一 心脏的基本组成

心脏的外形

心脏表面靠近心底处,有横位的冠状沟几乎环绕心脏一周,仅在前面被主动脉及肺动脉的起始部所中断。在心室的前面及后(下)面各有一纵行的浅沟,由冠状沟伸向心尖稍右方,分别称前后室间沟,为左、右心室的表面分界。左心房、左心室和右心房、右心室的正常位置关系呈现轻度由右向左扭转现象,即右心偏于右前上方,左心偏于左后下方。 心脏是一中空的肌性器官,内有四腔:后上部为左心房、右心房,二者之间有房间隔分隔;前下部为左心室、右心室,二者间隔以室间隔。正常情况下,因房、室间隔的分隔,左半心与右半心不直接交通,但每个心房可经房室口通向同侧心室。

心脏的形状像一个倒置的梨,上宽下窄,大小和自己的拳头差不多。

右心房壁较薄。根据血流方向,右心房有三个入口,一个出口。入口即上、下腔静脉口和冠状窦口。冠状窦口为心壁静脉血回心的主要入口。出口即右房室口,右心房借助其通向右心室。房间隔后下部的卵圆形凹陷称卵圆窝,为胚胎时期连通左、右心房的卵圆孔闭锁后的遗迹。右心房上部向左前突出的部分称右心耳。 右心室有出入二口,入口即右房室口,其周缘附有三块叶片状瓣膜,称右房室瓣(即三尖瓣)。按位置分别称前瓣、后瓣、隔瓣。瓣膜垂向室腔,并借许多线样的腱索与心室壁上的**肌相连。出口称肺动脉口,其周缘有三个半月形瓣膜,称肺动脉瓣。

左心房构成心底的大部分,有四个入口,一个出口。在左心房后壁的两侧,各有一对肺静脉口,为左右肺静脉的入口;左心房的前下有左房室口,通向左心室。左心房前部向右前突出的部分,称左心耳。 左心室有出入二口。入口即左房室口,周缘附有左房室瓣(二尖瓣),按位置称前瓣、后瓣,它们亦有腱索分别与前、后**肌相连。出口为主动脉口,位于左房室口的右前上方,周缘附有半月形的主动脉瓣。

腔室 入口 入瓣膜 出口 瓣膜 作用

左心房 肺静脉 左房室口 二尖瓣 在心室收缩时阻止血液逆流回心房

左心室 左房室口 二尖瓣 主动脉口 主动脉瓣 在心室舒张时防止血液逆流回心室

右心房上、下腔静脉 冠状窦口 右房室口 三尖瓣 在心室收缩时阻止血液逆流回心房

右心室右房室口 三尖瓣 肺动脉口 肺动脉瓣 在心室舒张时防止血液逆流回心室

在右心房室和左心房室之间各有一组房室瓣,分别叫三尖瓣和二尖瓣。它们是单向瓣,允许血液从心房向心室流动,并防止其向反方向(即心室向心房)的流动。

血液流动方向为:

上下腔静脉→右心房→右心室→肺动脉→肺循环→肺静脉→左心房→左心室→主动脉→体循环→上下腔静脉

体循环:

血液由左心室流入主动脉、再流经全身的动脉、毛细血管,静脉最后汇集到上、下腔静脉,流回右心房的循环经过体循环,鲜红的动脉血变成暗红的静脉血。 体循环又叫做大循环。

肺循环:

血液由右心室流入肺动脉,再流经肺部的毛细血管网,最后由肺静脉流回左心房的循环,经过肺循环,暗红的静脉血又变成了鲜红的动脉血。肺循环又叫做小循环。

心脏的泵血机制(The mechanism of cardiac pump function)

(一)心动周期的概念

心脏一次收缩和舒张构成的一个机械活动周期,称为心动周期(cardiac cycle)。在一个心动周期中,心房和心室各自具有收缩期(systole)和舒张期(diastole)。

心房和心室的心动周期在发生顺序上虽有先后,但周期的时间长度相同。由于心室在心脏泵血活动中起主要作用,故通常心动周期是指心室的活动周期。心动周期可作为分析心脏机械活动的基本单位。

