第4章血液循环ppt课件.ppt
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1、生 理 学,循 环 生 理,基础学院生理教研室 卢 波,E-mail:,威廉哈维(William Harvey 1578-1657)英国医生,现代实验生理学先驱,发现血液循环。,心血运动论,Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus,第四章 血液循环,第一节 心脏的泵血功能,第二节 心肌的电生理,第三节 血 管 生 理,第五节 器 官 循 环,第四节 心血管活动的调节,第一节 心脏的泵血功能,右心:泵血入肺循环;左心:泵血入体循环。,心脏的泵血功能,一、心脏泵血的过程和机制心动周期心脏的泵血过程心音的产生二、心
2、脏泵血功能的评定心脏的输出量心脏的做功量三、影响心输出量的因素,心脏的泵血功能,一、心脏泵血的过程和机制心动周期心脏的泵血过程心音的产生二、心脏泵血功能的评定心脏的输出量心脏的做功量三、影响心输出量的因素,一、心动周期(一)概念:心房或心室每收缩和舒张一次称心动周期。(二)时程:T1/f60s/750.8s,房缩 0.1s 房舒 0.7s,室缩 0.3s室舒 0.5s,(三)特点:舒张期时间 收缩期时间 全心舒张期0.4s 利心肌休息和室充盈 心率快慢主要影响舒张期:,心率 心动周期 室缩期 室舒期,0.35,1.15,1.5 0.8150 0.4,0.30,0.50,0.25,0.15,HR
3、心舒期,HR心舒期充盈 休息心衰,(四)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(140次/分)成人(60100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,心脏的泵血功能,一、心脏泵血的过程和机制心动周期心脏的泵血过程心音的产生二、心脏泵血功能的评定心脏的输出量心脏的做功量三、影响心输出量的因素,二、心脏泵血过程,心动周期中压力、容积等变化,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,(一)心房
4、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经心房流入心室),(二)心室的泵血,1.心室收缩期(1)等容收缩期: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,等容收缩期的特点:其时程长短与与肌缩力、后负荷有关:肌缩力等容收缩期后负荷等容收缩期 房室瓣、动脉瓣处关闭状态;等容收缩末的动脉压最低;室内压上升速最快。,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
5、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,(2)快速射血期: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,特点:快速射血期末室内压与主动脉压最高;用时少(收缩期1/3),射血量大。,(3)减慢射血期: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,特点:用时长(收缩期2/3),射血量少;因外周血管的阻力作用,血液的动能在主动脉转变为压强能,使动脉压略室内压。,心动周期中压力
6、、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,2.心室舒张期,(1)等容舒张期: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,特点:动脉瓣、房室瓣都处于关闭状态;动脉瓣关闭产生第二心音。,(2)快速充盈期: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,特点:快速充盈期末的室内压最低。,
7、(3)减慢充盈期: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。,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,(四)心音的产生,第一心音第二心音第三心音第四心音,(四)心音的产生,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,心动周期中的4对矛盾:心脏缩与舒(主要矛盾)压力升与降 瓣膜开与关 血液
8、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:,心脏的泵血功能,一、心脏泵血的过程和机制心动周期心脏的泵血过程心音的产生二、心脏泵血功能的评定心脏的输出量心脏的做功量三、影响心输出量的因素,二、心泵功能评定(一)每搏输出量及射血分数 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,(二)每
9、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。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.m2 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。,如何衡量谁的心脏更好?,(三)心脏作功量 因心脏收缩不仅射出一定量的血液,而且使这部分血液具有较高的压强能和较快的流速。在动脉血压不同的个体,心脏要射出等量的血液,动脉血压高者的心脏就必须
