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心力衰竭,Heart failure,Department of Pathophysiology lu-yanzhen,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,心 脏 解 剖,心功能的决定因素,每搏输出量,心输出量,一、概述 1、概念(Concept),指在各种致病因素的作用下心脏收缩和/或舒张功能障碍，使心输出量绝对或相对减少，不能满足机体代谢需要的病理生理过程或临床综合症。,心肌衰竭(Myocardial failure),其它原因所致的心力衰竭,Heart failure(pump failure)may be defined as the condition in which the heart is no longer able to pump an adequate supply of blood for the metabolic needs of the body,provided there is adequate venous blood.,心肌衰竭(Myocardial failure)：指由原发性心肌病变或/和代谢异常使心肌舒缩功能障碍引起的心力衰竭,一、概述 1、概念,充血性心力衰竭(Congestive heart failure)：指心力衰竭呈慢性经过时，在其发展过程中常伴有钠水潴留、血容量和组织间液增多，并出现水肿，临床上称之为充血性心力衰竭。,心功能不全(Cardiac insufficiency):指心泵功能从完全代偿阶段发展到失代偿阶段的整个过程。心力衰竭属于心功能不全的失代偿阶段,一、概述,(二)分类(Classification),1、按发展速度分,急性心力衰竭,慢性心力衰竭,见于急性心肌梗死、严重心肌炎及慢性心力衰竭的急性加重期。,主要见于高血压、心脏瓣膜病、肺动脉高压等晚期。,一、概述,(二)分类(Classification),2、按发生 部位分,左心衰竭,右心衰竭,全心衰竭,见于高心病、冠心病、风心病、心肌病及主动脉瓣口狭窄等,常见于肺动脉高压、肺心病、二尖瓣狭窄伴肺循环高压、法洛氏四联症、也见于三尖瓣或肺动脉瓣膜病,见于心肌炎、心肌病、严重贫血或长期左心衰竭并发右心衰竭,一、概述,(二)分类(Classification),3、按心排血量的高低分,低输出量性心力衰竭,高输出量性心力衰竭,心衰发生时，其心输出量明显低于正常人。见于冠心病、心脏瓣膜病、心肌病、高血压病等引起的心力衰竭,心衰发生时，其心输出量低于心衰之前，但仍在正常范围或高于正常范围。见于甲亢、严重贫血、V-B1 缺乏病、动-静脉瘘等。,一、概述,(二)分类(Classification),4、按心肌收缩与舒张功能障碍分,收缩性衰竭,舒张性衰竭,常见于高心病、冠心病等,常见于二、三尖瓣狭窄、缩窄性心包炎、肥大性心肌病、心肌缺血等,一、概述,(二)分类(Classification),5、按病情严重程度分,轻度心衰,中度心衰,重度心衰,处于一、二级心功能状态,处于三级心功能状态,处于四级心功能状态,ACC/AHA成年慢性心力衰竭分级,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,（1）心肌损害,心肌的炎症（如风湿性心肌炎、病毒性、细菌性心肌炎）和原发性心肌病（如心肌纤维化、克山病等），可因肌纤维受到损害而使心肌的舒缩性减弱。