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前负荷、后负荷与收缩力:三个调节杆

每搏量恰恰取决于三个相互独立的因素。理解每一个的含义——以及把第一个与泵功能联系起来的Frank–Starling法则——你就能推演几乎任何心脏表现的变化。

前负荷:收缩之前充盈得有多满

前负荷是心室壁在收缩之前所受的牵张——实际上就是充盈结束时心腔有多满,也就是舒张末期容积。回心血量(静脉回流)越多,牵张越大,前负荷也越大。想象在松手放飞之前,把橡皮筋再拉长一点。

精妙之处在于Frank–Starling机制:在一定范围内,心肌在收缩前被牵张得越多,它收缩得就越有力,射出的血也越多。因此更大的前负荷会自动产生更大的每搏量,无需任何神经信号或药物。这也正是两个心室能逐搏保持输出量精确匹配的原因:若一侧多接收了一点血,它就会被牵张并相应多射出一点。

后负荷:射血时所对抗的阻力

后负荷是心室在射血时必须对抗的负荷——主要是主动脉内的压力以及下游的体循环血管阻力。后负荷越高,心室就越费力才能顶开主动脉瓣,在其他条件相同时,射出的血也越少。这正是为何控制不佳的高血压是如此沉重的负担:心脏在每一次搏动中都要对抗更高的压力,年复一年。

收缩力:心肌固有的收缩强度

收缩力(又称心肌收缩性/变力性)是心肌固有的收缩活力——在任一给定牵张程度下,它收缩得有多用力。关键在于它与前负荷无关:你可以在不改变心腔充盈程度的情况下提高收缩力。运动或应激时,肾上腺素正是这样做的,使每搏量超过单凭充盈所能达到的水平。

  1. 前负荷↑ → 每搏量↑(Frank–Starling:牵张越多,收缩越有力)。
  2. 后负荷↑ → 每搏量↓(对抗的阻力更大,射出的血更少)。
  3. 收缩力↑ → 每搏量↑(同样充盈下收缩更强——如肾上腺素)。