正常人体生理机能.pptx

正常人体生理机能正常人体生理机能正常人体生理机能1/103第四章第四章 血液循环血液循环 12345【学习目标学习目标】说明心室肌细胞动作电位形成、心肌生理特征、动脉血压形成及影响原因。说明心室肌细胞动作电位形成、心肌生理特征、动脉血压形成及影响原因。讨论心脏泵血过程、评价指标及泵血功效调整。讨论心脏泵血过程、评价指标及泵血功效调整。列出影响静脉回流原因、微循环血流通路及功效。列出影响静脉回流原因、微循环血流通路及功效。陈说压力感受器反射过程和生理意义；比较肾上腺素和去甲肾上腺素对心血管活动调整。陈说压力感受器反射过程和生理意义；比较肾上腺素和去甲肾上腺素对心血管活动调整。说明心率、心动周期概念，血流量、血流阻力与血压关系。说明心率、心动周期概念，血流量、血流阻力与血压关系。正常人体生理机能2/103v循环系统由心脏和血管组成。在整个生命活动过程循环系统由心脏和血管组成。在整个生命活动过程中，心脏不停地跳动，推进血液在心血管系统内循中，心脏不停地跳动，推进血液在心血管系统内循环流动，这种血液在心血管系统中按一定方向周而环流动，这种血液在心血管系统中按一定方向周而复始地流动，称为血液循环。复始地流动，称为血液循环。v血液循环主要功效是完成体内物质运输，包含营养血液循环主要功效是完成体内物质运输，包含营养物质、代谢产物和激素等运输，使新陈代谢不停进物质、代谢产物和激素等运输，使新陈代谢不停进行，实现机体体液调整；机体内环境理化特征相对行，实现机体体液调整；机体内环境理化特征相对稳定维持和血液防卫功效实现也依赖血液循环流动。稳定维持和血液防卫功效实现也依赖血液循环流动。正常人体生理机能3/103第一节第一节 心脏生理心脏生理一、心脏泵血功效一、心脏泵血功效 心脏是推进血液流动动力器官，其主要功效是泵血。心脏是推进血液流动动力器官，其主要功效是泵血。心脏活动是一个周期性活动，总是收缩和舒张交替活动，心脏活动是一个周期性活动，总是收缩和舒张交替活动，心脏收缩时将血液射入动脉，舒张时接收由静脉回流血心脏收缩时将血液射入动脉，舒张时接收由静脉回流血液。瓣膜起着阀门作用，确保血液沿单一方向循环流动。液。瓣膜起着阀门作用，确保血液沿单一方向循环流动。正常人体生理机能4/103（一）心率和心动周期（一）心率和心动周期v1心率心率 每分钟心跳次数称为心率（每分钟心跳次数称为心率（heart rate，HR），是临床惯用指标之一。），是临床惯用指标之一。v正常成人平静时，心率为正常成人平静时，心率为60100次次/min，平均，平均75次次/min。v心率可因年纪、性别及其它生理情况而不一样。小心率可因年纪、性别及其它生理情况而不一样。小儿心率较成年人快，新生儿可达儿心率较成年人快，新生儿可达130次次/min以上；以上；老年人比成年人慢；女性普通比男性稍快；运动、老年人比成年人慢；女性普通比男性稍快；运动、情绪激动时心率加紧，而平静或睡眠时较慢情绪激动时心率加紧，而平静或睡眠时较慢正常人体生理机能5/1032心动周期心动周期 心房或心室每收缩和舒张一次称为一心房或心室每收缩和舒张一次称为一个心动周期。个心动周期。v在一个心动周期中，心房和心室机械活动都可分在一个心动周期中，心房和心室机械活动都可分为收缩期和舒张期。因为心室在心脏泵血活动中为收缩期和舒张期。因为心室在心脏泵血活动中起主要作用，故通常所说心动周期是指心室舒缩起主要作用，故通常所说心动周期是指心室舒缩活动周期。活动周期。v心动周期时程长短与心率相关，二者呈反变关系。心动周期时程长短与心率相关，二者呈反变关系。若以健康成人平静时心率75次/min计算，则一个心动周期为0.8 s。在这0.8s内，心房收缩期为0.1s，舒张期为0.7s；心室收缩期为0.3s,舒张期为0.5s。从心室舒张开始到下一个心动周期心房开始收缩0.4s，心房心室都处于舒张状态，这一时期称为全心舒张期。正常人体生理机能6/103v从图中能够看出，心房与心从图中能够看出，心房与心室收缩不一样时，左、右心室收缩不一样时，左、右心房和左、右心室活动是同时房和左、右心室活动是同时进行；心房和心室舒张期均进行；心房和心室舒张期均长于收缩期，这现有利于静长于收缩期，这现有利于静脉血液回流和心室血液充盈，脉血液回流和心室血液充盈，又能让心肌得到充分休息。又能让心肌得到充分休息。