心力衰竭總結

2023年12月27日發(作者：關于端午節的資料)

心力衰竭

（heart failure）

概述

一、 導言：

在討論教材內容之前，我給大家介紹幾個統計數字。在美國，每年因冠心病導致的死亡人數達50萬人；在中國，患高血壓的人數有1億人 。

據WHO世界衛生統計年報，全世界40歲以上的人群的死亡病例中：

男性：心血管病居第一位，惡性腫瘤居第二位

女性：心血管病在某些國家居第一位，某些國家居第二位

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不管怎么說，心血管病居于人類“第一殺手”的地位，至今沒有動搖。

請問：這些心血管病導致死亡的主要原因是什么？

答：心力衰竭是主要原因之一。

眾所周知，心臟是生物機體最重要的器官之一，它的主要任務是為全身的血液循環提供動力。如按心率70次/分，平均壽命70歲計算，人一生心臟跳動達25.4億次，泵出血液1.8億升，相當于57×57×57m3水庫的容積。如果心臟受到損傷，不僅心臟的機能、代謝和形態發生改變，而且會引起全身多器官系統的病理生理改變，危及病人的健康和生命。

因此，心力衰竭是我們病理生理工作者及臨床醫生十分重視的問題。

二、 定義

要研究心力衰竭，我們首先應當了解什么是心力衰竭。

心力衰竭——heart failure. 簡稱心衰。是指各種病因導致心臟舒縮功能受損或心室血液充盈受限，在有足夠循環血量的情況下，使心排出量明顯減少，以致不能滿足機體代謝需要，出現全身組織器官灌流不足，肺循環和/或體循環靜脈瘀血的病理過程。

舒縮功能——指收縮與舒張兩方面或單方面受損都可導致心力衰竭。

心排出量減少——有絕對減少與相對減少兩種情況。

絕對降低——指心輸出量的絕對值低于正常值。

相對降低——指心輸出量較心衰發生前降低，但絕對值并不低于正常值，常見于某些高動力型循環狀態。

病理過程——指許多病因都可以引起心衰，它具有一整套共同的機能、代謝及形態改變。

另外，介紹幾個有關的名詞術語。

1、循環衰竭（circulatory failure）

循環系統中任一組分（如心臟、血管及血容量等）發生改變而導致的心 2

排出量不足。范疇比心力衰竭更廣一些。

2、心肌衰竭（myocardial failure）

心肌舒縮性能降低所致的心力衰竭。（心室血液充盈受限不算心肌衰竭。）

3、心房衰竭與心室衰竭

4、充血性心衰（congestive heart failure）

慢性心衰時，常伴有血容量及組織間液代償性增多及體循環和（或）肺循環靜脈系統淤血、水腫。

5、心功能不全（cardiac insufficiency）

指心功能從完全代償到失代償的整個過程。

心功能不全（cardiac insufficiency）——與心力衰竭在本質上是一致的，在臨床上也常把這兩個概念等同起來。但有些學者認為兩個概念還是有一些差別，心功能不全是指從完全代償到失代償的整個過程；而心力衰竭指的是心功能的失代償階段。

心力衰竭的發病率及死亡率都比較高。

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第一節 心衰的病因、誘因及分類（caus and classification）

一、 病因（教材中將心衰病因歸納為4類）

1. myocardial injury

Primary：

myocardial infarction

myocarditis

cardiomyopathy

myocardial toxicosis

condary

coronary atherosclerosis

anemia

respiratory failure

deficiency of Vit B1

diabetes

2. cardiac overload

壓力負荷過度( pressure overload)

hypertension

cor pulmonale

stenosis of aortic valve

容量負荷過度( volume overload)

valvular insufficiency

atrial ptal defect

ventricular ptal defect

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chronic anemia

hyperthyroidism

3. 心室充盈障礙(disorder of ventricular filling)

stenosis of atrioventricular valves

restrictive cardiomyopathy

cardiac tamponade

constrictive pericarditis

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圖： 心包炎

心臟與心包膜之間的間隙叫心包腔。

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但這種心輸出量下降沒有真正的心肌損傷，有時并不把它列為心衰范疇。而且，只要鑒別清楚，是完全可以治好的。但鑒別診斷有時并不容易。（舉例一肺淤血的病人來湘雅看病，過去有縮窄性心包炎手術病史，胸外科和心內科鑒別困難）

4. 心律失常(cardiac arrhythmia)

tachycardia and bradycardia

premature systole

atrioventricular block

ventricular fibrillation

atrial fibrillation

急性心律失常→CO↓ 慢性心律失常→心肌變性損傷

二、 誘因(precipitating factor)

