第十四章 心力衰竭（ heart failure)

Dept. of Pathophysiology

冠心病 (CAD) 高血压 (Hypertension) 心肌病 (Cardiomyopathy)

瓣膜疾病(Valvular heart disease)

Dyspnea, edema,

dysfunction of

kidney……

心血管疾病的严重并发症

第一节 概述What causes heart failure?

In addition to those causes above, the following factors also can play a role in determining if heart failure will affect you:

1.family history of heart failure( 家族史） 2.diabetes （糖尿病） 3.marked obesity （肥胖） 4.heavy consumption of alcohol, or drug abuse （酗酒、 滥用药）5.failure to take medications （治疗不及时）6.large salt intake in diet （高盐饮食）7.sustained rapid heart rhythms （心律失常）

Other factors

各种致病因素 各种致病因素

心脏收缩舒张心脏收缩舒张功能障碍功能障碍

心脏收缩舒张心脏收缩舒张功能障碍功能障碍

心输出量降低心输出量降低 心输出量降低心输出量降低

机体需要不能满足机体需要不能满足 机体需要不能满足机体需要不能满足

在各种致并病因素作用下，由于心肌收缩和 / 或舒张功能障碍，使心泵功能降低，导致心输出量绝对或相对减少，不能满足机体代谢需要的病理过程

Heart failure is a condition initiated by impairment of the heart's function as a pump!

Concept

Cardiac insufficiency

两者在本质上是相同的

心泵功能下降的完全代偿阶段和失代偿阶段

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 病因（ summarize)

原发性心肌舒缩功能障碍

心肌损害

代谢异常

心脏负荷过度

压力负荷

容量负荷

后负荷

前负荷

病病

因因 心室充盈受限

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类 诱因 (inducement factors) 基本病因为基础，某些因素为诱因诱发心力衰竭

全身感染 酸碱平衡及电解质代谢

紊乱 心律失常

妊娠与分娩 劳累 紧张 激动

贫血 甲亢 …..

常

见

诱

因

常

见

诱

因

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类

分类方法 根据心力衰竭起病及病程发展速度 根据心输出量的高低 根据心力衰竭的发病部位 根据心力衰竭病情严重程度 根据心肌收缩与舒张功能的障碍

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类

根据心力衰竭病情严重程度 轻度心力衰竭：代偿完全处于一级或二级心功能状态 中度心力衰竭：代偿不全，心功能三级 重度心力衰竭：完全失代偿，心功能四级

心功能一级 在休息或轻体力活动情况下，可不出现心力衰竭的症状、体症

心功能二级 体力活动略受限制，一般体力活动时可出现气急心悸

心功能三级 体力活动明显受限制，轻体力活动即可出现心力衰竭的症状、体征，休息后可好转

心功能四级 安静情况下即可出现心力衰竭的临床表现，完全丧失体力活动能力，病情危重

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类

起病及病程发展速度 急性心力衰竭 (acute heart failure) ： 起病急，发展迅速，心输出量在短时间内大幅度下 降，此时机体代偿机制常来不及动员 慢性心力衰竭 (Chronic heart failure) ： 起病缓慢，机体有充分时间动员代偿机制

心输出量的高低 低输出量性心力衰竭 高输出量性心力衰竭： 主要原因是高动力循环状态

第二节 心力衰竭的病因、诱因与分类

按心力衰竭起病及病程发展速度分 左心衰竭 右心衰竭 全心衰竭

按心肌收缩与舒张功能的障碍分 收缩功能不全性心力衰竭（收缩性衰竭） 舒张功能不全性心力衰竭（舒张性衰竭）

第三节 机体的代偿反应 (Compensatory response)

代

偿

反

应

心脏本身的代偿

神经内分泌系统

心脏以外的代偿

心率加快心泵调节心肌重构

交感 - 肾上腺髓质系统

RASANPADH

血容量增加 (blood volume)血流重分布 (re-distribution)

氧离曲线右移

(oxygen-hemoglobin dissociation curve)

造血功能增强 (hematogenic function)

neuroendocrine system

state of the heart

(sympathetic nerve-adrenal medulla)