因为心动周期与心率成反比，因为心动周期与心率成反比，故心率增快时，心动周期缩故心率增快时，心动周期缩短，收缩期和舒张期都对应短，收缩期和舒张期都对应缩短，但舒张期缩短更显著，缩短，但舒张期缩短更显著，这对心脏持久活动不利。这对心脏持久活动不利。正常人体生理机能7/103（二）心脏泵血过程（二）心脏泵血过程v在心脏泵血过程中，动脉瓣和房室瓣绝对不会同时在心脏泵血过程中，动脉瓣和房室瓣绝对不会同时开放。动脉瓣开放时心室内血液射向动脉；房室瓣开放。动脉瓣开放时心室内血液射向动脉；房室瓣开放时心房内血液充盈到心室。但二者会同时关闭，开放时心房内血液充盈到心室。但二者会同时关闭，见于等容收缩期和等容舒张期。见于等容收缩期和等容舒张期。正常人体生理机能8/103v1心室收缩期心室收缩期 心室收缩期可分为等容收缩期、快速射血期和减慢射血期。在心室收缩期可分为等容收缩期、快速射血期和减慢射血期。在心动周期中，快速射血期心室内压力最大，等容收缩期心室压力上升速度最快，心动周期中，快速射血期心室内压力最大，等容收缩期心室压力上升速度最快，等容舒张期心室压力下降速度最快。等容舒张期心室压力下降速度最快。v（1）等容收缩期：心室开始收缩后，室内压马上升高，当它超出房内压时，）等容收缩期：心室开始收缩后，室内压马上升高，当它超出房内压时，即可推进房室瓣使之关闭，因而血液不会倒流入心房，并产生第一心音。但此即可推进房室瓣使之关闭，因而血液不会倒流入心房，并产生第一心音。但此时室内压尚低于主动脉压，动脉瓣依然处于关闭状态，心室成为一个封闭腔，时室内压尚低于主动脉压，动脉瓣依然处于关闭状态，心室成为一个封闭腔，心室继续收缩，因为血液是不可压缩液体，因而心室内压急剧升高到足以开放心室继续收缩，因为血液是不可压缩液体，因而心室内压急剧升高到足以开放动脉瓣程度。从房室瓣关闭到动脉瓣开放前这段时间，心室收缩不射血，心室动脉瓣程度。从房室瓣关闭到动脉瓣开放前这段时间，心室收缩不射血，心室容积不变，称为等容收缩期。此期约容积不变，称为等容收缩期。此期约0.05s。当心肌收缩力减弱或动脉血压升高。当心肌收缩力减弱或动脉血压升高时，等容收缩期将延长。此期室内压升高幅度和速率是心动周期中最大。时，等容收缩期将延长。此期室内压升高幅度和速率是心动周期中最大。v（2）快速射血期：等容收缩期末，当室内压超出主动脉压时，动脉瓣被推开，）快速射血期：等容收缩期末，当室内压超出主动脉压时，动脉瓣被推开，心室开始射血。此时室内压上升至峰值，心室肌急剧缩短，血液快速射入主动心室开始射血。此时室内压上升至峰值，心室肌急剧缩短，血液快速射入主动脉，心室容积快速缩小，称为快速射血期，历时约脉，心室容积快速缩小，称为快速射血期，历时约0.1s，此期射血量占整个心，此期射血量占整个心缩期总射血量缩期总射血量8085。v（3）减慢射血期：快速射血期后，因为大量血液进入主动脉，动脉内压力上）减慢射血期：快速射血期后，因为大量血液进入主动脉，动脉内压力上升，心室内血液降低，心室肌收缩力量减弱，造成射血速度逐步减慢，称为减升，心室内血液降低，心室肌收缩力量减弱，造成射血速度逐步减慢，称为减慢射血期，历时约慢射血期，历时约0.15s。在快速射血期中期或稍后至减慢射血期，心室内压已。在快速射血期中期或稍后至减慢射血期，心室内压已经低于主动脉压，但心室内血液依其惯性作用仍可逆着压力梯度继续进入主动经低于主动脉压，但心室内血液依其惯性作用仍可逆着压力梯度继续进入主动脉。减慢射血期末，心室容积缩至最小，但心室内依然有余血。脉。减慢射血期末，心室容积缩至最小，但心室内依然有余血。正常人体生理机能9/103v2心室舒张期心室舒张期 心室舒张期分等容舒张期和充盈期。而充盈期又分快速心室舒张期分等容舒张期和充盈期。而充盈期又分快速充盈期、减慢充盈期和心房收缩期。充盈期、减慢充盈期和心房收缩期。v（1）等容舒张期：心室开始舒张，室内压下降，因为主动脉压高于室）等容舒张期：心室开始舒张，室内压下降，因为主动脉压高于室内压，主动脉内血液向心室方向返流，推进动脉瓣关闭，产生第二心内压，主动脉内血液向心室方向返流，推进动脉瓣关闭，产生第二心音，此时室内压仍显著高于房内压，房室瓣仍处于关闭状态，心室再音，此时室内压仍显著高于房内压，房室瓣仍处于关闭状态，心室再次成为一个封闭腔。心室继续舒张，室内压急剧下降到几乎开放房室次成为一个封闭腔。心室继续舒张，室内压急剧下降到几乎开放房室瓣程度。从动脉瓣关闭到房室瓣开放前这段时间，心室舒张但容积不瓣程度。