生物力学课程——心脏力学

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1、心脏力学心脏在血液循环系统中周流不息、循环不止。循环系统中推动血液运动的动力源是心脏。心脏有节律的收缩和舒张运动，以及心脏瓣膜的单向导流作用，保证了心脏能起到推动血液循环的动力泵作用。左心室的压力—容积关系心脏构造心电系统心脏搏动的力学过程心脏的泵功能第一节心脏构造(Thestructureofheart)一.人的心脏分为四个腔室左心房、右心房、左心室、右心室。心房壁薄、心室壁厚，且左心室比右心室厚，这主要是它们在血液循环中起的作用及提供和承受的压力的大小不同所致，右心室的压力仅为左心室的1/6左右。二.循环体循环动力源于左心室，血泵入主动脉，经过动脉、毛细血管、静脉系统

2、流回右心房，经三尖瓣进入右心室。肺循环的动力由此发出。右心室收缩将血泵入肺动脉，经肺微血管进行氧合后进入肺静脉，流回左心房，左心房中的经二尖瓣再压入左心室，从而完成了整个血液循环。三.瓣膜由于血液是单向流动，因此在心房到心室，心室到动脉之间都有单向“阀门”进行控制，这就是心脏的四个瓣膜。四个瓣膜位于同一个平面上。由于左心室的负荷较高，因此四个瓣膜中二尖瓣和主动脉瓣的发生病变的机率最高。心脏瓣膜由胶原纤维构成，是一层致密的结缔组织，非常柔韧，很容易变形，其两侧表面覆盖着心内膜，胶原纤维使瓣叶强韧，经受住较大的负荷，而内皮组织又具有抗血栓形成的功能。四.心壁可分为三层心内膜心

3、肌层心外膜心内膜是一层光滑的薄膜，由内皮组织和少量的结缔组织组成，因此有利于血液流动，且可抗血栓形成。上皮组织心外膜纤维结缔组织少量脂肪组织它与坚韧的心包膜相连形成密闭的心包腔，腔内有少量液体，可减少心脏运动过程与周围组织的摩擦，并限制心脏过分扩大。心肌层由心肌纤维呈复杂排列，成束的心肌细胞呈螺旋状排列，肌纤维的方向从心外膜到心内膜也呈旋转状。以左心室壁为例，与心外膜相邻的肌纤维自心尖到基底纵向排列，同时肌纤维向心室内壁旋转，在心壁中层纤维平行于基底，然后向内继续旋转，邻近心内膜处肌纤维又变成纵向排列。这种结构在心脏收缩时，心肌各部分同时作用产生的力使心室近于球形，有利于

4、心脏射血。第二节心电系统(electrocardio-system)心脏功能状态与两个过程密切相关，即心电过程和心肌收缩过程，因为心肌收缩是在心电信号的刺激下进行的。心脏由心肌组成。由于心肌的每次收缩都需要电刺激，故心脏必有一完整的电系统：电信号发生中心电信号传输系统心电的产生和传输:1.窦房结（S-A结）:心脏的电信号发生中心，是每一心博周期内最早出现电活动的区域。在成人的心房中其尺寸约为25×3（或4）×2mm3。由小而圆的起博P细胞和细长的过度细胞组成。发自S-A的电信号直接传到右心房传输速度为1m/s若干特定的肌纤维束将信号传至左心房三条肌纤维束将S-A的信号传至

5、房室结A-V2.房室结（A-V结）:A-V结是信号传输站，3×10×22mm3。组成与S-A差不多，但P细胞较少。A-V结使来自S-A结的信号迟后一定的时间,然后再经房室束或称希氏束传向心室。希氏束是连接心房和心室的唯一的肌肉组织。人体的希氏束在分叉前长约为12mm。电信号传输到A-V结的滞后现象使得心室有充分的时间舒张，有利于心房的血向心室充盈。这一滞后在心电图中表现为P波与QRS综合波之间的一段时间间隔。如果A-V结的滞后现象延长，或者心房的兴奋部分地或全部地被阻止传到心室，则称为传导阻滞。病理性传导阻滞可因神经作用、炎症或药物因素所引起。希氏束（房室束）左束支右束支

6、浦肯野氏纤维，遍布于两心室壁上。传输速度约14m/s。最后，电信号由心肌细胞自身传输，由一个心肌细胞到下一个心肌细胞。表达了心电系统及心电系统的各个部位的动作电位变化的过程和体表心电图。体表心电图是将测量电极放置在人体表面一定部位所记录出来的心电变化曲线。通过详细分析这些电位的变化，可以大概了解心脏的解剖学定位、心脏的相对大小、节律和传导的各种障碍、心肌缺血性损伤的范围、位置和进程以及某种药物的影响等等。但必须强调的是心电图反映心脏兴奋产生、传导和恢复过程中的生物电变化，并不能直接给出关于心脏作为一个泵的力学性能信息。第三节心脏搏动的力学过程Themechanicalpr

7、ocessofcardiacimpulse心脏在血液循环中起着动力泵的作用。心房或心室舒张时，肌肉松弛，心腔扩大，其内压降低，静脉血回流入心；心房或心室收缩时，心肌收缩，心腔缩小，其内压升高，将血液泵入动脉。整个过程中，心肌的收缩是在心电信号的刺激下产生的。心动周期——心房或心室每收缩和舒张一次所经历的时间。成年人的正常心率约每分钟75次，故每一心动周期约0.8秒。心房收缩期0.1秒心房舒张期0.7秒心室收缩期0.3秒心室舒张期0.5秒0.8秒心房和心室有共同的舒张期0.4秒，由此可见每次收缩后有充分的舒张时间使心脏得以休息。