心力衰竭病理

心力衰竭的主要病理生理学是通过损伤或超负荷降低心肌的效率。因此，它可能由多种情况引起，包括心肌梗塞（心肌缺氧并死亡）、高血压（增加泵血所需的收缩力）和淀粉样变性（其中折叠错误蛋白质沉积在心肌中，使其变硬）。随着时间的推移，这些工作量的增加将对心脏本身产生变化。

由于心室超负荷，心力衰竭患者的心脏收缩力可能会降低。在健康的心脏中，心室充盈的增加会导致收缩力增加（根据心脏的弗兰克-斯塔林定律），从而增加心输出量。在心力衰竭中，这种机制失败了，因为心室充满了血液，以至于心肌收缩变得不那么有效。这是由于在过度拉伸的心肌中交联肌动蛋白和肌球蛋白丝的能力降低。

收缩期、舒张期或两者均失败可能导致每搏输出量减少。收缩末期容积增加通常是由收缩力降低引起的。心室充盈受损导致舒张末期容积减少；这发生在心室顺应性下降时（即当壁变硬时）。由于心脏更努力地工作以满足正常的代谢需求，因此随着需氧量（例如，运动）增加而增加的心输出量会减少。这导致心力衰竭中常见的运动不耐受。这转化为一个人的心脏储备的损失，或心脏在剧烈的体育活动中更加努力工作的能力。由于心脏必须更加努力地满足正常的新陈代谢需求，因此无法满足运动时身体的新陈代谢需求。

心力衰竭患者的一个常见发现是心率增加，这是由增加的交感神经活动刺激以维持足够的心输出量。最初，这有助于通过维持血压和灌注来补偿心力衰竭，但会对心肌造成进一步的压力，增加冠状动脉灌注需求，这可能导致缺血性心脏病的恶化。交感神经活动也可能导致潜在的致命异常心律。可能会增加心脏肌肉层的物理尺寸。这是由于终末分化的心肌纤维尺寸增加以试图改善收缩性。这可能有助于增加刚度，从而降低舒张期放松的能力。心室扩大也可能发生并导致衰竭心脏的扩大和球形。由于心脏的机械和低效收缩，心室容积的增加也会导致每搏输出量的减少。

一般影响是心输出量减少和心脏压力增加之一。这会增加心脏骤停的风险（特别是由于心室心律异常）并减少身体其他部位的血液供应。在慢性疾病中，心输出量减少会导致身体其他部位发生许多变化，其中一些是生理补偿，其中一些是疾病过程的一部分：

• 动脉血压下降。这会抑制颈动脉窦和主动脉弓中与孤束核相连的压力感受器。大脑中的这个中心增加交感神经活动，将儿茶酚胺释放到血液中。与 alpha-1 受体结合导致全身动脉血管收缩。这有助于恢复血压，但也会增加总外周阻力，增加心脏的工作量。与心肌中的 β-1 受体结合会增加心率并使收缩更加有力，以试图增加心输出量。然而，这也增加了心脏必须执行的工作量。
• 交感神经刺激的增加还会导致垂体后叶分泌加压素（也称为抗利尿激素或 ADH），从而导致肾脏液体潴留。这会增加血容量和血压。
• 心力衰竭还限制了肾脏处理钠和水的能力，这进一步增加了水肿。流向肾脏的血流量减少会刺激肾素的释放——肾素是一种催化产生强效血管加压剂血管紧张素的酶。血管紧张素及其代谢物引起进一步的血管收缩，并刺激肾上腺类固醇醛固酮的分泌增加。这会促进肾脏的盐分和体液潴留。
• 长期高水平的循环神经内分泌激素如儿茶酚胺、肾素、血管紧张素和醛固酮直接影响心肌，长期导致心脏结构重塑。这些重塑效应中的许多似乎是由转化生长因子 β (TGF-β) 介导的，TGF-β 是由儿茶酚胺和血管紧张素 II 引发的信号转导级联的常见下游靶标，也由表皮生长因子 (EGF) 介导，它是醛固酮激活的信号通路靶点
• 骨骼肌灌注减少导致肌纤维萎缩。这可能导致虚弱、疲劳增加和峰值力量下降——所有这些都会导致运动不耐受。

