心动周期工具

Wiggers 图(心动周期图)生成器

生成带标注的心动周期 Wiggers 图,把主动脉压、心室压、心房压、心室容积、心电图和心音排在同一条时间轴上,另有瓣膜事件版和左右心对比版。适合生理学课堂、考试复习和论文配图。

Wiggers 图示例

以下是所示四条提示词的实际生成结果:带心电图和心音的完整左心 Wiggers 图、只画压力和容积的六标注版、四个瓣膜事件与 S1、S2,以及左心与右心压力对比。点击任一张即可把提示词载入输入框修改。

全标注 Wiggers 图
只画压力和容积
瓣膜事件与心音
左心与右心对比
带标注的 Wiggers 图,含编号的七个心动周期时相、主动脉压、左心室压、左心房压、心室容积、心电图和心音 S1、S2
主动脉压、左心室压、左心房压,心室容积从 130 mL 降到 50 mL,心电图以及 S1 和 S2,共用一条 0.8 s 的时间轴;四个瓣膜事件画成虚线,七个时相在顶部编号。

Wiggers 图详解:四条瓣膜线之间的七个时相

按顶部编号的列,从左到右阅读带标注的图。每个时相的边界都是一次瓣膜开或关,画成一条贯穿四个面板的虚线。

  1. 1

    1–2 心房收缩期 → 等容收缩期

    P 波之后心房收缩(a 波);QRS 之后二尖瓣在 130 mL 时关闭,出现 S1。

  2. 2

    3–4 快速射血期与减慢射血期

    心室压升到主动脉压,主动脉瓣开放,容积从 130 mL 降到 50 mL。

  3. 3

    5 等容舒张期

    在重搏切迹和 S2 处主动脉瓣关闭;两瓣都关,容积不变,压力下降。

  4. 4

    6–7 快速充盈期 → 减慢充盈期

    心室压一低于心房压,二尖瓣开放,心室重新充盈。

四个瓣膜事件的 Wiggers 图:在压力交叉点处二尖瓣关闭、主动脉瓣开放、主动脉瓣关闭、二尖瓣开放,并标出 S1 和 S2
左心房压、左心室压和主动脉压,四个瓣膜交叉点画圈编号,等容收缩期和等容舒张期加阴影,下方心音带上标出 S1 和 S2。

瓣膜何时开、何时关:四个压力交叉点

左心的每个瓣膜,都在心室压曲线与瓣膜另一侧的压力曲线相交的那一刻动作。

  1. 1

    1 和 2:二尖瓣关,主动脉瓣开

    心室压先超过心房压(S1),再超过主动脉压;两者之间所有瓣膜都关闭。

  2. 2

    3 和 4:主动脉瓣关,二尖瓣开

    心室压在切迹处低于主动脉压(S2),再低于心房压,充盈开始。

  3. 3

    只有关闭才有声音

    S1 和 S2 在第 1、3 条线上;健康心脏在第 2、4 条线的开放是无声的。

Wiggers 图与其他心动周期图

一次心跳可以画成随时间变化的曲线,画成各时相的心脏剖面,也可以画成压力对容积的环。说明你的课程或论文用哪一种;下面是大家最常找的几个版本。

带标注的 Wiggers 图

完整的左心图:主动脉压、左心室压和左心房压共用一条 0–120 mmHg 的纵轴,下面是左心室容积,再往下是心电图和心音图,横轴是心率 75 次/分时约 0.8 s 的时间。带标注版要写出 a 波、c 波和 v 波、重搏切迹、舒张末期容积和收缩末期容积、P 波、QRS 波群和 T 波、S1 和 S2、四个瓣膜事件以及七个时相。

心脏剖面版心动周期图

用心脏代替曲线:每个时相一张剖面图,用箭头表示血流方向,每个瓣膜画成开或关。通常至少四格:心房收缩期、等容收缩期、射血期、舒张与充盈。这是入门课用的版本;一旦涉及压力和时序,它就发展成 Wiggers 图。

带心电图的心动周期图

把电活动记录对齐到机械活动上方,显示每个波都比它引起的事件稍早一点。P 波先于心房收缩,QRS 波群先于心室压上升和二尖瓣关闭,T 波出现在射血后期、主动脉瓣关闭之前。可以要求从每个波向下画竖直参考线到压力曲线。

心动周期时相流程图

把七个时相画成一圈方框,每个都注明瓣膜状态:心房收缩期(二尖瓣开、主动脉瓣关)、等容收缩期(都关)、快速与减慢射血期(主动脉瓣开)、等容舒张期(都关)、快速充盈期与减慢充盈期(二尖瓣开)。适合放在曲线图旁做复习卡;四时相版把两个射血期和三个充盈期各自合并。

