Желудочки сердца формируют градиент давления по направлению от высокого к низкому. Благодаря ему осуществляется движение крови. При сокращении и расслаблении отделов образуется сердечный цикл. Продолжительность его при частоте сокращений 75 раз в минуту составляет 0,8 с. Исследование и оценка хода процесса представляют диагностическую важность при обследовании пациентов с кардиологическими патологиями. Рассмотрим это явление подробнее.
Сердечный цикл: схема. Состояние паузы
Удобнее всего начинать рассмотрение явления с общей диастолы желудочков и предсердий. Сердечный цикл (работа сердца) в этом случае находится в состоянии паузы. При этом полумесячные клапаны органа закрыты, атриовентрикулярные, наоборот, - открыты. Сердечный цикл (таблица будет приведена в конце статьи) начинается со свободного поступления венозной крови в полости желудочков и предсердий. Она полностью наполняет эти отделы. Давление в полостях, так же как и в пролегающих рядом венах, находится на уровне 0. Сердечный цикл состоит из этапов, при которых движение крови осуществляется за счет расслабления или сокращения мышц отделов органа.
Систола предсердий
В синусовом узле возникает возбуждение. Сначала оно отправляется в мышцу предсердий. В результате происходит систола - сокращение. Длительность этого этапа - 0,1 с. За счет сокращения волокон мускулатуры, находящихся вокруг венозных отверстий, перекрывается просвет сосудов. Так формируется своеобразная атриовентрикулярная замкнутая полость. На фоне сокращения мышц предсердий происходит повышение давления в этих полостях до 3-8 мм рт. ст. За счет этого из полостей определенная часть крови переходит в желудочки посредством атриовентрикулярных отверстий. В результате объем в них доходит до 130-140 мл. Затем в сердечный цикл включается диастола. Она длится 0,7 с.
Сердечный цикл и его фазы. Систола желудочков
Ее длительность - порядка 0,33 с. Систола желудочков разделена на 2 периода. В каждом из них выделяют определенные фазы. 1 период напряжения идет до того момента, пока не откроются полумесячные клапаны. Для этого давление в желудочках должно стать выше. Оно должно быть больше, чем в соответствующих стволах артерий. В аорте диастолическое давление находится на уровне 70-80 мм рт. ст., в легочной артерии оно составляет около 10-15 мм рт. ст. Длительность периода напряжения - порядка 0,8 с. Начало этого периода связано с фазой асинхронного сокращения. Ее длительность - 0,05 с. О таком начале свидетельствует разновременное сокращение волокон в желудочках. Первыми реагируют кардиомиоциты. Они находятся около волокон проводящей структуры.
Изометрическое сокращение
Эта фаза длится около 0,3 с. Сокращаются одновременно все волокна желудочков. Начало процесса приводит к тому, что при еще закрытых полумесячных клапанах ток крови направляется в зону нулевого давления. Так в сердечный цикл и его фазы вовлекаются предсердия. Лежащие на пути крови атриовентрикулярные клапаны закрываются. Предотвращают выворачивание их в полости предсердий сухожильные нити. Еще большую устойчивость клапанам придают папиллярные мышцы. В результате на определенный период полости желудочков замыкаются. И до того момента, пока в них за счет сокращения не повысится давление выше показателя, который необходим для открытия полумесячных клапанов, значительного сокращения в волокнах не произойдет. Увеличивается лишь внутреннее напряжение. При изометрическом сокращении, таким образом, все сердечные клапаны прикрыты.
Изгнание крови
Это следующий период, который входит в сердечный цикл. Он начинается открытием клапанов легочной артерии и аорты. Его длительность - 0,25 с. Состоит этот период из двух фаз: медленного (порядка 0,13 с) и быстрого (около 0,12 с) изгнания крови. Аортальные клапаны открываются при уровне давления 80, а легочные - порядка 15 мм рт. ст. Через сравнительно узкие отверстия артерий может пройти сразу весь объем выталкиваемой крови. Это примерно 70 мл. В связи с этим при последующем сокращении миокарда происходит дальнейшее повышение давления крови в желудочках. Так, в левом оно увеличивается до 120-130, а в правом - 20-25 мм рт. ст. Быстрому выбросу в сосуд части крови сопутствует формируемый повышенный градиент между аортой (артерии легкого) и желудочком. Вследствие незначительной пропускной способности сосуды начинают переполняться. Теперь в них начинает повышаться давление. Между сосудами и желудочками происходит постепенное уменьшение градиента. В результате замедляется кровоток. В легочной артерии давление невысокое. В связи с этим изгнание крови из левого желудочка начинается несколько позднее, чем из правого.
