人体及动物生理学循环系统.ppt
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1、循 环 系 统,血 管 生 理,心 脏 生 理,心血管活动调节,器 官 循 环,第一节 心 脏 生 理,几个世纪以来,生理学家一直认为心脏只是泵血的装置,近些年来,生理学家认识到心脏除有泵血功能外,还有内分泌功能:心钠素、抗心率失常肽、内源性洋地黄素等。心脏的主要功能是泵血,70岁一生泵血160000m3。心脏的泵血功能依赖于心肌细胞的生理特性:兴奋性、传导性、收缩性、自律性。,一、心肌细胞的生物电现象,(一)心肌电活动的离子基础,1心室肌细胞RP形成机制,(1)幅度:-90mV(较骨骼肌细胞、神经细胞大)。,(2)机制:=K+平衡电位,2.心室肌细胞AP的形成机制,刺激RP阈电位激活快Na+
2、通道Na+再生式内流Na+平衡电位(0期),快Na+通道:-70mV激活,-55mV失活,持续1-ms,特异性强(只对Na+通透)。,去极化过程0期去极化,快Na+通道失活+激活K+通道K+一过性外流 快速复极化,复极化过程(1期 快速复极化初期),O期去极达-40mV时已激活慢Ca2+通道+激活K通道Ca2+缓慢内流 与K+外流处于平衡状态,慢Ca2+通道:激活与失活比Na+通道慢,特异性不高:Ca2+(53%)、Na+(27%)、K+(20%)都通透。,复极化过程(2期 平台期 缓慢复极期),慢Ca2+通道失活+K通道通透性K+再生式外流快速复极化至RP水平(3期),复极化过程(3期 快速
3、复极末期),因膜内Na+和Ca2+升高,而膜外K+升高激活离子泵泵出Na+和Ca2+,泵入K+恢复正常离子分布。,复极化过程(4期静息期或舒张期),3.心房肌细胞的膜电位变化,其静息电位、动作电位及其形成机制与心室肌基本相同,但动作电位的峰值低,复极相不出现明显的平台,持续时间短,约。,(二)心肌细胞的生理特性,自律性、兴奋性、传导性、收缩性,心肌的收缩性是指心肌能够在肌膜动作电位的触发下产生收缩反应的特性,它是以收缩蛋白质之间的生物化学和生物物理反应为基础的,是心肌的一种机械特性。兴奋性、自律性和传导性,则是以肌膜的生物电活动为基础的,故又称为电生理特性。,1.自律性(自动节律性),组织、细
4、胞能够在没有外来刺激的条件下,自动地发生节律性兴奋的特性,称为自动节律性,简称自律性。具有自动节律性的组织或细胞,称自律组织或自律细胞。组织、细胞单位时间(每分钟)内能够自动发生兴奋的次数,即自动兴奋的频率,是衡量自动节律性高低的指标。,只有心脏特殊传导组织内某些自律细胞才具有自动节律性。特殊传导系统各个部位(结区除外)的自律性有等级差别。,窦房结是主导整个心脏兴奋和跳动的正常部位,故称为正常起搏点。其它部位自律组织并不表现出它们自身的自动节律性,只是起着兴奋传导作用,故称为潜在起搏点。异常情况下,窦房结以外的自律组织(例如,它们的自律性增高,或者窦房结的兴奋因传导阻滞而不能控制某些自律组织)
5、也可能自动发生兴奋,而心房或心室则依从当时情况下节律性最高部位的兴奋而跳动,这些异常的起搏部位则称为异位起搏点,此时的心脏节律即异位节律。,窦房结对于潜在起搏点的控制,通过两种方式实现,a抢先占领窦房结的自律性高于其它潜在起搏点,所以,在潜在起搏点4期自动去极尚未达到阈电位水平之前,它们已经受到窦房结发出并依次传布而来的兴奋的激动作用而产生了动作电位,其自身的自动兴奋就不可能出现,b超速压抑或超速驱动压抑窦房结对于潜在起搏点,还可产生一种直接的抑制作用。当窦房结对心室潜在起搏点的控制突然中断后,首先会出现一段时间的心室停搏,然后心室才能按其自身潜在起搏点的节律发生兴奋和搏动。,自律细胞的膜电位
6、变化,RP:不稳定,能自动去极化,=最大舒张电位。AP:分0,3,4三个时期,无1期和2期。,电位形成机制,当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙通道Ca2+内流,0期,慢钙通道渐失活+激活钾通道 Ca2+内流+K+递减性外流(因钾通道的失活K+呈递减性外流),3期,K+递减性外流+Na+递增性内流+Ca2+内流缓慢自动去极化,具“自我”启动“自我”发展“自我”终止的离子流现象,4期,浦氏纤维最快房、室内快同步收缩,利射血房室交界最慢房室延搁利房排空、室充盈房室交界是传导必经之路,易出现传导阻滞(房室阻滞),2.传导性及兴奋的传导,(1)传导原理:局部电流,闰盘(缝隙连接)为低电阻区,局部电流很容