从动脉瓣关闭到房室瓣开放前这段时间，心室舒张但容积不变称为等容舒张期，历时约变称为等容舒张期，历时约0.07s。此期特点是房室瓣和动脉瓣均处于。此期特点是房室瓣和动脉瓣均处于关闭状态，心室容积不变，室内压急剧下降。关闭状态，心室容积不变，室内压急剧下降。v（2）快速充盈期：心室深入舒张，当室内压下降到低于房内压时，心）快速充盈期：心室深入舒张，当室内压下降到低于房内压时，心房内血液顺着房室压力梯度冲开房室瓣，被快速房内血液顺着房室压力梯度冲开房室瓣，被快速“抽吸抽吸”流入心室，流入心室，心室容积快速增大，称为快速充盈期，历时约心室容积快速增大，称为快速充盈期，历时约0.11s，此期进入心室血，此期进入心室血液约为总充盈量液约为总充盈量2/3。v（3）减慢充盈期：伴随心室血液充盈量增多，房室之间压力差逐步减）减慢充盈期：伴随心室血液充盈量增多，房室之间压力差逐步减小，血液充盈速度减慢，称减慢充盈期，历时约小，血液充盈速度减慢，称减慢充盈期，历时约0.22s。v（4）心房收缩期：在心室舒张期最终）心房收缩期：在心室舒张期最终0.1s,心房开始收缩，使房内压升心房开始收缩，使房内压升高，将心房血液挤入心室，使心室充盈量再增加高，将心房血液挤入心室，使心室充盈量再增加1030，称为心，称为心房收缩期。至此心室充盈过程完成，马上开始心室下一个心动周期，房收缩期。至此心室充盈过程完成，马上开始心室下一个心动周期，如此重复。如此重复。正常人体生理机能10/103v总而言之，心室收缩和舒张是心脏射血和充盈原动总而言之，心室收缩和舒张是心脏射血和充盈原动力，心室舒缩造成室内压改变是造成心房和心室之力，心室舒缩造成室内压改变是造成心房和心室之间、心室和动脉之间产生压力梯度根本原因，而压间、心室和动脉之间产生压力梯度根本原因，而压力梯度又是推进血流和瓣膜开闭直接动力。瓣膜在力梯度又是推进血流和瓣膜开闭直接动力。瓣膜在确保血液单向流动、预防血液返流等方面起着主要确保血液单向流动、预防血液返流等方面起着主要作用。作用。正常人体生理机能11/103v（三）心脏泵血功效评价（三）心脏泵血功效评价v1每搏输出量和射血分数每搏输出量和射血分数 一侧心室一次收缩所射出血液量，称每搏输出量（stroke volume，SV）,简称搏出量，相当于心室舒张末期容积与收缩末期容积之差。正常成年在平静状态下博出量约为70ml（60-80ml）。搏出量占心室舒张末期容积百分比，称为射血分数(ejection fraction，EF)。心输出量与体表面积成正比,而以每平方米体表面积计算心输出量称为心指数。所以心指数是评价不一样个体之间心脏功效惯用指标。健康成年人平静时，射血分数为55%65%。正常人体生理机能12/103v2每分输出量和心指数每分输出量和心指数 一侧心室每分钟射出血液量，称一侧心室每分钟射出血液量，称每分输出量（每分输出量（minute volume）,简称心输出量简称心输出量(cardiac output,CO)，它等于博出量，它等于博出量乘积乘积(乘以）乘以）心率。心率。左、右心室心输出量基本相等。它是评价心脏功效主要指标之一。心输出量与机体新陈代谢水平相适应，可因性别、年纪及其它生理情况不一样而不一样。若心率为75次/min，每搏量为6080ml，则心输出量为4.56.0L/min，平均5L/min。普通女性比同体重男性心输出量约低10%，青年人高于老年人；猛烈运动时心输出量可高达2535L/min，麻醉情况下则可降低到2.5L/min。心输出量是以个体为单位计算，对不一样身材个体测量心功效时，若专心输出量作为指标进行不一样个体之间心功效比较是不全方面。因为不一样个体代谢水平不一样，心输出量也不一样。人在平静时心输出量与体重并不成正比，而是与体表面积成正比。以每平方米体表面积计算心输出量称为心指数(cardiac index，CI)。中等身材成年人体表面积约为1.61.7m2，平静和空腹情况下心输出量为4.56L/min，其心指数为3.03.5L/（minm2），在平静空腹时心指数称为静息心指数，是比较不一样个体心功效评价指标。正常人体生理机能13/103v3心脏做功量心脏做功量 心脏向动脉内射血心脏向动脉内射血要克服动脉血压所形成阻力才能完要克服动脉血压所形成阻力才能完成。成。心室收缩一次所作功，称为每搏功（stroke work）。每分功（minute work）指心室每分钟所作功，每分功=每搏功心率。正常人体生理机能14/103v4心力贮备心力贮备 健康成人在平静状态下，心输出量为健康成人在平静状态下，心输出量为5L。