據統計，60%-90%的心衰都有誘因的存在。誘因為什么會起作用呢？因 7

為在心臟病變的發展過程中，心臟本身的儲備功能不斷被動員，被消耗，一碰上應激狀況，就會誘發心力衰竭（正常人的心臟儲備功能較大，如趕火車時可能跑一身汗，但不會導致心衰）。在心衰病人，這樣的應激狀況都會成為導致心衰的誘因。常見的誘因有：(P182 表14-1)

1、感染（Infection）

感染誘發心衰在臨床上非常常見，無論是風心、肺心、高心還是冠心病，只要并發感染——不管是肺部感染、膽道感染還是泌尿道感染。100%可誘發心衰。為什么？因為：

有時甚至局部的癤腫，都可以因疼痛、發熱而致心衰，都不可忽視。

2、心律失常(arrhythmias)

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心律失常既是病因又是誘因。

3、水電解質與酸堿平衡紊亂(water-electrolyte disorders and

acid-ba imbalance)

4、妊娠與分娩(gestation and childbearing)

妊娠時血容量增加，心臟負荷↑

臨產時子宮強烈收縮→靜脈回流明顯↑

所以臨床如發現女性患有心衰，醫生都告誡不能妊娠，如果心衰患者已經懷孕，而且月份已大，不便作人流時，則應密切觀察病情，及時施行剖腹產以終止妊娠。

5、其它

（1）過多輸液

心衰患者輸液要非常謹慎。87年附一院有一個子宮肌瘤的病人，因同 9

時患風心病二尖瓣狹窄，心功能二級（體力活動稍受限，并不十分嚴重）。在即將施行子宮肌瘤切除術前幾天并發了肺部感染，醫生給予抗菌素從靜脈滴注，因知道她心功能不好，速度放的很慢，病人看其它幾床都輸得很快，她自己不耐煩了，自己把輸液速度放快，結果250mmL液體還沒有輸完，病人就發生了急性左心衰，肺水腫，搶救無效而死亡。

（2）情緒激動

88年附一院一位心臟病患者，經治療后病情已經穩定，醫生告訴他準備出院，一聽到出院，他就十分高興，→血壓↑→心衰→死亡

最近，附一院三病房一位高血壓心臟病患者，并發腎小球硬化，→腎衰，經醫生采用血液透析治療后，病情明顯好轉，即將出院，她為了感謝醫務人員對她的關照，特在省電視臺2臺點播了一首歌“讓世界充滿愛”。這一晚她也比較激動，一晚未睡。結果，血壓又升高，發生了心衰，出院也出不成了。

（3）過度運動

心衰患者不僅不能過度運動，連上廁所都要十分注意。因為長期臥床，不運動，大便干燥，在廁所一用力，就倒在廁所里了，這樣的情況很多，所以同學們以后當醫生要十分小心，防止病人發生這類事情。

（4）氣候劇變

如：一到夏天，肺心病，冠心病住院的病人就明顯減少。

一到冬天，這些病人都來了，有些是老病號。

原因：氣候寒冷→血管收縮、感染等→誘發心衰

三、 分類（classification）

(一) 按發生部位

左心衰——常見于高心病，主動脈瓣及二尖瓣病變。常導致肺淤血，嚴重時發生肺水腫。

右心衰——常見于肺心病，肺動脈瓣及二尖瓣病變，或某些先心病。常 10

導致靜脈系統淤血。

全心衰——見于左、右兩心同時受損或相繼受損。

(二) 按發生速度

急性心衰——如急性心肌梗塞，嚴重的心肌炎。由于來勢兇猛，常來不及代償，可引起心源性休克、昏迷等。

慢性心衰——發病緩慢，經過長期代償最后才發生心衰，在代償過程中常有心肌肥大、血容量及組織間液增多，故又稱充血性心衰。如肺心病、風心病等。

(三) 按心輸出量多少

低輸出量型心衰——指心輸出量比正常值絕對降低的情況。臨床多見。

高輸出量型心衰——指心輸出量大于或等于正常值，但比自身發生心衰前降低的情況，臨床上常見于甲亢、貧血、A-V瘺、VitB1缺乏等高動力循環狀態，這些患者發生心衰前的心輸出量大于正常值，心衰后，雖心輸出量↓，但仍≥正常值。

(四) 按收縮與舒張功能障礙

收縮性心衰

舒張性心衰

混合型

(五) 按心衰嚴重程度

輕度心衰 (心功能ⅠⅡ級)

中度心衰 (心功能Ⅲ級級)

重度心衰 (心功能Ⅳ級)

