下列何者可使正常成人心臟之心搏量（stroke volume）增加？

本題觀念：

本題主要測驗心臟生理學中影響心搏量 (Stroke Volume, SV) 的三大因素：前負荷 (Preload)、後負荷 (Afterload) 與 心肌收縮力 (Contractility)，特別是 法蘭克-史達林定律 (Frank-Starling Law) 的應用。

心搏量公式：$SV = EDV - ESV$

• $EDV$：舒張末期容積 (End-Diastolic Volume)
• $ESV$：收縮末期容積 (End-Systolic Volume)

選項分析

• A. 心跳頻率增加 (Incorrect)

  • 心跳頻率 (Heart Rate, HR) 增加會縮短心動週期，特別是舒張期 (Diastole) 的時間。
  • 由於舒張期是心室充血的時期，時間縮短會導致心室充血不足，使 舒張末期容積 (LVEDV) 下降。
  • 根據 Frank-Starling 定律，LVEDV 下降會導致心肌纖維拉伸減少，收縮力減弱，最終使心搏量 (SV) 減少。
  • (註：雖然交感神經興奮同時會增加心跳與收縮力，但在單純探討「頻率增加」對充血時間的物理影響時，心搏量通常是下降的)。

• B. 左心室舒張末期體積增加 (Correct)

  • 這正是 法蘭克-史達林定律 (Frank-Starling Law) 的核心概念。
  • 前負荷 (Preload) 通常以左心室舒張末期體積 (LVEDV) 或壓力來代表。
  • 當 LVEDV 增加（即回心血量增加），心室壁的心肌纖維被拉長，使肌節 (Sarcomere) 達到更理想的長度，產生更強的彈性回縮力與收縮力。
  • 更強的收縮力能將更多血液打出，導致 心搏量 (SV) 增加。

• C. 主動脈壓增加 (Incorrect)

  • 主動脈壓代表左心室射血時必須克服的阻力，即 後負荷 (Afterload)。
  • 當後負荷增加（如高血壓），心室肌需要消耗更多能量來克服壓力才能打開主動脈瓣射血，且射血期縮短。
  • 這會導致血液無法完全打出，使 收縮末期容積 (ESV) 增加（殘留在心室的血變多）。
  • 因為 $SV = EDV - ESV$，當 ESV 增加時，心搏量 (SV) 會減少。

• D. 左心房壓力下降 (Incorrect)

  • 左心房壓力是推動血液流入左心室的主要動力。
  • 若左心房壓力下降，心房與心室之間的壓力差變小，導致左心室充血減少。
  • 充血減少意味著 舒張末期容積 (LVEDV) 下降。
  • 根據 Frank-Starling 定律，LVEDV 下降會導致 心搏量 (SV) 減少。

答案解析

正確答案為 (B) 左心室舒張末期體積增加。 根據心臟生理學的 法蘭克-史達林機制 (Frank-Starling Mechanism)，在生理限度內，心臟的搏出量與其舒張末期的容積（心肌纖維的初長）成正比。當左心室舒張末期體積 (LVEDV) 增加時，心肌纖維被拉長，產生更大的收縮力量，從而增加心搏量 (Stroke Volume)。這是一種心臟自我調節機制，確保心臟能將回流的血液有效地打出去。

核心知識點

考生應重點複習以下心臟生理學概念：

1. 心搏量 (SV) 的決定因素：
   • Preload (前負荷)：正比於 SV。指標：EDV (舒張末期容積)、靜脈回流 (Venous Return)。機制：Frank-Starling Law。
   • Afterload (後負荷)：反比於 SV。指標：主動脈壓 (Aortic Pressure)、總周邊阻力 (TPR)。
   • Contractility (收縮力)：正比於 SV。受交感神經 (Ca²⁺ influx) 影響，與前負荷無關（非長度依賴性）。
2. 心輸出量 (CO) 公式：$CO = HR \times SV$。需理解 HR 過快 (如 >160-180 bpm) 時，因充血時間過短導致 SV 大幅下降，CO 反而可能降低。

參考資料

1. Frank-Starling law. Wikipedia. Link
2. Physiology, Stroke Volume. StatPearls [NCBI Bookshelf]. Link
3. Cardiac Physiology: Factors Affecting Stroke Volume. Lumen Learning. Link