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第26章 人体内的河流——血液(6)

心脏是一个非常巧妙的“发动机”,里面有四个腔,上方两个叫左、右心房,下方两个叫左、右心室。因为两房之间存在房间隔,两室之间存在室间隔,所以把心腔的左右两边分开,左右两房、左右两室互不相通。右心房与右心室、左心房与左心室之间,都有“活门”,分别叫三尖瓣、二尖瓣。这些瓣膜受到同侧心房和心室两边的血液压力作用而开关,但房室之间的“活门”只能向心室敞开,心室内血液压力增高时,瓣膜被推向心房一方,这时瓣膜就会关闭;心室内血液压力减低时,瓣膜向心室就会敞开。血液永远是从压力高的地方流向低的地方,所以它只允许血液从心房流向心室,而不允许从心室流向心房。左心室通向主动脉的孔口处、右心室通向肺动脉的孔口处也各有三片半月形瓣膜构成的“活门”,分别叫主动脉瓣和肺动脉瓣,这两个动脉瓣也是只能向动脉方向开放,从而防止了血液从动脉倒流回心室。有的人患有先天性的心脏病就是因为有的“门”关闭不严,使动脉血和静脉血造成混合,给健康带来很大的危害。

当左心室收缩时,就把含氧和养料丰富的动脉血挤到全身,为全身的组织细胞送去生命之氧;当细胞新陈代谢过程中产生的二氧化碳进入血液后就成了暗红色的静脉血,最后汇总到上、下腔静脉,从右心房注入右心室;当右心室收缩时,静脉血被压人肺,在那里静脉血可“吐故纳新”,重新变成含氧多的动脉血,最后经过左心房回到左心室。心脏这种巧妙的结构,保证了人类得以正常地生活、劳动。

心脏是一个由心肌组织构成的空腔器官,它所以能有节律的收缩和舒张推动着血液不断循环流动,一方面是靠心肌内的各种收缩蛋白丝相互作用而产生的机械变化,每当机械变化发生以前,每一个心肌细胞是先兴奋产生动作电位,再通过所谓兴奋一收缩偶联,触发了心肌的收缩反应;另一方面,心脏中还存在着一些特殊的心肌细胞,它们组成了传导系统,该系统包括窦房结和它所属的结构,窦房结里有起搏细胞,能自动发放节律性兴奋,然后通过它的所属结构把兴奋传布给整个心肌,引起心房和心室按一定顺序和节律进行收缩和舒张。

心室肌在正常情况下有较强的收缩功能,因此泵血功能主要是由肌肉较厚的心室来完成的。左心室壁的肌肉比右心室的约厚3倍,因此左心室收缩力比右心室强。

心脏上的这些“门”的工作量极大!有人计算过:这些“门”1分钟开关达70~80次,如果一个火活到80岁,他心脏上的瓣膜就要浸泡在微酸性的血液之中,受着湍急流动的血液的强力冲击,连续不停地、无差错地开关近30亿次!所以有人说,心脏里的瓣膜是世界上最坚固的“门”。

一个人全身血液总量约为6000毫升,心脏每分钟共输出5000毫升的血,因此,心脏每分钟差不多要把体内的血液环流一遍。如果按每分钟跳动75次,每跳动一次排出大约70毫升血液计算,那么1天24小时,每小时60分钟,我们就可以列出这样一个算式:24(小时)×60(分钟)×75(次)×70(毫升)=7240000(毫升)。照此算来,每24小时健康成年人的心脏要排出血液达8000千克,一昼夜将推动全身血液在身体里奔跑1448次。当一个人活到60岁时,则他的血液流经的路程约为1500万千米,相当于绕地球赤道370圈。到80~90岁时,人的心脏在长时间内所做的工作已经远远超过了人类所设计的最好的机械泵。100岁老人的心脏已经跳动了36亿次以上,泵出的血液超过了2.88亿升。可见心脏所承受的工作量是多么巨大和惊人啊!

心脏如此大运动量、高负荷地运转,难道它就不会疲劳吗?

原来,“生命发动机”——心脏不仅工作效率极高,它还有一套“自动控制装置”,它们在大脑的统一指挥下,发出和传递心脏跳动的命令。一个人如果每分钟心跳75次,那么1次心跳的时间就是0.8秒,科学家们把心跳一次所需的时间称为一个心动周期。在0.8秒这一个心动周期中,心房的收缩是0.1秒,余下的0.7秒中心房的肌肉就处在“休息”阶段。心室的收缩时间是0.3秒,心室肌肉虽比心房肌肉劳累一些,但仍有0.5秒是处在休息状态。可见,在心脏的每一次跳动中,实际上有一半以上的时间是休息的。正是由于心脏能够这样有劳有逸地安排工作,才能保证它连续不停地工作一辈子。

随着科学研究的不断深入,科学家们发现了一个有趣的事情:到目前为止,世界上还没有发现任何一例心脏受到癌症侵袭的病历,这也许得益于心肌不断地剧烈活动。这种活动似乎能限制甚至阻止癌细胞的产生和转移,这是为什么,至今还是一个谜。

个体不能没有心脏的跳动,心脏一旦停止工作就意味着死亡。那么,是什么原因促使心脏水不停息地跳动呢?

