在心脏内的单方向流动是怎样实現的②动脉内压力比较高，心脏怎样将血液射入动脉的③压力很低的静脉血液是怎样返回心脏的？ 现以左心室为例说明心室射血和充盈的过程，以便了解心脏泵血的机制 室壁心收缩和舒张，是造成室内压力变化从而导致心房和心室之间以及心室和主动脉之间产生壓力梯度的根本原因；而压力梯度是推动血液在相应腔室内之间流动的主要动力，血液的单方向流动则是在瓣膜活动的配合下实现的还應注意瓣膜的作用对于室内压力的变化起着重要作用，没有瓣膜的配合等容收缩相和等容舒张相的室内压大幅度升降，是不能完满实现嘚 心脏泵功能的评定 心脏泵功能是正常或是不正常，是增强或减弱这是医疗实践以及实验研究工作中经常遇到的问题。因此用什么樣的方法和指标来测量和评定心脏功能，在理论和实践上都是十分重要的 （一）心脏的输出量 心脏在循环系统中所起的主要作用就是泵絀血液以适应机体新陈代谢的需要，不言而喻心脏输出的血液量是衡量指标心脏功能的基本指标。 1．每分输出量和每搏输出量一次心跳┅侧心室射出的血液量称每捕输出量，简称搏出量每分钟射出的血液量，称每分输出量简称心输出量，等于心率与搏出量的乘积咗右两心室的输出量基本相等。 心输出量与机体新陈代谢水平相适应可因性别、年龄及其它生理情况而不同。如健康成年男性静息状态丅心纺平均每分钟75次，搏出量约为70ml(60～80ml)心输出量为5L/min(4.5～6.0L/min)。女性比同体重男性的心输出量约低10%青年时期心输出量高于老年时期。心输出量茬剧烈运动时可高达25～35L/min麻醉情况下则可降低到2.5L/min。 2．心指数心输出量是以个体为单位计算的身体矮小的人和高大的人，新陈代谢总量不鈈相等因此，用输出量的绝对值作为指标进行不同个体之间心功能的比较是不全面的。群体调查资料表明人体静息时的心输出时，吔和基础代谢率一样并不与体重成正比，而是与体表面积成正比的以单位体表面积(m2)计算的心输出量，称为心指数；中等身体的成年人體表面积约为1.6～1.7m2,安静和空腹情况下心输出量约5～6L/min故心指数约为3.0～3.5L/min·m2。安静和空腹情况下的心指数称之为静息心指数，是分析比较不同個体心功能时常用的评定指标 心指数随不同重量条件而不同。年龄在10岁左右时静息心指数最大，可达4L/min·m2以上以后随年龄增长而逐渐丅降，到80岁时静息心指数接近于2L/min·m2.肌肉运动时，心指数随运动强度的增加大致成比例地增高妊娠、情绪激动和进食时，心指数均增高 （二）射血分数 心室舒张末期充盈量最大，此时心室的容积称为舒张末期容积心室射血期末，容积最小这时的心室容积称为收缩末期容积。舒张末期容积与收缩末期容积之差即为搏出量。正常成年人左心室舒张末期容积估计约为145ml,收缩末期容积约75ml，搏出量为70ml可见，每一次心跳心室内血液并没有全部射出。搏出量占心室舒张末期容积的百分比称为射血分数。健康成年人搏出量较大时射血分数為55%～65%。 在评定心泵血功能时单纯用搏出量作指标，不考虑心室舒张末期容积是不全面的。正常情况下搏出量始终与心室舒张末期容積相适应，即当心室舒张末期容积增大时搏出量也相应增加，射血分数基本不变但是，在心室异常扩大、心室功能减退的情况下搏絀量可能与正常人没有明显判别，但它并不与已经增大的舒张末期容积相适应射血分数明显下降。若单纯依据搏出量来评定心泵血功能则可能作出错误判断。 （三）心脏作功量 血液在心血管内流动过程中所消耗的能量是由心脏作功所供给的；换句话说，心脏作功所释放的能量转化为压强能和血流的动能血液才能循环流动。 心室一次收缩所作的功称为每搏功，可以用搏出的血液所增加的动能和压强能来表示心脏射出的血液所具有的动能在整个搏功中所占比例很小，可以略而不计搏出血液的压强能可用平均动脉压表示，约相当于；舒张压+（收缩压～舒张压）×1/3由于心室充盈是由静脉和心房输送回心的血液充盈心室造成的，计算心室收缩释放的能量时不应将充盈壓（可用左室舒张末期压或平均左房压表示约为0.8kPa[6mmHg]）计算在内.搏功单位为g～m。搏功乘以心率即为每分功单位为kg～m/min。计算左室搏功和每分功的简式如下： 右心室搏出量与左心室相等但肺动脉平均压仅为主动脉平均压的1/6左右，故右心室作功量也只有左心室的1/6 用作功量来评萣心泵血功能，其意义是显而易见的因为心脏收缩不仅仅是排出一定量的血液，而且这部分血液具有适用高的压强能（以及很快的流速）在动脉压增高的情况下，心脏要射出与原先同等量的血液就必须加强收缩；如果此时心肌收缩的强度不变那么，搏出量将会减少實验资料表明，心肌的耗氧量与心肌的作轼量是相平行的其中，心输出量的变动不如心室射血期压力和动脉压的变动对心肌耗氧量的影響大这就是说，心肌收缩释放的能量主要用于维持血压由此可见，作为评定心泵血功能的指标心脏作功量要比单纯的心输出量，更為全面在需要对动脉压不相等的各个人，以及同一个人动脉压发生变动前后的心脏泵血功能进行分析比较时情况更是如此。 心脏泵功能的调节 机体在长期进化的过程中 发生和发展了一套逐步完善的循环调节机构，使循环功能适应于不同生理情况下新陈代谢的需要这種调节是在复杂的神经和体液机制参与下，通过对心脏和血管活动的综合调节而实现的（整体调节机制将后述）本节主要从心脏本身来闡述控制心输出量的因素的作用机制。 心输出量取决于心率和搏出量机体通过对心率和搏出量两方面的调节来调节心输出量。 （一）搏絀量的调节 心室肌的收缩是面临着动脉压（后负荷）的阻挡进行的等容收缩相内，心室肌收缩首先引起室内压升高只有当室内压升高箌超过动脉压时，心肌纤维才能缩短心室容积才能缩小，血液才能射出由此可见，在心率恒定情况下心室每次收缩的射血量取决于惢肌纤维缩短的程度和速度，这决定了心肌收缩产生张力（表现为心室内血液的压力）的程度和速度凡是能影响心肌收缩强度和速度的洇素都能影响搏出量，而搏出量的调节正是通过改变心肌收缩的强度和速度来实现的 1．心肌收缩的“全或无”现象 心肌细胞和骨骼肌细胞一样，收缩反应是由肌膜的兴奋通过兴奋～收缩耦联触发引起的；但是从整块肌肉来看，在骨骼肌一个细胞产生的兴奋不能扩布到叧一个细胞，只有在支配一个肌细胞有神经纤维发放神经波动时才会出现收缩效应；若发放冲动的神经纤维数目增加，可以引起更多的肌细胞兴奋和收缩整块肌肉的收缩增强。因此如果骨骼肌作单收缩，其收缩强度的改变可以来自两个方面一是由于单个肌细胞收缩強度的改变，另一原因是参与收缩活动的肌细胞数目发生变化心肌则不同，相邻的心肌细胞是由闰盘的特殊结构和特性兴奋可以通过咜由一个心肌细胞传播到另一个心肌细胞。因此整个心室（或整个心房）可以看成是一个功能上互相联系的合胞体，产生于心室某一处嘚兴奋可以在心肌细胞之间迅速传递引起组成心室的所有心肌细胞几乎同步收缩。从参与活动的肌细胞数目上看心肌的收缩是“全或無”的。这就是说心肌据要么不产生，一旦产生则全部心肌细胞都参与收缩由此可见，心肌收缩的强度不象骨骼肌那样可以因参加活动的细胞数目的不同而改变；各个心肌细胞收缩强度的变化是整块心肌收缩强度发生的唯一原因。所以搏出量的调节可以从单个心肌细胞收缩功能调控的角度来探讨 2．搏出量的调节搏出量和搏功的调节，是心脏生理中最基本最重要地课题之一从世纪末、本世纪初以来，众多学者对此进行了大量实验研究50年代中期，Sarnoff对这些研究资料进行详细分析之后将搏出量和搏功的调节归纳为：①由初长度改变引起的异长调节，以及②由心肌收缩能力改变引起的等长调节等方式 （1）异长调节：前已述，控制骨骼股收缩强度和速度的一个重要因素僦是肌肉本身的初长度而初长度是被动地由该肌肉收缩前所随的负荷（前负荷）所决定的。前负荷和初长度对肌肉收缩强度和作功能力嘚影响是双相的构成的长度～张力曲线类似抛物线，在前负荷和初长度达最适水平之前肌肉收缩强度和作功能力随前负荷～初长度的增加而增加；超过最适水平，收缩效果将随前负荷～初长度的继续增加而降低 后负荷对搏出量的影响：已知，离体肌肉的后负荷对收缩過程产生一定的影响对心室而言，动脉压起着后负荷的作用因此，动脉压的变化将影响心室肌的收缩过程影响搏出量。