心脏是血液循环的动力装置，在整个生命过程中不停地进行收缩与舒张相交替的活动，舒张时吸引压力较低的静脉血返回心脏，收缩时为血液射入压力较高的动脉提供能量，推动血液沿单一方向循环流动。心脏的舒缩活动形式与水泵相似，因此，心脏具有泵血功能。心脏由左、右两个心泵组成，右心将血液泵入肺循环，左心则将血液泵入体循环各个器官。心脏的泵血活动是由心肌的生理特性决定的，在功能上左、右心房是一个合胞体，左、右心室是另一个合胞体。由于房室收缩不同步，保证了心房与心室泵血的顺序性和有效性。
（一）心率与心动周期
1．心率 每分钟心跳的次数，称为心率。正常成年人安静时的心率为60～100／min，平均约75／min。心率有明显个体差异，并受年龄、性别及其他生理因素的影响。新生儿心率可高达130／min以上，随年龄增长而逐渐减慢，至15～16岁时接近成年人水平；成年女性心率稍快于男性；在安静或睡眠时心率较慢，情绪激动或劳动时心率加快。
2．心动周期 心脏每收缩和舒张一次所经历的时间，称为一个心动周期，包括收缩期和舒张期。由于心脏是由两个合胞体构成，每一个心动周期包括心房的收缩期和舒张期以及心室的收缩期和舒张期。如以成年人平均心率75／min计算，则一个心动周期为0．8s。其中心房收缩期为0．1s，舒张期为0．7s；心室收缩期为0．3s，舒张期为0．5s。从心室开始舒张到心房开始收缩之前这段时间，心房、心室都处于舒张状态，称为全心舒张期，约0．4s（图4－1）。由于推动血液流动主要依靠心室的舒缩活动，故临床常把心室的收缩期和舒张期作为心脏的收缩期和舒张期，简称心缩期和心舒期。
图4－1 心动周期
心动周期的长短与心率的快慢有关，两者呈反比关系。当心率增快，则心动周期缩短，心缩期和心舒期均缩短，但心舒期缩短更明显。因此，心率过快，对心脏的血液充盈和持久工作不利。
（二）心脏泵血过程
心脏泵血过程，左心和右心的活动基本一致。根据心动周期中心室内压力、容积、瓣膜开闭及血流方向，可将心室的泵血过程分为心室收缩期和心室舒张期。现以左心为例来讨论心脏泵血过程（图4－2）。
1．心室收缩期
（1）等容收缩期：心房收缩完毕进入舒张期，此时心室开始收缩，室内压迅速升高，当室内压超过房内压时，心室内的血液推动房室瓣关闭；此时，室内压尚低于主动脉压，动脉瓣仍处于关闭状态。这段时期内，房室瓣和动脉瓣均处于关闭状态，心室内无血液流动，心室肌虽在持续收缩，作用于不可压缩的血液，心室容积并不改变，故称等容收缩期，约持续0．05s。
（2）快速射血期：等容收缩期末，心室肌继续收缩，室内压力持续上升，当室内压超过主动脉压时，血液推开动脉瓣，顺心室与动脉之间的压力梯度迅速射入主动脉，心室容积迅速缩小，称为快速射血期，历时约0．10s。此期射血量约为总射血量的70%。
（3）减慢射血期：快速射血期之后，因大量血液射入主动脉而压力升高，心室肌收缩力量和室内压开始减小，射血速度减慢，称减慢射血期。此期历时约0．15s，射血量约为总射血量的30%。此时室内压已略低于主动脉压，但心室射出血液形成较大的动能，心室血液仍可依其惯性继续射入主动脉。
2．心室舒张期
（1）等容舒张期：心室开始舒张后室内压迅速降低，当室内压低于主动脉压时，动脉内血液反流，推动主动脉瓣关闭；但此时，室内压尚高于房内压，房室瓣仍处于关闭状态。这段时期内动脉瓣和房室瓣均处于关闭状态，心室内亦无血液流动，心室容积不变，称为等容舒张期，持续0．06～0．08s。
图4－2 心脏的射血与充盈
（2）快速充盈期：等容舒张期末，心室肌继续舒张，室内压持续下降，当室内压低于房内压时，房室瓣开放，心房和大静脉内的血液因心室舒张产生的负压“抽吸”入心室，心室容积迅速增大，称为快速充盈期，历时0．11s。此期流入心室的血液量约占总充盈量的70%，是心室充盈的主要阶段。