增加的外周阻力和更大的血容量对心脏造成进一步的压力，并加速了对心肌的损伤过程。血管收缩和液体潴留会在毛细血管中产生增加的静水压力。这改变了力的平衡，有利于间质液的形成，因为增加的压力迫使额外的液体从血液中流出，进入组织。这会导致组织水肿（液体积聚）。在右侧心力衰竭中，这通常始于脚踝，由于重力的影响，静脉压高（尽管如果患者卧床，骶骨区域可能会开始积液。）它也可能发生在腹腔，其中积液称为腹水。在左侧心力衰竭中，肺部会出现水肿——这被称为心源性肺水肿。这会降低备用通气能力，导致肺部僵硬，并通过增加空气和血液之间的距离来降低气体交换的效率。其后果是呼吸困难（呼吸急促）、端坐呼吸和阵发性夜间呼吸困难。

心力衰竭的症状很大程度上取决于心脏的哪一侧衰竭。左侧将血液泵入体循环，而右侧将血液泵入肺循环。虽然左侧心力衰竭会减少全身循环的心输出量，但最初的症状通常是由于对肺循环的影响而表现出来的。在收缩功能障碍中，射血分数降低，左心室血容量异常升高。在舒张功能障碍中，舒张末期心室压力会很高。这种容量或压力的增加会返回到左心房，然后返回到肺静脉。肺静脉的容量或压力增加会损害肺泡的正常引流，并有利于液体从毛细血管流向肺实质，引起肺水肿。这会损害气体交换。因此，左侧心力衰竭常出现呼吸系统症状：呼吸急促、端坐呼吸和阵发性夜间呼吸困难。

重症心肌病患者心输出量减少和灌注不良的影响更加明显，患者会出现四肢冰冷、发绀、跛行、全身无力、头晕、昏厥等症状。

由肺水肿引起的低血氧引起肺循环中的血管收缩，从而导致肺动脉高压。由于右心室产生的压力远低于左心室（健康个体分别约为 20 mmHg 和约 120 mmHg），但仍产生与左心室完全相同的心输出量，这意味着肺血管阻力略有增加导致右心室必须完成的工作量大幅增加。然而，左侧心力衰竭导致右侧心力衰竭的主要机制实际上并没有得到很好的理解。一些理论援引由神经激素激活介导的机制。机械效应也可能起作用。随着左心室扩张，

由收缩功能障碍引起的心力衰竭更容易识别。它可以简单地描述为心脏泵功能的故障。它的特点是射血分数降低（小于 45%）。心室收缩强度减弱，不足以产生足够的每搏输出量，导致心输出量不足。通常，这是由心肌细胞或其分子成分的功能障碍或破坏引起的。在杜氏肌营养不良等先天性疾病中，个体肌细胞的分子结构受到影响。炎症（如心肌炎）或浸润（如淀粉样变性）会损害肌细胞及其成分。毒素和药剂（如乙醇、可卡因、多柔比星、和安非他明）引起细胞内损伤和氧化应激。最常见的损伤机制是缺血导致梗塞和瘢痕形成。心肌梗塞后，死亡的心肌细胞被瘢痕组织取代，对心肌的功能造成有害影响。在超声心动图上，这表现为异常的室壁运动（运动功能减退）或缺乏室壁运动（运动不能）。

由于心室未充分排空，心室舒张末期压力和容量增加。这被传送到心房。在心脏的左侧，增加的压力传递到肺脉管系统，由此产生的静水压力有利于液体外渗到肺实质中，从而导致肺水肿。在心脏的右侧，增加的压力传递到全身静脉循环和全身毛细血管床，有利于液体外渗到靶器官和四肢组织，导致依赖性外周水肿。

由舒张功能障碍引起的心力衰竭通常被描述为心室不能充分放松，通常表示心室壁较硬。Pierre-Simon Laplace 首次描述了舒张期心室壁的硬度和收缩性。这会导致心室充盈不足，从而导致每搏输出量 (SV) 不足。SV 是一个数学术语，可以处理许多变量。心室舒张失败也会导致舒张末期压力升高，最终结果与收缩功能障碍的情况相同（左心衰竭出现肺水肿，右心衰竭出现外周水肿）。

舒张功能障碍可由与导致收缩功能障碍的过程相似的过程引起，尤其是影响心脏重塑的原因。

如果收缩功能得以保留，舒张功能障碍可能不会表现出来，除非在生理极端情况下。患者在休息时可能完全无症状。然而，它们对心率的增加非常敏感，并且突然发作的心动过速（这可能仅由对劳累、发烧或脱水的生理反应引起，或由病理性快速心律失常如心房颤动伴快速心室反应引起）可能导致闪光性肺水肿。因此，充分的心率控制（通常使用减缓 AV 传导的药物，如钙通道阻滞剂或 β 受体阻滞剂）对于预防急性失代偿至关重要。

左心室舒张功能可以通过超声心动图通过测量各种参数来确定，例如 E/A 比（早期与心房左心室充盈比）、E（左心室早期充盈）减速时间和等容舒张时间。