心周期。心周期における圧と容積の変化。心音。

🧠 心周期cardiac cycle 心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期） は「4つのルール」から機械的に導出できる。 ①血液は非圧縮性 incompressibility 非圧縮性（incompressibility） incompressibility（非圧縮性） ②血流は圧較差 pressure gradient 圧較差（pressure gradient） pressure gradient（圧較差） の方向に流れる ③弁の開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） は流れの向きで受動的に決まる ④閉じた弁を血液は通れない。この4条件だけで、心房・心室・大動脈の圧の大小関係 zone1-3 大小関係（zone1-3） zone1-3（大小関係） を追えば、いつ弁が開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） し、いつ心音 heart sounds 心音（heart sounds） heart sounds（心音） が鳴り、いつ容積が変化するかがすべて論理的に決まる。

心音

💡 「弁が閉じる音」は覚え方としては正しいが、鳴っているのは弁そのものではない。 心音heart sounds 心音（heart sounds）heart sounds（心音） は心臓と血液を一体とした系（cardiohemic system）の振動として生じる圧変動であり、弁の閉鎖はその振動を引き起こす出来事の一つである。ヒトで左心カテーテル検査 left heart catheterization 左心カテーテル検査（left heart catheterization） left heart catheterization（左心カテーテル検査） と上腕カフ計測 measuring 計測（measuring） measuring（計測） を同時に行った解析では、第2心音 heart sounds 心音（heart sounds） heart sounds（心音） に相当する振動波束は収縮末期 end-systolic 収縮末期（end-systolic） end-systolic（収縮末期） の血流減速 deceleration 減速（deceleration） deceleration（減速） に必要な左室の伸長に由来し、それが大動脈弁の閉鎖を引き起こすと説明されている¹。弁の開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） と心音 heart sounds 心音（heart sounds） heart sounds（心音） の対応を覚えるうえでこの表はそのまま使ってよい。

心周期の定義

心周期cardiac cycle 心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期） は収縮期（心室収縮）と拡張期（心室弛緩）に分かれる。

心周期構築の4原則

1. 血液は非圧縮性 incompressibility 非圧縮性（incompressibility） incompressibility（非圧縮性） ——容積変化は無視 neglect 無視（neglect） neglect（無視） できる。
2. 血流の方向は圧較差 pressure gradient 圧較差（pressure gradient） pressure gradient（圧較差） で決まる（高圧→低圧）。
3. 弁の開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） は流れの向きに応じて受動的に決まる（例：房室弁 AV valve 房室弁（AV valve） AV valve（房室弁） は心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） ＞心室圧 ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure） ventricular pressure（心室圧） で開く、半月弁semilunar valves 半月弁（semilunar valves）semilunar valves（半月弁） は大動脈圧 aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure） aortic pressure（大動脈圧） ＞心室圧 ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure） ventricular pressure（心室圧） で閉じる）。
4. 閉じた弁を血液は通過しない。

心周期の4相

flowchart TD
  A["相1：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial depolarization'>心房脱分極</span>・収縮（拡張期）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial pressure'>心房圧</span>↑→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular filling'>心室充満</span>↑"]
  A --> B["相2：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isovolumetric contraction'>等容性収縮</span>（収縮期開始）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular pressure'>心室圧</span>><span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial pressure'>心房圧</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='AV valve'>房室弁</span>閉鎖=I音<br>両弁とも閉鎖=容積一定"]
  B --> C["相3：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ejection'>駆出</span>期（収縮期→拡張期）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular pressure'>心室圧</span>><span class='jp-term jp-term-diagram' title='aortic pressure'>大動脈圧</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='semilunar valves'>半月弁</span>開放→血液<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ejection'>駆出</span>"]
  C --> D["相4：<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isovolumic'>等容性</span>弛緩（拡張期）<br><span class='jp-term jp-term-diagram' title='aortic pressure'>大動脈圧</span>><span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular pressure'>心室圧</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='semilunar valves'>半月弁</span>閉鎖=II音<br>両弁とも閉鎖=容積一定"]
  D -->|"<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ventricular pressure'>心室圧</span><<span class='jp-term jp-term-diagram' title='atrial pressure'>心房圧</span>→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='AV valve'>房室弁</span>開放"| A

