胞膜的生物电活动是引起和控制心肌收缩的始因素。,第二节 心脏的电生理学和生理特性,特殊分化的心肌细胞,包括窦房结、房室交界区、房室束和浦肯野纤维等。基本不含肌原纤维,无收缩性;具有自律性和特殊传导性;构成了心脏的起搏传导系统。,1、静息电位 在静息状态下细胞膜两侧外正内负的的电位,-90 mV。形成机制:(1)钾平衡电位(K+外流)(2)钠内向背景电流 与神经、骨骼肌细胞相似,一、心肌细胞的跨膜电位及其形成机制(一)工作细胞的跨膜电位及其形成机制,去极化(0期):-90+30mV(120mV),1-2ms复极化:快速复极初期(1期
20、):+30 0mV,10ms。0期和1期合称锋电位。平台期(2期):0mV,100150ms,是动作电位持续时间长的主要原因 快速复极末期(3期):0-90 mV,100150ms 静息期(4期):-90mV与骨骼肌相比,心肌细胞动作电位持续时间长,复极化缓慢,有平台期,二、动作电位:0、1、2、3、4期,0期(去极化期):Na+内流(同骨骼肌),快反应细胞 钠通道特点:快通道(激活快,失活快,1-2ms),电压门控通道,可被河豚毒(TTX)阻断。1期(快速复极初期)K+外流2期(平台期):内向电流:Ca2+内流 外向电流:K+外流,动作电位产生的机制,相互抵消,Ca2+通道特点:慢通道(激活
21、慢,失活慢),电压门控通道,可被Mn2+和Ca2+通道阻断剂如异搏定(verapamil)阻断。,3期(快速复极末期):Ca2+通道已失活,K+外流4期(静息期):主动转运,恢复膜内外离子浓度差 排出Na+、Ca2+,摄回K+(Na+-K+泵、Ca2+泵)进出电荷大致相等,Action potential,(二)自律细胞的跨膜电位及其形成机制,自律细胞生物电特点是4期自动去极化,达阈电位时,即爆发新的动作电位。,Autorhythmic myocardial cells,Pacemakers are small myocardial cells with few contractile fib
22、ersSpontaneously generate action potentialsEnables the heart to contract without any outside signalThe heart is myogenic:signal for contraction originates from heart muscle itself,(1)0期去极化缓慢:幅度小(70mV),时程长(7ms),Ca2+缓慢内流(慢通道),慢反应细胞。,(2)复极化时1、2期不明显。复极化:Ca2+通道逐渐失活Ca2+内流逐渐,K+通道激活 K+外流。(3)最大复极电位(-70mV)和阈电
23、位(-40mV)小,1窦房结P细胞,心室肌细胞,窦房结细胞,(4)4期自动去极化,K+外流进行性衰减(Ik通道逐渐失活),为主。Na+内流逐渐增多(If通道激活),这种Na+内流不同于心室肌0期去极的Na+内流,由If通道最大激活电流在-100mV左右,可被铯(Cs)阻断。正常时作用较小,超极化时才起重要作用。T型Ca2+通道激活和Ca2+内流。,窦房结有两种Ca2+通道:L(long lasting)型(ICa-L):0期开放T(transient)型(ICa-T):4期后半期开放 心室肌平台期开放的Ca2+通道为ICa-L,窦房结细胞4期自动去极,2.浦肯野细胞,动作电位与心室肌细胞相似,
24、但4期自动去极化。4期:内向电流If(Na+内流)逐渐增强,K+外向电流逐渐衰减。自律性较窦房结低。,二、心肌的生理特性,电生理特性:兴奋性(excitability)自律性(autorhythmicity)传导性(conductivity)机械特性:收缩性(contractivity),1.兴奋性的周期性变化,(一)兴奋性,指标:阈强度(阈值),Obsolute refractory periodEffective refractory periodRelative refractory periodSupranormal period,兴奋性的周期性变化,有效不应期 相对不应期 超常期膜电
25、位 0期3期-60mV 3期-60mV-80mV 3期-80mV-90mV兴奋性 0 逐渐恢复但低于平常 高于平常对刺激反应 不能引起动作电位 强刺激可引起动作电 较弱刺激也可引起(-55-60mV时可 位(去极速度慢,幅 动作电位(去极速 有局部反应)度小)度慢,幅度小)机制 Na+通道失活 Na+通道逐渐复活(Na+通道逐渐复活至 但较少)备用状态,膜电位 与阈电位距离小,对心室肌工作细胞来说,由于平台期的存在,动作电位时程较长,此有效不应期可长达200ms以上。有效不应期特别长是心室肌细胞的重要电生理特性。,心肌细胞动作电位与兴奋性的变化,2.影响兴奋性的因素,(1)静息电位水平(2)阈
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