1、胎儿心血管生理学（Fetal Cardiovascular Physiology)西安市第一医院 王少青 胎羊：最先采用 鸟类：研究心脏非常早期发育 老鼠、兔子、小鼠：研究心脏晚期发育 不宜选用的实验动物 胚胎和胎儿心脏兴奋胚胎和胎儿心脏兴奋收缩耦联收缩耦联 兴奋兴奋收缩（收缩（EC）耦联定义为膜表面去极化）耦联定义为膜表面去极化和通过肌浆网（和通过肌浆网（SR）以及）以及Na+Ca2+交换进行交换进行Ca2+ 继发性释放、再摄取之间的所有步骤。继发性释放、再摄取之间的所有步骤。 Excitationcontraction(EC) coupling is defined as all the
2、steps between depolarization of the surface membrane and the subsequent release and eventual reuptake of Ca2+ by the sarcoplasmic reticulum (SR) and extrusion by Na+Ca2+ exchange. Hess DB, Hess LW . Fetal Echo, 1999:68. 胚胎与成人心脏兴奋胚胎与成人心脏兴奋收缩耦联的主要不同是发收缩耦联的主要不同是发育中的胚胎心脏收缩基本取决于细胞外育中的胚胎心脏收缩基本取决于细胞外Ca2+浓度
3、。浓度。 由于发育心肌中的肌浆网是稀少或缺乏的，所以由于发育心肌中的肌浆网是稀少或缺乏的，所以胚胎与成人心脏兴奋胚胎与成人心脏兴奋收缩耦联的第二个主要不同是收缩耦联的第二个主要不同是在心脏舒张（松弛）期间在心脏舒张（松弛）期间Ca2+ 的移动很大程度取决于的移动很大程度取决于Na+Ca2+交换系统。交换系统。 The major difference in cardiac EC coupling between embryo and adult hearts is the primary dependence on extracellular Ca2+ for contraction duri
4、ng development. Hess DB, Hess LW . Fetal Echo, 1999:68. Because the SR is sparse or absent in the developing myocardium, a second major difference between embryonic and adult EC coupling is that Ca2+ removal during relaxation depends largely on the Na+Ca2+ exchanger. Hess DB, Hess LW . Fetal Echo, 1
5、999:70. 图图 2 胚胎心肌细胞和成人心室肌细胞动作电位图胚胎心肌细胞和成人心室肌细胞动作电位图 实际上，它是清楚地告诉窦房结肌细胞基本上是实际上，它是清楚地告诉窦房结肌细胞基本上是胚胎心脏肌细胞。胚胎心脏肌细胞。 Indeed，it is fair to say that SA nodal myocytes are in essence embryonic cardiac myocytes. Hess DB, Hess LW. Fetal Echo, 1999:71.心肌收缩力心肌收缩力l心肌非收缩蛋白胎儿含量（心肌非收缩蛋白胎儿含量（60%）高于成人（）高于成人（30%），），使胎儿
6、心肌纤维有较少的主动张力，较高的被动张力。使胎儿心肌纤维有较少的主动张力，较高的被动张力。l心肌肌原纤维数量和细胞肌丝含量增加及横管系统形成。心肌肌原纤维数量和细胞肌丝含量增加及横管系统形成。l胎儿心脏逐渐成熟变化过程中，似乎不妨碍心肌收缩，胎儿心脏逐渐成熟变化过程中，似乎不妨碍心肌收缩，仅表现在联合心输出量非常小的差异。仅表现在联合心输出量非常小的差异。心肌舒张功能心肌舒张功能l胎儿二尖瓣口血流频谱表现胎儿二尖瓣口血流频谱表现A峰大于峰大于E峰，峰，E/A1。在整个妊娠期，在整个妊娠期，A峰的峰值流速没有明显变化，峰的峰值流速没有明显变化，E峰峰的峰值流速稳定性增加，使的峰值流速稳定性增加，
7、使E/A比值进行性增加。比值进行性增加。l胎儿心肌舒张功能基本是通过心室主动松弛完成的。胎儿心肌舒张功能基本是通过心室主动松弛完成的。l心肌舒张过程取决于心肌舒张过程取决于Ca2+从肌钙蛋白从肌钙蛋白C的快速移动程的快速移动程度，取决于度，取决于Na+Ca2+交换系统（因为肌浆网结构与交换系统（因为肌浆网结构与功能不发达）。功能不发达）。l按照按照FrankStarling定定律，随着心室容积增加律，随着心室容积增加使心肌肌原纤维拉长到使心肌肌原纤维拉长到最大长度，引起心肌收最大长度，引起心肌收缩力增强。缩力增强。l胎儿心肌硬度较大，至胎儿心肌硬度较大，至今依据今依据FrankStarling