7、易通过特殊传导系统。,(2)传导特点,窦 房 结 结间束 房间束(优势传导通路)房室交界 心房肌 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,(3)传导过程,(4)传导速度,浦氏纤维(4m/s)束支(2m/s)心室肌(1m/s)心房肌(0.4m/s)结区(0.02m/s),传导时间 心房内-房室交界-心室内(0.06s)(0.1s)(0.06s),心肌细胞每次兴奋,其膜通道存在备用状态、激活、失活和复活过程;其兴奋性也随之发生相应的周期性改变。,3.兴奋性和不应期,心室肌兴奋性的周期性变化 周期变化 对应位置 机 制 新AP产生能力有效不应期 去极相复极相-60mV 不能产生 绝对不应期:Na+通
8、道处于-55mV 完全失活状态 局部反应期:Na+通道-60mV 刚开始复活 相对不应期 Na+通道 能产生(但0期-80mV 大部复活 幅度、传导、时程 超 常 期 Na+通道基本 等较正常小)-90mV 恢复到备用状态 同相对不应期,局部反应期,相对不应期,超 常 期,心肌兴奋时兴奋性变化的主要特点是有效不应期特别长(平均250ms),相当于心肌整个收缩期和舒张早期。它是骨骼肌与神经纤维有效不应期的100倍和200倍。这一特性是保证心肌能收缩和舒张交替进行,不出现强直收缩的生理学基础。,有效不应期的长短主要取决2期(平台期)。,a.不发生强直收缩心肌的有效不应期特别长,相当于整个收缩期加舒
9、张早期,任何刺激落在此期内,心肌都不会发生兴奋反应。当刺激频率多数刺激落在有效不应期内,最多引起期前收缩,不会发生强直收缩。,4.心肌的收缩性,心肌的收缩原理与骨骼肌的基本相同,但心肌细胞的终池不发达,钙离子浓度低,故心肌细胞的收缩对细胞外液有较大的依赖性,这也是细胞外钙离子浓度易影响心肌收缩的主要原因。,b.期前收缩与代偿间歇,期前收缩:心脏受到窦性节律之外的刺激,产生的收缩在窦性节律收缩之前,称为期前收缩。,代偿间歇:一次期前收缩之后所出现的一段较长的舒张期称为代偿性间歇。,因窦性节律的兴奋是规律下传的,当窦性兴奋落在期前收缩的有效不应期内,就不能引起心室的兴奋和收缩,而出现一次窦律“脱失
10、”,需等待下次窦律刺激引起兴奋才产生收缩,此等待期间为代偿性间歇。,对Ca2+有明显的依赖性Ca2+是肌细胞兴奋收缩耦联的媒介。但心肌细胞的肌质网很不发达,容积较小,贮Ca2+量比骨骼肌少。心肌细胞收缩所需Ca2+除从终池释放外,还需由细胞外液Ca2+内流补充,故心肌收缩对Ca2+依赖性较大。在一定范围内:Ca2+Ca2+内流肌缩力 Ca2+Ca2+内流肌缩力,c.有关心肌收缩的几点说明,a.前负荷的影响 前负荷肌节初长度横桥联结数收缩力V回流量(其它因素不变)前负荷收缩力,影响收缩的因素,b.后负荷的影响离体心脏实验:在前负荷固定的条件下,逐渐增加后负荷,则心肌收缩力越来越大。,c.缺氧和酸
11、中毒缺氧和酸中毒H+H+与Ca2+竟争性地与原凝蛋白结合心缩力,e.迷走神经或乙酰胆碱迷走神经或乙酰胆碱能激活心肌细胞膜上的M型胆碱能受体,增加膜对K+的通透性和抑制钙通道开放,Ca2+内流减少,心缩力减弱。,d.交感神经或儿茶酚胺交感神经或儿茶酚胺能激活心肌细胞膜上的型肾上腺素能受体,促进膜的钙通道开放,加速Ca2+内流,并促进肌质网终末池释放贮存的Ca2+和促进ATP释放供能,兴奋-收缩耦联加强,心缩力增强。,1.正常心电图的波形及生理意义,名,称,时间(,S,),幅度(,mV),意,义,P,波,0.06,0.11 0.05,0.25,两心房兴奋,Q,波,室,中隔,兴奋,R,波,0.06,
12、0.11 0.5,2.0,心尖,+,侧壁肌兴奋,S,波,心室后基底部兴奋,T,波,0.05,0.25 0.1,1.5,两心室复极化过程,P,-,R,间期,0.12,0.20,兴奋:房,室的时间,S,-,T,段,0.05,0.15,心室肌的,AP,处于平台期,Q,-,T,间期,0.4,心室去极化,+,复极化的时间,aVL,aVR,Avf,2.标准导联与加压肢体导联,V1,V2,V3,V4,V5,3.胸导联,二、心动周期,右心:泵血入肺循环 左心:泵血入体循环,(一)心动周期,心房或心室每收缩和舒张一次称心动周期。,T,1/f,60s/75,0.8s,房缩,0.1,s,房舒,0.7,s,室缩,0.
