第九章-血流及心電

第九章血流及心電系統(tǒng)(xìtǒng)第一頁，共五十頁。精選ppt§1心臟與血液循環(huán)系統(tǒng)§2血流力學(xué)§3動(dòng)脈中的血流§4心臟的心電過程§5體表心電理論(lǐlùn)基礎(chǔ)第二頁，共五十頁。精選ppt第1節(jié)心臟與血液(xuèyè)循環(huán)系統(tǒng)機(jī)體需要(xūyào)一個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)1、運(yùn)送并分配O2、營養(yǎng)物質(zhì)、激素等至各器官、組織2、收集并運(yùn)送組織代謝產(chǎn)物至肺、排泄器官3、非運(yùn)輸功能：內(nèi)分泌、免疫(miǎnyì)、調(diào)節(jié)體溫等循環(huán)系統(tǒng)功能：第三頁，共五十頁。精選ppt循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)組成心血管系統(tǒng)(xìtǒng)心臟(xīnzàng)動(dòng)脈毛細(xì)血管靜脈淋巴管系統(tǒng)毛細(xì)淋巴管淋巴管淋巴導(dǎo)管組織液第四頁，共五十頁。精選ppt血液循環(huán)是指血液(xuèyè)在心臟泵血的作用下在血管內(nèi)定向的周而復(fù)始的流動(dòng)。體循環(huán)是機(jī)體進(jìn)行組織換氣、物質(zhì)交換的過程肺循環(huán)是機(jī)體進(jìn)行肺換氣的過程體循環(huán)是血液由左心室射入主動(dòng)脈進(jìn)入及其分支流經(jīng)毛細(xì)血管時(shí)血液與組織之間的物質(zhì)交換，然后進(jìn)入靜脈血管及其屬支最后經(jīng)上下腔靜脈和冠狀竇口匯合到右心房。

第五頁，共五十頁。精選ppt血流正比(zhèngbǐ)于流入端的壓力左右(zuǒyòu)心臟肺部和全身(quánshēn)組織第六頁，共五十頁。精選ppt肺和全身(quánshēn)動(dòng)脈和靜脈血量容抗脈管——體積正比于全身(quánshēn)壓力第七頁，共五十頁。精選ppt穩(wěn)態(tài)下，流入和流出的血量相等(xiāngděng)第八頁，共五十頁。精選ppt第2節(jié)血流力學(xué)(lìxué)流體力學(xué)的基本原理生理流動(dòng)必須服從物理學(xué)的基本定律，即質(zhì)量、動(dòng)量和能量三大守恒定律，這也是流體力學(xué)的基石。流體的本構(gòu)關(guān)系和具體(jùtǐ)的邊界條件Storkes假說——壁面無滑流條件Poiseulle流動(dòng)流體力學(xué)的基本方程層流和湍流第九頁，共五十頁。精選pptPoiseulle流動(dòng)(liúdòng)第十頁，共五十頁。精選ppt法國醫(yī)生(yīshēng)Poiseuille(1840年)通過實(shí)驗(yàn)得到了直圓柱管定常流的壓差—流量關(guān)系。這一關(guān)系稱為Poiseuille流動(dòng)（實(shí)際上是牛頓流體在剛性直圓柱管內(nèi)的充分發(fā)展了的軸對(duì)稱定常層流運(yùn)動(dòng)）第十一頁，共五十頁。精選ppt流體力學(xué)(liútǐlìxué)的基本方程連續(xù)性方程(fāngchéng)在

δt

時(shí)間內(nèi)沿x方向凈流出控制(kòngzhì)體（流出質(zhì)量減去流入質(zhì)量）的質(zhì)量為

按質(zhì)量守恒定律，在時(shí)間Δt內(nèi)沿三個(gè)方向凈流出控制體的總質(zhì)量應(yīng)等于控制體內(nèi)減少的質(zhì)量