心动周期的长度和心率成反变。如成年人的心率为每分钟75次,则心动周期为0.8s。左右心房收缩期为0.1s,舒张期为0.7s。心房收缩期结束后,左右心室同步收缩,持续0.3s,心室舒张期为0.5s。心室舒张期的前0.4s期间,心房也处于舒张期,这一时期称为全心舒张期。心率增快时心动周期缩短,收缩期和舒张期都相应缩短,但以舒张期缩短更为明显,故心动周期中收缩期所占时间比例增大。因此,长时间的心率增快,使心肌工作时间相对延长,休息时间相对缩短,不利于心脏持久地活动。

(二)心脏的泵血过程

左、右心泵的活动基本相似,现以左心为例说明心脏的泵血过程)。

1.心房收缩期:心房收缩前,心脏处于全心舒张期,房室瓣开启,半月瓣关闭,血液从静脉经心房流入心室,使心脏不断充盈。在全心舒张期回流入心室的血液量约占心室充盈量的75%。在全心舒张期之后是心房收缩期,历时0.1s。心房壁较薄,收缩力不强,由心房收缩推动进入心室的血液量通常只占心室充盈总量的25%左右。心房收缩时,静脉入口处的环形肌也收缩,再加上血液向前流动的惯性,所以虽然静脉入心房处没有瓣膜,心房内的血液也很少返流回静脉。心房收缩引起房内压和室内压都有轻度升高。

2.心室收缩期

(1)等容收缩期:心房收缩结束后,心室开始收缩,室内压迅速升高。当室内压超过房内压时,推动房室瓣关闭,阻止了血液返流入心房。房室瓣的关闭产生第一心音,是心室收缩期开始的标志。由于这时室内压尚低于主动脉压,半月瓣仍处在关闭状态,心室成为一个封闭的腔。由于血液的不可压缩性,尽管心室肌在强烈收缩,室内压急剧升高,但心室的容积不变,故名等容收缩期(isovolumic contraction phase)。此期持续约0.05s。当主动脉压增高或心肌收缩力降低时,等容收缩期延长。

(2)射血期(ejection phase):当心室收缩引起的室内压升高超过主动脉压时,血液循压力梯度冲开半月瓣进入主动脉,是为射血期。射血期又可以因为射血快慢而分为两期。

1)快速射血期(rapid ejection phase):在射血期的前期,由于心室肌的强烈收缩,心室内压继续上升达到峰值,血液迅速由心室流向主动脉,心室容积迅速缩小,称为快速射血期。此期历时约0.1s,射血量约占心室总射血量的2/3。

2)减慢射血期(reduced ejection phase):在快速射血后,心室内血液量减少,心室肌收缩减弱,室内压自峰值逐渐下降,射血速度减慢。此期历时约0.15s。

在快速射血期的中期或稍后,心室内压已略低于主动脉压,但由于心室肌的收缩,心室内血液具有较高的动能,故仍可在惯性作用下逆压力梯度继续流入主动脉。

3.心室舒张期

(1)等容舒张期(isovolumic relaxation phase):心室收缩完毕后开始舒张,室内压下降,当室内压降低到低于主动脉压时,血液向心室方向返流,推动半月瓣迅速关闭。半月瓣的关闭产生第二心音,是心室舒张期开始的标志。半月瓣关闭后,室内压仍高于房内压,房室瓣处在关闭状态,心室再次成为封闭的腔。心室继续舒张引起室内压急剧下降而心室容积不变,称为等容舒张期,历时约0.06~0.08s。

(2)心室充盈期:随着心室肌的舒张,室内压进一步下降,当室内压低于房内压时,积聚在心房内的血液即冲开房室瓣进入心室,使心室充盈。

1)快速充盈期(rapid filling phase):房室瓣开启初期,房室压力梯度大,再加上心室舒张时的抽吸作用,血液快速流入心室,心室容积快速上升。在此期间进入心室的血液量占总充盈量的2/3,是心室充盈的主要阶段,称快速充盈期,历时约0.11s。

2)减慢充盈期(reduced filling phase):随着心室血液充盈量的增加,房室压力梯度减小,心室充盈速度减慢,心室容积进一步增大,称减慢充盈期,历时约0.22s。