Диастола
Когда сосудистое давление повышается до показателей полостей желудочков, прекращается изгнание крови. С этого момента начинается диастола - расслабление. Этот период продолжается около 0,47 с. С моментом прекращения желудочкового сокращения совпадает период окончания изгнания крови. Как правило, в желудочках конечно-систолический объем составляет 60-70 мл. Завершение изгнания провоцирует закрытие полумесячных клапанов обратным током содержащейся в сосудах крови. Данный период носит название продиастолического. Он длится около 0,04 с. С этого момента напряжение спадает и начинается изометрическое расслабление. Оно длится 0,08 с. После него желудочки под воздействием наполняющей их крови расправляются. Длительность диастолы предсердий - порядка 0,7 с. Наполнение полостей осуществляется преимущественно венозной, пассивно поступающей кровью. Тем не менее, есть возможность выделить "активный" элемент. При сокращении желудочков происходит смещение плоскости атриовентрикулярной перегородки в сторону верхушки сердца.
Наполнение желудочков
Этот период разделен на две фазы. Медленная соответствует систоле предсердий, быстрая - диастоле. Перед тем как начнется новый сердечный цикл, желудочки, равно как и предсердия, успеют полностью наполниться кровью. В связи с этим при поступлении нового объема при систоле общее внутрижелудочковое количество увеличится только на 20-30%. Однако этот уровень существенно увеличивается на фоне повышения интенсивности деятельности сердца в диастолический период, когда кровь не успевает наполнять желудочки.
Таблица
Выше подробно описано, как протекает сердечный цикл. Таблица, представленная ниже, отражает все этапы кратко.
Всего доброго и не болейте!
Сердечный цикл. Периоды и фазы деятельности сердца.
Характерной особенностью сердца является непрерывная ритмическая деятельность, которая проявляется в последовательном сокращении и расслаблении его отделов. Сокращение называется систолой, расслабление – диастолой.
В цепи работы сердца выделяются отдельные повторяющиеся циклы. Сердечный цикл – это совокупность электрических, механических и биохимических процессов, происходящих в сердце в течении одного полного сокращения и расслабления.
Один цикл соответствует одному сердечному толчку или одному пульсовому удару (одна систола и одна диастола предсердий и желудочков). При 60 сокращениях в 1 минуту, длительность одного сердечного цикла составляет 1 с, при 75 сокращениях – 0,8, при 80 сокращениях – 0,75 с.
Систола обоих предсердий происходит практически одновременно (правое сокращается на 10 с раньше левого). Давление внутри предсердий при этом слегка возрастает - до 5-6 мм. рт. ст., то есть становится выше, чем в расслабленных желудочках. Возникающий усиленный ток крови полностью раскрывает отверстия створчатых клапанов и кровь беспрепятственно проходит в желудочки, заполняя их. Несмотря на повышенное давление в желудочках, обратный ток крови (из предсердий в вены) не происходит. Этому препятствует сфинктерообразные пучки мышечных волокон, занимающих устья вен у птиц специальные заслонки в венах. При продолжительности всего цикла 0,8 с на систолу предсердий приходится 0,1 с.
Диастола предсердий длится в несколько раз дольше, чем систола, захватывая весь период систолы, а так же большую часть диастолы желудочков (0,7 с). Предсердия при этом заполняются кровью из полых и легочных вен.
Систолы обоих желудочков совпадают с началом диастолы предсердий. Поскольку именно благодаря сокращению желудочков обеспечивается движение крови по большому и малому кругам кровообращения, то при анализе сердечного цикла за основу берут работу желудочков.
Продолжительность систолы желудочков 0,33 сек. В ней различают два периода: период напряжения (0,08 сек) и период изгнания крови (0,25 сек.).
Изометрическое сокращение желудочков начинается захлопыванием антриовентрикулярных клапанов. Полулунные клапаны аорты и легочной артерии при этом также закрыты. Возбуждением постепенно охватываются все мышечные волокна. Наполненные кровью желудочки сокращаются без изменения объема (изометрическое сокращение). Давление в них быстро нарастает и достигает уровня, при котором открываются полулунные клапаны аорты и легочной артерии (100-120 и 20-30 мм рт.ст. в левом и правом желудочках соответственно) у лошадей и крупного рогатого скота.