第十二頁，共五十頁。精選ppt利用(lìyòng)質(zhì)點(diǎn)導(dǎo)數(shù)概念，可改寫為連續(xù)性方程(fāngchéng)第十三頁，共五十頁。精選ppt動(dòng)量方程單位體積流體元上的體積力及三個(gè)方向的表面應(yīng)力梯度(tīdù)造成了單位體積流體元的加速度

第十四頁，共五十頁。精選ppt納維-斯托克斯（N-S）方程(fāngchéng)

矢量(shǐliàng)式為物理意義是：慣性力與體積(tǐjī)力、壓力、粘性力平衡

第十五頁，共五十頁。精選ppt層流(cénɡliú)與湍流2.雷諾數(shù)1.經(jīng)典實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)(shíyàn)(1883)哈根實(shí)驗(yàn)(shíyàn)(1839)林格倫實(shí)驗(yàn)(1957)U流速，d

特征長(zhǎng)度，ρ、μ

流體密度、粘度圓管臨界雷諾數(shù)2300，當(dāng)Re<2300時(shí)流動(dòng)必為層流，Re>2300時(shí)將發(fā)生湍流。流場(chǎng)顯示

阻力測(cè)量

熱線測(cè)速第十六頁，共五十頁。精選ppt湍流內(nèi)部的交換過程（物質(zhì)輸運(yùn)、動(dòng)量交換等）要比層流劇烈得多；除了分子運(yùn)動(dòng)引起的粘性應(yīng)力外，還有湍流脈動(dòng)引起的Reynolds應(yīng)力。因此，在同樣的流量(liúliàng)下，湍流的阻力遠(yuǎn)大于層流。

第十七頁，共五十頁。精選ppt在正常生理范圍內(nèi)，生理流動(dòng)大部分為層流。只有在心臟射血時(shí)，在主動(dòng)脈瓣口的雷諾數(shù)峰值達(dá)5000—12000（平均雷諾數(shù)3600—5800）。然而，只有在射血峰期可以觀測(cè)到湍流斑，沒有觀測(cè)到持續(xù)的測(cè)量。但是在病理?xiàng)l件(tiáojiàn)下，在呼吸道和主動(dòng)脈里都可以觀測(cè)到湍流。人工心瓣后的流動(dòng)就是湍流。第十八頁，共五十頁。精選ppt第4節(jié)心臟(xīnzàng)的心電過程心肌細(xì)胞：構(gòu)成心房和心室(xīnshì)壁的普通心肌細(xì)胞——工作細(xì)胞特殊分化的心肌細(xì)胞，組成心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)——自律細(xì)胞特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)包括：竇房結(jié)房室交界房室束末梢浦肯野纖維網(wǎng)第十九頁，共五十頁。精選ppt右心：泵血入肺循環(huán)；左心(zuǒxīn)：

泵血入體循環(huán)。第二十頁，共五十頁。精選ppt心肌的生理特性

心肌具有自動(dòng)節(jié)律性、傳導(dǎo)性、興奮性和收縮性。前三種特性都是以肌膜的生物電活動(dòng)為基礎(chǔ)，故又稱為電生理特性。心肌的收縮性是指心肌能夠在肌膜動(dòng)作電位觸發(fā)下產(chǎn)生收縮反應(yīng)的特性，是心肌的一種機(jī)械特性。(一)自動(dòng)節(jié)律性:

自動(dòng)節(jié)律性是指心肌在不受外來刺激的情況(qíngkuàng)下，能自動(dòng)地產(chǎn)生興奮和收縮的特性。竇性心律，竇性心動(dòng)徐緩，度性心動(dòng)過速。(二)傳導(dǎo)性:

心肌細(xì)胞有傳導(dǎo)興奮的能力稱為傳導(dǎo)性，心臟的傳導(dǎo)系統(tǒng)和心肌纖維均有傳導(dǎo)性，但因房室間心肌細(xì)胞不相連，所以房室之間興奮的傳導(dǎo)要靠心臟特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)傳遞。心臟的特殊傳導(dǎo)系統(tǒng)包括寞房結(jié)、結(jié)間束、房室結(jié)、房室柬(房結(jié)區(qū)、結(jié)區(qū)、結(jié)束區(qū))和與普通心肌細(xì)胞相連的浦肯野氏纖維。第二十一頁，共五十頁。精選ppt傳導(dǎo)過程