相1：心房収縮期（拡張期後期）

SA結節の発火（P波）が心房を脱分極させ、心房収縮atrial contraction 心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮） により心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） が上昇、心室充満ventricular filling 心室充満（ventricular filling）ventricular filling（心室充満） （心室容積↑）が進む。心房・心室圧ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧） はともに上昇し、心房収縮atrial contraction 心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮） 終了とともに心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） は低下する。大動脈からの血液流出がわずかに減るため大動脈圧 aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure） aortic pressure（大動脈圧） もわずかに低下する。

相2：等容性収縮期

心室圧ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧） が心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） を上回ると房室弁 AV valve 房室弁（AV valve） AV valve（房室弁） が閉鎖（I音、収縮期の開始）。心室が脱分極・収縮し心室圧 ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure） ventricular pressure（心室圧） が急上昇 surge 急上昇（surge） surge（急上昇） するが、房室弁AV valve房室弁（AV valve）AV valve（房室弁）・半月弁semilunar valves 半月弁（semilunar valves）semilunar valves（半月弁） とも閉鎖しているため容積は一定＝等容性収縮 isovolumetric contraction等容性収縮（isovolumetric contraction） isovolumetric contraction（等容性収縮）。

相3：駆出期

心室圧ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧） が大動脈圧 aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure） aortic pressure（大動脈圧） を超えると半月弁 semilunar valves 半月弁（semilunar valves） semilunar valves（半月弁） が開放し、血液が心室から大動脈へ駆出 ejection 駆出（ejection） ejection（駆出） される。心室圧ventricular pressure心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧）・大動脈圧aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure）aortic pressure（大動脈圧） はわずかに上昇後、心室再分極ventricular repolarization 心室再分極（ventricular repolarization）ventricular repolarization（心室再分極） とともに低下する。大動脈圧aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure）aortic pressure（大動脈圧） が心室圧 ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure） ventricular pressure（心室圧） を上回った時点で半月弁 semilunar valves 半月弁（semilunar valves） semilunar valves（半月弁） が閉鎖し（II音、収縮期の終了＝拡張期の開始）駆出 ejection 駆出（ejection） ejection（駆出） 期が終わる。

相4：等容性弛緩期

心室圧ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧） が急速に低下するが、全弁閉鎖のため容積は一定＝等容性 isovolumic 等容性（isovolumic） isovolumic（等容性） 弛緩。心室圧ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure）ventricular pressure（心室圧） はなお心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） より高い。心房収縮atrial contraction 心房収縮（atrial contraction）atrial contraction（心房収縮） がゆるやかに始まり心房圧 atrial pressure 心房圧（atrial pressure） atrial pressure（心房圧） が上昇し、心房圧atrial pressure 心房圧（atrial pressure）atrial pressure（心房圧） が心室圧 ventricular pressure 心室圧（ventricular pressure） ventricular pressure（心室圧） を超えると房室弁 AV valve 房室弁（AV valve） AV valve（房室弁） が開放し心室充満 ventricular filling 心室充満（ventricular filling） ventricular filling（心室充満） が始まる。切痕notch (incisure)切痕（notch (incisure)）notch (incisure)（切痕）は半月弁 semilunar valves 半月弁（semilunar valves） semilunar valves（半月弁） 閉鎖を反映し、大動脈圧aortic pressure 大動脈圧（aortic pressure）aortic pressure（大動脈圧） はその後緩やかに低下する。

心周期の数値

圧

容積

💡 収縮末期end-systolic 収縮末期（end-systolic）end-systolic（収縮末期） でも心室容積の半分以上（60mL）が残っている。 これは「収縮＝空にする」という直感的イメージを修正する重要なポイントで、駆出率ejection fraction 駆出率（ejection fraction）ejection fraction（駆出率） （正常50〜75%）の生理的意味を理解する鍵になる。

