《血液循环生理》PPT课件.ppt
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1、,血液循环Circulation,生理功能:完成机体内的物质运输 实现机体的体液调节功能 参与体温的调节 保证血液防卫功能的发挥 内分泌功能 保证重要器官血供,(blood circulation),血液循环,血液循环模式图,本章内容,心脏的泵血功能心肌细胞的生物电活动心肌的生理特性血管生理心血管活动的调节器官循环,心脏的结构,第一节 心脏的泵血功能 一、心脏的周期性活动 二、心脏泵血功能的评价 三、心脏泵血功能的调节,(一)心率和心动周期的概念 心率(heart rate,HR):单位时间内(每分钟)心脏跳动的次数称为心率。心动周期(cardiac cycle):心脏每收缩和舒张一次,称为一
2、个心动周期。,一、心脏的周期性活动,特点:房室顺序收缩,舒张期时间收缩期时间 全心舒张期0.4s利于心肌休息和心室充盈 心率快慢主要影响舒张期,(二)心动周期中的心脏泵血过程,心房收缩期(atrial systole)心室收缩期(ventricular systole)心室舒张期(ventricular diastole),1.心房收缩期(atrial systole)(phase 1),2.心室收缩期(ventricular systole)等容收缩期 isovolumic contraction(phase 2)快速射血期 rapid ejection(phase 3)减慢射血期 redu
3、ced ejection(phase 4),3.心室舒张期(ventricular diastole)等容舒张期 isovolumic relaxation(phase 5)快速充盈期 rapid filling(phase 6)减慢充盈期 reduced filling(phase 7),Summary,The ventricular contraction and relaxation is the fundamental cause of the pressure gradient between the atria and the ventricles or the ventricle
4、s and the great arteries.,The pressure gradient is the direct power of pushing the valves open or close and of the blood flow.,All the four valves guarantee the single forward direction of the blood flow rather than backflow,and also influence the pressure gradient.,The atria act as primer pumps,whe
5、reas the ventriclesprovide the major source of power in blood circulation.,(三)心房在心脏泵血活动中的作用 接纳作用 初级泵作用,心房压力变化,(四)心音(heart sound),第一心音和第二心音与瓣膜活动的关系,二、心脏泵血功能的评价指标(一)心脏的输出量 1.每搏输出量和心输出量 每搏输出量(stroke volume,SV)又称搏出量,一侧心室每收缩一次所射出的血液量(约70ml)。心输出量(cardiac output,CO)每分钟由一侧心室射出的血量(5L)。2.心指数(cardiac index,CI)
6、以每平方米体表面积计算的心输出量(3L/min/m2)。,(二)射血分数(ejection fraction,EF)搏出量占心室舒张末期容积的百分比。(,(三)心脏作功量 搏出功(stroke work,SW)左心室一次收缩所做的功,正常约0.85J。每分功搏出功心率 正常左心室每分功约63.75J。应用心脏作功量评定心脏的泵血功能,更为全面。,三、心脏泵血功能的调节,CO,SV,HR,(一)每搏输出量的调节,SV,前负荷(preload),心肌收缩能力(myocardial contractility),后负荷(after-load),1.异长自身调节心室前负荷对搏出量的影响,前负荷(pre
7、load)心室收缩前所负载的负荷,决定心肌的初长度(initial length)。衡量指标:心室舒张末期容积(EDV)心室舒张末期压力(EDP),在一定范围内,心室肌的initial length增加使心肌收缩力量增强,进而使搏出量增加。Starling称此现象为心的定律(cardiac law)。心室preload通过心肌细胞initial length的改变,而引起心肌收缩强度的改变,从而对心搏出量进行调节,称异长自身调节(heterometric autoregulation)。,心室功能曲线,异长自身调节的机制,凡是能影响心室充盈的因素,均可通过异长自身 调节机制,使搏出量发生相应的
8、改变。心室舒张充盈期持续时间 静脉回心血量 心室充盈量 静脉回流速度 心室射血后残留血量 异长自身调节的主要作用是对搏出量进行有限度的 精细调节。,2.等长调节心肌收缩能力对搏出量的影响,心肌收缩能力(myocardial contractility)是指心肌不依赖于前后负荷而仅改变其力学活动(包括收缩的强度和速度)的一种内在特性,又称心肌变力状态(inotropic state),机体通过心肌本身收缩能力的改变使SV、SW发生相应改变,而与initial length无关的调节过程称为等长自身调节(homometric autoregulation)机制:与胞浆中Ca浓度、excitatio
