心脏的解剖和生理功能是怎样的？(5)

在正常的生理情况下，每搏输出量应始终与心室舒张末期容积相适应，随着心室舒张末期容积的增减而相应变化，但射血分数基本保持不变。但当心室功能明显减退时，心室扩大，搏出量与心室舒张末期空积的变化不再相适应，射血分数也会显著下降。因此应将每搏输出量与射血分数结合起来分析心脏的泵功能。

（3）心脏作功量：在心脏舒缩的同时，可释放出能量形成血液的动能（kinetic energy）和压强能，以维持血液循环流动。每搏功指每一次心室收缩作的功，单位是：g－m。每分功则是每搏功乘以心率，单位是：kg—m/min（见下面的分式）。血液的压强能一般用平均动脉压表示。平均动脉压≈舒张压+（收缩压-舒张压）/3。但应注意：心室收缩所释放的能量不应包括充盈压（常用平均左房压和左室舒张末压表示，约0.8kPa,即6mmHg），因后者是静脉和心房输送回心的血液充盈心室造成的，而不来源于心室收缩。具体计算公式：搏功=搏出量×（射血相的左室内压力-左室充盈压）+动能，动能=mV2/2，即血液的质量乘以流速的平方，再除以2。

经简化得到：搏功（g—m）=搏出量（cm3）×（平均动脉压-平均左房压mmHg）/1000×13.6/cm3每分功（kg—m/min）=搏功（g—m）/1000×心率

左右两个心室的搏出量是相等的，而主动脉平均压几乎为肺动脉压的6倍，因此右室的作功量也只有左室的1/6。

不难看出，如动脉压升高，排出相等量的血就须增加作功。因此，单用搏出量和射血分数来评价心脏的泵血功能仍不全面，必须同时考

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虑作功量。

3.2.2心脏泵功能的调节

为了适应不同的生理状态，心脏的活动也是在神经和体液调节下进行的。心脏的调节主要靠调节心率和搏出量，最终影响心输出量。

（1）对心率的调节 正常成人的安静状态的心率范围是60～100次/分，机体在不同的生理状态下，可有很大的心率变化范围。由于每分输出量=心率×搏出量，故在能保持每搏输出量的前提下（如心率虽快，但对快速充盈期的影响尚不显著时，心输出量基本可维持），提高心率是可以提高心输出量的。但是，当心率达到170～180/次分以上时（约为正常心率的两倍），心室舒张期将显著缩短，严重影响心室充盈，从而使搏出量降低至正常情况的一半以下，当心率的增快再也无法弥补搏出量的减少时，心输出量开始逐渐下降。心率过慢时，如小于40次/分，心输出量也将开始减少。因为正常心率情况下的心室舒张期充盈已接近极限，即使心室舒张期比平时显著延长，也将无助于充盈量的显著增加。因而结果是心率明显减慢，搏出量几乎没有增加或少量增加，每分输出量呈现下降趋势。因而心率过快或过慢都会使心输出量减少。

肾上腺素，去甲肾上腺素和甲状腺素等体液因子会影响心率。神经机制对于心率的影响是：交感神经活动增快心率，迷走神经活动减慢心率。体温变化也可影响心率。一般而言，体温每升高1℃，心率增快12～18次。

（2）对搏出量的调节 由于相邻的心肌细胞之间通过闰盘连接，

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所以整个心房或心室成为一个合胞体。合胞体内的所有心肌细胞收缩几乎同步，形成了心肌的“全或无”（all-or-none）收缩。因此，如果整个心肌的收缩强度变化，必然是各个心肌细胞的收缩强度发生了变化。

在等容收缩相内，只有当心室肌收缩引起的室内压升高超过动脉压时，心肌纤维才开始缩短，使得心室容积缩小，血液射出。因此，在心率恒定的情况下，心肌纤维缩短的程度和速度（也即心肌收缩产生张力的程度和速度）决定着心室每次收缩的射血量。心肌正是通过改变收缩的强度和速度来调节搏出量的。具体到“合胞体”内的每一个心肌，这种调节是通过异长调节和等长调节来实现的。心室后负荷也直接影响着搏出量。