⚠️ 駆出率ejection fraction 駆出率（ejection fraction）ejection fraction（駆出率） の基準値 baseline / reference value 基準値（baseline / reference value） baseline / reference value（基準値） は性別を無視 neglect 無視（neglect） neglect（無視） した単一の区間ではない。 心臓MRIcardiac MRI 心臓MRI（cardiac MRI）cardiac MRI（心臓MRI） によるヒト健常者804例（45〜74歳、UK Biobank）の基準値 baseline / reference value 基準値（baseline / reference value） baseline / reference value（基準値） 研究では、左室駆出率left ventricular ejection fraction (LVEF) 左室駆出率（left ventricular ejection fraction (LVEF)）left ventricular ejection fraction (LVEF)（左室駆出率） は男性より女性で有意に高く（女性61±5% vs 男性58±5%）、両性とも加齢による変化はほぼ一定だった。「0.5〜0.75」という単一区間は目安であり、実際の判定には性別を考慮した基準値 baseline / reference value 基準値（baseline / reference value） baseline / reference value（基準値） を用いる²。

時間

左室圧-容積ループ

圧を容積の関数としてプロットするとループを描く。

flowchart TD
  A["A: <span class='jp-term jp-term-diagram' title='mitral valve'>僧帽弁</span>開放（低圧、容積50mL）"] --> B["充満：容積50→120mL（低圧のまま）"]
  B --> C["C: <span class='jp-term jp-term-diagram' title='mitral valve'>僧帽弁</span>閉鎖（容積120mL=EDV）"]
  C --> D["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isovolumetric contraction'>等容性収縮</span>：圧10→90mmHgに上昇（容積一定）"]
  D --> E["D: 大動脈弁開放"]
  E --> F["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ejection'>駆出</span>：圧上昇しつつ<span class='jp-term jp-term-diagram' title='volume loss'>容積減少</span>（120→70mL付近）"]
  F --> G["E: 圧ピーク（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='ejection'>駆出</span>継続）"]
  G --> H["F: 大動脈弁閉鎖（圧約100mmHg、容積50mL=ESV）"]
  H --> I["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='isovolumic'>等容性</span>弛緩：圧低下（容積一定）→Aに復帰"]

• 横軸（容積）×縦軸（圧）で囲まれるループの面積は、その心周期 cardiac cycle 心周期（cardiac cycle） cardiac cycle（心周期） で心臓がなした仕事（一回仕事量, stroke work）に相当する。
• ループの横幅＝一回拍出量 stroke volume 一回拍出量（stroke volume） stroke volume（一回拍出量） （SV）。

まとめ

• I音は房室弁 AV valve 房室弁（AV valve） AV valve（房室弁） 閉鎖（収縮期開始）、II音は半月弁 semilunar valves 半月弁（semilunar valves） semilunar valves（半月弁） 閉鎖（拡張期開始）に対応する。
• 心周期cardiac cycle 心周期（cardiac cycle）cardiac cycle（心周期） は心房収縮 atrial contraction 心房収縮（atrial contraction） atrial contraction（心房収縮） →等容性収縮 isovolumetric contraction 等容性収縮（isovolumetric contraction） isovolumetric contraction（等容性収縮） （I音）→駆出 ejection 駆出（ejection） ejection（駆出） →等容性 isovolumic 等容性（isovolumic） isovolumic（等容性） 弛緩（II音）の4相からなり、弁の開閉 gating 開閉（gating） gating（開閉） はすべて圧較差 pressure gradient 圧較差（pressure gradient） pressure gradient（圧較差） で受動的に決まる。
• EDV 140mL、ESV 60mL、SV 80mL、EF 0.5〜0.75が基準値 baseline / reference value基準値（baseline / reference value） baseline / reference value（基準値）。収縮期約0.3秒、拡張期約0.5秒で心周期 cardiac cycle 心周期（cardiac cycle） cardiac cycle（心周期） は約0.8秒。
• 左室圧-容積ループ pressure-volume loop 容積ループ（pressure-volume loop） pressure-volume loop（容積ループ） は4相を圧-容積平面上に描いたもので、ループ面積が心臓の一回仕事量を表す。