收缩机制与心房收缩期
心肌的收缩是通过肌动蛋白和肌球蛋白在钙离子的参与下相互作用实现的。与骨骼肌不同，心肌细胞不仅从内质网获得 $Ca^{2+}$，还从细胞外液中摄取。这一现象被称为“钙瞬变”。
心脏周期始于心房收缩期，右侧心房持续110毫秒，左侧持续100毫秒。此时血液被射入心室。心耳起着重要作用：它们提供心房扩张所需的容积，并作为辅助泵发挥作用。由于兴奋传导的特点，左右半心几乎同时收缩，仅有极小的不同步性。
紧张期与射血期
心室收缩期始于紧张期，由两个阶段组成：
- 异步收缩期。
- 等容收缩期：心肌细胞收缩但长度不缩短。由于血液不可压缩且所有瓣膜均已关闭，心腔容积保持不变。
一旦右心室压力达到 15 mmHg、左心室达到 80 mmHg，半月瓣即告开放，血液迅速喷射入血管。
此时房室瓣（二尖瓣和三尖瓣）紧闭。为防止瓣叶向心房翻转（脱垂），附着于收缩期乳头肌的腱索将其牢牢拉住。这些腱索还起到减震器的作用，能够缓冲液压冲击。
舒张与舒张期
当心室开始舒张时，其内部压力降至低于主动脉和肺动脉干的压力。血液回流，充满半月瓣的“囊袋”并使其闭合。主动脉壁含有弹力纤维和胶原纤维：它们能够缓冲血液的冲击并使瓣膜恢复原位（在设计人工瓣膜时必须考虑这一生理功能）。
随后进入等容舒张期（右心室60毫秒，左心室80毫秒）。肌纤维长度保持不变，瓣膜关闭，压力下降至 5–10 mmHg。
心室充盈
血液仅在舒张期由静脉流入心脏。心室充盈分为几个时相：
- 快速充盈期（80毫秒）。房室瓣开放。由于压力差和心壁的急剧舒张，血液迅速充满心腔。冠状动脉的充盈形成了所谓的“液压支架”，从物理上帮助心室舒张。压力几乎降至零。
- 缓慢充盈期（160–170毫秒）。由于压力梯度减小和心室壁的弹性阻力，血流速度减慢。
心室充盈以又一次心房收缩期告终。
心脏做功与血流动力学
心脏的物理做功等于压力变化与血容量变化的乘积（$ \Delta P \times \Delta V $）。在“压力-容积”曲线上，这种做功表现为环路的面积。
- 增加静脉回流（斯塔林定律）：导致搏出量和心脏做功增加，而动脉压不升高。
- 增加血管阻力（后负荷）：迫使心脏做更多功并升高动脉压，但搏出量保持不变。
简述：主题相关问答
心室射血期包括哪几个时相？
心室射血期由两个连续的时相组成。
- 快速射血期——持续 120 毫秒，伴随主动脉瓣开放和最大射血量。
- 缓慢射血期——持续 130 毫秒，其特点是在瓣膜关闭前血流速度下降。
在这两个时相中，心室内的压力均超过肺动脉干和主动脉的压力。
在心脏周期的不同时相会产生哪些心音（声音现象）？
在心脏周期的正常不同时相中会产生第一心音和第二心音，而在记录心音图时还可以观察到第3心音和第4心音。
- 第一心音——收缩期心音，出现在心室收缩期之初（等容收缩期），由房室瓣关闭产生。
- 第二心音——舒张期心音，出现在舒张期之初，由主动脉瓣和肺动脉瓣关闭产生。
在整个心脏周期中心房内的压力是如何变化的？
在心脏周期中，心房内的压力会发生变化：左心房压力曲线上表现为低振幅波动。当心房内压力升高时，血液进入心室。三尖瓣开放后，心房和静脉内的压力下降，因为血液从右心房涌入右心室。在右心房舒张期，其内部及腔静脉内的压力下降，这有利于下方静脉的血液回流。
记住舒张期血液流动的顺序很简单：静脉 → 心房 → 心室。在收缩期，血液进入心脏的通道被完全阻断。
课堂与考试常见问题
为什么在等容收缩期心室容积保持不变？
在此期间，房室瓣和半月瓣紧闭，血液是不可压缩的液体。因此，肌纤维虽在收缩张紧，但无法改变心腔的总长度和容积。
什么是“心脏液压支架”？
这是一种物理效应，发生在心肌开始舒张、冠状血管充血时。充盈的血管赋予心室壁刚性，帮助其舒张并吸入血液。
心脏瓣膜的耐久性是如何保证的？
其持久性是通过减震机制实现的：房室瓣通过弹性腱索的张力得到保护，而半月瓣则依靠血管壁中的胶原纤维和弹力纤维复合体来缓冲。
该主题的其他拓展内容
- 兴奋-收缩偶联（横小管系统的作用）
- 心脏各腔室压力变化曲线
- 心音图（PCG）上心音产生的机制
- 弗兰克-斯塔林定律与搏出量的调节
- 血流动力学物理学：心脏做功的计算
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