我们先来做一个实验:取一只活青蛙,剪去青蛙的头,用针破坏它的脊髓后,剪开蛙的胸壁,发现心脏仍在有节律地跳动。小心地剪下心脏,把它放到0.7%的盐水中,心脏继续跳动。把心脏剪成两半,半个心脏仍在搏动。心脏离体可跳动几小时,甚至更长时间。这种现象,令人惊讶不已。

心脏的功能取决于心肌的特性。心肌除与骨骼肌一样,具有兴奋性、传导性和收缩性处,还有一种独特的性能,这就是自动节律性。这是为什么呢?

原来,心脏里埋藏着一种特殊肌肉组织,叫心传导系统,靠这个系统,心脏保持正常的工作。在整个传导系统中,居最高领导地位的是窦房结,它位于右心房的右上方,整个心脏跳动的快慢,由它控制。从窦房结这个“电站”发出的“自然之力”形成兴奋波或者说脉冲向外扩展,依次带动整个心肌。窦房结每分钟发出兴奋波70~80次,窦房结兴奋波一个接一个而来,其他部位只有完成往下传的义务,这就保证了窦房结的领导地位。所以窦房结是最高起搏点,这样的心律叫窦性心律。

虽然窦房结一统天下,但其他部位仍保持自动节律性。在房室之间还有一束组织——房室结。如果因窦房结发放兴奋波减慢,心跳慢,输出的血量不能满足身体的需要,房室结就会挺身而出,自动发出兴奋波,使心室加快跳动,保证足够的输出血量。房室结可称为第二起搏点,起“第二梯队”的作用。如果窦房结和房室结都不能正常工作,心室的束支也能发挥其自动性舶权力,指挥心室收缩与舒张,这也就是“第三梯队”了。在医学上把凡是取代窦房结控制心跳,都叫异位搏动,这时的心律叫异位心律。

血压输送血液的压力

水有水压,电有电压。在我们的体内日夜奔流不息的血液,它也能产生一种压力,这就是血压。

我们平常用的自来水需要加压才能送到高楼里。住在低层的水管一拧开,水就哗哗地流,而高层的自来水,常常是“涓涓细流”,这是因为水压较低造成的。

把人体比喻成一座高楼,只有保证人体这座“高楼”有足够的压力,才能使血液流动到身体里的各个角落,身体里的细胞才能得到充足的氧气和养料,保证生命活动的正常进行。

血管里的压力是从哪里来的呢?自来水需要有水泵,血液也一样,要旮个泵来压挤,这个泵自然就是心脏。心脏是使血压维持在一定水平的主要因素。有了一定的血压,才能保证全身组织器官有足够的血液供给。

身体内所有的血管连成一个连续、封闭的管道,并和心脏相通,心脏不停地收缩和舒张,使血液不断地从心脏射出去,又从静脉运回来。生理学家就把血液在血管中流动时对血管壁的侧压力称为血压。平常所说的血压是指动脉血压。当心脏用力收缩时,血液就从心脏犹如潮水般地涌人动脉血管,使动脉血管向外膨胀,这时候,血液在血管内流动,压力维持在最高,医学上称为收缩压,一般叫做高压;心脏舒张时,血管回缩,但血液并不倒流回来,而是继续向前流动。这时血管内的血液对血管壁仍然保持一定的压力,但却是逐渐降低的,称为舒张压,一般叫做低压。医生记录血压时常把它写成分数形式:收缩压/纡张压。

心脏每收缩一次,左心室便向主动脉射出60~80毫升的血液,由于血液质点的相互摩擦以及血液与血管壁特别是与小动脉管壁的摩擦而产生阻力,从而阻止了血液顺利地从主动脉流向外周的小动脉和微动脉。一般情况下,在心室收缩期只有每搏输出量的1/3血液通过又长又细的小动脉,其余.的血液则被阻留在大动脉特别是主动脉内,不但对动脉管壁施加侧压力,还拉长了大动脉管壁的弹性纤维而使动脉管腔扩张,从而缓冲了心室射出的血液对动脉管壁突然增大的侧压力。心室舒张时,射血停止,这时的动脉血压虽然下降,但直到心室舒张末期也不会降低为零。心室舒张期能够保持一定的动脉血压,是因为主动脉的弹性回缩,压迫血液继续向外周血管流动起了作用。由此可见,主动脉壁的弹性可以缓冲动脉血压的变化,使收缩压不致过高,舒张压也不致过低。