主动脉瓣狭窄与关闭不全的 Wiggers 图

主动脉瓣狭窄:射血期左心室压远高于主动脉压(峰值 180 mmHg 以上,对比约 120 mmHg),两者之差就是跨瓣压差;主动脉压上升缓慢且峰值延迟,S1 与 S2 之间出现递增-递减型杂音。主动脉瓣关闭不全:舒张期主动脉压大幅下降,脉压增大,在本应是等容舒张的阶段心室容积仍在上升。

二尖瓣狭窄与关闭不全的 Wiggers 图

二尖瓣狭窄:整个舒张期左心房压都高于左心室压,约 20–25 mmHg 而不是 12 以下,心室充盈缓慢,开瓣音之后出现舒张期隆隆样杂音。二尖瓣关闭不全:收缩期血液反流进心房,v 波明显增高,没有真正的等容收缩期,杂音从 S1 持续到 S2。

压力-容积环(不是 Wiggers 图)

由同样两条曲线做成的另一种图:左心室压对左心室容积作图,而不是对时间,所以一次心跳闭合成一个逆时针方向的环。四个角是四个瓣膜事件,宽度是每搏输出量,面积是每搏功。请直接点名要它,Wiggers 图的提示词不会变成环。下面的对比表把两者并排列出。

心动周期上的心音

S1 和 S2 放在瓣膜关闭线上,额外心音放在各自的位置:S3 在快速充盈期、二尖瓣刚开放之后,儿童和运动员中属正常,年长后出现提示心力衰竭;S4 在 S1 之前的心房收缩期,心房把血液推入僵硬的心室时产生。吸气时主动脉瓣和肺动脉瓣关闭不同步,可以加画 S2 分裂。

Wiggers 图上心动周期的 7 个时相

采用 Klabunde 的七时相划分,从 P 波开始从左到右读。瓣膜两列指左心;右心的三尖瓣和肺动脉瓣几乎在同一时刻动作。

时相二尖瓣与主动脉瓣曲线变化
1 心房收缩期二尖瓣开,主动脉瓣关紧随 P 波;心房压出现 a 波;心室容积补充到约 130 mL
2 等容收缩期都关QRS 之后随 S1 开始;容积不变,心室压急剧上升;c 波
3 快速射血期二尖瓣关,主动脉瓣开心室压与主动脉压一起升到约 120 mmHg;容积急剧下降
4 减慢射血期二尖瓣关,主动脉瓣开压力开始下降;容积缓慢降向约 50 mL;出现 T 波
5 等容舒张期都关从 S2 和重搏切迹开始;容积低且不变,心室压急剧下降;v 波达峰
6 快速充盈期二尖瓣开,主动脉瓣关心室压低于心房压;容积迅速上升;如有 S3 在此
7 减慢充盈期(静止期)二尖瓣开,主动脉瓣关压力和容积趋于平稳,主动脉压继续降向 80 mmHg,直到下一个 P 波

并不是所有课程都分七期。 四时相方案只保留心室充盈、等容收缩、射血和等容舒张;也有的把快速和减慢射血合并,或把第 7 期称为静止期(diastasis)。心率 75 次/分时静止期最长,心率加快时最先消失。说明你的课程用哪种划分,图就按它标注。

什么是 Wiggers 图?

Wiggers 图是生理学中标准的心动周期图:把一次心跳中的主动脉压、左心室压、左心房压、左心室容积、心电图和心音画成叠放的曲线,共用一条时间轴。 把它们对齐,就能看出每个瓣膜为什么开或关(两条压力曲线相交处),以及那一刻容积、心电图和心音在做什么。图名来自美国生理学家 Carl J. Wiggers。

要点

  • 心率 75 次/分时,一个心动周期约 0.8 s。 其中心室收缩期约 270 ms,心室舒张期约 430 ms;心率加快时,缩短的主要是舒张期。
  • 瓣膜在压力曲线相交处开或关。 心室压超过心房压时二尖瓣关闭,超过主动脉压时主动脉瓣开放;反方向的两次交叉使主动脉瓣关闭、二尖瓣开放。
  • 左心室舒张末期容积约 130 mL,收缩末期容积约 50–60 mL。 两者之差约 70–80 mL,就是每搏输出量;除以舒张末期容积,射血分数约为 55–60%。
  • S1 是二尖瓣和三尖瓣关闭,S2 是主动脉瓣和肺动脉瓣关闭。 健康心脏中两次瓣膜开放没有声音,所以心音图上只有两个心音。
  • 心室充盈约 70–80% 是被动的。 心房收缩前,血液就经开放的二尖瓣流入;舒张末期的心房收缩补上最后的 20–30%。

Wiggers 图与压力-容积环的区别

Wiggers 图把压力、容积、心电图和心音对时间作图;压力-容积环把左心室压对左心室容积作图,时间消失了,一次心跳成为一个闭合的环。 两者包含同样的四个瓣膜事件:在 Wiggers 图上是曲线相交处的竖线,在环上是它的四个角。