竇房結(jié)↓↓結(jié)間束房間束（優(yōu)勢(shì)傳導(dǎo)通路）↓↓房室交界(jiāojiè)

心房肌↓房室束↓左、右束支↓浦肯野纖維↓心室肌第二十二頁，共五十頁。精選ppt(三)興奮性:

心肌細(xì)胞具有對(duì)刺激產(chǎn)生反應(yīng)的能力，即具有興奮性。與神經(jīng)或骨骼肌一樣，心肌細(xì)胞每產(chǎn)生一次擴(kuò)布性興奮之后，興奮性總要經(jīng)歷有效不應(yīng)期、相對(duì)不應(yīng)期和超常期，然后才恢復(fù)到正常這樣一段周期性變化(圖3-2)。期前收縮：心臟受到竇性節(jié)律之外的刺激，產(chǎn)生的收縮在竇性節(jié)律收縮之前,稱為期前收縮。代償間歇：一次期前收縮之后所出現(xiàn)的一段較長(zhǎng)的舒張期稱為代償性間歇。因竇性節(jié)律的興奮是規(guī)律下傳的，當(dāng)竇性興奮落在期前收縮的有效不應(yīng)期內(nèi),就不能引起心室的興奮和收縮,而出現(xiàn)一次竇律“脫失”，需等待下次(xiàcì)竇律刺激引起興奮才產(chǎn)生收縮，此等待期間為代償性間歇。

第二十三頁，共五十頁。精選ppt心肌細(xì)胞的跨膜電位心肌細(xì)胞的跨膜電位產(chǎn)生的機(jī)制與神經(jīng)和骨骼肌細(xì)胞相似，都是由跨膜離子流形成(xíngchéng)的心肌細(xì)胞的跨膜電位的產(chǎn)生涉及多種離子通道，其波形和機(jī)制比神經(jīng)細(xì)胞和骨骼肌要復(fù)雜的多第二十四頁，共五十頁。精選ppt第二十五頁，共五十頁。精選ppt定義：測(cè)量電極放置在心臟或人體表面(biǎomiàn)的一定部位，用心電圖機(jī)記錄出來的心臟電位變化的連續(xù)曲線，即為心電圖心電圖反應(yīng)心肌的興奮性、自律性和傳導(dǎo)性，而與心臟的機(jī)械收縮活動(dòng)無直接關(guān)系。第二十六頁，共五十頁。精選ppt心電圖描記方法在體表任何兩處安放電極板，用導(dǎo)線接到心電圖機(jī)的正負(fù)兩極，即形成導(dǎo)聯(lián)，可借以記錄人體兩處的心電電位差。常規(guī)用12個(gè)導(dǎo)聯(lián)。標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)又稱雙極導(dǎo)聯(lián),由W.愛因托芬于1905～1906年首創(chuàng)，在三個(gè)肢體上安置電極，并假設(shè)這三點(diǎn)在同一平面上形成一個(gè)等邊三角形，而心臟(xīnzàng)產(chǎn)生的綜合電力是一個(gè)位于此等邊三角形中心的電偶。單極肢導(dǎo)是威爾遜于1930～1940年代所創(chuàng)，即把三個(gè)肢體互相連通構(gòu)成中心電端，在肢體通向中心電端間加一個(gè)5000Ω的電阻，中心電端電位接近于零，因此被看作無干電極，探查電極分別置各肢體形成單極肢導(dǎo)。但由于所描記波幅太小，故戈德伯格又將其改良成加壓?jiǎn)螛O肢體導(dǎo)聯(lián),即描記某一肢體的單極導(dǎo)聯(lián)心電圖時(shí)，將該肢體與中心電端的連接截?cái)啵@樣其電壓高出50％。威爾遜所創(chuàng)單極心前導(dǎo)聯(lián)是將中心電端與電流計(jì)的陰極相連，探查電極置胸前各位置。第二十七頁，共五十頁。精選ppt心電圖記錄(jìlù)為印有間距1mm的縱橫細(xì)線的小方格;其橫向距離代表時(shí)間，一般記錄(jìlù)紙速為每秒25mm，故每小格為0.04秒,縱向距離代表電壓。常規(guī)投照標(biāo)準(zhǔn)電壓1mV=10mm(圖10)特殊需要時(shí)紙速可調(diào)至每秒50、100或200mm。電壓1mV=20或5mm。第二十八頁，共五十頁。精選ppt正常時(shí)，每次心動(dòng)周期在心電圖上都可以(kěyǐ)出現(xiàn)P波、QRS波群、T波和U波、P-R段、S-T段和T-P段，P-R間期和Q-T間期及J點(diǎn)