С этого момента начинается период изгнания крови в сосуды большого и малого кругов кровообращения (рис. 134 в). Давление крови в желудочках продолжает нарастать. По мере изгнания крови из желудочков давление в них выравнивается по величине с давлением в аорте и легочной артерии (160-180 и 50-60 мм рт.ст.). Объем желудочков резко уменьшается, однако они никогда не опорожняются полностью. Вслед за этим наступает фаза медленного изгнания крови. Мышцы не могут обеспечить большего усилия. Постепенно давление внутри желудочков снижается еще больше, скорость изгнания крови падает вновь до полного прекращения, т.е. заканчивается систола желудочков.
Диастола желудочков начинается c захлопывания аортального клапана и клапана легочной артерии, что препятствует обратному выбросу крови в желудочки, а также резкому падению давления в аорте и легочной артерии.
Диастола желудочков (0,47 сек.) также как и систола включает два периода – период расслабления (0,12 сек.) и период напряжения (0,35 сек) Упрощенная схема периодов и фаз сердечного цикла (рис***)
Рис. Схема сердечного цикла у овцы (частота сердечных сокращений 75 с/мин)
1 напряжение желудочков; 2 изгнание; 3 расслабление; 4 наполнение указывает на последующие особенности сокращения: длительная диастола предсердий и длительный (50% цикла) период совместного расслабления предсердий и желудочков. Этот период называют общей паузой сердца. Поэтому в учебном курсе сердечный цикл рассматривают как результат трех составляющих: систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы. У лягушек сердечный цикл включает систолу венозного синуса, систолу предсердий, систолу желудочков и общую паузу.
(лат. соr, греч. cardia) - полый фиброзно-мышечный орган, расположенный в середине грудной клетке между двумя легкими и лежащий на диафрагме. По отношению к средней линии тела сердце располагается несимметрично - около 2 / 3 слева от нее и около 1 / 3 - справа.
Размер сердца человека примерно равен величине его кулака, в среднем весит 220-260 граммов (до 500 г.).
Как работает сердце
Сердце перекачивает кровь по всему организму, насыщая клетки кислородом и питательными веществами. Сердце можно считать настоящим перекрестком магистралей, регулировщиком «движения» крови, поскольку в нем сходятся вены и артерии, и оно непрерывно
действует как насос - за одно сокращение оно выталкивает в сосуды 60-75 мл крови (до 130 мл). Нормальный пульс в спокойном состоянии - 60-80 ударов в минуту, причем у женщин сердце бьется на 6-8 ударов в минуту чаще, чем у мужчин. При тяжелой физической нагрузке пульс
может ускоряться до 200 и более ударов в минуту. За сутки сердце сокращается около 100 000 раз, перекачивая от 6000 до 7500 литров крови или 30-37 полных ванн емкостью 200 литров.
Пульс образуется при выталкивании крови из левого желудочка в аорту и в виде волны распространяется по артериям со скоростью 11 м/с, то есть 40 км/ч.
| Сила, развиваемая сердцем при сокращении, Н | 70-90 |
| Работа сердца: | |
| при одном сокращении, Дж (кгс·м) | 1 (0,102) |
| в течение суток, кДж (кгс·м) | 86,4 (8810) |
| Средняя мощность, развиваемая сердцем, Вт (л.с.) | 2,2 (0,003) |
| Объем крови, выбрасываемый сердцем за одно сокращение, см 3 | 60-80 |
| Объем крови, выбрасываемый сердцем, л: | |
| за 1 мин | |
| при 70 сердцебиениях в минуту | 4,2-5,6 |
| при лыжных гонках | 25-35 |
| при работе средней интенсивности | 18 |
| за 1 ч | 252-336 |
| в сутки | 6050-8100 |
| в год, млн. | 2,2-3,0 |
Кровь движется в сердце по восьмерке
: из вен притекает в правое предсердие, затем правый желудочек выталкивает ее в легкие, где она насыщается кислородом и через легочные вены возвращается в
левое предсердие. Затем в левый желудочек и из него через аорту и ответвляющиеся от нее артериальные сосуды разносится по всему телу.
Отдав кислород, кровь собирается в полые вены, а через них - в правое предсердие и правый желудочек. Оттуда через легочную артерию кровь попадает в легкие, где вновь обогащается кислородом.
Не до конца ясно, как мозгу удается сохранить синхронность деятельности сердца и 40 тысяч километров (до 100 тысяч км) сосудистых систем - лимфатической, венозной, артериальной. Представьте: при нагрузке вашему организму нужно резко увеличить кровоток, потребление кислорода и т. д. Сердце должно сработать в один миг!