猛。猛烈运动或强体力劳动时，心输出量可达烈运动或强体力劳动时，心输出量可达2530L，为平静时，为平静时56倍。这种心输出量随机体代谢需要而增加能力称为心倍。这种心输出量随机体代谢需要而增加能力称为心力贮备（力贮备（cardiac reserve）。）。心力贮备包含博出量贮备和心率贮备。博出量贮备又分收缩期贮备和舒张期贮备。前者是经过增强心肌收缩能力来实现，为5560ml；后者则是经过增加心室舒张末期容积来实现，为15ml左右。心率贮备可由平静时75次/min，到达160180次/min，使心输出量增加22.5倍。心力贮备能反应心脏泵血功效潜力和心脏健康程度。训练有素运动员，因为长久锻炼心肌纤维增粗，心肌收缩能力增强，运动时心输出量可达35L以上，为静息时7倍以上。而一些心脏疾患病人，即使平静时心输出量能够满足机体代谢需要，不过因心力贮备小，在代谢活动增强时，心输出量却不能对应增加，出现心悸、气短等症状。所以，经常从事体育锻炼能有效地增加心力贮备，增强心脏泵血能力。正常人体生理机能15/103（四）心脏泵血功效调整（四）心脏泵血功效调整v心脏泵血功效详细表达为心输出量，而心输出量等心脏泵血功效详细表达为心输出量，而心输出量等于搏出量和心率乘积，所以心脏泵血功效调整主要于搏出量和心率乘积，所以心脏泵血功效调整主要经过对搏出量和心率两方面调整来实现。经过对搏出量和心率两方面调整来实现。正常人体生理机能16/1031 搏出量调整搏出量调整 v凡能影响心肌收缩强度和速度原因都能影响搏出量，凡能影响心肌收缩强度和速度原因都能影响搏出量，主要受前负荷、后负荷和心肌收缩能力影响。主要受前负荷、后负荷和心肌收缩能力影响。v（1）前负荷：心脏前负荷是指心室收缩前所承受）前负荷：心脏前负荷是指心室收缩前所承受负荷，即心室舒张末期容积或压力负荷，即心室舒张末期容积或压力,它决定着心肌它决定着心肌初长度。可见在一定范围内，心肌初长度增加，使初长度。可见在一定范围内，心肌初长度增加，使心肌收缩力加强，博功或搏出量增多，这种经过改心肌收缩力加强，博功或搏出量增多，这种经过改变心肌初长度而引发心肌收缩力改变调整，称为异变心肌初长度而引发心肌收缩力改变调整，称为异长本身调整（长本身调整（heterometric regulation）。）。正常人体生理机能17/103v（2）后负荷：心脏后负荷是指心室在收缩时所承）后负荷：心脏后负荷是指心室在收缩时所承受负荷，即大动脉血压。受负荷，即大动脉血压。v在心肌初长度、心率、心肌收缩能力不变情况下，在心肌初长度、心率、心肌收缩能力不变情况下，假如动脉血压升高，等容收缩期室内压峰值将增高，假如动脉血压升高，等容收缩期室内压峰值将增高，造成等容收缩期延长，射血期缩短，射血速度减慢，造成等容收缩期延长，射血期缩短，射血速度减慢，搏出量暂时降低；反之，动脉血压降低时，博出量搏出量暂时降低；反之，动脉血压降低时，博出量将增大。将增大。在整体情况下，机体能够经过心肌本身调整及神经体液调整，使前负荷、心肌收缩能力与后负荷相配合，使博出量恢复到原有水平，但此时搏出量维持，是心肌收缩加强结果。假如动脉血压连续增高，心室肌将因收缩活动长久加强而逐步发生肥厚，最终将造成泵血功效减退。正常人体生理机能18/103v（3）心肌收缩能力：心肌收缩能力是指心肌不依）心肌收缩能力：心肌收缩能力是指心肌不依赖于前、后负荷而改变其收缩强度和速度内在特征。赖于前、后负荷而改变其收缩强度和速度内在特征。这种经过心肌收缩能力改变来调整博出量方式，称这种经过心肌收缩能力改变来调整博出量方式，称为等长本身调整（为等长本身调整（homometric regulation）。）。v心肌收缩能力受各种原因影响。凡能影响心肌兴奋心肌收缩能力受各种原因影响。凡能影响心肌兴奋收缩耦联过程中各个步骤原因都可影响心肌收缩收缩耦联过程中各个步骤原因都可影响心肌收缩能力能力，其中活化横桥数目和肌球蛋白头部其中活化横桥数目和肌球蛋白头部ATP酶活酶活性是影响心肌收缩能力主要步骤。性是影响心肌收缩能力主要步骤。正常人体生理机能19/1032心率调整心率调整 v心率在一定范围内（心率在一定范围内（40180次次/min）加紧时，）加紧时，心输出量增加。心输出量增加。假如心率过快，当超出160180次/min，将使心室舒张期显著缩短，心室充盈量降低，搏出量显著降低，从而造成心输出量降低。