13、3,s,室舒,0.5,s,(二)心率,概念:单位时间内心脏舒缩的次数称心率。,正常变异:年龄:初生儿(130次/分);成人(6090次/分)性别:女男 体质:弱强 兴奋状态:运动、情绪激动安静、休息 体温每1心率10次/分,(三)心脏泵血过程,心动周期中压力、容积等变化1=主A内压2=左心室内压3=左心房内压4=心音5=心室容积=心房收缩期=等容收缩期=快速射血期=缓慢射血期=等容舒张期=快速充盈期=减慢充盈期,1.心房的泵血,心房收缩 心房容积 房内压(右房4-6mmHg)(左房6-7mmHg)房室瓣开放(动脉瓣处关闭状态)挤血入心室(占心室充盈量25%)心房舒张(75%由V经心房入心室),
14、2.心室的泵血,心室开始收缩 室内压急剧(左室内压近80mmHg)房室瓣关闭(动脉瓣仍处于关闭状态)(容积不变、血液不流)继续收缩快速射血期,(1)心室收缩期,a.等容收缩期:,心室继续收缩 室内压动脉压(左室80mmHg)(右室8mmHg)动脉瓣开放(房室瓣仍处于关闭状态)迅速射血入动脉(占射血量70%)心室容积迅速减慢射血期,(2)快速射血期,迅速射血入动脉后 心室容积继续室内压略动脉压 射血能=血液的动能继续射血入动脉(占射血量30%)心室容积继续 心室舒张前期,(3)减慢射血期:,(2)心室舒张期,心室开始舒张 室内压迅速(室内压=动脉压)动脉瓣关闭心室继续舒张室内压急剧迅速(室内压仍
15、房内压房室瓣仍处于关闭状态)(容积不变、血液不流)快速充盈期,a.等容舒张期:,等容舒张期末室内压(室内压房内压)房室瓣开放心室继续舒张室内压(室内压房内压=负压)心房和大V内的血液快速入室(占总充盈量2/3)心室容积迅速,b.快速充盈期:,随着心室内血液的充盈,心室与心房、大V间的压力差减小,血液流入心室的速度减慢。其前半期为大V的血液经心房流入心室;后半期为心房收缩期的挤血入心室。,c.减慢充盈期:,心动周期中的压力变化:最高:室内压:快速射血期末 动脉压:快速射血期末最低:室内压:快速充盈期末 动脉压:等容收缩期末后负荷:后负荷等容收缩期延长射血期缩短 射血量,心动周期中的4对矛盾心脏缩
16、与舒(主要矛盾)压力升与降 瓣膜开与关血液进与出 心动周期中的瓣膜变化房室瓣关:等容收缩期初房室瓣开:快速充盈期初动脉瓣关:等容收缩期初动脉瓣开:快速射血期初,小结:,(四)心音的产生,每搏输出量:一侧心室每次搏出的血量(70ml)。射血分数=每搏输出量心舒张末期容积 6080ml120130ml 5060 意义:心舒张末期容积与心缩力有关(因与心肌初长度呈正相关)。心缩每搏输出量射血分数 心室扩大、心功能下降(每搏输出量可不变)心舒张末期容积射血分数,三、心输出量及其影响因素,(一)每搏输出量及射血分数,心 指 数:空腹和安静状态下,每平方米体表面积的每分心输出量。3.03.5L/min.m
17、2变 异:10岁心指数最大(4L/min.m2以上);以后随年龄增长而渐降,到80岁时接近2L/min.m2。意 义:评定不同个体心功能。,(二)每分输出量与心指数,每分输出量:一侧心室每分钟射出的血量每搏输出量心率56L/min变 异:随机体代谢和活动情况而变化(运动、情绪激动、怀孕时);女子较相同体重男子的心输出量约低10。,前负荷(心舒末期容量)心肌初长度 心肌收缩力 心搏出量,1.异长自身调节:心肌收缩力能随心肌初长度的改变而改变的现象。特点:调节范围小(心肌初长度2.252.30um)。意义:能精细调节每搏输出量。(回心血量影响心输出量),Starling定律:心脏不依赖神经-体液因
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