9、n-contraction coupling过程中被活化的cross-bridge的效率和肌凝蛋白的ATP酶的活性有关,影响因素:增强心肌的收缩能力 减弱心肌的收缩能力,交感神经活动的增强血中儿茶酚胺浓度的增高强心药物如洋地黄的作用,乙酰胆碱低氧酸中毒心力衰竭,3.后负荷对搏出量的影响,后负荷(afterload)是指在心室开始收缩时 才遇到的负荷或阻力。衡量指标-动脉压 后负荷对搏出量的影响,BP afterload,等容收缩期,射血期,射血速度,SV,交感神经 自主神经 迷走神经 肾上腺素 体液因素 去甲肾上腺素 甲状腺素 体温,心率对搏出量及心输出量的影响,(二)心率对心输出量的调节 在
10、一定限度内,心率增快则心输出量增加。心率的影响因素,(三)心脏泵血功能的贮备 心力贮备(cardiac reserve),心率贮备 2-2.5倍,搏出量贮备,舒张期贮备:15-20ml,收缩期贮备:55-60ml,心力贮备,安静:心率75次/分 心输出量56L/分,运动:心率100200次/分 心输出量2530L/分,CO,SV,HR,preload,myocardial contractility,after-load,(heterometric autoregulation),(homometric autoregulation),cardiac reserve,Summary,第二节 心
11、肌细胞的生物电活动,心肌细胞的分类 普通的心肌细胞(工作细胞)特殊分化的心肌细胞(自律细胞),心脏的特殊传导系统,心肌细胞,快反应细胞,慢反应细胞,心房肌细胞心室肌细胞,房室束细胞蒲肯野细胞,窦房结P细胞房结区细胞结希区细胞结区细胞,快反应非自律细胞,快反应自律细胞,慢反应自律细胞,慢反应非自律细胞,一、工作细胞的跨膜电位及其形成机制,(一)心室肌静息电位及形成机制 1.心室肌的静息电位 心室肌细胞在静息状态下,膜两侧呈极化状态,膜外为正,膜内为负。若以膜外电位为0,膜内 电位约90 mV。,2.静息电位形成的机制 膜两侧离子分布的不均匀,形成浓度梯度 离子泵的作用 膜在静息状态下对不同离子有
12、选择性通透 离子通道的功能状态,在静息状态下,心肌细胞膜对K的通透性较高,K顺浓度梯度由膜内向膜外扩散所到达的K平衡电位,是静息电位形成的主要原因。,(二)心室肌动作电位及形成机制 1、心室肌的动作电位(1)0期(去极期)(2)1期(快速复极初期)(3)2期(平台期、缓慢复极期)(4)3期(快速复极末期)(5)4期(静息期),心室肌的动作电位,离子在膜两侧不均匀分布形成的浓度梯度驱动 相应离子经过当时已开放的膜上离子通道的跨 膜扩散,是心肌细胞跨膜电位形成的主要基础。正离子外流或负离子内流称外向电流。正离子内流或负离子外流称内向电流。,2、心室肌动作电位形成机制,Na+,Ca2+,K+,Cl-
13、,inward ionic current outward ionic current 去极化 超极化,心室肌细胞动作电位离子转运,心室肌纤维的AP离子机制:0,1,2,3,4,phase 0 去极化到threshold potential(-70mV)快Na+通道开放再生性Na+内流 Na+顺电-化学梯度进入细胞内去极化 快通道(fast channel)快反应细胞(fast response cell)快反应电位(fast response potential),心室肌纤维的AP离子机制:0,1,2,3,4,phase 1(1)快Na+通道失活(2)Ito通道激活,短暂的一过性外向电流(t
14、ransient outward current,Ito)Ito通道在去极化到约-20mV时激活,为K+外流,心室肌纤维的AP离子机制:0,1,2,3,4,Phase 2(plateau)初期,内向Ca2+电流与外向K+电流处于相对平衡状态晚期,内向Ca2+电流逐渐减弱,外向K+电流逐渐增强心肌细胞膜的电压门控Ca2+通道:T型(transient channel)Ca2+通道:阈电位为-50-60mV,激活和失活均快L型(long-lasting channel)Ca2+通道:阈电位为-40mV 激活、失活和复活均慢,又称为慢通道(slow channel)可被Mn2+、Co2+和维拉帕米(
15、verapamil)阻断Ik通道,又称延迟整流电流(delayed rectifier)+20mV激活,-4050mV失活,心室肌纤维的AP离子机制:0,1,2,3,4,phase 3L型Ca2+通道关闭,Ca2+内流停止,而K+外流进行性增加所致。IkIkl,心室肌纤维的AP离子机制:0,1,2,3,4,phase 4 恢复细胞内外离子的正常分布 Na+-K+泵 排Na+,摄K+,恢复Na+、K+的分布 Na+-Ca2+交换体(Na+-Ca2+exchanger)Na+顺浓度梯度入,Ca2+逆浓度梯度外排。,心室肌动作电位产生机制(1)0期 Na通透性增高,Na经Na+通道快速内流(INa)