10、加强收缩。因此,用心脏作功量要比单纯用心输出量评定心泵血功能更全面。搏 功=搏出量1/103(平均动脉压 平均心房压)13.6 每分功=搏 功 心 率 1/103=6.23(Kg.m/min),(cm3),(mmHg),(g/cm3),=83.1(g.m),四、心泵功能的调节 每分输出量 每搏输出量 心率(一)每搏输出量的调节 1.前负荷:=心舒末期容量=异长自身调节 剩余血量:心缩力剩余量前负荷 V血回流速:大V压房压回流速、量 充盈时程:心率舒张期充盈量 前负荷心肌初长度肌缩力搏出量,前负荷、后负荷、心缩力,前负荷(心舒末期容量)心肌初长度 心肌收缩力 心搏出量,异长自身调节:心肌收缩力能
11、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。,Frank-Starling定律:心脏不依赖神经-体液因素自身调节并平衡心搏出量与回心血量之间关系的现象。,心泵功能的自身调节机制,可通过心室功能曲线进步说明:左 中 右,左段:较陡。心功正常工作段:表明初长度在未达到最适前负荷时,搏功随初长度而。中段:稍平。说明前负荷-初长度达上限,但对搏出量影响不大。右段:平坦或略降。说明心肌有抵抗过度延伸的特性,保持搏功基本不变。,2.后负荷:=动脉血压,临床:AB持续心肌肥厚泵血功能,搏出量恢复正常,异长自身调节等长自身调节(体液),前负荷
12、,剩余量回流量不变,搏出量,射血期射血速,等容收缩期心肌缩速,后负荷(一定范围内),3.心肌收缩能力等长自身调节 概念:指心肌在前、后负荷不变(心肌初长度不变),而改变肌缩程度、速度和张力等方面,实现调节每搏输出量的内在特性。意义:能对持续的、剧烈的循环变化有强大的调节作用。,收缩能力:NE受体cAMPCa2+通道开放几率+开放时间 Ca2+i 心缩力。收缩能力:AChM受体抑Ca2+通道+激活K+通道 AP的2、3期缩短Ca2+内流心缩力。,(二)心率 心率每搏输出量每分输出量 40150次/分:每分心输出量 150次/分 心动周期缩短(尤其心舒期)充盈量每搏出量每分心输出量。40次/分 心
13、动周期延长(尤其心舒期)充盈量达极限而心率太慢每分心输出量。注:每搏输出量在恒定的条件下,心率是调节心输出量的主要因素。心率和心缩力是影响心输出量的主要因素。一定范围内,心率可使心输出量。,每分输出量,血压,心率,心肌收缩性,前负荷,每搏出量,充盈时程静脉血回流速剩余量,后负荷,神经体液调节,等长自身调节 异长自身调节,五、心力贮备 概念:心输出量能随机体代谢的需要而增加的能力。意义:反映心脏的健康程度、心脏泵血功能。组成,心率贮备,搏出量贮备:,收缩期贮备量:5560ml(射血分数),舒张期贮备量:15ml(不能无限扩张),复习思考题 1.在一个心动周期中,心瓣膜的状态有何变动?其变动的机制
14、和生理意义是什么?2.在心脏收缩、舒张过程中,何部位、何时其压力最高?何部位、何时期压力最低?并说明理由。3.说明第一心音、第二心音的产生原因及特点。4.以心脏的缩舒、压力的升降、瓣膜的开关、血流的方向和容积的变化为基础说明射血和充盈的过程(原理)。5.说明心排出量的调节,并简述其机制。说明评定泵血功能的指标及生理意义。6.为什么舒张压主要反映外周阻力的大小?,7、心动周期中,在下列哪个时期主动脉压最低()A.等容收缩期末 B.等容舒张期末 C.心房收缩期末 D.快速充盈期末 E.减慢充盈期末8、心室舒张期()A.血液粘滞度增大,冠状动脉血流量减少B.主动脉血压过低,冠状动脉血流量减少C.心肌
15、对冠状动脉的挤压力增大,冠状动脉血流量减少D.冠状动脉阻力增大,冠状动脉血流量减少E.心肌对冠状动脉的挤压力减小,冠状动脉血流量增加,A,E,第二节 心脏生物电和生理特性,心脏的生物电活动和生理特性,心肌细胞的跨膜电位极其形成机制(一)工作细胞(二)自律细胞心肌的生理特性兴奋性自律性传导性收缩性体表心电图,心脏的生物电活动和生理特性,心肌细胞的跨膜电位极其形成机制(一)工作细胞(二)自律细胞心肌的生理特性兴奋性自律性传导性收缩性体表心电图,根据各类心肌细胞AP的O期去极化速率和4期有无自动去极化,将心肌分为:快反应自律细胞:0期去极速率快,4期有自动去极化。快反应非自律细胞:0期去极速率快,4
16、期无自动去极化。慢反应自律细胞:O期去极速率慢,4期有自动去极化。慢反应非自律细胞:O期去极速率慢,其4期无自动去极化。,一、心肌细胞的动作电位,(一)心室肌的生物电,(二)心室肌RP和AP的形成机制1心室肌细胞静息电位形成机制(1)幅度:-90mV(较骨骼肌细胞、神经细胞大)。(2)机制:=IK1电流形成的K+平衡电位 条件:膜两侧存在浓度差:膜通透性具选择性:K+/Na+100/1 结果:K+顺浓度梯度由膜内向膜外扩散,达 到K+平衡电位。,K+i K+o281,Na+i Na+o113,2.心室肌细胞AP的形成机制:,0期:刺激RP阈电位激活快Na+通道Na+再生式内流Na+平衡电位(0
17、期),快Na+通道:-70mV激活,-55mV失活,持续1-ms,特异性强(只对Na+通透)。,0期,按任意键显示动画2,1期:快Na+通道失活+激活Ito通道K+一过性外流 快速复极化(1期),Ito通道:Ito的离子成分为K+。,1期,Na+,K+,按任意键显示动画2,2期:O期去极达-40mV时已激活慢Ca2+通道+激活IK 通道Ca2+缓慢内流 与K+外流处于平衡状态 缓慢复极化(2期=平台期),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。,2期,Na+,K+,Ca2+,K+,按任意键显示动画2,3期:慢Ca2+通道