假如心率过慢，当低于40次/min，将使心室舒张期过长，但心室充盈量早已到达最大程度，不能增加心室充盈量和搏出量，心输出量亦降低。v可见，心率最适宜时，心输出量最大。可见，心率最适宜时，心输出量最大。正常人体生理机能20/103（五）心音（五）心音 在心动周期中，心肌收缩、瓣膜启闭，血流撞击心室壁在心动周期中，心肌收缩、瓣膜启闭，血流撞击心室壁及大动脉壁引发振动，经过心脏周围组织传递到胸壁，用及大动脉壁引发振动，经过心脏周围组织传递到胸壁，用听诊器放到胸壁一些部位就能听到声音，称为心音听诊器放到胸壁一些部位就能听到声音，称为心音(heart sound)。v1第一心音第一心音 第一心音发生在心室收缩期，标志着心室收第一心音发生在心室收缩期，标志着心室收缩开始。在心尖部听诊最清楚。其特点是音调较低、连续缩开始。在心尖部听诊最清楚。其特点是音调较低、连续时间较长。主要因为房室瓣突然关闭和血流冲击引发心室时间较长。主要因为房室瓣突然关闭和血流冲击引发心室壁和大动脉管壁振动所产生。壁和大动脉管壁振动所产生。v2第二心音第二心音 第二心音发生在心室舒张期，标志着心室舒第二心音发生在心室舒张期，标志着心室舒张开始。第二心音在胸骨旁第二肋间听诊最清楚。其特点张开始。第二心音在胸骨旁第二肋间听诊最清楚。其特点是音调较高、连续时间较短。主要因为动脉瓣突然关闭和是音调较高、连续时间较短。主要因为动脉瓣突然关闭和血流冲击引发心室壁和大动脉管壁振动所产生。血流冲击引发心室壁和大动脉管壁振动所产生。正常人体生理机能21/103二、心肌细胞生物电现象和生理特征二、心肌细胞生物电现象和生理特征v心心房房和和心心室室持持久久而而有有规规律律地地收收缩缩和和舒舒张张是是心心脏脏实实现现其其泵泵血血功功效效基基本本确确保保。心心脏脏这这种种节节律律性性活活动动是是由由心心肌细胞动作电位规律性发生和扩布而引发。肌细胞动作电位规律性发生和扩布而引发。v依依据据组组织织学学、电电生生理理学学特特点点和和功功效效上上区区分分，将将心心肌肌细细胞胞分分为为两两大大类类：一一类类是是普普通通心心肌肌细细胞胞，包包含含心心房房肌肌和和心心室室肌肌，主主要要执执行行收收缩缩功功效效，故故称称为为工工作作细细胞胞；另另一一类类是是特特殊殊分分化化心心肌肌细细胞胞，它它们们组组成成心心脏脏特特殊殊传传导导系系统统，这这类类细细胞胞大大多多没没有有稳稳定定静静息息电电位位，并并可可自自动产生节律性兴奋，故称为自律细胞。动产生节律性兴奋，故称为自律细胞。正常人体生理机能22/103（一）心肌细胞生物电现象（一）心肌细胞生物电现象 1心室肌细胞跨膜电位及其形成机制心室肌细胞跨膜电位及其形成机制v（1）静息电位：人和哺乳动物心室肌细胞静息电）静息电位：人和哺乳动物心室肌细胞静息电位约为位约为-90mV，其形成机制与神经细胞基本相同，其形成机制与神经细胞基本相同，主要是由主要是由K+外流产生平衡电位。外流产生平衡电位。正常人体生理机能23/103v（2）动作电）动作电位：心室肌细位：心室肌细胞动作电位包胞动作电位包含去极化和复含去极化和复极化两个过程，极化两个过程，其主要特征是其主要特征是复极过程迟缓，复极过程迟缓，连续时间长。连续时间长。通常将全过程通常将全过程分为分为0、1、2、3、4五个时五个时期。期。正常人体生理机能24/103v1)0期（去极化过程）：心室肌细胞兴奋时，膜内电位由静期（去极化过程）：心室肌细胞兴奋时，膜内电位由静息状态时息状态时-90mV快速上升到快速上升到+30mV左右，组成了动作电位上左右，组成了动作电位上升支，称为去极化过程（升支，称为去极化过程（0期）。期）。0期主要由期主要由Na+内流形成。内流形成。当心室肌受到适宜刺激时，Na+通道部分开放，少许Na+内流，使膜部分去极；当膜去极化到达阈电位水平(-70mV)时，膜上Na+通道大量开放，Na+快速内流，直到Na+平衡电位。此时Na+通道已失活关闭。特点是连续时间短，历时1-2ms,去极幅度大。v2)1期（快速复极早期）：当心室细胞去极化到达峰值后，期（快速复极早期）：当心室细胞去极化到达峰值后，马上开始复极化。在复极早期，出现一快速而短暂复极化，马上开始复极化。在复极早期，出现一快速而短暂复极化，膜内电位由膜内电位由+30mV快速下降到快速下降到0mV左右，故左右，故1期又称为快速期又称为快速复极早期，历时约复极早期，历时约10ms。1期是因为K+通道开放，引发一过性K+外流形成。