3)心房收缩期:在心室舒张的最后0.1s,下一个心动周期的心房收缩期开始,使心室充盈量进一步增加。

综上所述,推动血液在心房和心室之间以及心室和主动脉之间流动的主要动力是压力梯度。心室肌的收缩和舒张是造成室内压变化以及室内压和房内压、主动脉压之间的压力梯度的根本原因。心室肌的收缩造成的室内压上升推动射血,而心室肌的舒张造成的室内压急剧下降所形成的抽吸力是心室快速充盈的主要动力。房室瓣和半月瓣的开启和关闭完全取决于瓣膜两侧的压力梯度,是一个被动的过程。但瓣膜的活动保证了血液的单方向流动和室内压的急剧变化,有利于心室射血和充盈。如果瓣膜关闭不全,血液将发生返流,等容收缩期和等容舒张期心室内压的大幅度升降也不能实现,心脏的泵血功能将被削弱。

右心室泵血活动的过程和左心室相同,但因肺动脉压较低,仅为主动脉压的1/6,故右室射血的阻力较低。在心动周期中,右心室内压变化幅度比左心室小得多。

(三)心房在心脏泵血活动中的作用

1.心房的接纳和初级泵作用:心房在心动周期的大部分时间里都处于舒张状态,其主要作用是接纳、储存从静脉不断回流的血液。在心室收缩射血期间,这一作用的重要性尤为突出。在心室舒张的大部分时间里,心房也处在舒张状态(全心舒张期),这时心房只是静脉血液返流回心室的一条通道。只有在心室舒张期的后期,心房才收缩。虽然心房壁薄,收缩力量不强,收缩时间短,其收缩对心室的充盈仅起辅助作用,但是心房的收缩使心室舒张末期容积增大,心室肌收缩前的初长度增加,肌肉收缩力量加大,从而提高心室的泵血功能效益。如果心房不能有效收缩,房内压将增加,不利于静脉回流,间接影响心室射血。因此,心房收缩起着初级泵的作用,有利于心脏射血和静脉回流。当心房发生纤维性颤动而不能正常收缩时,心室充盈量减少,初级泵作用丧失,在安静状态下心室的射血量不至于受到严重影响,但是,在心率增快或心室顺应性下降而影响心室舒张期的被动充盈时,由于心室舒张末期容积减少,心室的射血量将会降低。

2.心动周期中心房内压的变化:心动周期中心房内压力曲线依次出现a、c、v三个小的正向波和x、y两个下降波。心房收缩时,房内压升高,形成a波,随后心房舒张,压力回降。心室开始收缩,房室瓣关闭,由于心室内血液的推顶,使瓣膜向心房腔凸起,造成房内压轻度上升,形成c波。随着心室射血,心室体积缩小,心底部下移,房室瓣也随之被向下牵拉,使心房容积趋于扩大,房内压下降,形成x降波。此后,因静脉血不断回流入心房,而房室瓣尚未开启,使心房内血液量不断增加,房内压缓慢升高直到心室等容舒张期结束,由此形成缓慢上升的v波。最后,房室瓣开放,血液由心房迅速进入心室,房内压下降,形成y降波。由此可见,心房内压力变化的a、c、v三个波,只有a波是心房收缩所引起,可作为心房收缩的标志。右心房也出现相似的压力变化,并可传递至大静脉,使大静脉内压也发生相应的波动。在心动周期中,心房压力波的变化幅度较小。

二 心脏的功能

心脏的作用是推动血液流动,向器官、组织提供充足的血流量,以供应氧和各种营养物质,并带走代谢的终产物(如二氧化碳、尿素和尿酸等),使细胞维持正常的代谢和功能。体内各种内分

泌的激素和一些其它体液因素,也要通过血液循环将它们运送到靶细胞,实现机体的体液调节,维持机体内环境的相对恒定。此外,血液防卫机能的实现,以及体温相对恒定的调节,也都要依赖血液在血管内不断循环流动,而血液的循环是由于心脏“泵”的作用实现的。成年人的心脏重约300克,它的作用是巨大的,例如一个人在安静状态下,心脏每分钟约跳70次,每次泵血70毫升,则每分钟约泵5升血,如此推算一个人的心脏一生泵血所作的功,大约相当于将3万公斤重的物体向上举到喜马拉雅山顶峰所作的功。

