一、心肌細胞興奮時的生物電變化

(一)心室肌細胞的生物電現(xiàn)象

心室肌細胞靜息電位為-90mV。動作電位時間較長(約250～300ms)，主要是復極化過程，歷時長。電位變化過程可分為五個時相，其主要特點是有復極2期即平臺期。

0相(除極相)

-90→+30mV，快通道(鈉通道)開放，Na+迅速內(nèi)流。

1相(快速復極初期)

+30mV→0mV快鈉通道關(guān)閉，K+通道開放，K+外流。

2相(平臺期)

持續(xù)在0mv左右，慢通道(鈣通道)開放，Ca2+內(nèi)流，鉀通道開放，K+少量外流。

3相(快速復極后期)

0→—90mV，慢通道逐漸關(guān)閉，鉀通道大量開放，K+迅速外流。

4相(靜息期)

穩(wěn)定在-90mV，Na+-K+泵轉(zhuǎn)運，使細胞膜內(nèi)外離子分布復原。

(二)浦肯野細胞

生物電變化過程與形成機理與普通心肌細胞基本相同，唯4相不同。它沒有穩(wěn)定的靜息電位，當復極化達90mV時(稱最大舒張電位)，膜電位又自動緩慢地減小，這種現(xiàn)象稱為4相自動除極化，由恒定的少量Na+內(nèi)流和遞減的K+外流所造成。當膜電位減小到閾電位時即自動爆發(fā)動作電位。故浦肯野細胞有自動節(jié)律性興奮(自律性)。

(三)竇房結(jié)P細胞

電位變化與普通心肌細胞顯著不同:1.0相除極化速度較慢、幅度小，沒有明顯超射(由慢通道開放，Ca2+內(nèi)流所形成)2.復極化過程沒有1相和2相，直接由0相轉(zhuǎn)入3相(K+外流)。3.有4相自動除極化，且除極速度較快(由恒定的少量Ca2+內(nèi)流和遞減性的K+外流所造成)。4.最大舒張電位約-60mv，閾電位在-40mv。故竇房結(jié)有較高的自律性。

(四)心肌的生理特性

1、自動節(jié)律性(自律性)

心肌組織在沒有外來刺激(包括神經(jīng)沖動)的情況下，能自發(fā)地發(fā)生節(jié)律性興奮的特性，稱自律性。

自律性的原因是心肌細胞的4相自動除極化。因此，只有自律組織才有自律性。自律性的高低以自發(fā)興奮的頻率為標志，竇房結(jié)的自律性最高(100次/分)所以正常心臟，竇房結(jié)的自律興奮主宰著整個心臟的搏動，稱為正常起搏點，由竇房結(jié)自律性控制的心跳節(jié)律心律則稱為竇性心律。其他自律組織則受竇房結(jié)興奮所控制，不表現(xiàn)本身的自律性，只起傳導興奮作用，被稱為潛在起搏點。但在某些異常情況下(如竇房結(jié)興奮傳導被阻斷或其他自律組織的自律性異常升高)，也有可能發(fā)生自律興奮，則此時潛在起搏點成為異位起搏點，由此而引起的心搏節(jié)律稱為異位心律。

2、傳導性

傳導性的高低以傳導速度為標志心臟各部分的傳導速度不同。

興奮從竇房結(jié)發(fā)出傳導到心室外表為止，整個心內(nèi)傳導時間約0.22秒，其中心房內(nèi)傳導約需0.06秒，房室交界需0.1秒，心室內(nèi)傳導約需0.06秒。興奮在房室交界傳導較慢，稱為房室延擱。其生理意義在于:當興奮傳入心室，引起心室肌興奮時，心房收縮已經(jīng)完成，所以心室收縮與心房收縮不會重疊，有利于心臟實現(xiàn)其泵血功能。房室交界是正常興奮從心房傳入心室的唯一通路，傳導性又較低，較易產(chǎn)生房室傳導障礙稱房室傳導阻滯，臨床較常見。

3、興奮性

興奮性以刺激閾值為指標。心肌每次興奮(動作電位)時，其興奮性也發(fā)生一系列周期性變化:

有效不應期從0相除極化開始到復極化到-60mV.包括(1)絕對不應期(0相除極開始到復極至55mV)，其興奮性為零。(2)局部反應期(從55mV到-60mV期間)，強大刺激可引起局部興奮，但不發(fā)生可擴布的動作電位，有效不應期持續(xù)時間較長(150～200ms)為其特點。它一直持續(xù)到收縮完成進入舒張初期，所以心肌不會發(fā)生完全強直性收縮。

相對不應期從復極化60mV到-80mV期間。

超常期從復極化-80mV到-90mV期間。

4、收縮性

心肌的收縮原理與骨骼肌基本相同。但有下列特點:(1)對細胞外液Ca2+的依賴性大;心肌的肌漿網(wǎng)終池不發(fā)達，心肌興奮一收縮耦聯(lián)所需的Ca2+有很大部分有賴于細胞外液中Ca2的流入。(2)同步收縮:心臟有傳導性很高的特殊傳導系統(tǒng)，且心房和心室都是功能合胞體，所以興奮可迅速傳到整個心房和心室，使心房和心室各心肌細胞同步收縮，這對造成強大的室內(nèi)壓，實現(xiàn)心臟的泵血功能是很重要的。(3)不發(fā)生強直收縮。

(五)正常典型心電圖的波形及意義

1.P波反映左右兩心房的興奮除極過程。

2.QRS波群反映室間隔和左右兩心室的興奮除極過程。

3.T波反映心室的復極化過程。

4.PR間期反映由竇房結(jié)產(chǎn)生的興奮傳導到心室引起心室開始興奮所需的時間。

5.Q-T間期反映從心室開始除極到全部復極完畢所需的時間。

6.S-T段反映心室各部分已全部除極，此時各部分之間不存在電位差。

二、心動周期

(一)心動周期與心率

心率指心搏頻率(/分)。正常成人安靜時，心率在60～100次/分范圍內(nèi)。大于100次/分稱為心動過速，低于60次分稱為心動過緩。小兒心率較快，新生兒可達130次分。心臟每收縮和舒張一次為一個心動周期，包括心房和心室各收縮、舒張一次。

不論心房或心室，收縮期都比舒張期短，這使心肌有充分休息時間，有利于心臟不疲勞地持久工作。心率增加時，心動周期相應縮短，雖然收縮期與舒張期都縮短，但舒張期的縮短更顯著，致使心肌休息時間相對減少，這對心臟的持久活動是不利的。

(二)心臟的射血過程

1.心臟的射血和充盈過程

心臟的射血和充盈以心室活動為主，心室收縮與舒張造成室內(nèi)壓的變化，從而導致心瓣膜的開放和關(guān)閉，決定著血流的方向。

(1)室縮期①等容收縮期;心室開始收縮，室內(nèi)壓升高＞房內(nèi)壓＜動脈壓，房室瓣關(guān)閉，半月瓣關(guān)閉，心室容積不變，心室血流不變。②射血期:室內(nèi)壓繼續(xù)升高＞動脈壓但仍＞房內(nèi)壓時，半月瓣開放，房室瓣關(guān)閉，血液急速輸入動脈，心室容積急劇縮小。

(2)室舒期①等容舒張期:心室開始舒張，室內(nèi)壓降低＜動脈壓，但仍＞房內(nèi)壓，半月瓣關(guān)閉，房室瓣關(guān)閉，心室內(nèi)壓急劇下降，血液滯留于心室內(nèi)。②充盈期:當室內(nèi)壓降低＜房內(nèi)壓時，半月瓣關(guān)閉，房室瓣開放，心房和靜脈血液流入心室，心室容積擴大。此期內(nèi)心室的充盈量約占整個充盈量的70％。③房縮期(充盈末期):房內(nèi)壓＞室內(nèi)壓＜動脈壓，半月瓣關(guān)閉，房室瓣開放，心房血流入心室，此期內(nèi)心室的充盈量約占整個充盈量的30％。

2.心室射血和充盈的機理

心室肌收縮使室內(nèi)壓升高是心臟射血的基本動力。等容收縮期室內(nèi)壓升高的速度最快，射血期室內(nèi)壓最高。心室舒張造成室內(nèi)壓降低，形成房一室壓力梯度，是血液從心房流入心室的主要原因，即心室充盈主要是因心室舒張的低壓抽吸作用。