,（2）代谢异常,心肌缺血缺氧：,见于冠状动脉粥样硬化、严重贫血、长期低血压等。,V-B1严重缺乏：,引起的心肌能量代谢障碍，也是引起心力衰竭的因素。,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,2.心脏负荷过度,容量负荷过度(前负荷过度)即心室舒张末(收缩前)所承受的负荷。,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,2.心脏负荷过度,容量负荷过度(前负荷过度),左、右心室的前负荷过度常见于瓣膜闭锁不全、房室间隔缺损；,双室前负荷过度见于高动力循环状态等；,前负荷的大小常用心室舒张末期压力来表示。,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,2.心脏负荷过度,压力负荷过度（后负荷过度）即心脏收缩 时承受的射血阻抗增加。,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,2.心脏负荷过度,压力负荷过度（后负荷过度）,左室后负荷过度 可由主动脉瓣狭窄、主动脉缩窄、高血压等引起；,右室后负荷过度 可由肺动脉瓣狭窄、肺动脉高压等所致；,双室后负荷过度 见于血液粘稠度增加时。,二、病因与诱因,（一）基本病因(underlying causes),1.原发性心肌舒缩功能障碍,2.心脏负荷过度,压力负荷过度（后负荷过度）,一般常以主动脉压作为左室后负荷的指标；以肺动脉压作为右室后负荷的指标。,前、后负荷相比较，一般来说，心室对前负荷比对后负荷的代偿能力为大。,二、病因与诱因,（二）诱因,在临床上，绝大部分（约90%）心衰的发生、发展与诱因有关。在治疗时诱因的寻找及处理不可忽视。,从单位重量组织的耗氧量来说，心脏在全身各器官中耗氧量最大，而处于代偿期的心脏的耗氧量更大，对缺氧非常敏感。因此凡能使心肌耗氧量增加和供氧减少的因素均能成为心衰的诱因。,二、病因与诱因,（二）诱因,1、感染,各种感染特别是呼吸道感染是心力衰竭的重要诱因。另，心内膜感染是慢性心瓣膜病和某些先天性心脏病如室间隔缺损、动脉导管未闭等心功能障碍恶化的重要原因，女性的泌尿道感染也 是诱发心衰不可忽视的因素。,二、病因与诱因,（二）诱因,1、感染,机制,1.发热时交感神经兴奋和代谢率增高，使心率加快和回心血量增加，心脏作功增加、耗氧量增加；心率加快时心室舒张期 缩短，冠脉血流减少；,2.感染病原体产生的毒素对心肌直接的抑制作用。,3.呼吸道感染造成气管及支气管黏膜充血水肿及痉挛，引起呼吸困难，使机体通气和换气障碍、VA/Q失调及耗氧量增加；外呼吸功能障碍引起的肺循环阻力增高；,二、病因与诱因,（二）诱因,2、酸碱平衡和水、电解质代谢紊乱,酸中毒,H+,竞争性抑制Ca 2+与肌钙蛋白的结合,抑制Ca 2+内流及肌浆网释Ca 2+,抑制肌球蛋白ATPase活性,使cap前阻力后阻力，血液淤滞,二、病因与诱因,（二）诱因,2、酸碱平衡和水、电解质代谢紊乱,高钾血症,抑制心肌复极2期Ca 2+内流,引起心肌传导性降低，致心律失常,二、病因与诱因,（二）诱因,尤其是快速型心律失常常诱发心力衰竭。,3、心律失常,心律加快,舒张期缩短,冠脉灌流减少,心肌缺血、缺氧,心室充盈不足,心肌耗氧增加,另，房室活动协调性紊乱，心室射血减少,二、病因与诱因,（二）诱因,4、妊娠和分娩,孕期血容量增大，容量负荷增加；妊娠和分娩时心率增快、心肌耗氧量增加；临产时的精神紧张、子宫收缩、腹内压增高可促使静脉回流增加和外周血管阻力增高，使心脏前、后负荷及耗氧量增加。