18、失活+IK 通道通透性IK1电流逐渐加强快速复极化至RP水平(3期),4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。,3期,Na+,K+,Ca2+,K+,K+,泵,按任意键显示动画2,泵,3期,0期:快钠通道激活,大量Na+内流;1期:瞬时外向电流(Ito);以Ikto为主;2期:Ca2+缓慢内流(ICa-L)与K+外流(Ik)处于平衡状态;3期:Ca2+内流停止,K+外流增加(Ik,Ik1);4期:钠-钾泵,钠-钙交换,钙泵。,工作细胞的跨膜电位及其形成机制,心脏的生物电活动和生理特性,心肌细胞的跨膜电位极其形成机制(一)工作细胞(
19、二)自律细胞心肌的生理特性兴奋性自律性传导性收缩性体表心电图,(二)自律细胞的跨膜电位及形成机制 1.窦房结P细胞(慢反应自律细胞)的电位(1)电位特征:RP:不稳定,能自动去极化,称为最大舒张电位。AP:分0,3,4三个时期,无1期和2期。,(2)电位形成机制,0期:当4期自动去极化达到阈电位激活慢钙通道(Ica-L型)Ca2+内流,Ca2+,Ca2+,0期,阈电位,零电位,按任意键显示动画1、2,3期:慢钙通道(Ica-L型)渐失活+激活钾 通道(IK)Ca2+内流+K+递减性外流(因钾通道的失活K+呈递减性外流),K+,Ca2+,3期,按任意键显示动画1、2,4期:K+递减性外流+Na+
20、递增性内流(If)+Ca2+内流(Ica-T型钙通道激活)缓慢自动去极化,K+,具“自我”启动“自我”发展“自我”终止的离子流现象。,Na+,Ca2+,4期,按任意键显示动画1、2,2.浦肯野细胞(快反应自律细胞)的电位,1.形成机制:0、1、2、3期:心室肌细胞基本相似。4期:为递增性Na+为主的内向离子流(If)+递减性外向K+电流所引起的自动去极化。,2.特点:(1)0期去极化速 快,幅度大。(2)4期自动去极化速度比窦房结细胞的慢,故自律性低。,注:If通道:复极化的3期-60mV开始激活、-100mV充分激活,去极化的0期-50mV失活。是超极化激活、具有时间依从性的非特异性通道,不
21、是快Na+通道,TTX不能阻断。,快、慢反应心肌细胞AP的特征比较 快反应AP 慢反应APAP波形分5个期:AP波形分3个期:0、1、2、3、4期 0、3、4期电位幅度高 电位幅度低0期去极速度快 0期去极速度慢0期主要与Na+内流有关 0期主要与Ca2+内流有关具有快、慢通道 只有慢通道(以快通道为主)RP大:-85mv-90mv RP小:-85mv-90mvRp稳定(普通心肌细胞)Rp不稳定(自律细胞)不稳定(自律细胞)通道阻断剂:河豚毒 通道阻断剂:Mn2+、异搏定,根据各类心肌细胞AP的O期去极化速率和4期有无自动去极化,将心肌分为:快反应自律细胞:0期去极速率快,4期有自动去极化。快
22、反应非自律细胞:0期去极速率快,4期无自动去极化。慢反应自律细胞:O期去极速率慢,4期有自动去极化。慢反应非自律细胞:O期去极速率慢,其4期无自动去极化。,心脏的生物电活动和生理特性,心肌细胞的跨膜电位极其形成机制(一)工作细胞(二)自律细胞心肌的生理特性兴奋性自律性传导性收缩性体表心电图,(一)兴奋性1.一次兴奋过程中兴奋性的周期性变化:,有效不应期 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超 常 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+通道处于-55mV 完全失活状态 局部反应期:Na+通道-60mV
23、 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,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)。,2.影响因素:(1)静息电位与阈电位之间的差距差距需刺激阈值兴奋性差距需刺激阈值兴奋性,(2)Na+通道的性状 Na+通道所处的机能状态,是决定兴奋性正常、低下和丧
24、失的主要因素,而通道处于何种状态则取决于当时的膜电位以及有关的时间进程。,完全备用 失 活 刚复活 渐复活 基本备用 产生AP 绝对不应期 局部反应期 相对不应期 超常期 兴奋性正常 兴奋性无 兴奋性低 兴奋性高,3.兴奋性周期性变化与收缩的关系 心肌收缩是在肌膜AP触发下,发生兴奋-收缩耦联,引起肌丝滑行实现的。(1)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。但在离体蛙心灌流实验中,当Ca2+o过高时钙僵(Ca2+利于收缩不利于舒张,出现持续收缩状态)
25、。,(2)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”,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。,心脏的生物电活动和生理特性,心肌细胞的跨膜电位极其形成机制(一)工作细胞(二)自律细胞心肌的生理特性兴奋性自律性传导性收缩性体表心电图,(二)自动节律性 概念:心肌组织在没有外来刺激的条件下,仍能自动地产生节律性兴奋和收缩的特性。,起源:
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