心脏作为人体血液循环的核心动力器官,其功能状态直接决定着全身器官组织的血液灌注与氧气供应,心功能是一个综合性的生理概念,涵盖机械泵血、电生理传导、内分泌调节及神经体液调控等多个维度,各功能相互协同以维持循环系统的稳定,临床上,准确评估心功能对心血管疾病的诊断、治疗及预后判断至关重要,以下从不同维度详细阐述心功能的主要组成。
机械泵血功能:心脏的核心动力
机械泵血功能是心脏最基本、最重要的功能,指通过心室的收缩与舒张,推动血液在心血管系统中单向流动,满足机体代谢需求,该功能包括收缩功能与舒张功能两方面,二者缺一不可。
收缩功能
收缩功能是指心室肌收缩时将血液泵入动脉的能力,其核心是保证足够的心输出量(CO,每分钟心脏泵出的血量,正常值为4-6L/min),收缩功能的实现依赖于心肌细胞的兴奋-收缩耦联:当窦房结发出冲动,经传导系统扩散至心室肌,肌浆网释放钙离子,触发肌丝滑移,导致心室肌收缩,将血液射入主动脉(左心室)或肺动脉(右心室)。
评估收缩功能的关键指标包括:
- 每搏输出量(SV):一次心跳一侧心室射出的血量,正常值为60-80ml。
- 射血分数(EF):SV与心室舒张末期容积(EDV)的比值,反映心室收缩效率,正常值>50%(超声心动图检测)。
- 心输出量(CO)与心脏指数(CI):CI为CO体表面积校正后的值,更准确反映不同体型个体的泵血能力,正常值为2.5-4.0 L/(min·m²)。
当收缩功能受损时(如心肌梗死、心肌病),SV与EF降低,机体通过代偿机制(如心率加快、心肌肥厚)维持CO,但长期失代偿将导致心力衰竭。
舒张功能
舒张功能是指心室舒张时充分充盈血液的能力,其重要性不亚于收缩功能,心室舒张包括等容舒张期(主动脉瓣关闭至二尖瓣开放,心室容积不变、压力快速下降)与充盈期(血液快速充盈、缓慢充盈及心房收缩充盈),需要心肌主动松弛(耗能过程)与心室顺应性(心室壁在压力变化下的扩张能力)共同参与。
评估舒张功能的指标包括:
- E/A比值:二尖瓣口舒张早期血流速度(E峰)与晚期血流速度(A峰)的比值,正常值为0.8-1.2(随年龄增长可略降低,>1为舒张功能受限)。
- E/e'比值:E峰与组织多普勒测得的二尖瓣环舒张速度(e')的比值,反映左心室充盈压,正常值<8(轻度升高8-14,中重度>14)。
- 左心室舒张末期容积(LVEDV)与肺动脉楔压(PAWP):直接反映心室充盈程度与压力,是评估舒张功能不全的金标准(有创检查)。
舒张功能异常常见于高血压、肥厚型心肌病、糖尿病等,早期可无临床症状,但易发展为舒张性心力衰竭(表现为射血分数保留的心衰,HFpEF)。
电生理功能:心脏节律的“指挥系统”
心脏的电生理功能是指通过特殊的心肌细胞(自律细胞、传导细胞)产生并传导电冲动,控制心脏节律性收缩的协调性,该功能是心脏有序泵血的基础,异常可导致心律失常。
自律性
自律性是指心肌细胞在没有外来刺激的情况下,自动发生节律性兴奋的能力,心脏的自律细胞主要集中在窦房结(正常起搏点,频率60-100次/分)、房室结(40-60次/分)、希氏束及浦肯野纤维网(20-40次/分),窦房结因自律性最高,主导心脏节律,称为“窦性心律”。
兴奋性
兴奋性是指心肌细胞对刺激产生动作电位的能力,其周期有效不应期(ERP)是防止心肌过度兴奋、折返激动形成的关键(如房颤、室速的发生与ERP缩短相关)。
传导性
传导性是指心肌细胞传导电冲动的能力,冲动从窦房结发出后,经结间束传至房室结(传导速度较慢,形成“延搁”,保证心房先收缩、心室后收缩),再经希氏束、左右束支及浦肯野纤维网快速传至心室肌(传导速度2-4m/s),确保心室同步收缩。
电生理功能异常可表现为心律失常(如窦性心动过缓/过速、房室传导阻滞、室性早搏等),需通过心电图、动态心电图、电生理检查等明确诊断。
内分泌功能:循环系统的“调节因子”
传统观点认为心脏仅为循环器官,但现代研究发现,心脏具有内分泌功能,可分泌多种生物活性物质,参与水盐代谢、血压调节及心肌重构等过程。
心房钠尿肽(ANP)与脑钠肽(BNP)
ANP由心房肌细胞分泌,BNP主要由心室肌细胞分泌(少量由脑组织分泌),当心房或心室壁张力增加(如血容量扩张、压力负荷增高),二者释放入血,通过扩张血管、促进肾脏排水排钠、抑制肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS),降低心脏前负荷,临床中,BNP或NT-proBNP(BNP前体)是诊断心力衰竭、评估预后的重要指标(BNP<100pg/ml基本排除心衰,>500pg/ml高度提示心衰)。