,5、其它 如过度劳累、情绪激动、输血输液过速过量、洋地黄中毒等。,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,三、心衰发生的基本机制,心力衰竭的发病机制常因其原因不同而甚为复杂。在心衰发展的不同阶段病理生理变化也不同。但其基本机制则是心肌收缩和/或舒张功能障碍导致心排血量不能满足机体的需要。,复习正常心肌舒缩的基本原理,粗肌丝：肌球蛋白 ATP酶活性 与肌动蛋白肌节 结合 肌动蛋白：“作用部位”细肌丝 原肌球蛋白 肌钙蛋白：三个亚单位,TnC,TnI,TnT,Myosin,Troponin,Actin,Tropomyosin,Myocardial filament sliding,心肌细胞膜兴奋 膜去极化 胞外Ca2+顺浓度差入胞内 Ca2+-Ca2+激活机制激发肌浆网释放Ca2+胞浆Ca2+达一阈值 Ca2+与肌钙蛋白钙结合亚单位结合并发生构象变化 原肌球蛋白位移 肌动蛋白的“作用部位”暴露 横桥形成，同时Ca2+激活已结合了ATP的肌球蛋白头部 水解ATP放出能量启动肌球蛋白头部定向偏移 拖动 细肌丝向粗肌丝中央滑行 肌节缩短。,膜复极化时相反。,从整个过程可以看出，心肌收缩和舒张过程的顺利进行，有赖于：,（1）心肌基本结构正常；（2）Ca2+运转正常；（3）能量的供给及肌球蛋白ATPase 活性正常。,（一）心肌收缩性减弱,三、心衰发生的基本机制,心肌收缩性是指心肌在接受有效刺激后产生张力和缩短的能力，表现为心肌收缩力和收缩速度的变化。,1.心肌收缩蛋白质的破坏,各种严重的损伤性因素可致心肌细胞死亡，与心肌收缩有关的蛋白质即被分解破坏，收缩力减弱，收缩速度减慢，引起心力衰竭。,坏死（necrosis),凋亡(apoptosis),当心肌缺血、心肌病变等时，可产生局部性或弥漫性心肌坏死、纤维化，使大量心肌丧失了收缩功能。,1972年Kerr将这一词引入生物界。近几年才发现在心力衰竭发生、发展过程中出现的许多因素都可诱导心肌细胞凋亡。,凋亡诱导因素,氧化应激,细胞因子,钙稳态失衡,线粒体功能异常,激活凋亡相关基因,核酸内切酶激活,细胞凋亡,1.胡厚祥，等.心力衰竭时心肌细胞凋亡的研究进展。国外医学 心血管疾病分册 1998；25(1):1012.2.魏向荣，等.细胞凋亡与心血管疾病。心血管病学进展 1997；18(1):17.3.Teiger E,et al.Apoptosis in pressure overload-induced heart hypertrophy in the rat.J Clin Invest 1996 97(12):2891-7.4.MacLellan WR,et al.Death by design.Programmed cell death in cardiovascular biology and disease.Circ Res,1997；81(2):137-44.5.Hani N,et al.Apoptosis in heart failure.Pregress in Cardiovascular disease 1998；40(6):54962.,2.心肌能量代谢障碍,（一）心肌收缩性减弱,在心肌收缩活动中，无论Ca2+的运转或肌丝的滑行，都要消耗能量，因此，必须有充足的能量供应，才能保证心肌收缩的正常活动。否则，即使心肌结构正常，也将引起心肌收缩性减弱。心肌的能量代谢过程大体上分为能量的生成、贮存和利用三个阶段。