第二十九頁，共五十頁。精選pptP波：反映左、右心房去極化過程中的電位和時(shí)間變化。

P-R段：反映興奮通過房室交界區(qū)，因其傳導(dǎo)非常緩慢，形成的電位變化也很微弱，一般記錄不出來而成等電位線。

QRS波群：反映左、右心室去極化過程中的電位和時(shí)間變化。

S-T段：表示心室去極剛結(jié)束后尚處于緩慢復(fù)極的一段短暫時(shí)間，即代表心室早期(zǎoqī)復(fù)極的電位和時(shí)間變化。

T波：反映心室晚期復(fù)極過程中的電位和時(shí)間改變。

U波：一般認(rèn)為是心肌傳導(dǎo)纖維的復(fù)極所造成，也有人認(rèn)為是心室的后電位。第三十頁，共五十頁。精選ppt心電圖與心肌細(xì)胞動(dòng)作電位的關(guān)系——心肌細(xì)胞生物電變化(biànhuà)是心電圖產(chǎn)生的根源。第三十一頁，共五十頁。精選ppt心電圖與單個(gè)心肌細(xì)胞的動(dòng)作電位波形上有很大的差別，因?yàn)閱蝹€(gè)細(xì)胞的電變化是采用細(xì)胞內(nèi)記錄法所記錄到細(xì)胞膜兩側(cè)的電位變化，而心電圖的紀(jì)錄方法則為細(xì)胞外記錄法，只能測(cè)出已興奮部位和未興奮部位膜外兩點(diǎn)的電位差。心電圖反映的是整個(gè)心臟的生物電變化，心電圖上每一瞬間電位數(shù)值都是很多心肌細(xì)胞膜外電位變化在體表的綜合反映。由于記錄電極(diànjí)在心電電場(chǎng)中的位置和距心臟的遠(yuǎn)近不同，所記錄到的波形也不同。第三十二頁，共五十頁。精選ppt心電圖的臨床(línchuánɡ)應(yīng)用（1）有決定性價(jià)值①心律紊亂（包括傳導(dǎo)阻滯及復(fù)雜的心律失常）為最精確的診斷方法，尤其對(duì)臨床上不能確定的心律失常更具有實(shí)際意義。②確診心肌梗塞，除確診有無心肌梗塞外，更可用于了解病變的部位、范圍及其演變的過程。③進(jìn)行心臟手術(shù)與心導(dǎo)管檢查時(shí)，應(yīng)用心電圖作為示警器，以及時(shí)了解心律失常與心肌受累的情況(qíngkuàng)，藉以指導(dǎo)手術(shù)的進(jìn)行并可提示必要的藥物處理。第三十三頁，共五十頁。精選ppt（2）有很大的幫助①于心肌病變（心肌炎、心肌?。?、慢性冠狀動(dòng)脈機(jī)能不全等情況，可以了解心肌損害情況。②提示心房、心室有無肥大(féidà)，從而協(xié)助各種心臟病的臨床診斷。③觀察心臟病藥物（如洋地黃，奎尼?。┗?qū)π募∮袚p害的藥物（如酒石酸銻鉀、吐根堿）在用藥過程中對(duì)心臟的不良反應(yīng)。④血液中電解質(zhì)紊亂，如血鈣過低，血鈣過高，血鉀過低，血鉀過高，尤以后二者有較大的幫助。⑤心包炎及心包積液的診斷。⑥急性及慢性肺源性心臟病的診斷。第三十四頁，共五十頁。精選ppt對(duì)心電圖檢查(jiǎnchá)的評(píng)價(jià)1.心電圖正常絕不能排除心臟病，如較輕微(qīngwēi)的瓣膜病或雙心室肥大時(shí)心電圖可以正常；亦不能由于心電圖有些不正常之處而肯定其患有心臟病，如預(yù)激綜合征，右束支傳導(dǎo)阻滯的改變可以見于正常人。2.