一、心脏本身的代偿（一） HR

机制： 1 ， 心输出量 BP 压力感受器 CNS 兴奋性 2 ，心室舒张末期容积或压力 右房和腔静脉淤血 压力或容量感受器 心率加快

3 ，缺氧 化学感受器 呼吸加深加快 影响循环功能 心率 意义： 1 ，可提高每分心输出量 2 ，可提高舒张压，有利于冠脉的血液灌流。 不利： 心率 180次 /min ，使心肌耗氧量增高；使舒张期明显缩短

一、心脏本身的代偿（二）心泵功能的自身调节 异长调节

心室充盈量 = 静脉回心血量 + 心室射血后剩余血量

平衡调节： 充盈量 /搏出量 搏出量 /回流量

心率快 舒张期短 充盈期短 不完全 充盈压低

静脉回流量少 搏出量少

静脉回流速度：外周静脉压与心房心室压力差

回心血量多 充盈压上升 搏出量上升

异长自身调节 :Frank-Starling Relationship

肌节长度2.2um

心肌收缩力

The more a myocyte or ventricular chamber is stretched ,the more it will contract

（二）心泵功能的自身调节 等长调节

等长自身调节

心肌收缩能力 / 与初长度无关

兴奋 - 收缩耦联过程

横桥活化数目 粗细肌丝重叠状态

肌凝蛋白 ATP酶活性 肌钙蛋白与 Ca2+亲和力

儿茶酚胺 增强收缩能力 /搏出量

-Adr 受体 /通过 cAMP 环节，增加 Ca2+通透性

Ach 抑制或降低心肌收缩

作用 M-Ach 受体 / 第 2信使，增大 K+通透性

（二）心泵功能的自身调节 心肌重构1. 心肌肥大 (myocardial hypertrophy)