最常见的是能量生成和利用发生障碍而引起：,A.心肌能量生成障碍：,见于缺血性心脏病、休克、严重贫血等所致的心肌缺血和（或）缺氧时，因心肌供氧不足，有氧氧化障碍，能量生成减少。此外，V-B1缺乏时，丙酮酸氧化脱羧所需的脱氢酶不足，丙酮酸氧化发生障碍，能量生成减少。,B.能量利用障碍,主要见于后负荷长期增加时，心肌由肥大转向衰竭的病例。实验证明，部分动物的心肌由肥大转向衰竭时，心肌耗氧量和ATP含量并不减少，但完成的机械功却显著减少，说明心肌利用ATP中的化学能作机械功的过程有障碍，即心肌的能量利用发生了障碍；,（一）心肌收缩性减弱,B.能量利用障碍,代偿状态时，V1增多；失代偿时，V3增多。,（一）心肌收缩性减弱,3.心肌兴奋-收缩偶联障碍,（一）心肌收缩性减弱,3.心肌兴奋-收缩偶联障碍,Ca2+内流障碍,A.心肌肥大时由于内源性去甲肾减少及受体密度相对减少，活化腺苷酸环化酶的作用减弱，cAMP生成减少，导致心肌细胞膜上“受体操纵性”Ca2+通道难以开放，Ca2+内流减少。,B.酸中毒时，跨膜电位降低，阻碍“电压依赖性”Ca2+通道开放，Ca2+内流也减少；,C.细胞外高K+与Ca2+竞争。,肌浆网对Ca2+的摄取、释放障碍,B.肥大心肌的肌浆网膜ATPase活性降低及受磷蛋白磷酸化减弱，对Ca2+的摄取减少；因而去极化时释Ca2+减少。,C.细胞内酸中毒时，肌浆网与Ca2+结合牢固，使Ca2+释放障碍。,肌钙蛋白与Ca2+结合障碍，与酸中毒有关：,A.H+与Ca2+竞争肌钙蛋白的结合位点；B.H+增加肌浆网与Ca2+的亲和力；,三、心衰发生的基本机制,（二）心室舒张功能异常,心肌舒张性是指心肌在收缩之后复极化时心肌张力下降和伸长的能力。表现为心肌舒张的速度和程度，它是决定心肌舒张功能的基础。,心肌舒张功能障碍时，舒张末期室内压升高，致心室充盈量下降，心排血量减少，不能满足机体代谢需要。临床上大约20-40%的病例属于此类。,心肌舒张功能障碍的基本机制：,1.Ca2+复位延缓:,使舒张末期肌浆内Ca2+水平升高，心肌舒张延缓或舒张不全。,Ca2+复位延缓的原因,ATP生成减少,膜钙ATPase活性降低,肌浆网膜Ca2+泵的活性下降,钠钙交换体与Ca2+亲和力降低,2.肌球-肌动蛋白复合体解离障碍 因解离障碍心肌舒张时仍有部分处于不同程度的收缩状态。原因可能为：a.Ca2+与肌钙蛋白亲和力增高，解离障碍；b.ATP供给不足，肌球蛋白头部无 法恢复到收缩前的状态。,三、心衰发生的基本机制,（二）心室舒张功能异常,三、心衰发生的基本机制,（二）心室舒张功能异常,3.心脏的舒张势能减小,因此，削弱收缩性的病因及冠脉灌流不足（狭窄、血栓、心室内压过高）均可导致舒张不全。,生理情况下，心脏收缩时几何构型改变越明显，所产生的舒张势能越大，促使心肌复位的力量也就越大，舒张就越充分；另与冠脉灌流量有关。灌流量越大，越能很好地促进心肌舒张。,4.心室顺应性下降,心室顺应性下降的主要原因：室壁厚度增加（如心肌肥大）和/或室壁组成成分的改变（如炎症、水肿等）。,（二）心室舒张功能异常,顺应性单位压力变化所引起的容积改变。,顺应性减小，僵硬度增加，导致：,顺应性，舒张末期心室内压力增高，心室充盈量；,左室舒张末期压力，肺静脉压，导致肺淤血、水肿，加重心力衰竭的临床症状；,妨碍冠状动脉的血流灌注。,（三）心室各部舒缩活动的不协调性 心脏发生病变后，由于各部位心肌收缩性和舒张性受损的程度和顺序不同，可以出现各部分心肌收缩和舒张活动在时间上和空间上的不协调性，导致心室射血的方向出现偏差，每博输出量减少。