上述分類方法于1982年由紐約心臟學會提出，現在仍被臨床廣泛采用。

(六) 按心衰嚴重程度

2001年美國心臟病學會（ACC）與美國心臟學會（AHA）提出一種新的分類方法：（按心衰發展過程將心衰分為4級）

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特點：強調慢性心衰發展的演變和發展過程

體現了預防的重要性（積極預防原發病）

如能在B級以前進行干預，患者可不發生心衰。

第二節 機體的代償適應反應（compensatory and adaptive respon）

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我們曾在“疾病概論”一章中了解到，疾病發生發展的普遍規律之一是“損傷和抗損傷”。在心衰的發生發展過程中，由于心輸出量下降，機體就會動員所有的代償機制來進行代償。

這種代償具有兩面性，①對機體有利，可增加心輸出量；②對機體有害，可加重心衰的發展。

一、 神經-體液調節機制激活

神經-體液調節機制的激活是我們要重點討論的內容，這個內容之所以重要，是因為神經-體液機制的激活是機體全部代償適應反應的基礎，也是心衰逐步發展、加重的機制（兩面性）。

（一）交感神經系統（sympathetic nervous system）興奮性增高

1. 交感神經系統興奮性增高的機制

此外，組織低灌流產生的代謝產物CO2和H+增多可興奮化學感受器 13

（chemoreceptor）使呼吸中樞興奮性增高，可間接引起交感中樞興奮性增高。

2. 代償效應

（1）動用心力儲備（utilization of cardiac rerve）：心臟具有較強的儲備功能，神經-體液機制調控著心力儲備的動用。

圖 心力儲備對提高心排出量的作用

（圖中面積代表心排出量）

1）動用舒張期儲備：舒張期儲備是通過增加心肌初長度引起的自身調節，根據Frank-Starling機制，在一定范圍內，心肌收縮力與心肌初長成正比。請看心功能曲線圖。

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圖：正常與心力衰竭時的心功能曲線。

橫坐標——心室舒張末容積，前負荷或心肌初長

縱坐標——心排出量、每搏量或心肌收縮力

隨著前負荷增加，心輸出量增加，C為頂點，稱為最適初長度（Lmax）。

如果前負荷繼續增加，則心收縮力反而下降。

當心臟功能損害時，由于心輸出量下降，使回流到心室的血液不能充分排出心腔，于是心室舒張末期容積增加；慢性心衰時鈉水潴留，回心血量增加，心室舒張末期容積增加；心肌受損時，激活神經-體液調節機制，引起容量血管收縮，增加回心血量，心室舒張末期容積增加。心室舒張末期容積增加導致心肌纖維初長度增加，粗細肌絲重疊較好，橫橋數目較多，心肌收縮力增強，心輸出量增加。

這種代償啟動迅速，是心肌對急性血流動力學變化的一種重要代償機 15

制。可以防止心室舒張末期壓力和容積發生過久和過度的改變。但代償能力有限。

不利影響：心臟容積過度擴大，導致室壁應力增加，心肌耗氧量增加；舒張末壓增高影響冠脈灌流；使靜脈系統淤血加重等。

2）動用收縮期儲備

交感興奮時心肌中NE增多，激活心肌細胞膜β1受體，通過興奮性G蛋白（Gs）激活腺苷酸環化酶使cAMP增多。cAMP激活蛋白激酶A（PKA），使心肌細胞膜鈣通道磷酸化引起鈣通道開放速率和時間增加，鈣內流增多使收縮能力增強。蛋白激酶A還可使抑制肌漿網鈣泵功能的受磷蛋白磷酸化，從而降低其對肌漿網鈣泵的抑制，加快肌漿網攝鈣；使肌鈣蛋白抑制亞單位（TnI）磷酸化，引起鈣結合亞單位（TnC）與Ca2+親和力降低等效應，從而提高心肌舒張功能。

收縮期儲備增加心搏量的能力，約是舒張期儲備的4倍。

3）心率加快：（這是一種簡便、快速、有效的代償方式）

代償意義：

①增加心輸出量（在一定范圍內CO=SV×HR）

②增加冠脈灌流（舒張壓增高所致）

幾乎所有的心臟病病人都有心率增快，因而心率增快成為心臟疾病的一個重要體征。

不利影響：

①心肌耗氧量增加

②舒張期縮短導致冠脈灌流量下降和心輸出量下降。

人心率超過150次?min-1時每搏量即減少，超過170～180次?min-1時每搏量可減少一半以上。用藥物（β-受體阻斷劑）減慢心功能障礙患者過快的心率，有助于心功能的改善。