向心性肥大 (eccentric) ：长期压力负荷作用下，

室壁增厚，心腔无明显扩大，肌节并联性增生

离心性肥大 (concentric) ：长期容量负荷作用

下，心室腔扩大较明显而室壁厚度增加较轻，

肌节串联性增生

向心性肥大 离心性肥大

意义：积极作用——心肌收缩力↑降低室壁张力，氧耗↓

不利影响——心肌过度肥大，可因心肌的不平衡生长

而发生心力衰竭

2.phenotype 改变

3. 心肌间质网络重建

（一）、交感 - 肾上腺髓质系统

心衰 心输出量 压力感受器 交感 迷走 心缩力、血管收缩

缺血缺氧 化学感受器 呼吸深快 回心血量

肾血管收缩

GFR

RAAs

AngⅡ

钠水重吸收

（一） CA

（二） RAAs

（三） ANP

（四） ADH

二、神经 - 内分泌系统的代偿性激活

血压

三、心外代偿反应

血容量增加 血流重分布：全身性血液重新分布 红细胞增多：缺氧通过使肾脏的促红细胞生成素 释放增加 组织细胞利用氧的能力增强：组织细胞内线粒体

数增加和线粒体生物氧化酶活性增加

BP↓ 肾灌注↓

机制：① GFR↓ 交感 — 肾上腺髓质兴奋

肾素 — 血管紧张素 — 醛固酮系统激活

肾内血流重分布

②钠水重吸收 ↑ 滤过分数（ FF ）↑

醛固酮↑ ADH↑

ANP↓

意义：积极作用——心室充盈↑ CO↑维持动脉血压

不利影响——心性水肿，心脏负荷↑耗氧↑

第四节 心力衰竭的发生机制

收缩性下降

舒张功能障碍

心脏各部位收缩活动不协调

肌丝滑行过程

一、收缩性下降

心肌 cell 兴奋去极化

胞浆内 Ca 从 10 上升到 102+ -7 -5

Ca 与肌钙蛋白 TnG结合，使其构型改变2+

肌球蛋白头部偏转，细肌丝向肌节中央滑行

Tnl 从肌动蛋白移开

正常心肌兴奋

正常心肌兴奋 - -

收缩偶联

收缩偶联

肌节缩短，心肌收缩

肌动蛋白作用点暴露，与肌球蛋白头部接触，形成横桥同时 Ca 激活肌球蛋白头部 ATP 酶，水解 ATP供能2+

mol/L

一、收缩性下降

正常心肌舒缩的分子基础

收缩蛋白 调节蛋白 钙离子：把兴奋的电信号转化为机

械 收缩的过程中发挥中

介作用 ATP ：能量来源

一、收缩性下降

⒈细胞破坏

（ 1 ）、坏死

原发损害：梗死、心肌炎、中毒、心肌病

继发损害：负荷↑、肥厚、舒张期短→缺血胶原↑→物质交换↓高浓度 NE 、 ATⅡ直接毒性作用

（ 2 ）、凋亡

凋亡指数（凋亡细胞数 /每 100个细胞）达 35.5％

( N:0.2~0.4% ）

②细胞因子生成过多 TNF-α 、 IL-1 、 IL-6 、 IFN等

③钙稳态失衡

④线粒体功能异常

凋亡相关因素：

①氧化应激——儿茶酚胺自氧化、促炎性因子引起 呼吸爆发、黄嘌呤氧化酶激活、 磷脂酶A2 活化

(1) 能量生成障碍： 严重缺血缺氧 葡萄糖有氧氧化及酵解的酶活性↓ 肥大心肌线粒体相对↓利用氧能力↓

ATP缺乏影响心肌收缩性的途径：肌球蛋白头部的 ATP酶水解ATP 减少Ca2+转运及分布异常心肌细胞不能维持正常的 胞内离子环境心肌蛋白合成减少

(2) 能量利用障碍：肌球蛋白头部 ATP酶活性下降

2. 心肌能量代谢紊乱

⑴ 胞外 Ca2+ 内流↓

途径：①钙通道（电压依赖性、受体操纵性）

②钠钙交换体

作用：升高胞浆内 Ca2+浓度；诱发肌 浆网释放 Ca2+

原因：①肥大心肌 β-R密度相对↓ NE ↓

②酸中毒时， H+ 降低 β-R 对 NE 的敏感性↓

③高钾血症

⒊心肌兴奋—收缩偶联 障碍

⑵ 肌浆网 Ca2+ 处理功能障碍①肌浆网摄取 Ca2+ 能力↓ ： ATP↓ ， PLB磷酸化减弱

②肌浆网储存 Ca2+ ↓

③肌浆网释放 Ca2+ ↓ ： RyR↓ ，酸中毒 Ca2+ 与肌浆网结合牢固

⑶肌钙蛋白与 Ca2+结合障碍 各种原因引起的心肌细胞酸中毒，可导致 Ca2+ 与肌钙蛋白结合障碍，影响到心肌兴奋—收缩偶联 过程：

①H竞争肌钙蛋白的结合位置（ TnC ）

②酸中毒时 Ca2+ 与肌浆网结合牢固，除极化时释放 Ca2+ 缓慢

③酸中毒可引起高血钾

Ca2+ 内流 肌浆网摄取、释放 Ca2+

Ca2+ 与肌钙蛋白结合障碍

兴奋 - 收缩 偶联障碍

机制：①单位重量心肌交感 N 分布密度↓ ②线粒体数目相对↓，以及线粒体氧化磷酸化 水平↓，能量生成不足 ③肥大心肌毛细血管数量增加不足，心肌微循 环 灌流不良 ④肌球蛋白ATP酶活性↓，能量利用障碍 ⑤肥大心肌肌浆网 Ca2＋处理功能障碍，胞外 Ca2＋内流↓，肌浆网释放 Ca2＋↓