16、(2)1期 一过性K外流(Ito)(3)2期 Ca内流(ICa)与K外流(Ik1)相抗衡(4)3期 Ca内流(ICa)终止,K外流(Ik)进行性增强(5)4期 Na-K交换和Na-Ca交换,小 结,二、自律细胞的跨膜电位及其形成机制 4期自动去极化 最大复极电位(最大舒张电位),窦房结的跨膜电位,三种心肌细胞的跨膜电位,(一)快反应自律细胞跨膜电位及其形成机制 1、浦肯野细胞的跨膜电位,2、浦肯野细胞跨膜电位形成机制 1)起搏电流:Na内流(If)2)K外流的进行性衰减,If通道 快Na通道,离子流 Na+内流进行性增强 Na+快速内流,激活,复极化-6 0 mV,去极化达-70 mV,失活,
17、去极化达-50mV,去极化达0 mV,阻断剂,铯(Cs),河豚毒素,If通道与快Na通道的比较,Self-generation self-developing self-limiting,(二)慢反应自律细胞的跨膜电位及其形成机制1.慢反应自律细胞的跨膜电位特点,三种心肌细胞的跨膜电位,2.慢反应自律细胞跨膜电位形成机制,(1)0期 慢Ca通道开放,Ca内流(ICa)。(2)3期 Ca通道逐渐失活,K通道被激活,Ca内流(ICa)逐渐减少,K外流(Ik)逐渐增多(3)4期自动去极化 K外流(Ik)的进行性衰减 Na内流(If)的进行性增强 生电性Na-Ca交换(ICa.L),三、体表心电图(e
18、lectrocardiogram,ECG),心电图的导联的连接,正常人心电图模式图,PR间期,QT间期,ST段,PR段,体表心电图,1.P wave 左右两心房去极化2.QRS complex 左右两心室去极化3.T wave 心室复极(心室肌细胞3期复极)4.U wave pf复极5.PR interval 房室传导时间6.QT interval 心室开始兴奋去极化到完全复极 至静息状态的时间7.PR segment 房室交界区传导缓慢8.ST segment 心室各部分心肌细胞均处于平台期,正常典型心电图的生理意义,心肌细胞动作电位与心电图的对应关系,第三节 心肌的生理特性 兴奋性(exc
19、itability)自动节律性(autorhythmicity)传导性(conductivity)收缩性(contractility),生理特性,兴奋性 自律性 传导性 收缩性,电生理特性,工作细胞,自律细胞,一、兴奋性,(一)决定和影响心肌兴奋性的因素,1、静息电位水平2、阈电位水平3、Na通道的状态,0,(mV),阈电位,静息电位水平的影响,0,(mV),阈电位,阈电位水平的影响,膜电位处于正常静息电位水平90 mV时,Na 通道处于备用状态(resting state)。膜去极化到阈电位水平,Na通道的通透性增高 的过程称为激活(activation)。Na通道的通透性降低乃至终止的过程
20、称为失活(inactivation)。膜电位恢复到静息电位水平时,Na+通道才重新恢 复到备用状态,即恢复再兴奋的能力,这个过程 称为复活(reactivation)。,Na通道的状态,Na+通道是否处于备用状态,是快反应细胞当时是否具有兴奋性的前提.正常静息电位水平又是决定Na+通道能否处于或复活到备用状态的关键.,(二)心肌细胞兴奋性的周期性变化,心室肌工作细胞的动作电位与在不同复极时期给予刺激所引起的反应,心肌细胞兴奋性的周期性变化,1.有效不应期(ERP)绝对不应期(ARP)局部反应期(LRP)2.相对不应期(RRP)3.超常期(SNP)4.正常水平,1.有效不应期(effective
21、 refractory period,ERP)0期去极化到3期复极至-60mV,(1)绝对不应期(absolute refractory period,ARP)0期去极化到3期复极化至-55mV(2)局部反应期(local response period,LRP)由-55mV复极至-60mV2.相对不应期(relative refractory period,RRP)复极化-60mV至-80mV的时间3.超常期(supernormal period,SNP)膜内电位由-80mV恢复到-90mV4.正常水平 膜电位-90mV,(三)心肌兴奋性周期性变化与收缩活动的关系,在心房或心室的有效不应期之
22、后,下一次窦性起搏激动到达之前,有一人工的或是来自异位起搏点的刺激作用到达心房或心室,则心房或心室可以接受此刺激而产生一次期前兴奋(premature excitation),所引起的收缩称为期前收缩(premature systole)或期外收缩(extrasystole),又称早搏。心房或心室发生期前收缩后,往往有一段较长的心脏舒张期,称为代偿间歇(compensatory pause)。,SA结 100次/分AV交界 50次/分浦肯野纤维 25次/分,二、心肌的自动节律性,(一)心肌的自律性细胞功能的差异性,正常起搏点(normal pacemaker),潜在起搏点(latent pac
23、emaker)安全因素危险因素,窦性心律(sinus rhythm),异位起搏点(ectopic pacemaker),异位心律(ectopic rhythm)交界性心律(结性心律),室性心律,窦房结对潜在起搏点的控制抢先占领(capture),噢!,超速压抑或超速驱动压抑(overdrive suppression),(二)决定和影响自律性的因素,1.4期自动去极化速度,2.最大舒张电位大小,3.阈电位水平,心肌自律性的决定因素,thresholdpotential,a,b,4期自动除极速度,最大舒张电位,thresholdpotential,thresholdpotential,阈电位水平
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