心肌中NE濃度增高，加快竇房結自律細胞4期Na+內流，使自動除極速 16

度加快，心率加快。在一定范圍內，隨著心率加快可使心輸出量增加2倍～2.5倍。

（2）體循環臟器血流重分配：交感神經系統興奮性增高，通過α受體引起外周血管選擇性收縮使體循環臟器血流重分配，保障心、腦等重要臟器灌流量。

（3）持續交感神經興奮性增高激活心肌改建。

3.不利效應

交感神經系統過度興奮也會對心泵功能產生許多不利影響：

① 增加心肌耗氧量，減少冠脈流量

② 全身血管收縮，增加前后負荷

③ 誘發心律失常

④ 激活RAAS，引起鈉水潴留(retension)

⑤ 促進心肌改建

⑥ 組織低灌流，引起骨骼肌疲勞(fatigue)

運用β-受體阻滯劑，減輕慢性心功能障礙中持續交感神經系統過度興奮的不良影響，對心力衰竭的治療顯示出良好效應。

（二）腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活（RAAS激活）

第二個是腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活。包括兩個方面：

1. 循環腎素-血管緊張素-醛固酮系統激活activation of

circulatory RAAS

激活機制：

① 腎血管收縮導致腎灌流量和灌注壓降低，使腎入球小動脈受到的牽張刺激減弱，激活腎素分泌；

② NE激活腎小球旁器的β1受體，促進腎素釋放；

③ 交感緊張性增高引起出球小動脈收縮程度超過入球小動脈，提高腎小球濾過分數使近曲小管重吸收增強，導致流經遠曲小管致密斑的 17

Na+ 負荷減少，激活腎素分泌。血漿腎素增多激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統（renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS）,使血漿AngⅡ和醛固酮水平增高

2. 心肌局部腎素-血管緊張素系統激活activation of local RAAS in

myocardium

二十世紀八十年代以來的研究證實，心肌等組織具有表達腎素-血管緊張素系統（RAS）全部組分的能力，生成的AngⅡ在組織局部發揮作用。

人心肌的胃促胰酶（chyma）可替代血管緊張素轉換酶（angiotension

converting enzyme, ACE），將AngⅠ水解為AngⅡ。

心肌局部AngⅡ的主要作用是：

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① 可促進心交感釋放NE，在提高心肌舒縮功能同時增大心肌耗氧量；

② 引起冠狀血管收縮、促進血管壁增生及纖維化；

③ 促進心肌細胞肥大、心肌間質纖維化，激活心肌改建。心肌局部RAS在促進心肌改建中的作用，較循環RAS更為重要。

（四） 其他體液因素在心功能障礙時的變化

在心衰發生過程中，還有多種體液因子的高表達。就功能而言，這些活性物質可分為兩大類。

vasoconstrictive ——NE、AngII、VP、ET、NPY

縮血管、促鈉水潴留、促生長

上述因子本屬于機體對CO↓的一種代償反應，大多對心功能有害。

vasodilative —— ANP、BNP、ADM、PGE2、NO

擴血管、促鈉水排出、抑生長

主要對抗上述縮血管類物質功能，大多有利。

心衰是否進展及進展的快慢，與上述兩類物質的平衡有關。

心肌中這兩類活性物質的相對平衡狀態，調控著心功能代償與失代償狀態的轉換。

上述是神經-體液機制激活。第二方面的代償適應性反應是細胞因子和氧自由基的生成增多。

二、細胞因子和氧自由基生成增多

二十世紀九十年代以來的研究發現，導致心功能障礙的病因同時激活心 19

肌中多種細胞因子（cytokine）表達上調，其在心功能障礙中的意義尚需深入研究。目前已證實，這些細胞因子參與細胞間信息傳遞，調控組織代謝和生長，從而促進心肌改建，在維持慢性心功能代償狀態中發揮調控作用。這些活性物質持續過度表達，則導致心肌改建進行性加重，在慢性心功能障礙的發展中起重要作用。心力衰竭的許多癥狀，如厭食、營養不良、低蛋白血癥、血球沉降率增高和急性期反應蛋白水平升高等，都與這些細胞因子高表達密切相關。

1) TNF-α及IL表達上調

TNF-α： 負性肌力作用

心肌細胞凋亡(apoptosis)

心肌改建

IL-1 與TNF-α的作用類似，

IL-6可增強TNF-α的作用

2) 心肌中氧化應激 (oxidative stress)