8、定律对胎儿心脏功能的定律对胎儿心脏功能的解释尚存在较多争议。解释尚存在较多争议。l下腔静脉回流血液下腔静脉回流血液l经卵圆孔血流量经卵圆孔血流量l肺静脉回流血液肺静脉回流血液l右室舒张功能右室舒张功能l上腔静脉回流血液上腔静脉回流血液l下腔静脉回流血液下腔静脉回流血液l经卵圆孔血流量经卵圆孔血流量l左房压力左房压力胎儿左室后负荷取决于：胎儿左室后负荷取决于：l心脏、脑和胎儿上心脏、脑和胎儿上 半身动脉血管阻力半身动脉血管阻力l主动脉峡部阻力主动脉峡部阻力胎儿右室后负荷取决于：胎儿右室后负荷取决于：l降主动脉灌注范围的降主动脉灌注范围的 动脉血管床阻力动脉血管床阻力l胎盘循环的血管阻力胎盘循环的
9、血管阻力胎儿循环血流动力学特征：胎儿循环血流动力学特征：l并列的两条动脉循环和各自并列的两条动脉循环和各自的心室泵的心室泵l静脉回流血液的混合静脉回流血液的混合l高阻低血流量的肺循环高阻低血流量的肺循环l低阻高血流量的胎盘循环低阻高血流量的胎盘循环l存在心内、心外血流分流存在心内、心外血流分流 胎儿左、右心室泵是以并列的体循环灌注，胎儿左、右心室泵是以并列的体循环灌注，左室血液经升主动脉，右室血液经肺动脉主干和左室血液经升主动脉，右室血液经肺动脉主干和动脉导管到降主动脉。动脉导管到降主动脉。（一）心输出量：（一）心输出量：l联合心输出量（左、右心室均作用于体循环）联合心输出量（左、右心室均作用
10、于体循环）l右室每搏量大于左室（胎儿：右室每搏量大于左室（胎儿：28%）l右室心输出量大于左室（胎羊：右心室右室心输出量大于左室（胎羊：右心室CO占占5567%）l左室输出血液主要供给心脏、脑和胎儿上身动脉左室输出血液主要供给心脏、脑和胎儿上身动脉血管，少部分（血管，少部分（10%）经主动脉峡部到降主动）经主动脉峡部到降主动脉，保障了胎儿重要器官氧的供给。脉，保障了胎儿重要器官氧的供给。l右室输出血液大多数经动脉导管到降主动脉进入右室输出血液大多数经动脉导管到降主动脉进入脐脐胎循环，便于从胎盘获得大量氧。仅占联合胎循环，便于从胎盘获得大量氧。仅占联合心输出量心输出量10%以下血液到肺动脉循环。
11、以下血液到肺动脉循环。（二）心室压力：左、右心室分担同样的体（二）心室压力：左、右心室分担同样的体循环射血压力（大约循环射血压力（大约60mmHg），肺动脉），肺动脉压稍高于主动脉压。压稍高于主动脉压。（三）背离途径（三）背离途径（deviation road concept）的存在：胎儿左或右心室功能不全时，功的存在：胎儿左或右心室功能不全时，功能正常的心室承担联合心输出量，使人体能正常的心室承担联合心输出量，使人体动脉血管灌注无明显减低。动脉血管灌注无明显减低。 收缩期，左室血液通过主动脉峡部向前流动。右收缩期，左室血液通过主动脉峡部向前流动。右室血液经动脉导管流入到降主动脉后，除有向前流
12、动室血液经动脉导管流入到降主动脉后，除有向前流动的血液外，还有向主动脉峡部逆行方向流动的血液。的血液外，还有向主动脉峡部逆行方向流动的血液。 舒张期，在主动脉舒张期，在主动脉峡部血流表现除有向前峡部血流表现除有向前流动的血液外，舒张早流动的血液外，舒张早期出现逆行方向血流。期出现逆行方向血流。l上腔静脉回流的上腔静脉回流的2%血液经卵圆孔流入左房到左室，血液经卵圆孔流入左房到左室，其余绝大多数上腔静脉血液经三尖瓣口流入右室。其余绝大多数上腔静脉血液经三尖瓣口流入右室。l下腔静脉回流的血液一部分（胎羊约占下腔静脉回流的血液一部分（胎羊约占30%）经卵）经卵圆孔流入左房到左室，其余回流血液部分经三
13、尖瓣圆孔流入左房到左室，其余回流血液部分经三尖瓣口流入右室。口流入右室。l肺静脉回流血液（胎儿平均肺血流量占联合心输出肺静脉回流血液（胎儿平均肺血流量占联合心输出量量22%）全部流入左房到左室。）全部流入左房到左室。l占联合心输出量占联合心输出量3%的冠状动脉循环血流经冠状静的冠状动脉循环血流经冠状静脉窦回流入右侧心腔。脉窦回流入右侧心腔。l主肺动脉血流频谱显示三角形，加速度时间主肺动脉血流频谱显示三角形，加速度时间主肺动脉短于主动脉。主肺动脉短于主动脉。l肺动脉分支血流频谱显示收缩期初始为快速肺动脉分支血流频谱显示收缩期初始为快速的血流加速峰，接着急速下降，末尾是逐渐的血流加速峰，接着急速下
14、降，末尾是逐渐下降。舒张期，早期为短暂反向血流频谱，下降。舒张期，早期为短暂反向血流频谱，后续与收缩期同向的舒张期频谱。后续与收缩期同向的舒张期频谱。 胎盘循环是由母体和胎儿两者共同完成胎盘循环是由母体和胎儿两者共同完成的，脐带的，脐带胎盘血流量在妊娠期稳定地增加，胎盘血流量在妊娠期稳定地增加，其增加原因主要是血管数目的增加，而较少范其增加原因主要是血管数目的增加，而较少范围是由于血管扩张。妊娠晚期脐带血流量约是围是由于血管扩张。妊娠晚期脐带血流量约是200ml/kg/min。l卵圆孔：心房水平卵圆孔：心房水平右向左分流右向左分流l静脉导管：脐静脉静脉导管：脐静脉血液经静脉导管注血液经静脉导管注入下腔静脉入下腔静脉l动脉导管：大动脉动脉导管：大动脉水平右向左分流水平右向左分流
