心脏的泵血功能

四、心脏的泵血功能

心脏是由心肌构成并具有瓣膜结构的空腔器官。在整个生命活动过程中，心脏不停地进行收缩与舒张的交替活动，收缩时把心腔内的血液射入到压力较高的动脉内；舒张时能把压力很低的静脉血液抽吸回心脏，在心内瓣膜的配合下推动血液沿着单一的方向流动。心脏这种活动和水泵相似，故称为心泵（或血泵）。因此，心脏的基本功能是泵血。

心房和心室有节律地收缩和舒张是实现泵血功能的基本活动。

（一）心率与心动周期

１．心率每分钟心搏的次数称为心搏频率，简称心率（ｈｅａｒｔｒａｔｅ）。正常成人安静时，心率为６０～１００次／ｍｉｎ，平均约７５次／ｍｉｎ。心率可因年龄、性别及其他生理情况而有差异。例如，新生儿的心率可达１３０次／ｍｉｎ以上，随着年龄的增长而逐渐减慢，至１５～１６岁时接近成人水平。在成人中，女性比男性的心率稍快，安静或睡眠时心率减慢，运动或情绪激动时心率加快。经常进行体育锻炼或从事体力劳动者，心率较慢。心率是临床常用的诊疗指标之一，在评价心率时要充分考虑各种生理因素的影响才能得出正确的判断。

２． 心动周期　心房或心室每收缩和舒张一次称为一个心动周期（ｃａｒｄｉａｃ ｃｙｃｌｅ），即一次心搏。每一个心动周期首先是两心房同时收缩， 称为心房收缩期； 然后两心房开始舒张而两心室同时收缩， 称为心室收缩期； 最后心房、心室共同舒张， 称为全心舒张期。如以成人平均心率７５ 次／ ｍｉｎ 算， 则一个心动周期为０． ８ ｓ， 其中心房收缩期为０． １ ｓ、舒张期为０． ７ ｓ， 心室收缩期为０． ３ ｓ、舒张期为０． ５ ｓ， 全心舒张期约０． ４ｓ （图４－８）。

在心动周期中，心房和心室的舒张期均比收缩期长，这能让心肌得到充分的休息。此外，心房舒张期长有利于静脉血液回流到心房；心室舒张期长有利于心房和大静脉的血液充分回流到心室，保证心脏有效地射血。心动周期的长短与心率的快慢成反比，即心率快，心动周期缩短；反之，则心动周期延长。当心率过快时，心动周期缩短，其中收缩期和舒张期均缩短，但舒张期缩短更为明显，故对心脏的充盈和持久活动不利。由于心室在心脏泵血过程中起主要作用，因此，临床上所说的心缩期和心舒期是指心室的收缩期和舒张期。

心脏复律术

心脏复律术是电学治疗心律失常的一种方法。它是利用除颤器发出高能量短时限的脉冲电流，电流通过心肌纤维的瞬间同时除极，从而消除折返激动，抑制异位心律，恢复心律。心脏复律术是心肺复苏的关键技术，是治疗快速心律失常（如心房扑动、心房颤动等）的常用方法。

（二）心脏泵血的过程及机制

心房和心室有规律地舒缩，造成心腔内的压力、容积有规律地变化，也使心瓣膜有规律地开启和关闭，从而使心脏完成泵血功能。心脏泵血过程以心室的舒缩为中心，左心和右心的活动基本一致。故通常以左心室为例，阐述一个心动周期中心室内压力、瓣膜开闭和血流方向以及容积的动态变化过程。

１．心室收缩期根据心室内压力和容积等的变化，室缩期可分为等容收缩期、快速射血期、减慢射血期（图４－９）。

（１）等容收缩期：心室收缩前，室内压低于主动脉压和心房内压，此时主动脉瓣（由３个半月瓣组成）关闭而房室瓣开放，血液不断流入心室。心室收缩开始后，室内压迅速升高，在室内压超过房内压时，心室内血液推动房室瓣使其关闭，防止血液倒流入心房。但此时心室内压力未超过主动脉压，主动脉瓣仍处于关闭状态，心室暂时成为一个封闭的腔。从房室瓣关闭到主动脉瓣开放的这段时间，心室容积不变，故称为等容收缩期（ｉｓｏｖｏｌｕｍｉｃｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ）。等容收缩期历时约０．０６ｓ，该期的长短与心肌收缩力的强弱及动脉血压的高低有关，在心肌收缩力减弱或动脉血压升高时，等容收缩期将延长。