（3）减慢充盈期：快速充盈期之后，随着心室内血液的充盈，心室与心房、大静脉之间的压力差逐渐减小，血液流入心室的速度减慢，心室容积继续增大，称为减慢充盈期。此期历时0．22s，充盈量约为总充盈量的30%。
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开始收缩，使房内压升高，将心房内血液挤入心室，心室容积进一步增大。心房收缩挤入心室的血量只占总充盈量的10%～30%，可见，心房对心脏的泵血功能影响不大。
重点提示
心房颤动与心室颤动
临床上心房颤动的患者，虽心房不能正常工作，但对心脏泵血功能却无明显影响。如心室发生颤动，则心脏的泵血功能明显减弱，后果十分严重，将危及患者生命。
在心脏泵血过程中，血液能按一定方向流动取决于心瓣膜的开闭，而心瓣膜开闭取决于心瓣膜两侧压力差大小，心内压大小取决于心室肌的收缩与舒张。现将心动周期中心腔内压力、容积、瓣膜开闭与血流方向的变化归纳如下（表4－1）。
表4－1 心动周期中心腔内压力、瓣膜、血流、容积变化
注：射血期和充盈期均包括快速和减慢两个时段，心腔内压力、瓣膜、血流、容积变化是一致的，只是程度不同
（三）心音
心音是由于心脏瓣膜关闭和血液流动撞击心室壁引起振动所产生的声音。在胸壁的一定部位可用听诊器听取。每一个心动周期可听到两个心音，分别称为第一心音和第二心音。
1．第一心音 第一心音发生在心缩期，是心室收缩开始的标志。特点是音调较低，持续时间较长。第一心音是由于心室收缩时房室瓣关闭、血流冲击房室瓣以及心室射出的血液撞击动脉壁引起振动而产生的。它的强弱可反映心室收缩的力量和房室瓣的功能状态。
2．第二心音 第二心音发生在心舒期，是心室舒张开始的标志。特点是音调较高，持续时间较短。第二心音是由于心室舒张时动脉瓣关闭、血流冲击主动脉根部和心室引起振动而产生的。它的强弱可反映动脉血压的高低和动脉瓣的功能状态。
正常人偶尔可听到第三心音。第三心音发生在快速充盈期末，是一种低频低振幅的心音。
重点提示
心杂音
心音听取可判断心率和心律是否正常，对诊查瓣膜功能有重要的临床意义。在一个心动周期中，除正常心音以外听到的附加音，称为心杂音。瓣膜关闭不全或狭窄时，均可使血液产生涡流而出现杂音。杂音产生的时间、性质及强度是分析瓣膜损伤的依据。心杂音多见于心瓣膜病变、先天性心脏病和心肌病等。
（四）心泵血功能的评价
心脏的重要功能是泵血。正确评价心脏的泵血功能，是心脏生理研究和医疗实践中的重要问题，现就以下常用的心功能评价指标进行介绍。
1．每搏排血量和射血分数 一侧心室每收缩一次射出的血量，称为每搏排血量，简称搏出量。在安静状态下，正常成年人搏出量平均70ml（60～80ml）。心舒期末由于血液充盈，心室容量可达约145ml，称为心室舒张末期容量。每搏排血量占心室舒张末期容积的百分比，称为射血分数，健康成年人安静时为55%～65%。射血分数的大小和每搏排血量以及心室舒张末期容量有关。心功能减退时，由于心室舒张末期容量增加，搏出量可不减少，但射血分数却明显下降。因此，射血分数是评定心泵血功能的重要指标。
2．每分心排血量和心指数 每分钟由一侧心室射出的血量，称为每分心排血量，亦称心排血量。心排血量等于每搏排血量乘以心率。心率若以75／min计算，心排血量为4．5～6．0L／min。心排血量与机体代谢、性别、年龄等因素有关，并受情绪激动、肌肉运动等生理因素的影响，相同条件下女性约低于男性。人体安静时的心排血量与体表面积成正比。通常把空腹和安静状态下，每平方米体表面积的心排血量称为心指数。一般身材成年人的体表面积为1．6～1．7m2，以安静时心排血量5．0～6．0L／min计算，则心指数为3．0～3．5L／（min·m2）。它是分析比较不同个体心功能常用的评定指标。
（五）心泵血功能的调节
