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心输出量是心血管生理学的核心概念，指心脏每分钟泵出的血液总量。它等于每搏输出量乘以心率。每搏输出量是心脏每次收缩射出的血液量，心率是每分钟心跳次数。正常成人静息状态下，心输出量约为4到6升每分钟，每搏输出量60到80毫升，心率60到100次每分钟。
前负荷是指心室舒张末期的充盈压力和容量，主要由静脉回流量决定。根据Frank-Starling定律，当心肌纤维初长度增加时，收缩力也会相应增强。这个机制的过程是：静脉回流增加导致心室充盈增加，使心肌纤维被拉长，从而增强收缩力，最终提高每搏输出量和心输出量。这条曲线展示了心肌纤维长度与收缩张力的正相关关系。
后负荷是心室射血时需要克服的阻力，主要包括动脉血压和外周血管阻力。压力-容积环图清楚地展示了后负荷对心脏做功的影响。当后负荷增加时，心室需要产生更高的压力才能开始射血，这会减少每搏输出量，从而降低心输出量。心脏会通过增强收缩力、心室壁增厚和心率代偿性增加来应对后负荷的增加。
心肌收缩力是心肌纤维收缩的内在能力，主要受交感神经和儿茶酚胺调节。当交感神经兴奋时，会激活正性肌力作用，增加心肌细胞内钙离子的释放。钙离子与肌钙蛋白结合增加，促进肌动蛋白和肌球蛋白的相互作用，增强肌丝滑行，从而提高心肌收缩力。这个过程最终导致每搏输出量增加，是心输出量调节的重要机制之一。
心率受交感和副交感神经以及体液因子调节。心率对心输出量有双重影响：适度增加时心输出量提高，但过度增加会缩短心室充盈时间，导致每搏输出量下降，最终使心输出量减少。这条曲线显示了心率与心输出量的关系，最适心率范围在100到150次每分钟，超过180次每分钟时心输出量会明显下降。