（２）快速射血期：随着心室肌的继续收缩，心室内压继续上升，一旦心室内压超

过主动脉压，心室的血液将把主动脉瓣冲开，迅速射入动脉，心室容积随之缩小。但由于心室肌强烈收缩，室内压可继续上升达最高值。此期血液射入动脉速度快、量多，故称为快速射血期（ｒａｐｉｄｅｊｅｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ），此期射血量约占每搏输出量的２／３。快速射血期历时约０．１ｓ。

（３）减慢射血期：快速射血期后，因大量血液进入动脉，动脉内压力上升，与此同时，由于心室内血液减少，心室收缩强度减弱，导致射血速度逐渐变慢，称为减慢射血期（ｒｅｄｕｃｅｄｅｊｅｃｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ），历时约０．１５ｓ。在减慢射血期内，室内压已略低于大动脉压，但血液仍具有较大的动能，靠惯性作用继续流入动脉，但射血速度减慢，射血量减少。减慢射血期末，心室容积缩至最小。

２．心室舒张期心室舒张期按心室内压力和容积的变化可分为等容舒张期和充盈期，充盈期又可分为快速充盈期、减慢充盈期和心房收缩期三个时期（图４－９）。

（１）等容舒张期：心室舒张开始，室内压下降，在心室内压低于主动脉压时，动脉内血液顺压力差反流，使主动脉瓣关闭，防止血液反流入心室。此时心室内压仍高于心房内压，房室瓣仍处于关闭状态，心室再次形成密闭的腔，无血液进出心室，心室容积不变。此期从动脉瓣关闭到房室瓣开启为止，称为等容舒张期（ｉｓｏｖｏｌｕｍｉｃｒｅｌａｘ⁃ａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ），历时０．０６～０．０８ｓ。

（２）快速充盈期：随着心室继续舒张，室内压继续下降，直至心室内压低于房内压时，心房内的血液顺压力差推开房室瓣快速流入心室，心室容积急剧增大，称为快速充盈期（ｒａｐｉｄｆｉｌｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ），历时约０．１ｓ。此期心房内的血液向心室内快速流动，主要是由于心室舒张时室内压下降形成的“抽吸”作用。此期进入心室的血液量约占心室总充盈量的２／３。

（３）减慢充盈期：随着心室内血量的增多，房室之间压力梯度逐渐减小，血流速度减慢，心室容积进一步增大，称为减慢充盈期（ｒｅｄｕｃｅｄｆｉｌｌｉｎｇｐｅｒｉｏｄ），历时约２２ｓ。此期房室瓣仍处于开放状态，大静脉内的血液经心房缓慢流入心室。０．

（４）心房收缩期：在心室舒张的最后０．１ｓ，心房开始收缩，房内压升高，血液顺压力差进入心室，使心室进一步充盈。房缩期持续约０．１ｓ。由心房收缩增加的心室充盈量仅占心室总充盈量的１０％～３０％，心室充盈过程至此完成，并立即开始下一次心室收缩与射血的过程。

心动周期中各期左心室内压力和瓣膜开闭及心室容积的变化如图４－１０所示。

５．等容舒张期３．快速射血期４．减慢射血期２．等容收缩期

１．心房收缩期

６．快速充盈期７．减慢充盈期

综上所述，在一个心动周期中，心室的收缩与舒张引起心室内压力变化是造成室内压与房内压、室内压与动脉压之间压力差变化的主要原因，而压力差又是引起瓣膜开闭的直接动力。瓣膜的开闭是血液呈单向流动的关键，即从心房流向心室，再从心室流向动脉。心脏泵血过程是在心室活动的主导作用下进行的，心房内压力变化小，不起主要作用。临床上心房纤颤时，心房不能正常收缩，心室充盈量虽有所减少，尚不致引起严重后果。但是，如果心室纤颤，心室不能正常射血，则心脏的泵血功能立即发生障碍，将危及患者生命。