Wiggers 图压力-容积环
横轴时间,一次心跳约 0.8 s左心室容积,约 50 到 130 mL
纵轴压力(mmHg),另有容积、心电图和心音面板左心室压(mmHg)
瓣膜事件压力曲线相交处的虚线环的四个角
每搏输出量容积曲线从 EDV 降到 ESV 的落差环的宽度
各时相时长直接从时间轴读出不显示;环没有时间刻度
典型用途讲解时序、瓣膜音和心电图收缩力、前负荷、后负荷和每搏功

要把一种图转成另一种,就在 Wiggers 图上同一时刻读出压力和容积,把每一对画成一个点。 环的两条竖边是两个等容期,底边是充盈期,圆拱形的顶部是射血期。

关于 Wiggers 图的问题

Wiggers 图怎么看?

按竖直切片来读:在时间轴上选一个时刻,竖直向下看穿每个面板。 那一刻,压力面板告诉你哪个腔室压力更高、因此哪些瓣膜开着;容积面板告诉你心室在充盈、射血还是都不是;心电图告诉你刚发生了什么电活动;心音带告诉你是否刚有瓣膜关闭。从左边的 P 波开始,向右依次经过七个时相。

心动周期的 7 个时相是什么?

心房收缩期、等容收缩期、快速射血期、减慢射血期、等容舒张期、快速充盈期和减慢充盈期(静止期)。 第 2 到 4 期是心室收缩期,第 5 到 7 期加第 1 期是心室舒张期。在 Wiggers 图上,每个时相以瓣膜事件或容积曲线斜率的改变为界。

心动周期的 4 个时相是什么?

心室充盈期、等容收缩期、心室射血期和等容舒张期,即把七时相中的心房收缩期、快速充盈期和静止期合并为充盈期,两个射血期合并为一个。四条边界正是四个瓣膜事件,所以这一划分也对应压力-容积环的四个角。

心动周期图和 Wiggers 图是一回事吗?

大多数时候是,但不总是。 在生理学和医学中,“心动周期图”通常就是 Wiggers 图,即叠放的压力、容积、心电图和心音曲线。在中学生物里,它也可以指一组心脏剖面图,显示哪些腔室在收缩、哪些瓣膜开着。这个工具两种都能画,说明要曲线还是心脏即可。

重搏切迹是怎么形成的?

主动脉瓣关闭。 心室舒张时压力降到主动脉压以下,血液短暂地向心脏回流,把瓣膜猛然关上;回弹在主动脉压曲线上形成一个小凹陷和随后的小隆起。它标志射血结束,与 S2 对齐,也是等容舒张期的开始。

心房压曲线上的 a 波、c 波和 v 波是什么?

a 波是心房收缩;c 波是心室开始收缩时二尖瓣向心房膨出;v 波是二尖瓣关闭时心房由肺静脉充盈。 v 波在二尖瓣开放前达峰,之后血液流入心室,心房压下降。右心房和颈静脉搏动中也有同样的三个波。

为什么叫等容收缩?

因为心室收缩时两个瓣膜都关着,容积无法改变。 二尖瓣刚关闭,主动脉瓣还没开放;压力在大约 50 ms 内从约 10 mmHg 升到约 80 mmHg,而容积曲线在舒张末期容积处保持水平。等容舒张则是主动脉瓣关闭后反方向的同一段平台。

S1 和 S2 在 Wiggers 图上的什么位置?

S1 在等容收缩期开始,二尖瓣和三尖瓣关闭时,紧随 QRS 波群;S2 在重搏切迹处,主动脉瓣和肺动脉瓣关闭时,紧随 T 波。 S1 到 S2 是心室收缩期,S2 到下一个 S1 是舒张期,正常心率下舒张期更长。

心电图和心动周期怎样对应?

每个心电图波都出现在它触发的机械事件之前不久。 P 波(心房去极化)先于心房收缩,QRS 波群(心室去极化)先于心室压上升,T 波(心室复极化)出现在心室舒张和主动脉瓣关闭之前。

怎样从 Wiggers 图求每搏输出量、射血分数和心率?

每搏输出量是容积曲线上舒张末期容积减收缩末期容积,例如 130 − 60 = 70 mL;射血分数是每搏输出量除以舒张末期容积,此处约 54%;心率是 60 除以一个周期的秒数,0.8 s 即 75 次/分。 每搏输出量乘心率得心输出量,本例约 5.25 L/min。

主动脉瓣狭窄会让 Wiggers 图怎样变化?

射血期左心室压远高于主动脉压,两者之差就是跨瓣压差。 主动脉压本身上升缓慢、峰值延迟,射血期延长,心音带上 S1 与 S2 之间出现递增-递减型收缩期杂音。

画出你的 Wiggers 图

压力、容积、心电图和心音排在同一条时间轴上,按你课上的叫法标注。

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