谈心室

今天在我的“谈心室”里谈一谈“心室”（图1）。

图1 谈心室

 

心脏是人体中最昂贵的“别墅”，它有“两室两房”：左心室、右心室、左心房、右心房（图2）。

图2 心脏“别墅”

 

虽然血液循环系统是一个闭环（图3），从哪儿开始都能转一圈，但习惯性地，大家还是把心脏作为这个循环系统的起点。

图3 循环系统

 

心脏作为循环系统的驱动泵，它是血流流动的动力源。在心脏组成元件中，左心室对心脏功能的作用尤为重要，它负责把血液从心脏喷射出去、输送到全身各个部分。

心脏射血受到左心室功能、左心室“压力-容量环”（PV环）、左心室-大动脉偶联、静脉回流情况等因素影响。下面略析一二。

 

1. Frank-Starling心脏定律

心脏生理学中的“经典”理论，Frank-Starling（FS）心脏定律指出，心脏做功是心肌纤维长度（心室舒张末期容积，EDV）的函数。

即，心室收缩力的增加与舒张期心肌纤维的拉伸程度成正相关（舒张末期心室的容积越大，则拉伸程度越大）。

通俗地理解就是，舒张末期的心肌纤维长，则心脏容积大，就能为心脏的泵血提供充足的血液储备量，心脏做功就大。反之否。

肉眼不能直接看到微观上的心肌纤维的长短，所以可以宏观地以心脏容积变化来间接地表示心肌纤维的变化。

打个比方：心肌纤维拉长，就好比弹弓的皮筋被拉紧，蓄势待发。弹弓拉得紧，则弹丸就打得远（图4）。同理，心肌被拉得长，心脏射血就有力，心脏做功就多。

图4 弹弓拉紧

 

从容积变化来看，心脏容积变化，就好比吹灰球（又名皮老虎、吸耳球、清理球、皮吹子）、气筒和风箱等工具的工作过程（图5），舒张期的进气量越多，压缩期的出气量也就越大，做功越多。

图5 心脏的工作原理类似于皮老虎（上）、气筒（中）、风箱（下）

 

2. 心脏前、后负荷

心室舒张末期容量或心室舒张末期室壁张力，代表了静脉回心血量，也就是为下一次射血而储备的血液量，我们把它叫做心室的前负荷。

从概念上来看，前负荷是心肌收缩之前所承受的负荷，相当于心室舒张末期容量或压力，又称容量负荷（在临床上，测定左心室舒张末期容量比较困难，因而通常用左室舒张末期压“LVEDP”作为左心室前负荷的指标）。

对应地，后负荷是心肌收缩时所遇到的阻力，即心室射血时所要克服的压力，又称压力负荷。打个比方就是，把水龙头堵住，那么水往外流的时候阻力就比较大，后负荷主要指的就是这个阻力。

由于循环系统的各个部分是首尾相接的，所以把它们看成是串联在一起的。前面的部件对后面形成前负荷，后面的部件对前面形成后负荷。左心室的前负荷就是肺循环，后负荷就是体循环。右心室的前负荷就是体循环，后负荷就是肺循环（图6）。

 

图6 循环系统的前后负荷

  

（1）    前负荷的大小

心脏前负荷主要受静脉回心血量和室壁顺应性的影响。前负荷增加，反映了舒张末期容量增多，心室做功增加，心输出量增大。

前负荷不是越大越好！如果身体回心血量超过心脏射血量，那么过大的前负荷反复作用，会加重心肌做功，长期作用可引起心力衰竭。同时，也使得相应的心室、心房及血管的压力也随之增高，引起呼吸困难甚至肺水肿或者体循环淤血导致全身性水肿。与心脏前负荷增加相关的事件包括先天心脏瓣膜病或先天性心脏病等，以及大量输液、输血、输球蛋白等。