,三、心衰发生的基本机制,（三）心室各部舒缩活动的不协调性,三、心衰发生的基本机制,心衰发生机制,心肌收缩性减弱,心室舒张功能异常,心室各部舒缩活动的不协调性,心肌收缩蛋白质的破坏,心肌能量代谢障碍,心肌兴奋-收缩偶联障碍,Ca2+复位延缓,肌球-肌动Pr复合体解离障碍,心室顺应性下降,心脏的舒张势能减小,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,四、心衰发病过程中机体的代偿功 能及其意义,在心肌产生病变和负荷过重时，机体会出现一系列的代偿活动。如果通过代偿能使心输出量完全满足机体正常活动的需要，称为完全代偿；如只能满足机体在安静情况下的心输出量需要，称为不完全代偿；如不能满足机体在安静情况下的心输出量需要，称为代偿失调。,（一）心脏代偿反应,1、心率加快 是发动快、见效迅速的代偿方式，但又是有一定限度且不经济；,启动机制,1、心率加快,（一）心脏代偿反应,（一）心脏代偿反应,The Frank-starling mechanism,Sarere length(micron),Tension,2.2,Relationship between myofilament length andtension development in cardiac muscle,3.65,（一）心脏代偿反应,心肌肥大的2种形式：,向心性肥大,离心性肥大,（一）心脏代偿反应,3、心肌肥大,代偿作用：,1.单位重量肥大心肌的舒缩功能是降低的，但由于心肌的总量增加，心肌的总收缩力是增加的。,这种代偿方式最长久、最有效；但当过度肥大时又可成为心衰的原因。其机制：,2.心肌肥大时，室壁厚度增加，可通过降低室壁张力使心肌耗氧减少（Laplace定律T=pr/2h）。,（一）心脏代偿反应,3、心肌肥大,（5）肥大心肌的肌浆网Ca2+泵障碍，释Ca2+减少。,（二）心外代偿反应,1、血容量增加,2、外周血液重新分布,3、红细胞增多,4、组织细胞利用氧的能力增强,机制：,GFR,钠、水重吸收,机制：,机制：,交感神经兴奋,促红细胞生成素产生,（三）神经体液的代偿反应,当心输出量下降时神经-体液率先作出反应，交感-肾上腺髓质兴奋及肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活，对于保持重要脏器血供，维持心功能都有积极作用；若心衰病因不能清除，代偿反应长期持续，其消极不利的一面逐渐表现为：,1、心脏负荷增大，心肌耗氧增加,2、心律失常,3、细胞因子的损伤作用,（三）神经体液的代偿反应,心肌重构(myocardial remodelling),为适应心脏负荷的增加，心肌及心肌间质在细胞结构、功能、数量及遗传表型方面出现的适应、增生性变化。,心肌细胞重构：肌原纤维及线粒体数量增加 肌球蛋白及肌动蛋白表型异常,间质细胞重构：胶原合成分解，间质胶原 沉积，心肌僵硬度顺应性，影响舒张功能。,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,五、心力衰竭临床表现的病生基础,（一）肺循环淤血,1、呼吸困难 是左心衰竭最早出现的症状。呼吸困难发生的基本机制 是肺淤血和水肿，由于：,A.肺顺应性降低；B.肺泡通气与血流比例失调，引起低氧血症；C.肺毛细血管压和肺间质水肿，刺激 J 感受器；D.支气管黏膜充血、水肿，呼吸阻力加大。,左心衰竭能导致肺淤血、肺水肿；因此主要的临床表现是呼吸困难。