所以，心室在心臟的泵血功能(射血和充盈)中起主要作用。心內(nèi)瓣膜單向開放，保證了血液循定方向流動，使心臟能順利地將血液從靜脈泵入動脈。

(三)心音

在一個心動周期中，由于心室收縮和舒張、瓣膜開放以及血流沖擊，都要引起機械振動產(chǎn)生聲音。通常一個心動周期中聽到兩個心音，稱為第一心音和第二心音。

1.第一心音由于心室肌收縮、房室瓣關(guān)閉時振動造成。音調(diào)低而持續(xù)時間較長。第一心音標志著心室收縮的開始，響度常可反映心縮力強弱;性質(zhì)改變可反映房室瓣機能異常。

2.第二心音由于心室舒張時，主動脈瓣和肺動脈瓣關(guān)閉時振動造成，音調(diào)較高而歷時較短，第二心音標志著心室舒張的開始，響度常可反映主動脈壓和肺動脈壓高低;性質(zhì)改變可反映半月瓣機能異常。

三、心臟泵血功能的評價

心臟射血的多少，是評價心臟功能好壞的指標正常人左右兩側(cè)的心輸出量是大致相等的。

(一)每搏輸出量和射血分數(shù):

每一次心搏一側(cè)心室輸出的血量為每搏輸出量(搏出量)。正常成人安靜時約60～80mL。搏出量占心室舒張末期容積的百分數(shù)稱射血分數(shù)。安靜時約50％～60％。心肌收縮力越強，搏出量越大，射血分數(shù)越高。

(二)每分輸出量和心(臟)指數(shù):

每分鐘每個心室輸出的血量稱為每分輸出量，通常簡稱為心輸出量(或心排出量)。它等于搏出量與心率的乘積。正常成人安靜時約5～6L/min。心輸出量與體表面積成正比，為了比較，通常按體表面積計算心輸出量，稱為心指數(shù)。成人靜態(tài)(空腹、安靜)心指數(shù)一般約3～3.5L/min/m2

(三)心力儲備：

指心輸出量隨機體代謝增強而增多的能力。健康人有較大的心力儲備，劇烈運動或強體力勞動時，最大心輸出量可達安靜時的5～6倍。心力儲備的大小可反映心臟的健康程度。

四、影響心輸出量的因素

(一)心室舒張末期容積

即心臟的前負荷。心舒末期容納的血量愈多，心肌的初長度越大，收縮力也愈強，搏出量愈大。反之，靜脈回流量減少，心舒末期容積減小，則搏出量減少，這是心肌的自身調(diào)節(jié)，稱為異長自身調(diào)節(jié)。自身調(diào)節(jié)有一定范圍，超過一定限度，心肌初長度過大，收縮力反而減弱(如急性充血性心力衰竭)

(二)心肌收縮力

心臟受神經(jīng)支配，也受體液因素影響。交感神經(jīng)興奮或腎上腺素等作用，可使心肌收縮力增強，射血分數(shù)增大，搏出量增加。迷走神經(jīng)興奮和乙酰膽堿則有相反作用。這種調(diào)節(jié)方式與心肌初長度無關(guān)，稱為搏出量的等長調(diào)節(jié)。

(三)心率的改變

心率在40～160次/分范圍內(nèi)心輸出量隨心率增加而增多，超過160次，因心舒期過短，心室充盈不全，搏出量減少，心輸出量反而減少。心率低于40次，雖然心舒期延長，但心室充盈已達最大限度，并不能增大搏出量，反而心率過低，心輸出量減少。

(四)后負荷(大動脈血壓)

大動脈血壓為心室射血時所遇到的阻力，稱為心室肌的后負荷在其他因素不變，后負荷增大時，將使心室的等容收縮期延長，射血期縮短，搏出量減少。在生理情況下，搏出量減少造成心室射血末期剩余血量增加，使心室舒張末期充盈量增大，通過前負荷的調(diào)節(jié)，可使搏出量恢復到原來的狀態(tài)。