传导系统

心脏壁内有特殊心肌纤维组成的传导系统,其功能是发生冲动并传导到心脏各部,使心房肌和心室肌按一定的节律收缩。这个系统包括:窦房结、房室结、房室束、位于室间隔两侧的左右房室束分支以及分布到心室**肌和心室壁的许多细支。窦房结位于右心房心外膜深部,其余的部分均分布在心内膜下层,由结缔组织把它们和心肌膜隔开。级成这个系统的心肌纤维聚集成结和束,受交感、副交感和肽能神经纤维支配,并有丰富的毛细血管。根据近年的研究,组成心脏传导系统的心肌纤维类型有以下三型细胞。

1、起搏细胞 起搏细胞(pacemaker cell)简称P细胞。这种细胞组成窦房结和房室结,细胞较小,呈梭形或多边形,包埋在一团较致密的结缔组织中。胞质内细胞器较少,有少量肌原纤维和吞饮小泡,但含糖原较多。生理学的研究证明,这些细胞是心肌兴奋的起搏点。

2、移行细胞 移行细胞(transitional cell)主要存在于窦房结和房室结的周边及房室束,起传导冲动的作用。位于窦房结的移行细胞,有的与心房的心肌纤维相连,将冲动传到心房。但窦房结的冲动如何传到房室结,尚不清楚。移行细胞的结构介于起搏细胞和心肌纤维之间,细胞呈细长形,比心肌纤维细而短,胞质内含肌原纤维较P细胞略多。

3、蒲肯野纤维 蒲肯野纤维(Purkinje fiber)或称束细胞。它们组成房室束及其分支。这种细胞比心肌纤维短而宽,细胞中央有1~2个核。胞质中有丰富的线粒体和糖原,肌原纤维较少,位于细胞周边。细胞彼此间有较发达的闰盘相连。生理学的研究证明,此种细胞能快速传导冲动。房室束分支末端的细胞与心室肌纤维相连。将冲动传到心室各处。

循环系统

心位于胸腔内,左右两肺之间。收缩时如本人的拳头大小。心的前上面邻胸骨和肋软骨;后面为食管和胸主动脉;下面紧贴膈肌,上面为进出心脏的上腔静脉、主动脉和肺动脉。心表面有三条沟,冠状沟为心房与心室的表面分界,前、后纵沟为左右心室的表面分界。

心是一个中空的器官,其内部分为四个腔。上部两个为心房,由房中隔分为左心房和右心房;下部两个为心室,由室中隔分为左心室和右心室。左右心房之间,左右心室之间互不相通,而心房与心室之间有房室口相通。

(一) 右心房占心脏的右部,有三个入口一个出口。右心房的上方有上腔静脉口,后下方有下腔静脉口,全身的静脉血由此两口入右心房。在下腔静脉口与右房室口之间有冠状窦口,口缘有镰状的冠状窦瓣为界。心壁本身的静脉血由此入右心房。在右心房和右心室相通的地方有一个出口,称右房室口,右心房的血液经此口流入右心室。

(二) 右心室占心脏的前部。有一个入口,即右房室口。有一个出口,即它上方的肺动脉口。右房室口的上缘上附着三块三角形的瓣膜称三尖瓣。当心室收缩时,挤压室内血液,血液冲击瓣膜。三尖瓣关闭,血液不倒入右心房。右心室的前上方有肺动脉口,右心室的血液由此送入肺动脉。肺动脉口缘上有三块半月形的瓣膜称肺动脉瓣(半月瓣),当心室舒张时,肺动脉瓣关闭,血液不倒流入右心室。

(三) 左心房左心房占心脏的后部。在其后壁上有四个入口,即肺静脉口,每侧各两个。由肺进行气体交换后的新鲜血液,经肺静脉流入左心房。有一个出口称左房室口,血液由左心房经此口流入左心室。

(四) 左心室左心室占心脏的左后部,有一个入口,即左房室口,左心房的血液经左房室口入左心室。左房室口有二尖瓣,防止左心室的血液倒流回左心房。在左心室上方有一个出口,即主动脉口,左心室的血液经此口流入主动脉。左心室承担着全身血液输送的功能,所以左心室的肌层较右心室的肌层发达约为右心室壁厚的三倍,左心室的主动脉口也有三个半月瓣,称为主动脉瓣。起着防止主动脉内的血液倒流入左心室的作用。