⒋心肌重构 (myocardial remodeling) 的失代偿

收缩性下降的机制

心肌收缩性减弱心肌收缩性减弱

能量代谢异常能量代谢异常

生成生成障碍障碍

利用利用障碍障碍

心肌细胞的坏心肌细胞的坏死和凋亡死和凋亡

兴奋 兴奋 - - 收缩收缩

藕联障碍藕联障碍心肌重构的心肌重构的失代偿失代偿

钙离子钙离子与肌钙与肌钙蛋白结蛋白结合障碍合障碍

钙离子钙离子内流障内流障碍碍

钙离子 钙离子 摄取 储摄取 储存 释放存 释放

⒈ Ca2+ 复位延缓： ATP↓ 、钠钙交换体外排 Ca2+ 减少

⒉ 肌球—肌动蛋白复合体解离障碍

⒊心室舒张势能降低：①心室的收缩作用减弱

② 冠脉灌流减少、心室内压过高

⒋心室顺应性（单位压力变化所引起的容积改变）降低

原因：室壁增厚及间质增生、心肌炎及心肌水肿

意义：①顺应性↓心室充盈受限， CO↓

②左室舒张末期压力↑肺静脉压↑导致肺淤血、

水肿，加重心力衰竭的临床症状

二、心室舒张功能异常

舒张障碍

心肌舒张功能障碍心肌舒张功能障碍

钙离子复位迟缓钙离子复位迟缓

钠钙钠钙交换交换体钙体钙离子离子亲和亲和力下力下降降

ATPATP不足不足钙离钙离子泵子泵活性活性下降下降

肌球 – 肌动复肌球 – 肌动复合体解离障碍合体解离障碍

心室舒张势心室舒张势能减弱能减弱

心室顺应性心室顺应性降低降低

心肌心肌肥大肥大室壁室壁变厚变厚

水水肿肿

间质间质增生增生纤维纤维花花

ATPATP 不足不足

心肌心肌肥大肥大室壁室壁变厚变厚

间质间质增生增生纤维纤维花花

三、舒缩不协调

部分心肌收缩性 减弱部分心机无收缩部分心肌收缩性 膨出心脏各部收缩不协调

肺循环淤血 呼吸困难： 1 、劳力性呼吸困难 2 、端坐呼吸 3 、夜间阵发性呼吸困难 肺水肿： 发病机制 1 、毛细血管压升高 2 、毛细血管通透性加大

第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础

体循环淤血

第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础

静脉淤血和静脉压升高 水肿

肝肿大压痛和肝功能异常

体循环淤血的临床表现体循环淤血的临床表现

心输出量不足

第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础

疲乏无力、失眠、疲乏无力、失眠、嗜睡嗜睡

皮肤苍白或皮肤苍白或发绀发绀

尿量减少尿量减少

心源性休克 心源性休克

表现形式表现形式

一、 左心衰竭 以肺淤血及心排血量降低表现为主。　 1 、不同程度的呼吸困难　　（ 1 ）劳力性呼吸困难。　　（ 2 ）端坐呼吸。　　（ 3 ）夜间阵发性呼吸困难。　　（ 4 ）急性肺水肿。　 2 、咳嗽、咳痰、咯血　 3 、乏力、疲倦、头晕、心慌　 4 、少尿及肾功能损害症状

第五节 临床表现的病理生理

二、 右心衰竭 以体静脉淤血为主

　　 1 、消化道症状：腹胀、食欲不振、恶心、呕吐。

　　 2 、劳力性呼吸困难。三、全心衰竭

右心衰继发于左心衰形成的全心衰，阵发性呼吸困难等肺淤血症状反而减轻，扩张型心肌病表现为左右心室同时衰竭者肺淤血往往不很严重。

急性心力衰竭

临床表现 突发严重呼吸困难，呼吸频率长达 30-40次 / 分钟，强迫坐位、面色灰白、发绀、大汗、烦躁，同时频繁咳嗽，咳粉红色泡沫痰。极重者可因脑缺氧而致神志模糊。肺水肿早期可因交感神经激活，血压可一度升高；但随着病情持续，血管反而减弱，血压下降。肺水肿如不能及时纠正，则终致心源性休克。

指以往无感觉的体力活动后出现气喘、逐渐发展成轻度活动甚至休息时也发生呼吸困难，也属心衰常见症状。有的病人睡眠逐渐不能平卧，必须高枕、半卧位。还有的病人表现食欲不振、恶心、呕吐，夜尿多、腹胀等内脏淤血的症状。

呼吸困难 dyspnoea

体力活动时肺淤血加重氧供求矛盾加剧

“劳力性呼吸困难”

是急性左心功能不全时常的症状，夜间发作的原因，一般认为是睡眠时迷走神经兴奋性增高，使冠状动脉收缩，心肌 供血不足，以及仰卧时肺活量减少和下半身静脉回流量增多，致肺瘀血加重之故。中枢系统敏感性降低，肺淤血严重到一定程度时才发生。

是在病人卧位发生的呼吸不舒畅 ,迫使病人取坐位 .产生端坐呼吸的原因是回流入左心的静脉血增加 , 而衰竭的左心不能接受这种增加的前负荷 .其次是由于卧位时呼吸用力增加。

夜间阵发性呼吸困难

端坐呼吸

左心衰竭的最严重表现

其发生机制可能包括：患者平卧后下半身静脉血液回流增多，肺淤血、水肿加重；膈肌上升，肺活量减少；睡眠时迷走神经紧张性增加，支气管口径变小，通气阻力增加，肺通气量减少。睡眠时神经反射的敏感性降低，待肺淤血严重时才能刺激呼吸中枢，乃突然出现呼吸困难。