心脏的收缩和大动脉的弹性回缩形成的压力,促使血液向远处流动,当血液通过毛细血管流入静脉时,压力已接近零,仅靠血管自身的压力是无法使血液回到心脏的。这时,周围的邻居都会来帮忙:心脏舒张将血液回抽,吸气时胸腔压力降低,血管周围的肌肉收缩挤压静脉。这就是为什么长时间以三个姿势坐着会觉得很累,起来走动走动促进血液循环后方能舒适的道理。

测量动脉血压通常以侧量上臂的肱动脉血压为准。血压的数值随年龄、性别及其他生理情况而有所变化。在安静状态下,血压过高或过低都不利于身体健康。血压太高会使心脏射血时遇到的阻力过大,加重心脏工作负担,还会造成血管壁的损伤甚至破裂;血压太低会使血液不能顺利地通过各组织的血管,脑、组织、器官缺血,得不到充足的营养和氧气。人就会感到头晕,严重的会发生昏迷,不省人事。

顺便提及,大动脉管壁的弹性随年龄的增长而减小,如上年岁的人主动脉弹性减退,会使收缩压升高;随着年龄的增长,老年人小动脉也常常硬化,使血液在血管中流动的阻力增大,造成舒张压升高。

我国正常成年人的动脉血压,一般维持在收缩压13.5~18.6千帕,也就是我们平时讲的100~140毫米汞柱,而舒张压则在8-11。3千帕,也就是60~90毫米汞柱。收缩压超过18.7千帕,即140毫米汞柱,舒张压超过12千帕,即90毫米汞柱的,一般称为高血压。如果收缩压低于10.6千帕,也就是80毫米汞柱、舒张压低于5.3千帕,也就是d0毫米汞柱,则是低血压。

心脏搏动及每次搏出的血量

心脏每分钟搏动的次数叫做心率、健康成年人安静时平均心率为75次/分。这样,心脏一舒一缩,也即搏动一次需要0.8秒,这0.8秒叫做心动周期。其中心房收缩期约0.1秒,舒张期约0.7秒;心室收缩期约0.3秒,舒张期约0.5秒。在一个心动周期中,两心房首先收缩,继而舒张,心房收缩期末,两心室开始收缩,然后舒张,接着心房又开始下一次收缩。心房、心室舒张期的时间比收缩期长,有利于血液回流入心脏,同时心肌得到充分的时间休息,使心脏得以昼夜不停地进行节律性收缩活动,保证血液在心血管内连续不断地流动。

心率可因年龄,性别及其他生理情况而异。新生儿可达120次/分以上;以后随年龄的增长而逐渐减慢,到青春期接近成年人的水平,成年人中女性心率较男性快。安静或睡眠时心率减慢,运动或情绪激动时心率加快。在安静状态下,一般成年人心率在100次/分以上的属于心动过速;心率少于60次/分的属于心动过缓。

如前所述,正常成年人在安静状态下心脏搏动一次血液输出量是60~80毫升。在心输出量相同而心率不同的人中,心率慢的表示每搏输出量较多,心率快的表示每搏输出量较少;每搏输出量较多的表明心肌收缩力较强,每搏输出量少的表明心肌收缩力较弱。长期坚持体育锻炼的人,心肌收缩力强,心率较慢,每搏输出量多。因此,在安静状态下,运动员的心率虽然较慢,但他们的心输出量却与一般人基本相等。当他们进行大强度运动的时候,即使心率与一般人相同,但心输出量却明显增多。为了进一步说明每搏输出量增多的意义,下面列出运动员和一般不参加锻炼的健康者安静时和最大强度运动时的心输出量。

安静时:

经常进行体育锻炼,可以增强心肌收缩力量,增加每搏输出量,提高人对需氧工作的能力,同时减少了安静时的心搏次数,一个优秀运动员安静时心率甚至可降低到40次/分。但是,这种窦性心动过缓是可逆的,停止训练多年后,有些人也可恢复到接近正常值。

周而复始的体循环

奔腾的江河,湍急的水流一泻千里,拍打着江岸,掀起惊涛骇浪,气势何等壮观!其实,在我们身体里,当左心室收缩的一瞬间,强大的血流被挤人主动脉时也是如此的汹涌澎湃。随着血流,无数个“肩扛手提”着氧气的红细胞以万马奔腾之势开始了它们的体循环之旅。