v0期和期和1期组成锋电位。期组成锋电位。正常人体生理机能25/103v3)2期（迟缓复极期或平台期）：当膜内电位复极到期（迟缓复极期或平台期）：当膜内电位复极到0mV左右时，复极左右时，复极过程变得非常迟缓，基本上停滞于过程变得非常迟缓，基本上停滞于0mV左右，历时约左右，历时约100150ms，故，故2期又称为平台期，是心室肌细胞动作电位连续时间长主要原因，也是期又称为平台期，是心室肌细胞动作电位连续时间长主要原因，也是区分于骨骼肌和神经细胞动作电位主要特征。区分于骨骼肌和神经细胞动作电位主要特征。2期主要是Ca2+迟缓而持久内流，与K+少许外流共同作用使其对膜电位影响相互抵消而形成。v4)3期（快速复极末期）：期（快速复极末期）：2期复极化末，复极化速度加紧，膜内电位由期复极化末，复极化速度加紧，膜内电位由0mV快速下降到快速下降到-90mV，完成复极化过程，故，完成复极化过程，故3期又称为快速复极末期，期又称为快速复极末期，历时约历时约100150ms。主要是Ca2+通道关闭，K+通道开放，K+大量外流，使复极化过程快速完成。v5)4期（静息期）：期（静息期）：3期末，膜内电位恢复并稳定于静息电位水平。但期末，膜内电位恢复并稳定于静息电位水平。但细胞膜内外离子分布还未恢复，此时钠泵激活，恢复细胞内外离子正细胞膜内外离子分布还未恢复，此时钠泵激活，恢复细胞内外离子正常浓度梯度，以保持心肌细胞正常兴奋性，为下一次兴奋作好准备。常浓度梯度，以保持心肌细胞正常兴奋性，为下一次兴奋作好准备。正常人体生理机能26/1032自律细胞跨膜电位及其形成机制自律细胞跨膜电位及其形成机制 v自律细胞跨膜电位最显著特点是发生自律细胞跨膜电位最显著特点是发生4期自动去极期自动去极化。化。动作电位在3期复极未到达最大负值（称最大复极电位）后，4期膜电位不稳定，马上开始自动去极化，称为4期自动去极化。当去极化达阈电位时，即暴发一次新动作电位。v4期自动去极化是自律细胞产生自动节律性兴奋基期自动去极化是自律细胞产生自动节律性兴奋基础。础。正常人体生理机能27/103v（1）窦房结）窦房结P细胞：细胞：v 0期去极化速度慢，幅度小，峰值只到期去极化速度慢，幅度小，峰值只到0mV左右，左右，由由Ca2+内流形成；内流形成；v无显著无显著1期和期和2期，复极由期，复极由3期完成；期完成；v最大复极电位约为最大复极电位约为-70mV；v阈电位为阈电位为-40mV；v4期自动除极化速度最快。期自动除极化速度最快。4期自动去极化形成与三种离子流相关：K+外流进行性衰减；Na+内流进行性增强；Ca2+迟缓内流。其中K+外流进行性衰减是窦房结P细胞发生4期自动去极化最主要离子基础。正常人体生理机能28/103窦房结P细胞动作电位和离子流示意图正常人体生理机能29/103v（2）浦肯野细胞：浦肯野细胞最大复极电位约为）浦肯野细胞：浦肯野细胞最大复极电位约为-90mV。v除除4期外，浦肯野细胞动作电位形态和产生机制与期外，浦肯野细胞动作电位形态和产生机制与心室肌细胞基本相同。浦肯野细胞心室肌细胞基本相同。浦肯野细胞4期自动去极化期自动去极化速度较慢，其形成与速度较慢，其形成与Na+内流进行性增强和内流进行性增强和K+外流外流逐步衰减相关，以前者为主。逐步衰减相关，以前者为主。正常人体生理机能30/103（二）心肌生理特征（二）心肌生理特征v心肌含有自律性、兴奋性、传导性和收缩性。其中心肌含有自律性、兴奋性、传导性和收缩性。其中自律性、兴奋性和传导性都是以心肌细胞生物电活自律性、兴奋性和传导性都是以心肌细胞生物电活动为基础，故属于心肌电生理特征，而收缩性则属动为基础，故属于心肌电生理特征，而收缩性则属于心肌机械特征。心肌这些生理特征对心脏有序而于心肌机械特征。心肌这些生理特征对心脏有序而协调功效活动含有十分主要作用。协调功效活动含有十分主要作用。正常人体生理机能31/1031自动节律性自动节律性 v心肌组织在没有外来刺激情况下，能够自动发生节律心肌组织在没有外来刺激情况下，能够自动发生节律性兴奋特征称为自动节律性，简称自律性。性兴奋特征称为自动节律性，简称自律性。v自律性高低用单位时间（每分）内发生自动兴奋次数，自律性高低用单位时间（每分）内发生自动兴奋次数，即兴奋频率来衡量。即兴奋频率来衡量。v窦房结自律性最高，约窦房结自律性最高，约100次次/min，房室交界次之，房室交界次之，约约50次次/min，浦肯野纤维自律性最低，约，浦肯野纤维自律性最低，约25次次/min。