前负荷也不是越小越好！心脏前负荷小，回心血流量减少；尽管这样减轻了心脏的负担，但心脏向外周动脉射血量也会减少，可能会导致组织器官的供血不足而受损。引起前负荷明显降低、静脉回心血量减少的主要原因包括下肢的血液回心不通畅、体循环平均压降低、从卧位变为站立位、体循环淤血、大量出汗、呕吐、腹泻甚至外伤导致出血等。

由平卧位突然站起来时，下肢静脉扩张，容量增大，大量血液积滞在下肢，故回心血量减少而引发昏厥。但大多数人不会经常有这样的感觉，这就另有玄机了。

心肌的异长自身调节机制可以解释体位变化如平躺到站立时搏出量的变化。在无神经、体液因素参与下，心脏随心室充盈量（或心肌细胞初长度）改变而自动调节心输出量（或心肌收缩力）的机制，称心肌的异长自身调节。这种机制使心脏能将回心血量全部泵出，而不至于发生静脉内血液蓄积，引发头晕眼花了。

（2）    后负荷的大小

心脏后负荷主要受偶联动脉血压的影响。对左心室来说，其后负荷主要取决于：主动脉瓣狭窄、耦联主动脉的顺应性、外周血管阻力、血液粘度、循环血容量、输液量。其中，以外周血管阻力为最重要，临床上常以此作为左心室后负荷的指标。外周阻力增大，主动脉压力升高时，心脏的后负荷增加，此时心脏需要做更多的功才能射出正常血压条件下相同的血量，否则会使心排血量减少。对于右心室来说，其后负荷增加有如下几个原因：肺动脉瓣狭窄、肺动脉压力增高、肺淤血、肺水肿等。长期右心室后负荷增加会导致体循环淤血。

后负荷不是越小越好。后负荷降低，有利于心脏射血，但也不是越小越好。如果出现后负荷显著降低，那可能说明体液瞬间流失严重了！

后负荷更不是越大越好。心脏后负荷增大、射血阻力增加，则导致心输出量减少，心舒张期末残留血液增加。高血压就是最常见的心脏后负荷过重现象，此时心室需要努力地收缩才能射血出去；心室壁的心肌受应力-生长关系的长期作用会增厚，最后不能再增厚、不能再舒张和收缩的时候，其泵血功能减退，于是发生心力衰竭，心就累死了。

 

3. 心室做功

在无神经、体液因素参与下，心脏随心室充盈量和心输出量基本相等，因此，在一个心动周期里心脏能将回心血量全部泵出。在这个周期里，心室做功多少呢？

首先来看左心室压力-容积环（图7）。图7中的ABCDA构成一个心动周期的闭环，称为左心室压力-容积环。

图7 心室的压力-容积环

 

在A点，左心室内压下降至低于左心房压力，二尖瓣打开，进入心室充血期间，曲线由A移向B。曲线AB代表了左心室的顺应性。

在B点，二尖瓣关闭，进入左心室等容收缩期间，左心室内压力急剧上升，曲线由B移向C。

在C点，主动脉瓣膜打开，进入心室射血期间，曲线由C移向D。

在D点，主动脉瓣膜关闭，心室进入等容舒张期间，曲线由D移向A。开始另一心动周期。

心室压力-容积环也称为PV环。通过计算PV环包围的面积，即可求得心室在一个心动周期内的做功。即：

W=∆P·∆V

   

根据一般人的情况，∆V = 90 毫升，而∆P = 110 毫米汞柱，那么左心室做功为1.32焦耳。

类似地，右心室的∆V = 90毫升，而∆P = 10 毫米汞柱，做功为0.12焦耳。

因此，整个心脏做功为上述两个功之和，即1.44 焦耳。

如果心率为70 次/分钟，那么心脏的功率为1.68 瓦特。

假定一个人的寿命为75岁，那么在他一生中心脏做功总量大约为3.96×10⁹焦耳。这么多的能量足以把50吨的重物从海平面抬升到珠穆朗玛峰顶（海拔高度8848米）。

世上无难事，只怕有心人！再高的珠峰，有心也能攀登！

 

通过上面的“谈心室”，您是不是感叹自己的心室原来具有多么强大的功能了？