多種導致心衰的病因（負荷過度、炎癥、缺血-再灌注等）都可導致氧自由基（OFR）產生增加，導致心肌受損→心衰發展

三、心肌改建與心室重構（myocardial remodeling and ventricular

remodeling）

第三方面的適應代償反應是心肌改建與心室重構

Definition：指在持續負荷過重及神經、體液過度激活狀態下，心肌組織在結構、功能、數量及基因表達等方面所發生的適應性變化。

myocardial hypertrophy （心肌肥大） 細胞水平，心肌細胞體積的增大（不強調數量的增加）；

myocardial remodeling （心肌改建）：組織水平稱為心肌改建；

ventricular remodeling （心室重構）：器官水平稱為心室重構（或心室重塑）；

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molecular remodeling （分子改建）：分子水平稱分子改建（即蛋白質表達譜的改變。如在胚胎期表達但成年后靜止的基因又重新表達，又稱為同功型轉換）

上述變化既有量的變化，又有質的變化；既發生在心肌細胞，又發生在非心肌細胞和細胞外基質；既有代償作用，又產生不利影響。其基本病理改變可發生在多個水平，十分復雜（參見P188表14-3）。

1. 心肌改建的機制

圖：心肌改建的機制

心肌改建的機制是近年來研究的熱點問題。目前還不十分清楚。闡明心肌改建的機制，有利于心衰的防治甚至逆轉。目前認為，心衰發生過程中，機械性刺激（負荷過度）及化學性刺激（神經體液因子）作用于向應的受體或力 21

學感受器，引起蛋白激酶活化，蛋白激酶通過磷酸化而激活其它轉錄因子而導致原癌基因（如c-myc,c-fos）、生長因子及膠原、膠原酶等表達增加，從而導致心肌改建。

2. 心室重構的表現

超負荷導致的心室重構主要分為兩種類型。

（1）向心性肥大（concentric hypertrophy）：長期壓力超負荷使收縮期心室壁應力增大，引起增生的心肌肌節以并聯排列為主。

（2）離心性肥大（eccentric hypertrophy）：長期容量負荷增大使舒張期心室壁應力增大，引起增生的心肌肌節以串聯排列為主。

心室壁部分心肌細胞壞死喪失功能，使健存心肌負荷相應增大，導致健存心肌改建，稱為反應性心肌肥大（reactive hypertrophy）。

我們來看看幾張大體標本的圖片：

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圖：正常心臟橫切面

圖：向心性肥大

室壁增厚，心腔縮小

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圖:離心性肥大

心腔擴大，室壁也增厚

3. 心肌改建的代償意義（compensatory significance）

1) 心肌總體舒縮功能提高：

心肌肥大使心肌收縮蛋白總量增多，在心肌舒縮能力保持正常或僅有輕度降低的情況下，使心肌總體舒縮功能提高，增加心排出量和射血速度，導致心功能曲線向左上移位。

2) 心肌耗氧量減少

室壁應力（S）是除心率外決定心肌耗氧量的另一因素，依據Laplace定律S = P r / 2 h，P為心室內壓，r為心腔半徑，h為心壁厚度。

向心性肥大室內壓（P）增加，室壁厚度（h）的增加可降低室壁應力（S）。

離心性肥大心腔半徑（r）增加，室壁厚度（h）的增加可降低室壁應力（S）。

4. 心肌改建對心功能的不利影響

1) 舒縮功能進行性下降

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心肌改建過程中心肌組織基因表達發生改變：

① 蛋白同工型的轉變，低活性的同工型表達增多，引起新生蛋白質活性降低；

② 胚胎期基因重新表達。使改建心肌的結構、功能改變；

③ 不均衡生長。肥大心肌具有不平衡性生長的特性。心肌體積的增長超過神經、血管和細胞器的生長速度，導致心肌交感神經末梢分布密度相對下降，毛細血管分布密度相對下降，線粒體分布密度相對下降。達到一定程度后，心肌肥大從代償向失代償發展，心肌舒縮功能下降，心功能曲線向右下移位。（見心功能曲線圖）。改建心肌的生長與正常心肌存在相當大差異，屬病理性生長。

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改建心肌中發生的基因表達改變是漸進性過程，使改建心肌代謝、結構和功能的變化進行性發展，對心臟功能產生的不利影響進行性加重。當改建心肌對心功能的不利影響超過其代償作用時，改建心肌或稱為肥大心肌總體舒縮功能即開始進行性降低。

2) 心肌順應性下降（僵硬度升高）

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這個問題我們將在心衰發生機制中講述。

下面我們通過兩張圖來歸納總結一下心衰發生過程中機體的適應代償機制。

圖：心泵功能代償機制

這張圖是描述適應代償機制對心功能有利的一面。神經-體液調節機制激活，對維持心排出量以保持組織器官灌流量起關鍵調控作用，同時也調控心肌改建以適應增大的負荷。

但上述這些適應代償能力都有一定限度，同時對心臟功能也存在不利的一面（見下圖）。

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在適應代償過程中，穩態不斷被破壞，心衰逐步進展，形成惡性循環。抑制或減輕心功能障礙發展中過度激活的這些適應代償反應，已成為心力衰竭防治的基本原則。

第三節 發病機制 （mechanisms of heart failure）

要了解心衰是怎樣發生的以及心衰發生時機體的代償適應性反應，首先應知道正常心肌是怎樣收縮和舒張的。近年來，心肌收縮和舒張的機制已經研究得比較深入，達到了分子水平。我們在解剖學，生理學已經初步有所接觸，今天我們還有必要復習一下。

提問：

1、 心肌收縮和舒張的基本單位是什么?