急性肺水肿

肺淤血、肺水肿引起呼吸困难的可能机制为①肺顺应性降低。当肺组织间隙渗入组织液和（或）血液后，肺泡表面活性物质被大量破坏或消耗，肺泡表面张力增加，肺弹性回缩力减弱，使肺不易扩张。故吸气时弹性阻力增加，产生限制性通气障碍。此外，小气道内液体增加，尤其当合并支气管痉挛时，管腔变窄而不规则，气道阻力明显增加，亦存在阻塞性通气障碍和通气 / 血流比例失调。②在限制性通气障碍时，肺 -毛细血管旁感受器（ J 感受器）受刺激，冲动经迷走神经传入，兴奋呼吸中枢，反射性地使呼吸运动增强，患者感到呼吸费力。③肺毛细血管与肺泡间气体交换障碍，致动脉血氧含量降低，兼呼吸作功增加，乃加重缺氧和呼吸困难。

主要见于重度二尖瓣狭窄，二尖瓣狭窄引起二尖瓣口的机械性梗阻。正常二尖瓣口面积约 4～ 6cm2 ，当瓣口狭窄、面积小于 1.5cm2 时，左房扩张超过代偿极限，致心室舒张期左房血难以充分流入左室，左房淤血，压力明显升高，尤其伴有心动过速、心室舒张期缩短时。随之肺静脉压和肺毛细血管压亦升高。当支气管内膜微血管破裂时，常咯血丝痰；支气管静脉与肺静脉侧支循环曲张破裂时，可喷射样咯血；出现急性肺水肿时可咯粉红色泡沫浆液痰。

咳嗽、咯血

第六节 防治心力衰竭的病理生理基础

防治基本病因、消除诱因

改善心脏舒缩功能

减轻心脏前、后负荷

控制水肿

改善心脏舒缩功能

改善心脏舒缩功能

改善心脏舒缩功能

改善心脏舒缩功能

防治的病理生理基础

第五节 心力衰竭时机体的代偿反应 完全代偿： 通过代偿反应。心输出量能满足机体正常活动而暂 时不出现心力衰竭临床表现 不完全代偿： 心输出量仅能满足机体在安静状态下的需要，已发 生轻度心力衰竭 失代偿（代偿失调）： 心输出量不能满足机体安静状态下的需要，出现明 显的心力衰竭的表现

第四节 心力衰竭时机体的代偿反应 心脏代偿反应

心率加快 机制： 1 ， 心输出量减少，动脉压下降，通过主动脉 弓、颈动脉窦的压力感受器的窦弓反射， 使心血管中枢的兴奋性相对增高 2 ，心室舒张末期容积或压力增高，导致右 房和腔静脉淤血，刺激该区的压力或容量感受 器，反射性引起心率加快 3 ，缺氧刺激颈动脉窦、主动脉体的化学感受器， 通过呼吸加深加快，反射性地影响循环功能， 使心率加快 意义： 1 ，可提高每分心输出量 2 ，可提高舒张压，有利于冠脉的血液灌流。 不利（心率〉 180 次 /min ）：使心肌耗氧量增高； 使舒张期明显缩短

第四节 心力衰竭时机体的代偿反应 神经 - 体液的代偿反应

心脏负荷增大 心肌耗氧量增加 心律失常 细胞因子的损伤作用 氧化应激 心肌重构 水钠潴留

第五节 心力衰竭临床表现的病理生理基础

大致可分为三大类： 肺循环充血 体循环淤血 心输出量不足

心力衰竭与机体的代偿模式图 心力衰竭心力衰竭

机体代偿机体代偿

心脏心脏 HRHR

心脏紧张源性扩张心脏紧张源性扩张

心肌肥大心肌肥大

收缩力收缩力

舒缩功能舒缩功能

心外心外 血容量血容量

血液重分配血液重分配

红细胞、血红蛋白红细胞、血红蛋白

心血供心血供有效循环血量有效循环血量

供血供氧供血供氧

利用氧能力利用氧能力细胞线粒体数 、呼吸酶活性细胞线粒体数 、呼吸酶活性

SVSV

COCO

心肌舒缩功能降低心肌舒缩功能降低 R x SV = COR x SV = CO

组织细胞缺血缺氧组织细胞缺血缺氧

Concentric Hypertrophy

Dilated Hypertrophy