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前負荷、後負荷與收縮力:三個調節桿

每搏量恰恰取決於三個相互獨立的因素。理解每一個的含義——以及把第一個與幫浦功能聯繫起來的Frank–Starling法則——你就能推演幾乎任何心臟表現的變化。

前負荷:收縮之前充盈得有多滿

前負荷是心室壁在收縮之前所受的牽張——實際上就是充盈結束時心腔有多滿,也就是舒張末期容積。回心血量(靜脈回流)越多,牽張越大,前負荷也越大。想像在鬆手放飛之前,把橡皮筋再拉長一點。

精妙之處在於Frank–Starling機制:在一定範圍內,心肌在收縮前被牽張得越多,它收縮得就越有力,射出的血也越多。因此更大的前負荷會自動產生更大的每搏量,無需任何神經信號或藥物。這也正是兩個心室能逐搏保持輸出量精確匹配的原因:若一側多接收了一點血,它就會被牽張並相應多射出一點。

後負荷:射血時所對抗的阻力

後負荷是心室在射血時必須對抗的負荷——主要是主動脈內的壓力以及下游的體循環血管阻力。後負荷越高,心室就越費力才能頂開主動脈瓣,在其他條件相同時,射出的血也越少。這正是為何控制不佳的高血壓是如此沉重的負擔:心臟在每一次搏動中都要對抗更高的壓力,年復一年。

收縮力:心肌固有的收縮強度

收縮力(又稱心肌收縮性/變力性)是心肌固有的收縮活力——在任一給定牽張程度下,它收縮得有多用力。關鍵在於它與前負荷無關:你可以在不改變心腔充盈程度的情況下提高收縮力。運動或應激時,腎上腺素正是這樣做的,使每搏量超過單憑充盈所能達到的水平。

  1. 前負荷↑ → 每搏量↑(Frank–Starling:牽張越多,收縮越有力)。
  2. 後負荷↑ → 每搏量↓(對抗的阻力更大,射出的血更少)。
  3. 收縮力↑ → 每搏量↑(同樣充盈下收縮更強——如腎上腺素)。