# 心动周期

> CIE A-Level 生物学 · 哺乳动物的运输
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u8-cardiac-cycle/

本模块讲解驱动哺乳动物循环系统单向血流的心脏腔室顺序收缩舒张过程。你将学习压力和容积变化如何控制瓣膜运动，以及如何解读考试风格的心动周期曲线图。

**先修:** [哺乳动物心脏结构](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u8-mammalian-heart-structure/)

## 学习目标

- 描述哺乳动物一个完整心动周期的全部事件顺序
- 将压力和容积变化与瓣膜的开闭关联起来
- 解读心动周期的标准压力曲线图
- 解释单向血流是如何维持的

## 概述与关键定义

心动周期是心脏一次完整的收缩舒张序列，健康成年人静息状态下约每分钟重复75次。它分为两个核心阶段：收缩期（腔室收缩）和舒张期（腔室舒张）。

**心动周期** — 心脏所有腔室重复发生的收缩舒张序列，完成一次完整心跳，推动一次脉冲式血流沿循环系统流动。

*例:* 静息心率为75次/分钟意味着每分钟发生75次完整的心动周期。

**例题:** 某人静息心率为60次/分钟，计算一个完整心动周期的时长。

1. 记住一次心跳对应一个完整心动周期，使用以下公式将心率转换为时长：
2. $$\text{Cycle duration (seconds)} = \frac{60}{\text{Heart rate (beats per minute)}}$$
3. 代入给定心率：
4. $$\text{Duration} = \frac{60}{60} = 1\ \text{second}$$

> **考试提示:** 考试中计算心动周期时长前，务必确认心率单位是次/分钟。

## 事件顺序

心动周期遵循固定的有序顺序，确保血液单向流动，从静脉到心房再到心室再到动脉。心房总是在心室之前收缩，保证心室射血前完全充盈。

1. **舒张中晚期**：所有腔室都处于舒张状态。约70%的血液从静脉被动流入心房，然后通过打开的房室（AV）瓣膜进入心室。
2. **心房收缩期**：心房收缩，将剩余约30%的血液推入心室，完成心室充盈。
3. **心室收缩期**：心室收缩，内部压力升高。房室瓣先关闭，随后半月瓣打开，将血液射入主动脉和肺动脉。
4. **舒张早期**：心室舒张，压力下降。半月瓣关闭，心室开始被动充盈，心动周期重新开始。

**例题:** 描述心室收缩期开始后立即发生的事件。

1. 当心室开始收缩时，心室肌缩短，心室容积减小，心室压力迅速升高。
2. 心室压力很快超过心房内的压力。
3. 这个压力差推动房室瓣的瓣叶关闭，防止血液倒流回心房。
4. 心室压力继续升高，直到超过主动脉和肺动脉内的压力，推动半月瓣打开，射出血液。

> **tip**
>
> 瓣膜运动始终由压力差驱动，而非主动肌肉收缩。这是考试常考点。

## 压力、容积与瓣膜调节

心动周期的所有事件都遵循压力梯度：血液总是从高压区流向低压区。瓣膜开闭以维持这种单向流动，防止血液倒流。

**压力梯度** — 两个相邻区域之间的压力差，驱动流体从高压区向低压区整体流动。

**例题:** 解释为什么半月瓣在心室收缩期末关闭。

1. 心室收缩期末，心室开始舒张，因此心室容积增大，心室压力迅速下降。
2. 此时主动脉和肺动脉内的压力高于舒张中心室的压力。
3. 这个压力差推动半月瓣瓣叶关闭，防止血液从动脉倒流回心室。

## 解读心动周期曲线图

CIE考试非常频繁要求考生解读一个心动周期内左心房、左心室和主动脉压力变化的曲线图。关键事件总是由压力线的交点标记。

- 当心室压力 > 心房压力时，房室瓣关闭
- 当心室压力 > 主动脉压力时，半月瓣打开
- 当心室压力 < 主动脉压力时，半月瓣关闭
- 当心室压力 < 心房压力时，房室瓣打开

**例题:** 在心动周期压力曲线图上，左心室压力线交叉上升超过左心房压力线，这对应什么事件？

1. 交叉发生前，左心室压力低于左心房压力，因此房室瓣处于打开状态。
2. 交叉发生后，左心室压力高于左心房压力。
3. 房室瓣心室侧压力更高，推动瓣膜关闭。
4. 因此该交点对应左房室（二尖瓣）关闭，发生在心室收缩期开始时。

**考试命令词**

CIE A-Level生物学中本主题的常见指令术语：

- **Describe** — 陈述事件顺序，将压力变化与瓣膜运动联系起来 *(描述心动周期的各个阶段)*

- **Explain** — 将压力差与瓣膜运动和血流方向联系起来 *(解释为什么房室瓣在心室收缩期关闭)*

> **考试提示:** 考试中绘图或解读曲线图时，务必标注哪条压力线对应哪个腔室/动脉。

## 常见错误

- **错误做法:** 认为瓣膜通过主动肌肉收缩开闭
  - 原因: 瓣膜是被动结缔组织结构，不含肌肉组织
  - 正确做法: 将所有瓣膜运动解释为瓣膜两侧压力差导致的结果
- **错误做法:** 认为所有进入心室的血液都是心房收缩泵入的
  - 原因: 超过70%的心室充盈发生在舒张期、心房收缩之前的被动过程
  - 正确做法: 说明心房收缩仅完成心室充盈，仅补充约30%的血液
- **错误做法:** 认为心房和心室同时收缩
  - 原因: 顺序收缩是射血前心室完全充盈的必要条件
  - 正确做法: 始终描述心房收缩期发生在心室收缩期之前
- **错误做法:** 混淆哪个压力交叉对应哪个瓣膜事件
  - 原因: 许多学生死记硬背事件，没有将其与压力梯度联系起来
  - 正确做法: 记住：当瓣膜上游侧压力更高时瓣膜打开，下游侧压力更高时瓣膜关闭

## 速查表

| 阶段 | 心房状态 | 心室状态 | 房室瓣 | 半月瓣 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 舒张中期 | 舒张 | 舒张 | 打开 | 关闭 |
| 心房收缩期 | 收缩 | 舒张 | 打开 | 关闭 |
| 心室收缩早期 | 舒张 | 收缩 | 关闭 | 关闭 |
| 心室射血期 | 舒张 | 收缩 | 关闭 | 打开 |
| 舒张早期 | 舒张 | 舒张 | 关闭 | 关闭 |

## 下一步

理解心动周期是学习心脏功能调节以及常见心血管疾病发展的基础。接下来，你可以学习心脏的电活动如何启动和协调构成心动周期的收缩，这解释了起搏细胞如何设定静息心率。本主题还与运动期间身体如何调整心输出量密切相关，这是一个常考的考试主题，直接建立在你在这里学习的心动周期基本顺序之上。掌握压力和容积变化也是理解心脏杂音以及结构性心脏缺陷如何影响血流的必要基础。

- [血管的结构与功能](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u8-blood-vessels-structure-and-function/)
- [血液中的气体运输](https://www.owlsprep.com/zh/study/cie-9700-u8-gas-transport-in-blood/)

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