在人体内，心脏的泵血功能是随不同生理状况的需要而改变的。心排血量的大小决定于搏出量和心率，凡能改变搏出量和心率的因素均可影响心排血量。
1．搏出量的调节 在心率不变的情况下，搏出量的多少取决于心肌前负荷、后负荷和心肌收缩的能力。
（1）心室舒张末期容量（心肌前负荷）：心室舒张末期容量相当于静脉回心血量与心室射血后的剩余血量之和。在一定范围内，心室舒张末期容量越大，心肌前负荷增加，心肌纤维初长度增长，心肌收缩力增强，搏出量增多；相反，搏出量减少。临床上，如机体大失血、严重脱水时，可因循环血量不足，心室舒张末期容量减少，心肌前负荷减小，收缩力减弱，搏出量减少。如静脉输液或输血量过大，速度过快，可使静脉回心血量增加，造成心肌前负荷过大，心肌纤维超过最适初长度时，心肌收缩力反而减弱，使搏出量减少。这种通过心肌纤维初长度改变来调节搏出量的方式，称为异长自身调节。
（2）动脉血压（心肌后负荷）：动脉血压是心肌收缩时的阻力即后负荷。在其他因素不变的条件下，动脉血压升高，心室收缩所遇阻力增大而导致动脉瓣开放推迟，等容收缩期延长，射血期缩短，射血速度减慢，使搏出量减少。搏出量减少势必造成心室内剩余血量增多，如果此时静脉回流量不变，将使心室舒张末期容量增加，心肌初长度增加，又可通过异长自身调节来增强心肌收缩力，使搏出量恢复到正常水平。但动脉血压如果长期升高，可因心肌肥厚失代偿而导致心力衰竭。
（3）心肌收缩能力：心肌收缩能力是指心肌本身的一种内在特性。这种心肌收缩能力的改变与心肌初长度无关。在心肌初长度不变的条件下，心肌本身收缩强度和速度改变而引起搏出量改变的调节方式，称为搏出量的等长自身调节。如运动时心交感神经兴奋，血液中肾上腺素释放增多或使用强心药物（如洋地黄）时，收缩能力增强，搏出量增加；反之，如心迷走神经兴奋，血液中乙酰胆碱释放增多时，心肌收缩能力减弱，搏出量减少。
重点提示
高血压治疗
对高血压病或高血压性心脏病所致心力衰竭者，原因在于心肌后负荷增大，临床治疗使用扩张血管的药物降低动脉血压，减轻心肌后负荷，增加搏出量，对改善心功能是有益的。
2．心率的调节 在一定范围内，心率增加可使心排血量相应增加。当心率增减至某一临界水平，心排血量减少。如心率过快高于180／min，因心舒期明显缩短，心室充盈量显著减少，将引起心排血量减少；心率过慢低于40／min，心排血量亦明显减少。
（六）心泵功能的贮备
心排血量随机体代谢需要而增加的能力，称为心力贮备。健康成年人安静时心排血量为4．5～6L／min，剧烈运动或强体力劳动时，最大心排血量可增加到30L／min。说明健康成年人有相当大的心力贮备。心脏的贮备能力取决于心率与搏出量的贮备。
1．心率贮备 心率的最大变化约为静息时的2倍以上，运动、情绪激动、强体力劳动等均可充分动用心率贮备，使心排血量增加2～2．5倍，但心率过快心排血量反而减少。
2．搏出量贮备 搏出量是心室舒张末期容量与收缩末期容量之差。搏出量贮备分为舒张期贮备和收缩期贮备。静息状态下心室舒张末期容量145ml，因心室不能过度扩大，一般只能扩大到160ml左右，因此，舒张期贮备仅约15ml。安静时心室收缩末期容量约为75ml，心肌强力收缩时能射出更多的血，使心室剩余血量不足20ml，可见，通过动用收缩期贮备，可使搏出量增加55～60ml，收缩期贮备远比舒张期贮备大。
重点提示
健身提高心力贮备
坚持体育锻炼可增加心力贮备。经常进行体育锻炼可使心肌纤维增粗，心肌收缩力增强，收缩期贮备增加；同时，心率贮备也增加。训练有素的运动员在安静时心率较慢，但运动时心率明显增加，说明经常进行体育锻炼可增进心脏健康，提高心力贮备。因此，全民健身，对提高全民族的身体素质是十分有益的。
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