正常人体生理机能32/103（1）正常起搏点）正常起搏点v窦房结是引导整个心脏兴奋和搏动正常部位，故称为正常窦房结是引导整个心脏兴奋和搏动正常部位，故称为正常起搏点（起搏点（normal pacemaker）。）。v由窦房结控制心跳节律，称为窦性心律由窦房结控制心跳节律，称为窦性心律(sinus rhythm)。v其它部位自律细胞因为自律性较窦房结低，受来自窦房结其它部位自律细胞因为自律性较窦房结低，受来自窦房结冲动控制，仅起兴奋传导作用，而本身自律性不表现出来，冲动控制，仅起兴奋传导作用，而本身自律性不表现出来，称为潜在起搏点。称为潜在起搏点。v在异常情况下，窦房结自律性降低，兴奋传导阻滞或其它在异常情况下，窦房结自律性降低，兴奋传导阻滞或其它自律组织自律性异常升高时，潜在起搏点自律性也会表现自律组织自律性异常升高时，潜在起搏点自律性也会表现出来，取代窦房结引发心房或心室兴奋和收缩，这些异常出来，取代窦房结引发心房或心室兴奋和收缩，这些异常起搏部位称为异位起搏点。起搏部位称为异位起搏点。正常人体生理机能33/103（2）影响自律性原因）影响自律性原因 v1）4期自动去极化速度：自律性形成基础是期自动去极化速度：自律性形成基础是4期自动期自动去极化。假如去极化。假如4期自动去极化速度加紧，膜内电位上期自动去极化速度加紧，膜内电位上升达阈电位所需时间缩短，则单位时间内发生兴奋升达阈电位所需时间缩短，则单位时间内发生兴奋次数就会增多，自律性增高。反之次数就会增多，自律性增高。反之,自律性降低。自律性降低。v 2）最大复极电位与阈电位之间差距：最大复极电位）最大复极电位与阈电位之间差距：最大复极电位绝对值降低和（或）阈电位下移，均使二者之间差绝对值降低和（或）阈电位下移，均使二者之间差距降低，自动去极化到达阈电位水平所需时间缩短，距降低，自动去极化到达阈电位水平所需时间缩短，自律性增高；反之，自律性降低。自律性增高；反之，自律性降低。正常人体生理机能34/1032兴奋性兴奋性 （1）心肌兴奋性周期性改变：心肌细胞每发生一次兴奋，其兴）心肌兴奋性周期性改变：心肌细胞每发生一次兴奋，其兴奋性也伴随发生对应周期性改变。奋性也伴随发生对应周期性改变。v1）有效不应期：从）有效不应期：从0期去极开始到期去极开始到3期复极达期复极达-55mV这段时期这段时期内，心肌细胞对任何强度刺激都不产生反应，称为绝对不应内，心肌细胞对任何强度刺激都不产生反应，称为绝对不应期（期（absolute refractory period，ARP）。从复极达）。从复极达-55mV到到-60mV这段时间内，给予强刺激可使膜发生局部去极化，但不这段时间内，给予强刺激可使膜发生局部去极化，但不能暴发动作电位，称为局部反应期。能暴发动作电位，称为局部反应期。v从从0期去极开始至复极达期去极开始至复极达-60mV这段时期内，给予任何刺激都这段时期内，给予任何刺激都不能产生动作电位，称为有效不应期（不能产生动作电位，称为有效不应期（effective refractory period，ERP）。）。在这段时间内Na+通道全部失活或仅有少许Na+通道复活，大部分Na+通道未恢复到备用状态，心肌兴奋性等于零。正常人体生理机能35/103v2）相对不应期：从）相对不应期：从 3期复极化期复极化-60mV到到-80mV这段时期内，这段时期内，当给予一个阈上刺激时，则能产生一次新动作电位，称为当给予一个阈上刺激时，则能产生一次新动作电位，称为相对不应期（相对不应期（relative refractory period，RRP）。此期）。此期Na+通通道部分恢复活性，心肌兴奋性逐步恢复，但仍低于正常。道部分恢复活性，心肌兴奋性逐步恢复，但仍低于正常。v3）超常期：从复极）超常期：从复极3期膜内电位期膜内电位-80mV至复极至复极-90mV这段时这段时期内，若给予一个阈下刺激就能产生动作电位，说明心肌期内，若给予一个阈下刺激就能产生动作电位，说明心肌兴奋性超出了正常，故称为超常期（兴奋性超出了正常，故称为超常期（supernormal period，SNP）。此期内，绝大部分）。此期内，绝大部分Na+通道已恢复到备用状态，此通道已恢复到备用状态，此时膜电位绝对值尚低于静息电位，距阈电位差距较小，故时膜电位绝对值尚低于静息电位，距阈电位差距较小，故兴奋性高于正常水平，所需刺激强度小于正常阈值。兴奋性高于正常水平，所需刺激强度小于正常阈值。