Сердце образовано из разновидности поперечно-полосатой мышцы - миокарда , покрытого снаружи серозной двухслойной оболочкой: слой, прилегающий к мышце, - эпикард ; и внешний слой, прикрепляющий сердце к соседним структурам, но позволяющий ему сокращаться, - перикард .
Анатомия проводящей системы сердца
Мышечная перегородка делит сердце продольно на левую и правую половины. Клапаны разделяют каждую половину на две камеры: верхнюю (предсердие) и нижнюю (желудочек). Таким образом, сердце, как четырехкамерный мышечный насос
,
состоит из четырех камер, разделенных попарно волокнистыми клапанами
, которые позволяют крови проходить только в одном направлении
. В эти камеры входит и из них выходит ряд кровеносных сосудов, по которым кровь совершает
кругооборот.
Четыре сердечные камеры, выстланные слоем эластичной ткани - эндокардом
, - образуют два предсердия
и два желудочка
. Левое предсердие сообщается с левым желудочком с помощью митрального клапана
, а правое предсердие сообщается с правым
желудочком при помощи трехстворчатого клапана
.
В правое предсердие впадают две полые вены, а в левое - четыре легочные вены. От правого желудочка отходит легочная артерия, а от левого - аорта. Поступление крови в сердце идет постоянно и беспрепятственно, в то время как выход крови из желудочков в артерии регулируется
полулунными клапанами
, которые открываются лишь тогда, когда кровь в желудочке достигает определенного давления.
Сердце работает в двух типах движений: систолическом , или движении сокращения, и диастолическом , или движении расслабления. Сокращение, регулируемое вегетативной нервной системой, не поддается произвольному контролю, так как перекачивание и циркуляция крови в организме должны быть непрерывными.
(cyclus cardiacus) - обычно называют ударом - совокупность электрофизиологических, биохимических и биофизических процессов, происходящих в сердце на протяжении одного сокращения.
Цикл деятельности сердца складывается из трех фаз:
1. Систола предсердий и диастола желудочков. При сокращении предсердий митральный и трехстворчатый клапаны открываются, и кровь поступает в желудочки.
2. Систола желудочков. Желудочки сокращаются, вызывая повышение кровяного давления. Полулунные клапаны аорты и легочной артерии открываются, и происходит опорожнение желудков через артерии.
3. Общая диастола. После опорожнения желудочки расслабляются, и сердце остается в фазе покоя до тех пор, пока кровь, заполняющая предсердие, не надавит на атриовентрикулярные клапаны.
Сокращаясь, сердечная мышца проталкивает кровь сначала через предсердия, а затем через желудочки.
Правое предсердие сердца получает бедную кислородом кровь по двух главным венам: верхней полой и нижней полой, а также из более мелкого венечного синуса, который собирает кровь из стенок самого сердца. При сокращении правого предсердия кровь через трехстворчатый клапан
попадает в правый желудочек. Когда правый желудочек достаточно наполнится кровью, он сокращается и выбрасывает кровь через легочные артерии в малый круг кровообращения.
Кровь, обогащенная кислородом в легких, по легочным венам попадает в левое предсердие. После заполнения кровью левое предсердие сокращается и через митральный клапан выталкивает кровь в левый желудочек.
После заполнения кровью левый желудочек сокращается и с большой силой выбрасывает кровь в аорту. Из аорты кровь попадает в сосуды большого круга кровообращения, разнося кислород ко всем клеткам тела.
Возбуждение сердца происходит по проводящей системе сердца - мышечной узловой ткани , точнее, мышечным клеткам, специализированным на возбуждении сердечной мышцы. Эта ткань состоит из синоатриального узла (S-A -узел, синусовый узел, узел Кис-Фляка) и атриовентрикулярного узла (A-V -узел, предсердно-желудочковый узел), расположенных в правом предсердии (на границе предсердий и желудочков). В первом из этих узлов возникают электрические импульсы, вызывающие сокращение сердца (70-80 сокращений в минуту). Затем импульсы проходят через предсердия и возбуждают второй узел, который самостоятельно может заставить биться сердце (40-60 сокращений в минуту). Через пучок Гиса и волокна Пуркинье возбуждение распространяется на оба желудочка, вызывая их сокращение. После этого сердце отдыхает до следующего импульса, с которого начинается новый цикл.
Импульсы задают сердечный ритм (необходимую частоту), равномерность и синхронность сокращений предсердий и желудочков в соответствии с активностью и потребностями организма, временем суток и многими другими факторами, влияющими на человека.