心脏有节律地跳动,是由于心脏本身含有一种特殊的心肌纤维,具有自动节律性兴奋的能力。构成心脏的传导系统,它包括窦房结、房室结、房室束和浦肯野纤维。

窦房结是心脏正常的起搏点,位于右心房壁内,窦房结内的起博细胞发生的兴奋通过过渡细胞传至心房肌,使心房肌收缩。同时兴奋可经结间束下传至房室结。房室结位于房间隔下部,由房室结发出房室束进入心室。房室结将窦房结发出的冲动传至心室引起心室收缩。房室束进入室间隔分成左、右束支,分别沿心室内膜下行,最后以细小分支即为浦肯野纤维分布于心室肌。

血管和神经

心脏的营养是由冠状循环血管来供应的。左右两支冠状动脉,分别起于主动脉起始部,右冠状动脉主要分布于右心房、右心室和室间隔后部,也分布于左心室后壁。左冠状动脉又分为两支,一支为降支,一支为旋支,它们分布于左心房、左心室和室间隔前部,也分布于右心室的前面。

心包是包绕心和出入心的大血管根部的浆膜囊,分壁层和脏层。脏层紧贴于心肌表面,并在大血管根部反折而移行于壁层,包在心的外面。壁层厚而坚韧,弹性小。在脏层和壁层之间有一个空隙,叫心包腔,内含少量浆液,有滑润作用,能减少心脏搏动时的摩擦。

在生命过程中,心脏始终不停地跳动着,而且很有规律。“心跳”实际上就是心脏有节奏的收缩和舒张。一般成年人每分钟心跳约60—80次,平均为75次。儿童的心率比较快,9个月以内的婴儿,正常心律每分钟可达140次左右。

心脏一次收缩和舒张,称为一个心动周期。它包括心房收缩,心房舒张、心室收缩和心室舒张四个过程。

血液在心脏中是按单方向流动,经心房流向心室,由心室射入动脉。在心脏的射血过程中,心室舒缩活动所引起的心室内压力的变化是促进血液流动的动力,而瓣膜的开放和关闭则决定着血流的方向。心房开始收缩之前,整个心脏处于舒张状态,心房、心室内压力均都比较低,这时半月瓣(动脉瓣)关闭。由于静脉血不断流入心房,心房内压力相对高于心室,房室瓣处于开的状态,血液由心房流入心室,使心室充盈。当心房收缩时,心房容积减小,内压升高,再将其中的血液挤入心室,使心室充盈血量进一步增加。心房收缩持续时间约为00.1秒,随后进入舒张期。

心房进入舒张期后不久,心室开始收缩,心室内压逐渐升高,首先心室内血液推动房室瓣关闭,进一步则推开半月瓣而射入动脉,当心室舒张,心室内压下降,主动脉内血液向心室方向返流,推动半月瓣,使之关闭,当心室内压继续下降到低于心房内压时,心房中血液推开房室瓣,快速流入心室,心室容积迅速增加,此后,进入下一个心动周期,心房又开始收缩,再把其中少量血液挤入心室。可见在一般情况下,血液进入心室主要不是靠心房收缩所产生的挤压作用,而是靠心室舒张时心室内压下降所形成的“抽吸”作用。

心动周期中,由心肌本身的舒张和瓣膜的关闭以及血流冲击所产生的声音叫做心音。在一个心动周期中可听到“疼—嗒”两个心音。临**把这两个声音分别叫第一心音和第二心音。

(1) 第一心音:音调低,时间较长,声音较响。代表心室收缩的开始。

(2) 第二心音:音调高,持续时间较短。是由心室舒张时,两动脉瓣同时关闭而产生的声音。代表心室舒张的开始。

心瓣膜振动所发出的声音,在心音中占着主导地位,所以当心瓣膜发生故障时,在正常心音中就加入了异常声音,临**称为“杂音”,因而心音的听诊在心脏功能诊断上有着重要的意义。

心脏每收缩一次就有一定量的血液(约60—80毫升)输送到动脉,推动血液循环。每次心室收缩射出的血量称为每搏输出量。每分钟心脏射出的血量称为每分输出量。通常所谓心输出量,一般都指每分输出量而言。