心電圖的正常范圍較大，多數(shù)值的判定標(biāo)準(zhǔn)，也不是絕對(duì)的，應(yīng)避免將一些正常變異誤認(rèn)為不正常，甚而做出心臟病之診斷，而造成不應(yīng)有的醫(yī)源性錯(cuò)誤，如T波的改變就很不穩(wěn)定。第三十五頁，共五十頁。精選ppt3.心電圖的某些改變并不具有特異性，同樣的心電圖改變可見于多種心臟病，如右室肥厚，即可見于肺源性心臟病，先天性心臟病，也可見于風(fēng)濕性心臟??；T波改變可見于心肌缺血、心肌炎，也可見于藥物(yàowù)作用及電解質(zhì)紊亂故對(duì)其判斷必須結(jié)合臨床資料才能作出較恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)論4.心電圖對(duì)于心臟的收縮功能的估計(jì)與瓣膜損害情況的反映無幫助。因而不能作為心臟功能的判斷依據(jù)。第三十六頁，共五十頁。精選ppt第5節(jié)體表(tǐbiǎo)心電理論基礎(chǔ)人體的體液中含有電解質(zhì)，具有導(dǎo)電性能，因此人體也是一種容積導(dǎo)體，這樣在人體內(nèi)及體表均有電流(diànliú)自心電偶的正極流入負(fù)極，形成一個(gè)心電場(chǎng)?？赏ㄟ^心電偶中心的垂直于電偶軸的零電位面把心電場(chǎng)分為正、負(fù)電位區(qū)。心電場(chǎng)在人體表面分布的電位就是體表電位。心電圖機(jī)將此體表電位的電信號(hào)放大及按心臟激動(dòng)的時(shí)間順序記錄下來，即為心電圖。

第三十七頁，共五十頁。精選ppt心肌細(xì)胞除極與復(fù)極過程在臨床心電圖上通常用電偶學(xué)說來說明。由兩個(gè)電量相等，距離很近的正負(fù)電荷所組成(zǔchénɡ)的一個(gè)總體，稱為電偶。正電荷稱做電偶的電源，負(fù)電荷稱為電偶的電穴，其連線稱為電偶軸，電偶軸的方向是由電穴指向電源，兩極間連線的中點(diǎn)稱為電偶中心。第三十八頁，共五十頁。精選ppt第三十九頁，共五十頁。精選ppt電位在容積導(dǎo)電體內(nèi)(tǐnèi)的正負(fù)電場(chǎng)示意圖第四十頁，共五十頁。精選ppt在容積導(dǎo)體中各處都有強(qiáng)弱不同的電流在流動(dòng)著，因而導(dǎo)體中各點(diǎn)存在著不同的電位差，通過電偶中心可作一垂直平面，因面上各點(diǎn)與正負(fù)兩極(liǎngjí)距離相等，故在此平面上各點(diǎn)的電位均等于零，稱為電偶電場(chǎng)的零電位面，零電位面把電偶的電場(chǎng)分為正、負(fù)兩個(gè)半?yún)^(qū)。第四十一頁，共五十頁。精選ppt心肌細(xì)胞在除極和復(fù)極的過程中形成的心電位既有數(shù)量大小，又有方向性，稱為心電向量心電向量可用箭矢來表示，箭桿的長(zhǎng)度表示向量的大小，箭頭表示向量的方向（電源），箭尾表示電穴。因?yàn)?yīnwèi)心肌的除極是從心內(nèi)膜面開始指向心外膜面，所以向量的方向是電源在前（箭頭），電穴在后（箭尾）。復(fù)極時(shí)，因?yàn)?yīnwèi)先除極的部位先復(fù)極，所以電穴在前電源在后。而心肌復(fù)極從心外膜開始，指向心內(nèi)膜，因此復(fù)極向量與除極一致。