（三）心脏泵血功能的评价

心脏的主要功能是泵血，因而单位时间内从心脏射出的血液量是衡量心脏功能的基本指标。对心脏泵血功能进行正确的评价，具有重要的生理学意义和临床实用价值。

１．每搏输出量和射血分数一侧心室每收缩一次所射出的血量，称为每搏输出量，简称搏出量（ｓｔｒｏｋｅｖｏｌｕｍｅ）。在安静时一侧心室舒张末期的容积约为１２５ｍＬ，正常成人搏出量约为７０ｍＬ（６０～８０ｍＬ），因而心室射血后，心室腔内仍有剩余血液。搏出量占心室舒张末期容积的百分比称为射血分数（ｅｊｅｃｔｉｏｎｆｒａｃｔｉｏｎ，ＥＦ）。正常人射血分数为５５％～６５％。心室肌收缩力增强时，射血分数增大。当心室出现病理性扩大、心功能减退时，由于心室舒张末期充盈量增加，搏出量与正常人差异不大，而射血分数却有明显下降，所以用射血分数作为评价心功能的指标更为全面。目前射血分数已成为临床工作中评定心功能应用较为广泛的重要指标之一。２．每分输出量和心指数每分钟由一侧心室射出的血量，称为每分输出量，简称心输出量（ｃａｒｄｉａｃｏｕｔｐｕｔ），它等于搏出量乘以心率。如心率按７５次／ｍｉｎ计算，搏出量为６０～８０ｍＬ，则心输出量为４．５～６Ｌ，平均约为５Ｌ。左右心室的心输出量基本相等。成年女性比同体重男性心输出量约低１０％，青年时期的心输出量高于老年时期。重体力劳动或剧烈运动时，心输出量可比安静时提高５～７倍，情绪激动时心输出量可增加５０％～１００％，心输出量始终与机体代谢水平相适应。心输出量可因性别、年龄、体型等差异而不同。为比较不同个体间的心脏泵血功能，可用体表面积对心输出量进行验正。静息状态下心输出量与体表面积（ｍ２）成正比。以每平方米体表面积计算的］称为心指数（ｃａｒｄｉａｃ心输出量［Ｌ／ｉｎｄｅｘ）。我国中等身材的成人体表（ｍｉｎ·ｍ２）７ｍ２，安静和空腹时心输出量为４．５～６Ｌ／ｍｉｎ，故心指数为３．０～３．５面积为１．６～１．（ｍｉｎ·ｍ２），称为静息心指数。心指数是分析、比较不同个体静息时心脏功能的评Ｌ／定指标，是临床常用评定指标之一。心指数可因不同生理条件而异，一般１０岁左右的（ｍｉｎ·ｍ２）以上。以后随年龄增长逐渐下降，到８０儿童静息心指数最大，可达４Ｌ／岁时静息心指数降到接近于２Ｌ／（ｍｉｎ·ｍ２）。运动、妊娠、情绪激动、进食等情况下，心指数均增大。

３．心脏做功量心室活动时所做的功推动血液流动，故心室所做的功是衡量心功能的主要指标之一。心室收缩一次所做的功，称为每搏功（ｓｔｒｏｋｅｗｏｒｋ）。心室每分钟所做的功，称为每分功或分功。左心室每搏功可用下式表示：左心室每搏功＝搏出量×（主动脉平均压－左心房平均压）。由此可见，心脏做功不仅与心输出量有关，还与血压有关。因此，用心脏做功量作为评价心脏泵血功能的指标要比单纯心输出量更为全面、更有意义，特别是在动脉压不相等的情况下。正常情况下左右心室搏出量基本相等，但肺动脉平均压仅为主动脉平均压的１／６，所以右心室做功量也只有左心室的１／６。（四）影响心输出量的因素