每分输出量=每搏输出量×心跳频率

心脏位于胸腔的纵隔内,膈肌中心腱的上方,夹在两侧胸膜囊之间。其所在位置相当于第2-6肋软骨或第5-8胸椎之间的范围。整个心脏2/3偏在身体正中线的左侧。

心脏的外形略呈倒置的圆锥形,大小约相当于本人的拳头。心尖朝向左前下方,心底朝向右后上方。心底部自右向左有上腔静脉、肺动脉和主动脉与之相连。心脏表面有三个浅沟,可作为心脏分界的表面标志。在心底附近有环形的冠状沟,分隔上方的心房和下方的心室。心室的前、后面各有一条纵沟,分别叫做前室间沟和后室间沟,是左、右心室表面分界的标志。左右心房各向前内方伸出三角形的心耳。心脏是肌性的空腔器官。与壁的构成以心脏层为主,其外表面覆以心外膜(即心包脏层),内面衬以心内膜,心内膜与血管内膜相续,心房、心室的心外膜、心内膜是互相延续的,但心房和心室的心肌层却不直接相连,它们分别起止于心房和心室交界处的纤维支架,形成各自独立的肌性壁,从而保证心房和心室各自进行独立的收缩舒张,以推动血液在心脏内的定向流动。心房肌薄弱,心室肌肥厚,其中左室壁肌最发达。

成体心脏内腔被完整的心中隔分为互不相通的左、右两半。每半心在与冠状沟一致的位置上,各有一个房室口,将心脏分为后上方的心房和前下房的心室。因此心脏被分为右心房、右心室、左心房和左心室。分隔左、右心房的心中隔叫房中隔;分隔左、右心室的叫室中隔。右心房、右心室容纳静脉性血液,左心房、左心室容纳动脉性血液。成体心脏内静脉性血液与动脉性血液完全分流。

右心房通过上、下腔静脉口,接纳全身静脉血液的回流,还有一小的冠状窦口,是心脏本身静脉血的回流口。右心房内的血液经右房室口流入右心室,在右房室口生有三尖瓣(右房室瓣),瓣尖伸向右心室,尖瓣藉腱索与右心室壁上的**肌相连。当心室收缩时,瓣膜合拢封闭房室口以防止血液向心房内逆流。右心室的出口叫肺动脉口,通过向肺动脉。在肺动脉口的周缘附有三片半月形的瓣膜,叫肺动脉瓣,其作用是当心室舒张时,防止肺动脉的血液返流至右心室。

左心房通过四个肺静脉口收纳由肺回流的血液,然后经左房室口流入左心室,在左房室口处生有二尖瓣(左房室瓣)。左心室的出口叫主动脉口,左心室的血液通过此口入主动脉,向全身各组织器官分布,在主动脉口的周缘也附有三片半月形的瓣膜,叫主动脉瓣。二尖瓣和主动脉瓣的形状、结构及作用与三尖瓣和肺动脉瓣的基本一致。

房室口和动脉口的瓣膜,是保证心腔血液定向流动的装置,当心室肌舒张时,房室瓣(三尖瓣、二尖瓣)开放,而动脉瓣(肺动脉瓣,主动脉瓣)关闭,血液由左、右心房流向左、右心室;心室肌收缩时则相反,房室瓣关闭,动脉瓣开放,血液由左、右心室泵入主动脉和肺动脉。这样形成了心脏内血液的定向循环,即:上、下腔静脉和冠状静脉窦→右心房→右房室口(三尖瓣开放)→右心室→肺动脉口(肺动肺瓣开放)→肺动脉→肺(经肺泡壁周围的毛细血管进行气体交换)→肺静脉→左心房→左房室口(二尖瓣开放)→左心室→主动脉口(主动瓣开放)→主动脉(通过各级动脉分布至全身)。

此外,下列结构对保证心脏正常活动也具有重要作用:

1、心传导系统,它是由特殊的心肌纤维所构成,能产生并传导冲动,使心房肌和心室肌协调地规律地进行收缩。从而维持心收缩的正常节律。

2、心脏的血管,心脏的动脉为发自升主动脉的左、右冠状动脉,其静脉最终汇集成冠状静脉窦开口于右心房。供给心脏本身的血液循环叫冠状循环。