血管紧张素转换酶(ACE)与血管紧张素II(Ang II)
心脏中的肾素-血管紧张素系统(RAS)是全身RAS的重要组成部分,心肌细胞分泌的ACE可将血管紧张素I转化为Ang II,后者具有强烈缩血管作用,促进醛固酮分泌,导致水钠潴留,长期过度激活可促进心肌纤维化、心室重构。
其他活性物质
如心室肌细胞分泌的C型利钠肽(CNP,调节血管张力)、心肌细胞分泌的尾加压素II(具有强缩血管作用)等,共同参与心血管功能的局部调节。
调节功能:适应机体需求的“动态平衡”
心脏功能并非固定不变,而是通过神经调节与体液调节,适应机体不同状态(如运动、睡眠、应激)下的代谢需求,维持心输出量与组织灌注的动态平衡。
神经调节
- 交感神经:当机体活动或应激时,交感神经兴奋,释放去甲肾上腺素,作用于心肌β1受体,使心率加快、心肌收缩力增强、心输出量增加(同时收缩血管,升高血压)。
- 副交感神经(迷走神经):安静状态下,迷走神经兴奋,释放乙酰胆碱,作用于心肌M2受体,使心率减慢、心肌收缩力轻度减弱,减少心肌耗氧量。
体液调节
- 肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS):当肾血流量减少(如低血压、血容量不足)时,肾脏分泌肾素,激活Ang I→Ang II,促进醛固酮分泌,水钠潴留、血容量增加,升高血压;同时Ang II直接增强心肌收缩力。
- 抗利尿激素(ADH):当血浆渗透压升高或血容量减少时,下丘脑分泌ADH,促进肾脏重吸收水分,增加血容量,间接影响心功能。
通过神经-体液调节,心脏能在短时间内(如运动时心输出量可增加3-5倍)适应机体需求,长期调节则参与高血压、心力衰竭等疾病的病理生理过程。
心功能分类与评估指标归纳
为更直观理解,以下表格归纳心功能的主要分类、具体内容及评估指标:
功能分类 | 生理意义 | 主要评估指标 | |
---|---|---|---|
机械泵血功能 | 收缩功能:心室收缩射血;舒张功能:心室舒张充盈 | 维持血液循环,满足组织代谢需求 | SV、EF、CO、CI;E/A比值、E/e'比值、LVEDV、PAWP |
电生理功能 | 自律性(自动产生冲动)、兴奋性(对刺激反应)、传导性(冲动传播) | 控制心脏节律性、协调性收缩 | 窦性心律频率、PR间期、QRS时限、ERP(心电图、动态心电图、电生理检查) |
内分泌功能 | 分泌ANP/BNP、ACE、Ang II等活性物质 | 调节水盐代谢、血压、心肌重构 | BNP/NT-proBNP、血浆ANP、Ang II浓度(血液检测) |
调节功能 | 神经调节(交感/迷走神经)、体液调节(RAAS、ADH等) | 适应机体状态变化,维持心输出量动态平衡 | 心率、血压、血浆去甲肾上腺素、肾素活性、醛固酮浓度(动态监测及药物干预反应) |
相关问答FAQs
问题1:心功能不全和心力衰竭是一回事吗?
解答:不完全相同,心功能不全是一个更广泛的概念,指心脏泵血功能受损,但机体可通过代偿机制(如心肌肥厚、心率加快、血容量增加)维持正常心输出量,此时患者可无明显症状,属于“代偿期心功能不全”,而心力衰竭是心功能不全的失代偿阶段,代偿机制无法满足机体需求,出现明显临床症状(如呼吸困难、乏力、水肿、活动耐量下降等),是心功能不全的严重阶段,简单说,心功能不全包含心功能不全的代偿期与失代偿期(心力衰竭),而心力衰竭仅指失代偿期。
问题2:日常生活中如何初步判断自己的心功能是否异常?
解答:可通过观察以下信号初步判断:
- 呼吸困难:劳力性呼吸困难(活动后气促)、夜间阵发性呼吸困难(夜间憋醒需坐起)、端坐呼吸(平卧时加重)是左心功能不全的典型表现;
- 水肿:首先出现在脚踝、小腿,按压后凹陷,严重时可累及腰骶部、腹部,提示右心功能不全或体循环淤血;
- 乏力与活动耐量下降:轻微活动即感疲劳、气短,可能与心输出量减少、组织灌注不足有关;
- 心悸与胸闷:心跳过快、过慢或不规则,伴胸闷、胸痛,需警惕心律失常或心肌缺血;
- 其他:食欲减退、腹胀(胃肠道淤血)、尿量减少(夜尿增多)等。
若出现上述症状,应及时就医,通过心电图、超声心动图、BNP等检查明确心功能状态,避免延误病情。