,肺水肿,心力衰竭细胞,可因肺淤血、水肿的程度不同，表现为不同形式的呼吸困难：早期:劳力性呼吸困难 心衰较重时:端坐呼吸 夜间阵发性呼吸困难 心性哮喘,（一）肺循环淤血,1、呼吸困难,劳力性呼吸困难的概念：,（一）肺循环淤血,1、呼吸困难,发生机理：,HR舒张期缩短，左室充盈肺淤血。,活动时，回心血量加重肺淤血，肺顺应性下降，通气做功增强。,伴随着体力活动而出现的呼吸困难,心力储备，活动时缺氧加剧、CO2储留刺激呼吸中枢，产生“气急”症状。,端坐呼吸的概念：,（一）肺循环淤血,1、呼吸困难,发生机理：,端坐位时膈肌位置下移，胸腔容积增大，肺活量增加。,平卧位时身体下半部水肿液吸收入血增多，而端坐位可减少水肿液的吸收，肺淤血减轻。,平卧时加重的呼吸困难，患者被迫采取端坐位或半卧位，以减轻之。,端坐位时血液转移到躯体下半部,肺淤血减轻。,夜间阵发性呼吸困难的概念：,（一）肺循环淤血,1、呼吸困难,发生机理：,入睡后迷走神经兴奋性相对升高，使支气管收缩，通气阻力加大。,入睡后中枢神经系统处于抑制状态，对外周传入刺激的敏感性降低，因而只有在肺淤血比较严重时，血氧分压降低到一定水平，才足以刺激呼吸中枢，使患者突感呼吸困难而憋醒，这种呼吸困难如伴有哮喘时，称为心性哮喘，多因支气管痉挛所致。,患者夜间入睡后因突感气闷被惊醒，在端坐后缓解。,端坐呼吸机制。,（一）肺循环淤血,2、肺水肿 是急性左心衰竭最严重的表现，其发生机制：,A.肺cap流体静压升高,水肿液又可稀释肺泡表面物质，使表面张力加大,加重肺水肿。,五、心力衰竭临床表现的病生基础,（二）体循环淤血,体循环淤血是右心衰竭或全心衰竭的结果，主要表现为体循环静脉系统过度充盈，内脏器官淤血、水肿等。,1、静脉淤血和静脉压升高 临床表现：颈V怒张、肝颈返流征（+）、臂肺循环时间延长等。,2、心性水肿,3、肝肿大压痛和肝功能异常,五、心力衰竭临床表现的病生基础,（三）心输出量不足,1、皮肤苍白或发绀,2、疲乏无力、失眠、嗜睡,3、尿量减少,4、心源性休克 轻度：通过代偿动脉血压可维持相对正常；急性、严重心衰（如急性心梗、心肌炎等）：往往出现休克。,主要讲授内容,一、概述（一）概念（二）分类,二、病因与诱因,三、发生机制,四、代偿功能及其意义,五、心力衰竭临床表现的病生基础,六、防治原则,六、防治原则,（一）防治原发病，消除诱因；,（二）改善心脏的舒缩功能,（三）调节心脏负荷，提高心输出量；,（四）纠正水、电解质及酸碱平衡紊乱。,（五）防止凋亡发生,1.改善心脏的收缩性：选用正性肌力药物；2.改善心肌舒张顺应性：选用钙拮抗剂。,1.降低心脏后负荷：肼苯哒嗪；2.调整心脏前负荷：调整充盈压至适当水平；硝普钠能同时扩张动脉、静脉。,小结,一、概述（一）概念（二）分类二、病因与诱因三、发生机制四、代偿功能及其意义五、心力衰竭临床表现的病生基础六、防治原则,病例,患者，女，36岁。主诉心慌，气闷，浮肿，腹胀三月余。患者有风湿性心脏病十年病史。近三月来又出现心慌气闷加重，不能平卧而住院治疗。检查：重病容，半卧位，颈静脉怒张，呼吸36次/分，两肺底闻湿性罗音，心界向两侧扩大，心率130次分，血压14.6/10.7kPa,心尖部可闻及收缩期吹风样杂音和舒张期雷鸣样杂音级，肝脏在右侧锁骨中线肋下6厘米，压痛，腹部有移动性浊音，骶部及下肢明显指压性水肿，腹腔抽出液体，为漏出液，血浆蛋白22g/L,球蛋白15g/L。1.临床诊断?心衰属何种类型?发生机制?2.水肿及腹水发生机制?端坐呼吸?心界扩大,心率130次/分,血压正常,为什么?,thank you,端坐呼吸,槟榔肝,