Сердечная пауза
- период между аускультативно регистрируемыми тонами сердца (лат. auscultare слушать, выслушивать); различают малую С.п., соответствующую систоле желудочков, и большую С.п., соответствующую диастоле желудочков.
Клапаны сердца действуют как ворота, давая крови возможность переходить из одной камеры сердца в другую и из камер сердца в связанные с ними кровеносные сосуды. В сердце имеются следующие клапаны: трехстворчатый, легочный (легочного ствола), двустворчатый (он же митральный) и аортальный.
Трехстворчатый клапан расположен между правым предсердием и правым желудочком. При открытии этого клапана кровь переходит из правого предсердия в правый желудочек. Трехстворчатый клапан предотвращает обратный ток крови в предсердие, закрываясь во время сокращения желудочка. Само название этого клапана говорит о том, что он состоит из трех створок.
Клапан легочной артерии . При закрытом трехстворчатом клапане кровь в правом желудочке находит выход только в легочный ствол. Легочный ствол делится на левую и правую легочные артерии, которые идут соответственно в левое и правое легкое. Вход в легочный ствол закрывается легочным клапаном. Легочный клапан состоит из трех створок, которые открыты в момент сокращения правого желудочка и закрыты в момент его расслабления. Легочный клапан позволяет крови попадать из правого желудочка в легочные артерии, но предотвращает обратный ток крови из легочных артерий в правый желудочек.
Двустворчатый или митральный клапан регулирует ток крови из левого предсердия в левый желудочек. Как и трехстворчатый клапан, двустворчатый клапан закрывается в момент сокращения левого желудочка. Митральный клапан состоит из двух створок.
Аортальный клапан состоит из трех створок и закрывает собой вход в аорту. Этот клапан пропускает кровь из левого желудочка в момент его сокращения и препятствует обратному току крови из аорты в левый желудочек в момент расслабления последнего.
Питание и дыхание самого сердца обеспечивают коронарные (венечные) сосуды
Левая коронарная артерия
начинается из левого заднего синуса Вильсальвы, направляется вниз к передней продольной борозде, оставляя справа от себя легочную артерию, а слева - левое предсердие и окруженное жировой тканью ушко, которое
обычно ее прикрывает. Она представляет собой широкий, но короткий ствол длиной обычно не более 10-11 мм.
Левая коронарная артерия разделяется на две, три, в редких случаях на четыре артерии, из которых наибольшее значение для патологии имеют передняя нисходящая (ПМЖВ) и огибающая ветви(ОВ), или артерии.
Передняя нисходящая артерия является непосредственным продолжением левой коронарной. По передней продольной сердечной борозде она направляется к области верхушки сердца, обычно достигает ее, иногда перегибается через нее и переходит на заднюю поверхность сердца.
От нисходящей артерии под острым углом отходят несколько более мелких боковых ветвей, которые направляются по передней поверхности левого желудочка и могут доходить до тупого края; кроме того, от нее отходят многочисленные септальные ветви, прободающие миокард и
разветвляющиеся в передних 2/3 межжелудочковой перегородки. Боковые ветви питают переднюю стенку левого желудочка и отдают ветви к передней папиллярной мышце левого желудочка. Верхняя септальная артерия дает веточку к передней стенке правого желудочка и иногда к передней
папиллярной мышце правого желудочка.
На всем протяжении передняя нисходящая ветвь лежит на миокарде, иногда погружаясь в него с образованием мышечных мостиков длиной 1-2 см. На остальном протяжении передняя поверхность ее покрыта жировой клетчаткой эпикарда.
Огибающая ветвь левой коронарной артерии обычно отходит от последней в самом начале (первые 0,5-2 см) под углом, близким к прямому, проходит в поперечной борозде, достигает тупого края сердца, огибает его, переходит на заднюю стенку левого желудочка, иногда достигает
задней межжелудочковой борозды и в виде задней нисходящей артерии направляется к верхушке. От нее отходят многочисленные ветви к передней и задней папиллярным мышцам, передней и задней стенкам левого желудочка. От нее также отходит одна из артерий, питающих
синоаурикулярный узел.
| - |
|
Правая коронарная артерия
начинается в переднем синусе Вильсальвы. Сначала она располагается глубоко в жировой ткани справа от легочной артерии, огибает сердце по правой атриовентрикулярной борозде,
переходит на заднюю стенку, достигает задней продольной борозды, затем в виде задней нисходящей ветви опускается до верхушки сердца.