心输出量决定于搏出量和心率，凡能影响搏出量和心率的因素均可影响心输出量。搏出量又受心肌的前负荷、后负荷和心肌收缩能力的影响。

１．影响搏出量的因素搏出量取决于心室肌的收缩强度和速度。心肌和骨骼肌一样，其收缩强度和速度也受前负荷、后负荷和肌肉收缩能力的影响。

（１）心肌的前负荷：心室收缩前所承受的负荷，称为心肌的前负荷，通常用心室舒张末期容积或压力来表示。在一定范围内，心肌的前负荷增大，心肌初长度增加，心肌的收缩力增强，搏出量增多。若前负荷过大，心肌初长度超过一定限度，收缩力反而减弱。因此，在输血或补液时，应严格控制输血、补液的速度和量，以防发生急性心力衰竭。

（２）心肌的后负荷：后负荷是指肌肉收缩后遇到的负荷。大动脉血压是心室肌收缩后遇到的阻力，称为心肌的后负荷。心室收缩时，必须克服大动脉血压才能将血液射入动脉。当其他因素不变，动脉血压增高时，心肌后负荷增大，使主动脉瓣开放推迟，等容收缩期延长，射血期缩短，搏出量减少。在正常情况下，由后负荷增大所致的搏出量减少、心室余血量增多、心室舒张末期容积增大，可使前负荷增加，通过心肌的自身调节能使心肌收缩力增强，搏出量恢复正常。但如果动脉血压长期持续性增高，心室肌长期加强收缩，将会导致心室肌肥厚等病理性变化，进而导致心力衰竭。因此，对由后负荷增大引起的心力衰竭患者，可考虑用扩张血管的药物降低动脉血压来改善患者的心功能。

（３）心肌收缩能力：心肌收缩能力（ｍｙｏｃａｒｄｉａｌｃｏｎｔｒａｃｔｉｌｉｔｙ）是指心室肌细胞不依赖于外部负荷而改变其力学活动的内在特性。它是一种与心肌初长度无关，通过心肌本身收缩强度和速度的改变来影响心肌收缩力量的因素。它决定于兴奋收缩耦联过程中横桥活化的数量和ＡＴＰ酶的活性。在一定初长度的条件下，粗、细肌丝的重叠增多，可连接并活化的横桥增多，心肌细胞的收缩能力增强，搏出量即增大；反之，则搏出量减少。心肌收缩能力不受初长度的影响，故称为等长自身调节（ｈｏｍｅｏｍｅｔｒｉｃａｕｔｏｒｅｇ⁃ｕｌａｔｉｏｎ）。心肌收缩能力受神经和体液因素的影响。例如，交感神经兴奋、血液中肾上腺素增多或使用强心药物（如洋地黄）时，心肌收缩能力增强，搏出量增加；迷走神经兴奋、血液中乙酰胆碱增多时，心肌收缩能力减弱，搏出量减少。

２．心率变化对心输出量的影响在一定范围内，心率加快则心输出量增多。但如果心率过快（超过１８０次／ｍｉｎ），则心动周期缩短，尤其是心舒期大大缩短，从而导致心室充盈量不足，搏出量和心输出量相应减少。如果心率过慢（低于４０次／ｍｉｎ），心输出量同样会减少，这是因为心肌的伸展性小，当心室充盈达到最适前负荷后，尽管心舒期延长，但心室充盈血量不再增加，不能随心舒期延长而递增搏出量，故心输出量也将减少。因此，只有在心率最适宜时，心输出量最大。

（五）心脏泵血功能的储备

心输出量能随机体代谢的需要而增加的能力，称为心力储备（ｃａｒｄｉａｃｒｅｓｅｒｖｅ）。健康成人安静时心输出量约为５Ｌ，强体力劳动时可增加到３０Ｌ左右，此时的心输出量称为最大输出量。最大输出量与安静时心输出量的差值可表示心力储备的大小，正常成人的心力储备约为２５Ｌ／ｍｉｎ。心力储备的大小可反映心脏泵血功能对机体代谢需求的适应能力，取决于每搏输出量和心率能够提高的能力。