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2、 肌節由什么肌絲組成？

3、 粗細肌絲由什么蛋白質組成？

心肌舒縮的分子機理：心肌舒縮的基本單位是肌節（中間是暗帶，兩端為半個明帶，兩Z線之間的部分為一肌節）

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上述①②——稱為收縮蛋白

③④——稱為調節蛋白

有了上述結構基礎的知識，我們進一步討論心肌收縮和舒張的過程（這個過程又叫興奮-收縮偶聯）（exitation-contraction coupling）

請看下圖：

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從上述過程可知：心肌要進行正常的舒縮活動，必須具備三個條件：

1、 收縮蛋白與調節蛋白性能正常；

2、 能量代謝正常（ATP的產生與利用）；

3、 Ca2+ 運轉正常（Ca2+ 在電信號與機械運動中起偶聯作用）

下面我們討論心衰發生的機制

一、心肌收縮成分減少和排列改變

（一）心肌細胞壞死

（二）心肌細胞凋亡

（三）肥大心肌收縮成分相對減少

心肌總量雖然增多，但收縮成分相對減少

（四）心肌排列改變

間質蛋白酶激活→膠原降解↑

負荷增加→細胞肌束滑脫移位

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圖：心肌膠原網絡破壞所致擴張型心肌病發生示意圖

心肌損傷和改建中造成的收縮成分絕對及相對減少，心肌空間結構改變等都將影響心肌收縮能力，而且這些變化不斷發展。當心室肌收縮能力不足以克服負荷增加所增大的室壁應力時，心室發生擴張，心腔擴大而心壁變薄。結果不僅因明顯增大室壁應力而增加耗氧量，也增大心室前負荷，同時造成房室瓣功能性閉鎖不全，加重心臟功能障礙。

二、心肌能量代謝障礙（disorders in myocardial energy metabolism）

心臟處于不斷運動之中，耗能很多，主要靠有氧氧化供能。各種原因所致的心肌能量代謝障礙，是導致心功能障礙的重要機制。

心肌能量代謝過程可分為生成、儲存和利用三個主要環節

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心肌中能量代謝障礙主要發生在生成和利用兩個環節。

（一）心肌細胞能量生成障礙

（二）心肌細胞能量轉化儲存障礙

心肌改建過程中，CPK同工酶譜發生變化，高活性的成人型（MM型）CPK 34

減少，而低活性的胎兒型（MB型）CPK增加，使肥大心肌的能量轉化儲存障礙。

（三）心肌細胞能量利用障礙

心力衰竭發生過程中，肌球蛋白頭端的ATP酶活性降低。衰竭心肌中肌球蛋白輕鏈同工型發生顯著變化，低活性的胎兒/心房同工型增多，而高活性的心室同工型減少；同時肌鈣蛋白中的向肌球蛋白亞單位（TnT）的胎兒同工型（TnT4）增多；肌鈣蛋白抑制亞單位（TnI）磷酸化減弱。

酸中毒抑制肌球蛋白ATP酶活性，是造成心肌收縮蛋白功能降低的另一重要原因，在心肌缺血導致心功能降低中起著不可忽視的作用。

我們再用下張圖來總結一下心衰時的能量代謝障礙。

能量代謝障礙既影響收縮，又影響舒張。

三、興奮-收縮耦聯（excitation-contraction coupling）障礙

（一）心肌對交感神經系統調節的反應性降低

1. 心肌組織中去甲腎上腺素釋放減少

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慢性心臟功能降低引起交感神經系統持續興奮性增高，致使心交感神經末梢儲存的NE耗竭；肥大心肌酪氨酸羥化酶活性降低使NE合成減少；心肌改建使肥大心肌中交感神經纖維數量相對減少，都造成改建心肌對交感神經系統興奮調節的反應性降低。

2. 心肌β腎上腺素受體減敏

體內兒茶酚胺持續高水平，引起β受體對激動劑敏感性降低，稱為β受體減敏（densitization）。減敏的機制之一是β1受體mRNA表達降低，導致β受體減少，即受體密度下調。 另一減敏的機制是β2受體分子中蛋白激酶的磷酸化位點磷酸化，使β2受體與刺激性G蛋白（Gs）脫偶聯。減敏對減輕持續高濃度兒茶酚胺對心肌的毒性具作用有保護意義，但卻使心泵功能的代償調節效應降低。