正常人体生理机能36/103（2）影响兴奋性原因：心肌兴奋性高低除了能够用阈值作为）影响兴奋性原因：心肌兴奋性高低除了能够用阈值作为衡量指标外，静息电位和阈电位之间差距以及离子通道性衡量指标外，静息电位和阈电位之间差距以及离子通道性状也可影响兴奋性。状也可影响兴奋性。v 1）静息电位和阈电位之间差距：静息电位增大或阈电位水）静息电位和阈电位之间差距：静息电位增大或阈电位水平上移时，二者之间差距增大，引发兴奋所需刺激阈值也平上移时，二者之间差距增大，引发兴奋所需刺激阈值也增大，兴奋性降低。反之，兴奋性增高。增大，兴奋性降低。反之，兴奋性增高。v2）Na+通道性状：指通道性状：指Na+通道所处功效状态。心肌细胞兴奋通道所处功效状态。心肌细胞兴奋产生是以钠通道能够被激活为前提。产生是以钠通道能够被激活为前提。Na+通道含有备用、激活和失活三种功效状态，这三种功效状态是电压依赖性和时间依赖性。当膜电位处于正常静息电位水平-90mV时，Na+通道处于备用状态。这种状态下，Na+通道是关闭，又能够在膜电位由静息水平去极化到阈电位水平（膜内-70mV）时，被激活。而Na+通道激活后就快速失活，此时通道关闭，Na+内流快速终止。处于失活状态Na+通道不但限制了Na+跨膜扩散，而且不能被再次激活；只有在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，即恢复再兴奋能力，这个过程称为复活。正常人体生理机能37/103v（3）心肌兴奋性改变特点与收缩活动关系）心肌兴奋性改变特点与收缩活动关系v1）有效不应期长：心肌细胞有效不应期尤其长，一直连续）有效不应期长：心肌细胞有效不应期尤其长，一直连续到心肌收缩活动舒张早期。所以，心肌不会产生像骨骼肌到心肌收缩活动舒张早期。所以，心肌不会产生像骨骼肌那样强直收缩，而一直是收缩和舒张交替活动，有利于心那样强直收缩，而一直是收缩和舒张交替活动，有利于心室血液充盈和射血，从而确保心脏泵血功效。室血液充盈和射血，从而确保心脏泵血功效。v2）期前收缩与代偿间歇：正常情况下，整个心脏是按照窦）期前收缩与代偿间歇：正常情况下，整个心脏是按照窦房结节律而兴奋，每一次兴奋传到，都是在它们前一次兴房结节律而兴奋，每一次兴奋传到，都是在它们前一次兴奋不应期之后。假如在心室肌有效不应期之后，下次窦房奋不应期之后。假如在心室肌有效不应期之后，下次窦房结正常兴奋抵达之前，给予一次额外（人工或病理）刺激，结正常兴奋抵达之前，给予一次额外（人工或病理）刺激，则心室肌能够产生一次兴奋和收缩，分别为期前兴奋和期则心室肌能够产生一次兴奋和收缩，分别为期前兴奋和期前收缩（前收缩（premature systole），又叫早搏。在期前收缩之后，），又叫早搏。在期前收缩之后，往往出现一段较长心室舒张期，称为代偿间歇往往出现一段较长心室舒张期，称为代偿间歇（compensatory pause）。）。正常人体生理机能38/103v3传导性传导性 心肌细胞含有传导兴奋能力或特征称为心肌细胞含有传导兴奋能力或特征称为传导性传导性(conductivity)。各类心肌细胞兴奋传导速度。各类心肌细胞兴奋传导速度是不一样。是不一样。v（1）心脏内兴奋传输路径和特点：兴奋在心内传）心脏内兴奋传输路径和特点：兴奋在心内传输是经过特殊传导系统而有序进行。输是经过特殊传导系统而有序进行。正常人体生理机能39/103v兴奋在心脏各部分传导速度是不相等。兴奋在心脏各部分传导速度是不相等。普通心房肌传导速度较慢，约0.4m/s，而优势通路速度较快，为1.0-1.2 m/s，心室肌传导速度约为1m/s，浦肯野纤维传导速度可达4m/s，而且呈网状分布于整个心室壁，所以，房室交界兴奋可沿浦肯野纤维网快速传遍整个心室肌，从而确保了左、右心室同时收缩。房室交界区细胞传导速度很慢，尤其是结区传导速度（0.02m/s）最慢，且房室交界是兴奋由心房传到心室唯一通道，所以兴奋在房室交界区延搁一段时间后才能传向心室，这种现象称为房-室延搁。房-室延搁含有主要生理意义，使心房收缩完成后，心室才开始收缩，从而防止了房室收缩重合现象，有利于心室充盈血液和射血。正常人体生理机能40/103（2）影响传导性原因）影响传导性原因 v1）结构原因：兴奋传导速度与心肌细胞直径呈正变关系。）结构原因：兴奋传导速度与心肌细胞直径呈正变关系。v2）生理原因：心肌细胞电生理特征是影响心肌传导速度主要原因。