Cơ học tim và Huyết động học
Cơ học tim và huyết động học là lĩnh vực nghiên cứu về cách tim tạo ra lực và cách máu di chuyển trong hệ tuần hoàn. Lĩnh vực này liên kết các sự kiện phân tử của sự co cơ tim với áp lực, thể tích và lưu lượng mà tim tạo ra, giải thích cách cơ quan này hoạt động như một máy bơm và cách hoạt động bơm đó được điều chỉnh phù hợp với nhu cầu của cơ thể.
Definition
Cơ học tim mô tả các lực, áp lực và biến dạng của tim đang co bóp, trong khi huyết động học mô tả các áp lực, thể tích và lưu lượng máu qua hệ thống tim mạch do đó mà có.
Scope
Lĩnh vực này định hướng người đọc về sinh lý học chức năng bơm của tim: cách cơ tim co ngắn, cách thể tích nhát bóp và cung lượng tim được tạo ra và đo lường, cách tâm thất hoạt động như các hệ thống áp lực-thể tích, âm thanh của các sự kiện cơ học của tim khi nghe tim, và cách huyết áp động mạch được tạo ra và điều hòa. Đây là một tổng quan tham khảo về cơ học bình thường và các nguyên tắc đằng sau phép đo huyết động, không phải là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Cơ tim chuyển đổi kích thích điện thành lực cơ học như thế nào?
- Điều gì quyết định thể tích nhát bóp và cung lượng tim?
- Tiền tải, hậu tải và khả năng co bóp định hình hiệu suất tâm thất như thế nào?
- Các sự kiện cơ học của chu kỳ tim được phản ánh trong tiếng tim như thế nào?
- Huyết áp động mạch được tạo ra và duy trì trong một phạm vi điều hòa như thế nào?
Key concepts
- Khớp nối kích thích-co bóp
- Tiền tải, hậu tải và khả năng co bóp
- Thể tích nhát bóp và cung lượng tim
- Vòng lặp áp lực-thể tích
- Chu kỳ tim và tiếng tim
- Huyết áp động mạch trung bình và sức cản mạch máu
Key theories
- Cơ chế Frank-Starling
- Trong giới hạn sinh lý, sự tăng thể tích máu đổ đầy tâm thất (sự căng giãn cuối tâm trương) làm tăng lực co bóp và do đó tăng thể tích nhát bóp, cho phép tim điều chỉnh cung lượng của nó phù hợp với lượng máu trở về tĩnh mạch theo từng nhịp đập.
- Mô hình áp lực-bài niệu natri của Guyton về kiểm soát huyết áp dài hạn
- Guyton lập luận rằng mối quan hệ áp lực-bài niệu natri của thận - bài tiết nhiều muối và nước hơn khi huyết áp động mạch tăng - cung cấp một vòng phản hồi có độ lợi gần như vô hạn để thiết lập mức huyết áp động mạch dài hạn.
Mechanisms
Mỗi nhịp tim bắt đầu khi sự khử cực màng kích hoạt sự xâm nhập và giải phóng canxi, liên kết sự kích thích với sự co ngắn của các sợi cơ; đây là cơ sở phân tử của sự co bóp được Bers mô tả. Tâm thất co bóp tống ra một thể tích nhát bóp phụ thuộc vào sự đổ đầy của nó (tiền tải), tải trọng mà nó phải chống lại (hậu tải), và khả năng co bóp nội tại của nó, với cơ chế Frank-Starling liên kết sự đổ đầy với lực như các đường cong chức năng tâm thất của Sarnoff đã chứng minh. Thể tích nhát bóp nhân với nhịp tim tạo ra cung lượng tim, và cung lượng tim tương tác với sức cản mạch máu tạo ra huyết áp động mạch, mà mức độ dài hạn của nó được thiết lập bởi sự điều hòa dịch và muối của thận như Guyton đã đề xuất.
Clinical relevance
Các nguyên tắc trong lĩnh vực này là nền tảng cho cách các bác sĩ lâm sàng diễn giải huyết áp, tiếng tim, phân suất tống máu và các phép đo huyết động, cũng như cách các rối loạn như suy tim được hiểu về mặt cơ chế. Tài liệu này mô tả sinh lý học bình thường và các nguyên tắc đo lường để tham khảo giáo dục và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.
Evidence & guidelines
Nội dung dựa trên sinh lý học cổ điển (đường cong chức năng tâm thất của Sarnoff, khung kiểm soát áp lực của Guyton), các tổng quan phân tử hiện đại (Bers về khớp nối kích thích-co bóp), và các sách giáo khoa sinh lý học tiêu chuẩn (Guyton và Hall). Đây là các nguồn cơ bản và tổng quan hơn là bằng chứng can thiệp.
History
Sự hiểu biết về cơ học của tim được định hình bởi công trình của Otto Frank và Ernest Starling vào đầu thế kỷ XX về mối quan hệ giữa sự đổ đầy và co bóp, sau đó được chính thức hóa bởi các đường cong chức năng tâm thất của Sarnoff. Vào nửa sau thế kỷ, Arthur Guyton đã định hình lại sự kiểm soát huyết áp dài hạn xoay quanh thận, và sinh lý học phân tử - được minh họa bằng tổng hợp khớp nối kích thích-co bóp của Bers - đã kết nối cơ học toàn bộ cơ quan với sự điều hòa canxi ở cấp độ tế bào.
Key figures
- Ernest Starling
- Otto Frank
- Stanley Sarnoff
- Arthur Guyton
- Donald Bers
Related topics
Seminal works
- sarnoff-1955
- guyton-1991
- bers-2002
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa cơ học tim và huyết động học là gì?
- Cơ học tim liên quan đến các lực và biến dạng của cơ tim và các buồng tim khi chúng co bóp, trong khi huyết động học liên quan đến các áp lực, thể tích và lưu lượng máu phát sinh. Hai lĩnh vực này liên kết chặt chẽ với nhau vì cơ học của tim thúc đẩy huyết động học của hệ tuần hoàn.
- Tại sao cơ chế Frank-Starling lại quan trọng?
- Nó cho phép tim tự động điều chỉnh cung lượng của mình phù hợp với lượng máu trở về: sự đổ đầy lớn hơn làm căng cơ và tăng lực của lần co bóp tiếp theo, do đó tim bơm ra lượng máu mà nó nhận được mà không cần kiểm soát bên ngoài.