心動週期工具

Wiggers 圖(心動週期圖)產生器

產生帶標註的心動週期 Wiggers 圖,把主動脈壓、心室壓、心房壓、心室容積、心電圖和心音排在同一條時間軸上,另有瓣膜事件版和左右心比較版。適合生理學課堂、考前複習和論文配圖。

Wiggers 圖範例

以下是所示四條提示詞的實際生成結果:附心電圖和心音的完整左心 Wiggers 圖、只畫壓力和容積的六標註版、四個瓣膜事件與 S1、S2,以及左心與右心壓力比較。點選任一張即可把提示詞載入輸入框修改。

全標註 Wiggers 圖
只畫壓力和容積
瓣膜事件與心音
左心與右心比較
帶標註的 Wiggers 圖,含編號的七個心動週期時期、主動脈壓、左心室壓、左心房壓、心室容積、心電圖和心音 S1、S2
主動脈壓、左心室壓、左心房壓,心室容積從 130 mL 降到 50 mL,心電圖以及 S1 和 S2,共用一條 0.8 s 的時間軸;四個瓣膜事件畫成虛線,七個時期在頂端編號。

Wiggers 圖詳解:四條瓣膜線之間的七個時期

依頂端編號的欄位,由左到右閱讀帶標註的圖。每個時期的邊界都是一次瓣膜開或關,畫成一條貫穿四個面板的虛線。

  1. 1

    1–2 心房收縮期 → 等容收縮期

    P 波之後心房收縮(a 波);QRS 之後二尖瓣在 130 mL 時關閉,出現 S1。

  2. 2

    3–4 快速射血期與緩慢射血期

    心室壓升到主動脈壓,主動脈瓣打開,容積從 130 mL 降到 50 mL。

  3. 3

    5 等容舒張期

    在重搏切跡和 S2 處主動脈瓣關閉;兩瓣都關,容積不變,壓力下降。

  4. 4

    6–7 快速充填期 → 緩慢充填期

    心室壓一低於心房壓,二尖瓣打開,心室重新充填。

四個瓣膜事件的 Wiggers 圖:在壓力交叉點處二尖瓣關閉、主動脈瓣打開、主動脈瓣關閉、二尖瓣打開,並標出 S1 和 S2
左心房壓、左心室壓和主動脈壓,四個瓣膜交叉點畫圈編號,等容收縮期和等容舒張期加上陰影,下方心音帶標出 S1 和 S2。

瓣膜何時開、何時關:四個壓力交叉點

左心的每個瓣膜,都在心室壓曲線與瓣膜另一側的壓力曲線相交的那一刻動作。

  1. 1

    1 和 2:二尖瓣關,主動脈瓣開

    心室壓先超過心房壓(S1),再超過主動脈壓;兩者之間所有瓣膜都關閉。

  2. 2

    3 和 4:主動脈瓣關,二尖瓣開

    心室壓在切跡處低於主動脈壓(S2),再低於心房壓,充填開始。

  3. 3

    只有關閉才有聲音

    S1 和 S2 在第 1、3 條線上;健康心臟在第 2、4 條線的開啟是無聲的。

Wiggers 圖與其他心動週期圖

一次心跳可以畫成隨時間變化的曲線,畫成各時期的心臟剖面,也可以畫成壓力對容積的環。說明你的課程或論文用哪一種;下面是大家最常找的幾個版本。

帶標註的 Wiggers 圖

完整的左心圖:主動脈壓、左心室壓和左心房壓共用一條 0–120 mmHg 的縱軸,下面是左心室容積,再往下是心電圖和心音圖,橫軸是心率每分鐘 75 次時約 0.8 s 的時間。帶標註版要寫出 a 波、c 波和 v 波、重搏切跡、舒張末期容積和收縮末期容積、P 波、QRS 波群和 T 波、S1 和 S2、四個瓣膜事件以及七個時期。

心臟剖面版心動週期圖

用心臟取代曲線:每個時期一張剖面圖,用箭頭表示血流方向,每個瓣膜畫成開或關。通常至少四格:心房收縮期、等容收縮期、射血期、舒張與充填。這是入門課用的版本;一旦談到壓力和時序,它就發展成 Wiggers 圖。

附心電圖的心動週期圖

把電活動紀錄對齊到機械活動上方,顯示每個波都比它引起的事件稍早一點。P 波早於心房收縮,QRS 波群早於心室壓上升和二尖瓣關閉,T 波出現在射血後期、主動脈瓣關閉之前。可以要求從每個波向下畫垂直參考線到壓力曲線。

心動週期各期流程圖

把七個時期畫成一圈方框,每個都註明瓣膜狀態:心房收縮期(二尖瓣開、主動脈瓣關)、等容收縮期(都關)、快速與緩慢射血期(主動脈瓣開)、等容舒張期(都關)、快速充填期與緩慢充填期(二尖瓣開)。適合放在曲線圖旁當複習卡;四期版把兩個射血期和三個充填期各自合併。