Артерия дает 1-2 ветви к передней стенке правого желудочка, частично к переднему отделу перегородки, обеим папиллярным мышцам правого желудочка, задней стенке правого желудочка и заднему отделу межжелудочковой перегородки; от нее также отходит вторая ветвь к
синоаурикулярному узлу.
Выделяют три основных типа кровоснабжения миокарда
: средний, левый и правый.
Это подразделение базируется в основном на вариациях кровоснабжения задней или диафрагмальной поверхности сердца, поскольку кровоснабжение переднего и боковых отделов является достаточно стабильным и не подвержено значительным отклонениям.
При среднем типе
все три основные коронарные артерии развиты хорошо и достаточно равномерно. Кровоснабжение левого желудочка целиком, включая обе папиллярные мышцы, и передних 1/2 и 2/3 межжелудочковой перегородки осуществляется через систему левой коронарной
артерии. Правый желудочек, в том числе обе правые папиллярные мышцы и задняя 1/2-1/3 перегородки, получает кровь из правой коронарной артерии. Это, по-видимому, наиболее распространенный тип кровоснабжения сердца.
При левом типе
кровоснабжение всего левого желудочка и, кроме того, целиком всей перегородки и частично задней стенки правого желудочка осуществляется за счет развитой огибающей ветви левой коронарной артерии, которая достигает задней продольной борозды и
оканчивается здесь в виде задней нисходящей артерии, отдавая часть ветвей к задней поверхности правого желудочка.
Правый тип
наблюдается при слабом развитии огибающей ветви, которая или заканчивается, не доходя до тупого края, или переходит в коронарную артерию тупого края, не распространяясь на заднюю поверхность левого желудочка. В таких случаях правая коронарная артерия после
отхождения задней нисходящей артерии обычно дает еще несколько ветвей к задней стенке левого желудочка. При этом весь правый желудочек, задняя стенка левого желудочка, задняя левая папиллярная мышца и частично верхушка сердца получают кровь из правой коронарной
артериолы.
Кровоснабжение миокарда осуществляется непосредственно
:
а) капиллярами, лежащими между мышечными волокнами оплетающими их и получающими кровь из системы коронарных артерий через артериолы;
б) богатой сетью миокардиальных синусоидов;
в) сосудами Вьессана-Тебезия.
При повышении давления в коронарных артериях и увеличении работы сердца кровоток в коронарных артериях возрастает. Недостаток кислорода также приводит к резкому возрастанию коронарного кровотока. Симпатические и парасимпатические нервы, по-видимому, слабо влияют на коронарные артерии, оказывая основное свое действие прямо на сердечную мышцу.
Отток происходит через вены, собирающиеся в коронарный синуc
Венозная кровь в коронарной системе собирается в крупные сосуды, располагающиеся обычно вблизи коронарных артерий. Часть их сливается, образуя крупный венозный канал - коронарный синус, который проходит по задней поверхности сердца в желобке между предсердиями
и желудочками и открывается в правое предсердие.
Интеркоронарные анастомозы играют важную роль в коронарном кровообращении, особенно в условиях патологии. Анастомозов больше в сердцах лиц, страдающих ишемической болезнью, поэтому закрытие одной из коронарных артерий не всегда сопровождается некрозами в миокарде.
В нормальных сердцах анастомозы обнаружены лишь в 10-20% случаев, причем небольшого диаметра. Однако количество и величина их возрастают не только при коронарном атеросклерозе, но и при клапанных пороках сердца. Возраст и пол сами по себе никакого влияния на наличие и
степень развития анастомозов не оказывают.
Сердце имеет собственные стволовые клетки
01.06.2006. Компьютерра №46
Ранее специалисты считали, что самостоятельное восстановление сердца невозможно, поскольку развитые клетки этого органа не делятся. Однако в 2003 году, сообщает New Scientist, исследователи из лаборатории Пьеро Анверсы из медицинского колледжа в Валгалле (штат Нью-Йорк,
США) нашли стволовые клетки в сердечных тканях мышей. До сегодняшнего дня учёные не могли сказать точно, присутствуют ли эти клетки в сердце постоянно или же мигрируют из других тканей, таких как костный мозг.
Поиском ответа на этот вопрос занялась коллега Анверсы, Аннароза Лери. Она попыталась найти в сердце так называемые "ниши" для стволовых клеток. "Ниши", где сгруппированы стволовые и зрелые клетки, обнаружились между сердечными мышечными клетками
.
Сделав это открытие, