心脏的泵血过程和机制
心脏的泵血功能主要由心室完成。
心室的收缩(ventricular contraction)和舒张(ventricular relaxation)是在一个心动周期中发生的重要的机械事件。心动周期(cardiac cycle)是指心房或心室收缩和舒张一次所经历的时间。正常人在安静状态下的心率为60~100次(多数人为70~80次),平均为75次,故每个心动周期历时0.8s,其中心室收缩0.3s,舒张0.5s。随心率加快,心动周期缩短,舒张期缩短的比例大于收缩期。
正常情况下,心室的活动受窦房结发放的冲动控制。心室的收缩和舒张,是在心室肌细胞电兴奋后发生的机械活动,并由此导致室内压力、容积、瓣膜开闭和血流方向的变化。
左、右心室的收缩和舒张是同时发生的。下面以左心室为例,叙述其收缩和舒张的动态发展和变化的过程。
在左心室舒张的晚期,左心房收缩将其内的血液挤入心室,使之得到进一步的充盈(心房收缩期)。随即心房舒张和心室开始收缩。心室收缩,室壁张力增加,使室内压迅速升高,当室内压高于房内压时,室内血液反流推动房室瓣关闭(由此引起的振动是产生第一心音的主要成分),此时,房室瓣和主动脉瓣均处于关闭状态,室内容积不变(等容收缩期);心室腔处于密闭的状态下,心室继续收缩,有利于室内压的发展和进一步升高,当室内压高于主动脉压时,推动主动脉瓣开放(等容收缩期结束),由于心室仍在强烈地收缩,致室内血液快速地射入主动脉,室内容积迅速缩小,室内压亦继续上升达最大值(快速射血期);随室内血液进入主动脉,室内容积缩小压力降低,而主动脉内容积增大压力升高,心室同主动脉间的压差减小,射血速度减慢,至射血末期,室内血液在心室收缩提供的动能作用下,逆压力梯度缓慢进入主动脉(减慢射血期),直至射血结束。(https://www.daowen.com)
心室收缩结束,即后转入舒张。心室舒张,室壁张力降低致室内压下降,当室内压低于动脉压时,主动脉内血液向心室方向反流而推动动脉瓣关闭(由此引起的振动是产生第二心音的主要成分),此时,主动脉瓣和房室瓣均处于关闭状态,室内容积不变(等容舒张期);心室腔处于密闭的状态下,心室继续舒张,有利于室内压向更低的方向发展。当心室进一步舒张使室内压低于房内压时,由于室内压低的“抽吸”作用,使肺静脉中的血液顺着房-室间的压差冲开房室瓣并快速进入心室,心室内容积和压力迅速增大和升高(快速充盈期);肺静脉同心室内的压差减小,血液流入心室的速度减慢,室内容积缓慢增大(减慢充盈期);心房收缩将其内的血液挤入心室,使之得到进一步的充盈(心房收缩期),随即进入下一个心动周期。
从上可见,心室的收缩和舒张造成室内压的发展和变化。此时的发展,本质是一种运动,是一种按一定方向并符合规律的运动变化,这种变化导致了新质的产生,即产生了心房和心室之间、心室和主动脉之间的压差,而这两个方面的压差又引起房室瓣和主动脉瓣的开放或关闭,进而推动室内血液进入主动脉和促使外周血液流入心室,并保证收缩时室内血液不反流入心房和舒张时主动脉内血液不反流入心室。
通过心室收缩提供的动力完成了心的泵血功能,实现了全身组织器官的血液灌流,保证了组织细胞功能活动的正常进行。心室通过舒张,使自身得到了充分的休息和血液供应,因左心室的供血主要发生在舒张期;同时,又得到了足够的血液充盈,为下次收缩泵血提供了条件。
心室的收缩和舒张,是一对完全相反的但又是在机体生命活动期间周而复始地发生相互转化的机械过程。心室的收缩促使室内血液泵入动脉,而舒张所致的室内压降低的“抽吸”作用,则是导致外周血液回流入心的主要因素(占70%或以上),心房收缩挤入心室的血量仅占总充盈量的10%~30%。心房收缩起到“辅助泵”的作用。在心室肥厚或各种原因使心室的顺应性降低以致影响其充盈时,心房收缩在心室充盈中的作用就显得更为重要。