3. 心肌G蛋白功能障礙

NE與β受體結合后，通過胞內的G蛋白偶聯，再激活腺苷酸環化酶。心力衰竭心肌中發現抑制性G蛋白（Gi）水平明顯上調。無論是Gs減少，或Gi增多，都使Gs / Gi比值降低，使腺苷酸環化酶活性降低，cAMP生成減少，導致β受體激活引起的細胞內信息傳遞過程障礙。

（二）心肌細胞Ca2+轉運障礙

1.肌漿網Ca2+轉運障礙

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2. 心肌細胞膜（sarcolemma）Ca2+轉運障礙

3. 肌鈣蛋白功能障礙

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圖：心肌改建中的Ca2+轉運障礙

心肌興奮-收縮耦聯中出現的胞漿Ca2+濃度的瞬間波動稱為Ca2+振蕩（或Ca2+瞬變）。

Ca2+轉運障礙既影響收縮，又影響舒張。

四、順應性降低

（一）概念

心肌順應性（myocardial compliance）也稱為心肌伸展性（distensibility），是指心肌順隨應力而改變長度的特性。心肌順應性以心室單位壓力改變（△P）所引起的心室容積改變量（△V）來表示（△V/△P）。順應性與僵硬度（stiffness）互為倒數。心肌順應性取決于心肌自身結構所決定的被動伸展性能和心室壁厚度。

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圖：心肌順應性和僵硬度

心肌順應性的大小常用舒張末期壓力-容積關系（P-V曲線）來表示。壓力與容積是一種正變關系。順應性降低（僵硬度增高）時，P-V曲線向左上移位。

（二）原因

1、心肌纖維化(fibrosis)

（Ⅰ/Ⅲ 膠原比↑)

Ⅰ型膠原——粗大、抗張強度大

Ⅲ型膠原——纖細、彈性好

2、心壁增厚（見于心肌肥大）

（三）心肌順應性降低的結果

1. 心室血液充盈減少

2. 舒張末期壓↑(LVEDP↑→ 肺淤血、肺水腫；RVEDP↑→全身淤血、 39

水腫)

3. 冠脈灌流減少

五、心肌舒張負荷減小與舒張被動阻力增大

心肌舒張負荷比較抽象，可理解為心肌舒張的“動能”。它與心室血液充盈量及速度、冠脈灌流的好壞有關。

1. 心室充盈量不足

心室充盈過程為心肌被動舒張提供擴張負荷。充盈量減小使心室被動充盈負荷降低，導致被動充盈障礙。

2. 冠狀動脈灌流不足

冠脈血液灌流時可產生彈開效應，帶動心肌舒張，心衰時冠脈灌流下降，導致心室舒張功能下降。

六、心室壁舒縮協調障礙

心臟是一球型器官，正常時心臟各部分舒縮活動十分同步協調，收縮時合力指向流出道。冠狀動脈粥樣硬化使部分心壁缺血，收縮性能減弱；心肌梗死區喪失收縮功能；心壁梗死區伸展、變薄，甚至形成室壁瘤，使這部分心壁抗張能力降低；傳導阻滯造成心室壁各部位心肌舒縮不同步等病理改變，都造成心室壁舒縮在時間上或空間上不協調，致使心室噴射向量的合力降低或/和方向偏移，導致每搏量減少。最嚴重的心室壁舒縮不協調是心室纖顫，使心臟射血嚴重減少甚至停止，成為心性猝死的重要原因。

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圖 心室壁收縮不協調常見類型

第四節、心衰對機體的主要影響（effect of heart failure on the body）

也就是心衰時機體的主要機能、代謝變化。概括起來就是兩個綜合征：

低排出量綜合征（前向衰竭）

靜脈淤血綜合征（后向衰竭）

一、低排出量綜合征(low output syndrome, forward failure)

（一）心臟泵血功能降低

1. CO和CI↓

CO↓ 正常人: 3.5 - 5.5 L/min

心衰: < 3.5 L/min

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CO是反映心泵功能的綜合指標、在不同身高、體重的病人之間不好比較，因此常用心臟指數（cardiac index,CI）

CI↓ （CI = CO/surface area）

正常人: 2.5 - 3.5 L/min/m2

心衰: < 2.2 L/min/m2

由于心泵功能降低，心功能曲線向右下移位（中、重度心衰）。

2.收縮或/和舒張功能指標↓

(1) 射血分數↓(ejection fraction, EF)