第四十二頁，共五十頁。精選ppt一片心肌是由多個(gè)心肌細(xì)胞所組成，除極與復(fù)極時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多個(gè)電偶向量，把它們疊加在一起成為一個(gè)電偶向量，這就是綜合心電向量在心電活動(dòng)周期中，各部心肌除極與復(fù)極有一定的順序，每一瞬間均有不同部位的心肌的心電活動(dòng)，例如：心室除極時(shí)0.01s，0.02s～0.08s的心電向量在某一瞬間又有眾多的心肌細(xì)胞產(chǎn)生方向不盡相同的電偶向量，把這些電偶向量按平行四邊形法依次加以綜合，這個(gè)最后綜合而成的向量稱為瞬間綜合心電向量。心臟是立體器官，它產(chǎn)生的瞬間向量在空間朝向四面八方，把一瞬間綜合心電向量的尖端構(gòu)成一點(diǎn)(yīdiǎn)，則在整個(gè)心電周期中隨著時(shí)間的推移，把移動(dòng)的各點(diǎn)連接起來的環(huán)形軌跡就構(gòu)成空間心電向量環(huán)即空間向量心電圖。第四十三頁，共五十頁。精選ppt心臟電活動(dòng)是診斷心臟疾病的重要指征，也是研究生物電活動(dòng)的典型對(duì)象，二十年來對(duì)心電活動(dòng)的建模與仿真研究一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中建模與仿真工作的經(jīng)典課題。心電模型電磁場(chǎng)模型與電生理模型正問題(wèntí)模型與逆問題(wèntí)模型源場(chǎng)模型與節(jié)律模型第四十四頁，共五十頁。精選ppt心電場(chǎng)(diànchǎng)理論——電磁場(chǎng)模型心電場(chǎng)的基本(jīběn)方程為式中,r′是軀干容積導(dǎo)體內(nèi)的任意場(chǎng)點(diǎn);r是源點(diǎn);σM是該場(chǎng)點(diǎn)的電導(dǎo)率;H代表心臟區(qū)域;sl是軀干內(nèi)電導(dǎo)率不連續(xù)的封閉界面,例如肺表面、心腔血液表面、胸腔肌肉(jīròu)層表面、皮下脂肪層表面等,它們是分片均勻、各向同性的,且其內(nèi)外電導(dǎo)率分別為σ-l和σ+l以麥克斯韋方程為出發(fā)點(diǎn)，把心電場(chǎng)簡(jiǎn)化為準(zhǔn)靜態(tài)場(chǎng)，建立偏微分方程及適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件，用有限元方法或邊界元方法求解方程在三維空間的解。理論上講，自然界的一切電活動(dòng)都服從電磁學(xué)的普遍規(guī)律，因此以電磁場(chǎng)理論為依據(jù)的心電建模與仿真較早受到研究者的重視，建立起了一整套方法第四十五頁，共五十頁。精選ppt假設(shè)心電場(chǎng)是分片(fēnpiàn)均勻的、純電阻性的、各向同性的,在準(zhǔn)靜態(tài)條件下可得到J=σE+Js式中σ為電導(dǎo)率,E為電場(chǎng)強(qiáng)度,Js為(強(qiáng)迫)電流密度

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