１．搏出量储备静息时搏出量为６０～８０ｍＬ，剧烈活动时可达１５０ｍＬ左右，表明搏出量储备为７０～９０ｍＬ。搏出量储备包括收缩期储备和舒张期储备。

（１）收缩期储备：安静时左心室射血期末，心室内余血约为７５ｍＬ。当心室做最大程度收缩，提高射血分数，可使心室内剩余血量减少到１５～２０ｍＬ。因此，动用收缩期储备，可使搏出量增加５５～６０ｍＬ。可见收缩期储备是通过提高心肌收缩能力实现的，收缩期储备是心力储备的重要成分。

（２）舒张期储备：静息时心室舒张末期容积约为１２５ｍＬ，运动或激动时回心血量增加，心室容积最大可达到１４０ｍＬ左右，因此，舒张期储备只有１５ｍＬ左右。因为心肌组织含有丰富的胶原纤维，伸展性很小，所以舒张期储备较小。

心力储备在很大程度上反映心脏功能状况。经常进行体育锻炼可使心肌发达，收缩力增强，心肌的血液供应增加，对急性缺氧的耐受性提高，心力储备增大，心脏的射血能力增强。运动员的最大心输出量可增大到安静状态下的８倍。缺乏锻炼或患心脏疾病的人，虽在安静状态下心输出量能满足代谢需要，但因心力储备较小，当体力活动（如上楼、爬山等）增加时心输出量不能相应增加，因而出现心慌、气短等供血不足的现象。加强体育锻炼是提高心力储备的有效途径。

２．心率储备由于心输出量等于搏出量和心率的乘积，所以在一定范围内，心率加快，心输出量增加。正常健康成人平均心率为７５次／ｍｉｎ，剧烈运动时可增加到１８０～２００次／ｍｉｎ，一般情况下，动用心率储备是提高心输出量的主要途径。充分动用心率储备可使心输出量增加２～２．５倍。此时虽然心率增快很多，但不会因心舒期缩短而使心输出量减少，这是由于剧烈活动时静脉回流速度加快、心肌收缩力增强的缘故。但心率过快（超过１８０次／ｍｉｎ）时，心动周期会明显缩短，搏出量往往明显减少，心输出量反而会减少。

（六）心音

心音（ｈｅａｒｔｓｏｕｎｄ）是指在心动周期中产生的声音，它是由心室肌舒缩、瓣膜开闭、血液流动等引起机械振动而产生的。用听诊器在胸壁上一般可听到两个清晰的心音，即第一心音和第二心音。

１．第一心音发生在心缩期，是心室收缩开始的标志。第一心音主要是心室肌收缩、房室瓣关闭及心室射出的血液冲击动脉壁引起振动而产生的。其特点是音调较低，响度较大，持续时间较长，约为０．１２ｓ，在心尖部听得最清楚。它的强弱可反映心室肌收缩力的强弱，它的性质可反映房室瓣的功能状态。

２．第二心音发生在心舒期，是心室舒张开始的标志。第二心音主要是心室舒张时主动脉瓣关闭及血液冲击主动脉根部引起振动而产生的。其特点是音调较高，响度较小，持续时间较短，约为０．０８ｓ，在心底部听得最清楚。它的强弱主要取决于主动脉和肺动脉压力的高低，压力越高，动脉和心室之间压力差越大，第二心音越响。第二心音的性质可反映主动脉瓣的功能状态。

由于心音可反映心脏舒缩和心脏瓣膜的开闭情况，因而在心肌发生病变或心脏瓣膜开闭发生障碍时，心音便出现异常，称为心脏杂音。例如，房室瓣闭锁不全或主动脉瓣狭窄时，在第一心音后可出现杂音，此称为收缩期杂音。主动脉瓣闭锁不全或房室瓣狭窄时，在第二心音后可出现杂音，此称为舒张期杂音。心音听诊在心脏疾病的诊断中具有重要意义。