与心力衰竭有关的几个概念的产生和发展

一、正阶梯现象

正阶梯现象（positive staircase）也称为阶梯、Bowiditch或正变力性活化效应，由Bowditch于上世纪末提出。心肌收缩性虽与刺激的强度无关，但却与刺激的频率有关。Bowditch发现，给任一频率刺激都会产生一种特定张力。在适当减慢心率情况下，增加刺激频率，则张力随每搏增加一直达到一个新的张力为止。这个新的较高的张力，是在一系列较小的步骤上建立起来的，所以称之为正阶梯现象。多年以来，正阶梯现象被认为是正变力性作用的反映。

二、负阶梯现象

1902年，Wood worth观察到一种不同于Bowditch阶梯的现象，称为负阶梯现象（negative staircase）或Wood worth阶梯，或负变力性活化效应。表现为刺激频率增高时张力下降，刺激频率减少时张力升高。

三、Laplace定律

表示心室壁曲率半径与压力和张力的比例关系。心室的扩张直接导致室壁每个肌纤维上张力的增加，心室壁厚度的增加使任一单个肌纤维上的张力减小。但张力并不是平均分在心脏肌肉壁各层的，接近内表面的同心层张力最高，亦即心室壁心内膜区在收缩时所承受的张力比心外膜区大，这可能是当心室内压突然增加时，心室内膜区易受损伤的原因之一。由于心室的内膜区产生的张力较高，所以也更容易遭受冠脉血流减少的伤害。根据Laplace定律，即使心室内压保持恒定，扩张也会造成心室壁张力增加。因此，心室扩张通过每根肌纤维上张力增加，使机械效率降低。正常情况下，当心室射血后，曲率半径明显减小，心室容积减小使心室壁张力减小。但在心室扩张时，每搏射血量相同时，心室大小的变化不大，因而不能使室壁张力像正常那样下降。

四、Starling心脏定律

1895年，Frank报道了心室开始收缩的瞬间，心室血容量（舒张期终末容积）与收缩压的关系。

1914年，Starling对哺乳动物心脏又进行了更加深入的研究。这种关系乃是骨骼肌长度－张力关系的表现形式，被称为Frank－Starling关系或Starling心脏定律。如果把收缩时产生的净压力（收缩压减去舒张压）作为舒张末期容积的函数作图，就会得到一条曲线，称为Starling曲线。正常情况下，心脏是在Starling曲线的升支工作的，负荷增加时促使心室内压升高，并促进排空。由于舒张末期容积的增加使心室产生张力的能力加强，从而转化为射血能力的增加。因此，Starling曲线的升支可使心脏在舒张末期容积增加时，或增加其射血压力，或增加其每搏量，或二者均增加。这种做功能力的增加转化为实际做功增强的途径，常与循环的血流动力学途径有关。

五、后负荷

是指心肌静息时不显示其作用，而收缩时能与肌肉对抗的一种负荷。影响后负荷的因素有心排血量、心率、外周阻力、动脉壁弹性和循环血量。

六、前负荷

是指心肌静息时能起作用的负荷。心脏的前负荷是心脏在舒张末期容纳血量造成的负荷，实际上是心室舒张期室壁张力的反映，它决定着心室肌纤维长度，即完整心室舒张末期的容积。

心脏适应前负荷变化的基本机制是：回心血量增加时，心肌纤维进一步拉长，肌动蛋白和肌球蛋白之间形成了适宜的重叠，能产生较大的收缩力。形成最适宜的重叠时，则产生最大的收缩力（即最适前负荷）。影响前负荷的因素有静脉回心血量，心室残余血量、心室有效充盈压、心室充盈时间、心室收缩性和顺应性。所以，前负荷对心泵功能有重大影响，调整前负荷常常是改善心功能的重要措施。

七、力－速度关系

指的是负荷对肌肉缩短速度的影响。力－速度关系曲线的正确图形是1935年由Fenn和Marsh所确定。这种曲线是一种双曲线，代表了肌肉收缩元件的基本特征。1938年Hill进行的经典实验，阐明了肌肉收缩力学和收缩机械特性之间的关系。肌肉缩短时释放一定量的热，这种缩短热与负荷无关，而取决于缩短距离。Hill公式常被称为“肌肉的特征公式”，它所表述的肌肉收缩能力学预言了收缩蛋白化学的某些重要论点，关键在于指出了肌肉收缩的生理和化学相互联系的本质。

八、收缩末期弹性回缩最大率（Emax）与压力容积关系

1．Emax定义　心脏收缩末期弹性回缩率最大值，即随时间变化的容积弹性回缩率是评价心脏收缩动能的指标。

2．收缩末期压力容量关系（Espvk）定义　收缩末期压力－容量关系，是由Katz所推荐应用此压力容积来评价心脏功能。这种压力－容量环用来模拟心脏血管系统，这一模型有两种特性：①恒定变力性状态条件下，不同负荷时得到压力－容积环的左上角（称为收缩末期压－容量点）位于同一直线上；②心动周期各瞬间的压－容量点之间均存在上述线性关系。生理学家可用压力－容积环研究心室性能、心肌动能学和心泵工作性能。Katz的工作大大丰富了心脏力学和血流动力学的知识，是定量分析心脏功能及心脏与血管系统相互作用的工具。压力－容积环变化可表示心脏功能状态。当收缩末期压力－容量点明显右移时，表明心脏收缩泵功能明显减低，当舒张末期压力－容量点关系明显抬高，表示心腔顺应性和舒张功能显著改善。

1988年，Kass认为以压力－容量图来表示心肌功能有3个优点：①可描述心泵工作性能，从而允许合理地将负荷因素从心室特征中区分出来；②可用共同的术语识别各种舒张期与收缩期功能特征，从而有助于阐明它们之间的相互关系；③能描述心室与血管系统的配合关系，使之能预测每搏量和各种负荷干预时的心泵做功效应。