主動脈瓣狹窄與閉鎖不全的 Wiggers 圖

主動脈瓣狹窄:射血期左心室壓遠高於主動脈壓(峰值 180 mmHg 以上,相對於約 120 mmHg),兩者之差就是跨瓣壓差;主動脈壓上升緩慢且峰值延遲,S1 與 S2 之間出現漸強-漸弱型雜音。主動脈瓣閉鎖不全:舒張期主動脈壓大幅下降,脈壓變大,在原本應是等容舒張的階段心室容積仍持續上升。

二尖瓣狹窄與閉鎖不全的 Wiggers 圖

二尖瓣狹窄:整個舒張期左心房壓都高於左心室壓,約 20–25 mmHg 而不是 12 以下,心室充填緩慢,開瓣音之後出現舒張期隆隆雜音。二尖瓣閉鎖不全:收縮期血液逆流回心房,v 波明顯變高,沒有真正的等容收縮期,雜音從 S1 持續到 S2。

壓力-容積環(不是 Wiggers 圖)

由同樣兩條曲線做成的另一種圖:左心室壓對左心室容積作圖,而不是對時間,所以一次心跳閉合成一個逆時針方向的環。四個角是四個瓣膜事件,寬度是心搏量,面積是心搏功。請直接指名要它,Wiggers 圖的提示詞不會變成環。下方的比較表把兩者並列。

心動週期上的心音

S1 和 S2 放在瓣膜關閉線上,額外心音放在各自的位置:S3 在快速充填期、二尖瓣剛打開之後,兒童和運動員屬正常,年長後出現則提示心臟衰竭;S4 在 S1 之前的心房收縮期,心房把血液推入僵硬的心室時產生。吸氣時主動脈瓣和肺動脈瓣關閉不同步,可以加畫 S2 分裂。

Wiggers 圖上心動週期的 7 個時期

採用 Klabunde 的七期劃分,從 P 波開始由左到右讀。瓣膜兩欄指左心;右心的三尖瓣和肺動脈瓣幾乎在同一時刻動作。

時期二尖瓣與主動脈瓣曲線變化
1 心房收縮期二尖瓣開,主動脈瓣關緊接 P 波;心房壓出現 a 波;心室容積補到約 130 mL
2 等容收縮期都關QRS 之後隨 S1 開始;容積不變,心室壓急遽上升;c 波
3 快速射血期二尖瓣關,主動脈瓣開心室壓與主動脈壓一起升到約 120 mmHg;容積急遽下降
4 緩慢射血期二尖瓣關,主動脈瓣開壓力開始下降;容積緩慢降向約 50 mL;出現 T 波
5 等容舒張期都關從 S2 和重搏切跡開始;容積低且不變,心室壓急遽下降;v 波達峰
6 快速充填期二尖瓣開,主動脈瓣關心室壓低於心房壓;容積迅速上升;若有 S3 在此
7 緩慢充填期(靜止期)二尖瓣開,主動脈瓣關壓力和容積趨於平穩,主動脈壓持續降向 80 mmHg,直到下一個 P 波

並不是所有課程都分七期。 四期方案只保留心室充填、等容收縮、射血和等容舒張;也有的把快速和緩慢射血合併,或把第 7 期稱為靜止期(diastasis)。心率每分鐘 75 次時靜止期最長,心率加快時最先消失。說明你的課程用哪種劃分,圖就照它標註。

什麼是 Wiggers 圖?

Wiggers 圖是生理學中標準的心動週期圖:把一次心跳中的主動脈壓、左心室壓、左心房壓、左心室容積、心電圖和心音畫成疊放的曲線,共用一條時間軸。 把它們對齊,就能看出每個瓣膜為什麼開或關(兩條壓力曲線相交處),以及那一刻容積、心電圖和心音在做什麼。圖名來自美國生理學家 Carl J. Wiggers。

重點

  • 心率每分鐘 75 次時,一個心動週期約 0.8 s。 其中心室收縮期約 270 ms,心室舒張期約 430 ms;心率加快時,縮短的主要是舒張期。
  • 瓣膜在壓力曲線相交處開或關。 心室壓超過心房壓時二尖瓣關閉,超過主動脈壓時主動脈瓣打開;反方向的兩次交叉使主動脈瓣關閉、二尖瓣打開。
  • 左心室舒張末期容積約 130 mL,收縮末期容積約 50–60 mL。 兩者之差約 70–80 mL,就是心搏量;除以舒張末期容積,射出分率約為 55–60%。
  • S1 是二尖瓣和三尖瓣關閉,S2 是主動脈瓣和肺動脈瓣關閉。 健康心臟中兩次瓣膜開啟沒有聲音,所以心音圖上只有兩個心音。
  • 心室充填約 70–80% 是被動的。 心房收縮前,血液就經打開的二尖瓣流入;舒張末期的心房收縮補上最後的 20–30%。

Wiggers 圖與壓力-容積環的差別

Wiggers 圖把壓力、容積、心電圖和心音對時間作圖;壓力-容積環把左心室壓對左心室容積作圖,時間消失了,一次心跳成為一個閉合的環。 兩者包含同樣的四個瓣膜事件:在 Wiggers 圖上是曲線相交處的垂直線,在環上是它的四個角。

