一、心輸出量 Cardiac Output
1️⃣ 心輸出量的定義 Definition of Cardiac Output
- 心輸出量（Cardiac output, CO）指的是單一心室在一分鐘內射出的血液總體積。
- 在循環生理學中，心輸出量代表心臟作為壓力幫浦（Pressure pump）的整體功能表現。
- 心輸出量的單位為 L/min。
- 心輸出量直接影響組織灌流（Tissue perfusion），其大小決定氧氣、營養物質與代謝廢物在全身的運送速率。
2️⃣ 心輸出量的數學關係 Mathematical Relationship
- 心輸出量由兩個基本變數所決定：
- 心跳速率（Heart rate, HR）
- 每搏輸出量（Stroke volume, SV）
- 數學表示式：
- CO = HR × SV
3️⃣ 心輸出量的正常生理範圍 Physiological Range
- 成人在安靜、平躺、情緒穩定狀態下：
- 心輸出量約 5 L/min。
- 心輸出量會依下列因素產生變化：
- 身體活動強度
- 年齡
- 體型
- 代謝需求
- 在劇烈運動時，心輸出量可上升至 20–25 L/min，甚至更高。
4️⃣ 心指數 Cardiac Index
- 心指數（Cardiac index）為將心輸出量依體表面積（Body surface area, BSA）校正後的數值。
- 定義公式：
- Cardiac index = CO ÷ BSA
- 正常值：約 3.0–3.5 L/min/m²。
- 心指數用於評估不同體型個體的心臟輸出能力是否符合其身體需求。
二、心跳速率 Heart Rate
1️⃣ 心跳速率的定義 Definition
- 心跳速率（Heart rate）指的是每分鐘心臟完成一次完整收縮與舒張循環的次數。
- 單位為 beats/min。
2️⃣ 正常生理範圍 Normal Range
- 成人安靜狀態下：
- 約 60–100 beats/min。
- 訓練有素的運動員可呈現較低的安靜心跳速率，反映較高的每搏輸出量。
3️⃣ 心跳速率對心輸出量的影響
- 在一定範圍內，心跳速率上升會使每分鐘收縮次數增加，進而提升心輸出量。
- 當心跳速率過度上升時：
- 心室舒張期（Diastole）縮短。
- 心室充盈時間減少。
- 舒張末期容積下降。
- 每搏輸出量降低。
- 此現象會限制心輸出量的進一步增加。
4️⃣ 心跳速率的調控 Control of Heart Rate
- 竇房結（Sinoatrial node）為心跳節律的主要起始點。
- 交感神經刺激：
- 增加竇房結自發去極化速率。
- 提升心跳速率。
- 副交感神經刺激：
- 增加鉀離子通透性。
- 延緩去極化速率。
- 降低心跳速率。
三、每搏輸出量 Stroke Volume
1️⃣ 每搏輸出量的定義 Definition
- 每搏輸出量（Stroke volume, SV）指的是心室在單一次收縮時射出的血液體積。
- 單位為 mL/beat。
- 成人安靜狀態下約 70 mL/beat。
2️⃣ 決定每搏輸出量的三大因素
- 每搏輸出量受下列三項生理變數調控：
- 前負荷（Preload）
- 心肌收縮力（Contractility）
- 後負荷（Afterload）
四、前負荷 Preload
1️⃣ 前負荷的定義 Definition
- 前負荷（Preload）指的是心室在收縮開始前所承受的初始張力。
- 生理上以前負荷所代表的結構性指標為：
- 舒張末期容積（End-diastolic volume, EDV）。
2️⃣ 前負荷的生理基礎
- 心肌纖維在舒張期被血液充盈所拉長。
- 心肌纖維長度增加會影響肌動蛋白與肌球蛋白的交互作用效率。
- 在生理範圍內，心肌纖維拉長程度增加會提升收縮力量。
3️⃣ Frank–Starling 機制 Frank–Starling Mechanism
- Frank–Starling 機制描述心室充盈程度與收縮力之間的關係。
- 舒張末期容積增加時：
- 心肌纖維張力上升。
- 心室收縮力增強。
- 每搏輸出量增加。
- 此機制使心臟能自動調整輸出量以因應回流血量變化。
五、心肌收縮力 Contractility
1️⃣ 收縮力的定義 Definition
- 心肌收縮力（Contractility）指的是在固定前負荷條件下，心肌產生主動收縮力量的能力。
- 收縮力反映心肌細胞內鈣離子處理與肌絲滑動效率。
2️⃣ 生理調控機制
- 交感神經刺激：
- 增加鈣離子進入心肌細胞。
- 提升鈣離子釋放量。
- 強化肌動蛋白與肌球蛋白的交互作用。
- 鈣離子濃度上升：
- 提升橫橋形成數量。
- 增加收縮張力。
3️⃣ 收縮力對心輸出量的影響
- 收縮力增加時：
- 每搏輸出量上升。
- 心臟功能曲線向上位移。
- 收縮力降低時：
- 每搏輸出量下降。
- 心臟功能曲線向下位移。
六、後負荷 Afterload
1️⃣ 後負荷的定義 Definition
- 後負荷（Afterload）指的是心室在射血過程中所必須克服的阻力。
- 主要反映射血出口端的壓力狀態。
2️⃣ 後負荷的主要來源
- 主動脈壓力（Aortic pressure）。
- 全身周邊阻力（Total peripheral resistance）。
3️⃣ 後負荷對心室射血的影響
- 後負荷上升時：
- 心室需產生更高壓力才能射血。
- 射血速度下降。
- 每搏輸出量減少。
- 後負荷下降時：
- 心室射血阻力降低。
- 每搏輸出量上升。
七、靜脈回流 Venous Return
1️⃣ 靜脈回流的定義 Definition
- 靜脈回流（Venous return, VR）指的是每分鐘回流至右心房的血液體積。
- 在穩定循環狀態下：
- 靜脈回流量等於心輸出量。
2️⃣ 靜脈回流的推動力 Driving Force
- 靜脈回流由壓力差所驅動。
- 壓力差來源為：
- 平均全身充盈壓（Mean systemic filling pressure, MSFP）
- 右心房壓力（Right atrial pressure）
3️⃣ 平均全身充盈壓 Mean Systemic Filling Pressure
（1）定義
- 指在心臟停止搏動、血液重新分布後，全身血管系統內的平均壓力。
（2）決定因素
- 全身血液總量。
- 靜脈血管順應性（Venous compliance）。
八、心臟功能曲線與靜脈回流曲線
1️⃣ 心臟功能曲線 Cardiac Function Curve
- 描述右心房壓力與心輸出量之間的關係。
- 反映心臟泵血能力。
2️⃣ 靜脈回流曲線 Venous Return Curve
- 描述右心房壓力與靜脈回流量之間的關係。
- 反映循環系統對心臟供血能力。
3️⃣ 平衡點 Equilibrium Point
- 心臟功能曲線與靜脈回流曲線的交會點。
- 在此狀態下：
- 心輸出量與靜脈回流量相等。
- 右心房壓力穩定。
九、臨床相關 Clinical Correlations
1️⃣ 心衰竭 Heart Failure
- 心肌收縮力下降。
- 心臟功能曲線下移。
- 靜脈壓力上升。
2️⃣ 出血 Hemorrhage
- 血液量下降。
- 平均全身充盈壓降低。
- 靜脈回流與心輸出量同步下降。