异长调节：又称Starling机制，是指通过改变心肌细胞本身的初长度（initial length），从而改变心肌细胞的收缩强度，最终改变搏出量。在心肌和骨骼肌，初长度都是控制收缩功能的最为重要的因素。在骨骼肌，前负荷（preload）和初长度对肌肉和功能力的影响为有双相影响，即长度-张力曲线呈抛物线状。但是在心肌，根据心室舒张末期压力和容积（相当于前负荷和初长度）与对应的一系列搏功和室内峰压所作出的三段式心室功能曲线来看，前负荷和初长度对心肌作功能力的影响分为3个阶段。在心室功能曲线（ventricular function curve）,又称Starling曲线中，第一段为功能曲线的升支，它是位于心室最适前负荷——充盈压1.6～2kPa(12～15mmHg)左侧的曲线。这一段表示的是前负荷-初长度未达

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到最适水平之前，搏功或等容峰压随着初长度的增加而增加。正常的心室就是在功能曲线的升支这一段工作的，正常左室充盈压约0.7～0.8kPa(5～6mmHg)，即心室可通过增加前负荷-初长度（异长调节机制）使泵血功能有很大范围的增强。因此心室有很大的初长度储备。心室功能曲线的第二段渐趋平坦。这段是在充盈压2～2.7kPa(15～20mmHg)的范围内，表明前负荷在上限范围内变动时对于泵血功能的影响很小。心室功能曲线的第三段较为平坦或轻度向下倾斜。表明在心室充盈压力大于2.7kPa(20mmHg)时，搏功基本不变或仅有轻度下降。只有心室出现严重的病理变化时，心室功能曲线才有可能出现降支（descending branch）。心室功能的三段曲线的形成原因得到了细胞水平研究的支持。

在心室肌的顺应性等不变的条件下，是由心室舒张末期充盈的血液量决定了心室舒张末压力（即前负荷 ）的大小，从而决定了心室肌初长度的长短，最终决定了心肌收缩能力和搏出量的大小，而心室舒张末期充盈的血液包括两部分血液—静脉回心的血液量（returned blood volume）和射血后心室内剩余的血液量，因此，凡是影响这两部分的因素，都可影响心室舒张末期充盈量，进而通过异长调节制影响输出量。

其中，影响静脉回心血量的因素有：心室舒张充盈期持续时间和静脉回流速度。不难看出，正如前面所提到的，在心率轻度减慢时，将有充盈期的适当延长，使心室充盈渐趋完全，搏出量增多，静脉回心血量也增多。反之，如心率达到170次/分以上时，快速充盈期将

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明显缩短，心室充盈也将显著减少，静脉回心血量也减少。因此，心室舒张充盈期持续时间是影响静脉回心血量的重要因素之一。此外，如心室舒张充盈期持续时间固定，则静脉回流速度越快，充盈量越大，搏出量也越多，静脉回心血量也就越多。而外周静脉压与心房压、心室压之差是决定静脉回流速度的因素。这一差值越大（如：心房、心室压力降低或外周静脉张力增加，以及外周循环血量增加等情况）静脉回流速度将越快。

射血后心室内剩余血液量在心室射血功能相同的情况下对于心室舒张末期充盈量以及搏出量的影响还取决于心室总充盈量。因为如果静脉回心血量相同，射血后心室内剩余血流量增加将使心室总充盈量增加，进而充盈压升高，搏出量增大。但是，在心室内剩余血液量增加的情况下，心室舒张期内压力较升高，从而导致静脉回流量减少，使得心室总充盈量未必增加。

总之，通过异长调节（staring）机制，使得心室的射血量与心室舒张末压力（即前负荷）相适应，也使得心室射血量与静脉回心血量相平衡。但是，心脏通过异长调节机制对搏出量的调节是十分精细的，可满足对于两心室搏出量不平衡以及体位改变等充盈量细微变化的调节，而对于持续、剧烈的变化则作用甚微。

等长调节（isometric regulation）:是指心脏通过调节与初长度无关的、内在的心肌收缩能力（myocardial contractility）的改变而调节心肌细胞力学活动的速度和强度，从而改变心脏泵血功能。这种等长调节机制用于调整那些持续，剧烈的变化的影响。例如：

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