Wiggers 圖壓力-容積環
橫軸時間,一次心跳約 0.8 s左心室容積,約 50 到 130 mL
縱軸壓力(mmHg),另有容積、心電圖和心音面板左心室壓(mmHg)
瓣膜事件壓力曲線相交處的虛線環的四個角
心搏量容積曲線從 EDV 降到 ESV 的落差環的寬度
各時期長短直接從時間軸讀出不顯示;環沒有時間刻度
典型用途講解時序、瓣膜音和心電圖收縮力、前負荷、後負荷和心搏功

要把一種圖轉成另一種,就在 Wiggers 圖上同一時刻讀出壓力和容積,把每一組畫成一個點。 環的兩條直邊是兩個等容期,底邊是充填期,圓拱形的頂部是射血期。

關於 Wiggers 圖的常見問題

Wiggers 圖怎麼看?

用垂直切片來讀:在時間軸上選一個時刻,垂直往下看穿每個面板。 那一刻,壓力面板告訴你哪個腔室壓力較高、因此哪些瓣膜開著;容積面板告訴你心室在充填、射血還是都不是;心電圖告訴你剛發生了什麼電活動;心音帶告訴你是否剛有瓣膜關閉。從左邊的 P 波開始,向右依序經過七個時期。

心動週期的 7 個時期是什麼?

心房收縮期、等容收縮期、快速射血期、緩慢射血期、等容舒張期、快速充填期和緩慢充填期(靜止期)。 第 2 到 4 期是心室收縮期,第 5 到 7 期加第 1 期是心室舒張期。在 Wiggers 圖上,每個時期以瓣膜事件或容積曲線斜率的改變為界。

心動週期的 4 個時期是什麼?

心室充填期、等容收縮期、心室射血期和等容舒張期,即把七期中的心房收縮期、快速充填期和靜止期合併為充填期,兩個射血期合併為一個。四條邊界正是四個瓣膜事件,所以這個劃分也對應壓力-容積環的四個角。

心動週期圖和 Wiggers 圖是同一種圖嗎?

大多數時候是,但不一定。 在生理學和醫學中,「心動週期圖」通常就是 Wiggers 圖,也就是疊放的壓力、容積、心電圖和心音曲線。在國高中生物裡,它也可以指一組心臟剖面圖,顯示哪些腔室在收縮、哪些瓣膜開著。這個工具兩種都能畫,說明要曲線還是心臟即可。

重搏切跡是怎麼形成的?

主動脈瓣關閉。 心室舒張時壓力降到主動脈壓以下,血液短暫往心臟回流,把瓣膜猛然關上;回彈在主動脈壓曲線上形成一個小凹陷和隨後的小隆起。它標誌射血結束,與 S2 對齊,也是等容舒張期的開始。

心房壓曲線上的 a 波、c 波和 v 波是什麼?

a 波是心房收縮;c 波是心室開始收縮時二尖瓣往心房鼓起;v 波是二尖瓣關閉時心房由肺靜脈充填。 v 波在二尖瓣打開前達峰,之後血液流入心室,心房壓下降。右心房和頸靜脈搏動中也有同樣的三個波。

為什麼叫等容收縮?

因為心室收縮時兩個瓣膜都關著,容積無法改變。 二尖瓣剛關閉,主動脈瓣還沒打開;壓力在大約 50 ms 內從約 10 mmHg 升到約 80 mmHg,而容積曲線在舒張末期容積處保持水平。等容舒張則是主動脈瓣關閉後反方向的同一段平台。

S1 和 S2 在 Wiggers 圖上的什麼位置?

S1 在等容收縮期開始,二尖瓣和三尖瓣關閉時,緊接 QRS 波群;S2 在重搏切跡處,主動脈瓣和肺動脈瓣關閉時,緊接 T 波。 S1 到 S2 是心室收縮期,S2 到下一個 S1 是舒張期,正常心率下舒張期較長。

心電圖和心動週期怎麼對應?

每個心電圖波都出現在它觸發的機械事件之前不久。 P 波(心房去極化)早於心房收縮,QRS 波群(心室去極化)早於心室壓上升,T 波(心室再極化)出現在心室舒張和主動脈瓣關閉之前。

怎麼從 Wiggers 圖求心搏量、射出分率和心率?

心搏量是容積曲線上舒張末期容積減收縮末期容積,例如 130 − 60 = 70 mL;射出分率是心搏量除以舒張末期容積,此處約 54%;心率是 60 除以一個週期的秒數,0.8 s 即每分鐘 75 次。 心搏量乘以心率得心輸出量,本例約 5.25 L/min。

主動脈瓣狹窄會讓 Wiggers 圖怎麼變化?

射血期左心室壓遠高於主動脈壓,兩者之差就是跨瓣壓差。 主動脈壓本身上升緩慢、峰值延遲,射血期延長,心音帶上 S1 與 S2 之間出現漸強-漸弱型收縮期雜音。

畫出你的 Wiggers 圖

壓力、容積、心電圖和心音排在同一條時間軸上,照你課堂上的叫法標註。

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