在心率、心肌初长度和收缩能力不变的情况下如果动脉压增高，等容收缩相室内压峰值必然也增高从而使等容收缩相延长而射血相缩短，同时射血相心室肌纤维缩短的程度和速度均减小，射血速度减慢搏出量因此减少。应该看到后负荷对心肌收缩活动的上述影响，是一种单純机械效应并不是某种功能调节机制进行调节的结果。从心肌收缩释放的能量的分配比例上可以很容易理解这个问题。当心肌收缩能仂不变时收缩释放的能量是恒定的。如果室内压力升高表示心肌产生张力消耗的能量相对增加，用于心肌纤维缩短将相对减少；如果肌肉作等长收缩释放的能量几乎全部用于产生张力。另一方面也应该看到，由于动脉压影响了搏出量又常常继发地引起一些调节机淛的活动。如上述动脉压的突然升高首先导致搏出量减少，结果造成心室内剩余血量增加充盈量增加，后者又再引起异长调节机制的調节搏出量可以恢复正常水平，即通过异长调节可以使动脉压增高所招致的搏出量减少的现象得到纠正但是，既然通过异长调节搏絀量已经恢复原有水平，那么心室的充盈一不是将同时恢复原水平，异长调节的作用被取消搏出量不是又因高动脉压状态的存在而减尐了吗？这就是说搏出量是否会出现时而降低、时而恢复的现象？许多实验都证明随着搏出题的恢复，心室舒张末期容积确实也恢复箌原水平但此时，搏出量仍然维持高水平并不出现再次减少的现象。进一步分析发现后一情况的出现乃是心肌收缩能力增强所致。盡管此时产生的张力随负荷的增加而有所增加但缩短的程度不但可以不降低，反而可能增加至于这种情况下心肌收缩能力为什么增强，原因尚不十分清楚可能是神经机液机制调节的结果。 综上所述心室后负荷的本身直接着搏出量，随后通过异长和等长调节机制使湔负荷和心肌收缩能力与后负荷相匹配，从而使机体得在在动脉压增高的情况下能够维持适当的心输出量。这种情况对于机体是有重要苼理意义的但也应看到，此时搏出量的维持是心肌加强收缩的结果，如果动脉压持续增高心室肌将因处于收缩强状太而逐渐肥厚，即发生了病理性改变随后将导致泵血功能减退。 （二）心率及其对心输出量的影响 健康成年人的安静状态下心率平均为每分钟75次（正瑺范围为每分钟60～100次）。不同生理条件下心率有很大变动，可低到每分钟40～50次高达每分钟200次。 心输出量是搏出量与心率的乘积心率增快，心输出量增加；但这有一定的限度如果心率增加过快，超过每分钟170～180次心室充盆时间明显缩短，率盈量减少搏出题可减少到僅有正常时的一半左右，心输出量亦开始下降当心率增快但尚未超过此限度时，尽管此时心室充盈时间有所缩短但由于回心血量中的絕大部分是在快速充盈期内进入心室的，因此心室充盈量以及搏出量不致于减少或过分减少，而由于心庇护增加每分钟的输出量增加。反之如心率太慢，低于每分钟40次心输出量亦减少。这是因为心室舒张期过长心室充盈早已接近限度，再延长心舒时间也不能相应增加充盈量和搏出量可见，心跳频率最适宜时心输出量最大，心率过快或过慢心输出量都会减少。 心率受自主神经的控制交感神經活动增强时，心率增快；迷走神经活动增强时心率减慢。影响心率的体液因素主要有循环血液中的肾上腺和去甲肾上腺素以及甲状腺素。此外心率受体温的影响，体温升高1℃心率将增加12～18次。 （三）心脏泵功能的贮备 心脏的泵血功能能够广泛适应机体不同生理条件下的代谢需要表现为心输出量可随机体代谢增长而增加。健康成年人静息状态下心率每分钟75次搏出量约70ml，心输出量为5L左右强体力勞动时，心率可达每分钟180～200次搏出量可增加到150ml左右，心输出量可达25～30L为静息时的5～6倍。心脏每分钟能射出的最大血量称最大输出量。它反映心脏的健康程度由上可以看出，在平时心输出量产是最大的，但能够在需要时成倍地增长表明健康人心脏泵血功能有一定嘚贮备力量。心输出量随机体代谢需要而增加的能力称为泵功能贮备，或心力贮备健康人有相当大的心力贮备，而某些心脏疾患的病囚静息时心输出量与健康人没明显差别，尚能够满足静息状态下代谢的需要但在代谢活动增强时，输出量却不以相应增加最大输出量较正常人为低；而训练有素的运动员，心脏的最大输出量远比一般人为主可达35L以上，为静息时的8倍左右