EF = SV/VEDV

正常左室 EF = 0.6±0.09

(2) Vmax↓( 指負荷為0時心肌最大收縮速度)

心衰時可< 0.3

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Vmax不受前后負荷的影響，是反映心肌收縮性的最佳指標。

（3）+dp/dt max↓(心室等容收縮期室內壓上升的最大速率)

反映心肌收縮性，心衰時→+dp/dtmax↓

（4）–dp/dt max↓(心室等容舒張期室內壓下降的最大速率 )

當心室舒張功能及順應性下降時→-dp/dtmax↓

3. 心室充盈壓和心室舒張末容積↑

(1) 左室舒張末壓↑( left ventricular end diastolic pressure,

LVEDP )

正常時 < 12 mmHg

在動物實驗（狗、家兔、大白鼠）時，LVEDP測定比較方便。可以從頸總動脈插入一自制的聚乙烯塑料導管，→過主動脈弓→過主動脈瓣→進左室通 43

過壓力換能器將壓力信號輸入四道儀，可獲得特殊的波形，獲左室壓變化曲線，再找心電圖QRS波所對應的點，即可讀出LVEDP。

在臨床上，LVEDP測定較為困難，常采用PAWP（又稱PCWP)代替。

PAWP－pulmonary artery wedge pressure （肺動脈楔嵌壓）

PCWP－pulmonary capillary wedge pressure（肺毛細血管楔嵌壓）

測定方法：漂浮導管→上腔靜脈→右房→右室→肺A→肺小A（直到嵌住為止）

雖從右心插入，但已接近肺毛細血管，反映的是左心功能。

正常時，平均為7mmHg,

心衰時PAWP↑當>30mmHg時，可發生肺水腫.

（2）右室舒張末壓↑( right ventricular end diastolic pressure,

RVEDP )

臨床常用CVP替代。

CVP正常值: 6 - 12 cmH2O,右心衰時，CVP增高，但心源性休克時反而下降。

（3）VEDV ↑

4. 心率加快

（二）血壓變化

（1）、動脈血壓：

急性心衰→動脈血壓↓（甚至發生心源性休克）

慢性心衰→動脈血壓可正常（交感興奮，血容量代償性↑等）

晚期失代償時，動脈血壓才↓

（2）、靜脈壓↑：左心衰→肺靜脈壓↑→肺淤血、肺水腫

右心衰→體循環靜脈壓↑→全身淤血、水腫

（三）臟器血流重分配(redistribution)

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（四）外周血管和組織的適應性改變

2、3-DPG增多，線粒體數目增多，呼吸鏈Cyt氧化酶增多。

二、靜脈淤血綜合征(backward failure)

（一）淤血的機制

1、心排出量減少

心排出量減少導致VEDP增高，靜脈回流受阻。

2、循環血量增加

主要見于慢性心衰。其發生機制與交感興奮及RAAS興奮所導致的腎小球濾過率下降及腎小管重吸收鈉、水增多有關。

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（二）體循環靜脈淤血 (venous congestion of systemic circulation)

1. liver: stagnation of blood, swelling,jaundice, fatty

degeneration, liver cirrhosis

2. gastrointestinal tract: maldigestion, anorexia naua,

vomiting, diarrhea

3. engorgement of jugular veins, edema of lower limb

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這是一個典型的右心衰所致的體循環淤血的病人。患者顯示頸靜脈充盈，發紺，靜脈壓增高，肝臟腫大、腹水、雙下肢水腫，X光片顯示右心擴大。

（四）肺循環淤血 (congestion of pulmonary circulation)

1、呼吸困難機制

（1）肺順應性降低

（2）氣道阻力增大

（3）肺毛細血管旁感受器興奮性增高

（4）化學感受器傳入沖動增多

2. 表現形式

其表現形式有三種：

（1）、勞力性呼吸困難（即體力活動時出現呼吸困難）

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（2）、端坐呼吸（orthopnea）:是心衰患者為了減輕呼吸困難而被迫采用的端坐體位。

因此，醫生在詢問病人病史時，常問“能不能平臥？”“什么時候開始不能平臥？”

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端坐位時，癥狀可以減輕，故病人被迫坐起。

端坐呼吸可以見于左心衰、右心衰及呼衰。

（3）、夜間陣發性呼吸困難（paroxysmal nocturnal dyspnea）

指病人入睡后突然感到氣悶而驚醒，被迫坐起才感好轉。多見于左心衰。

機制：

1. 平臥時靜脈回流及水腫液吸收↑→肺淤血、水腫↑

2. 入睡后迷走N張力↑→支氣管收縮→通氣阻力↑

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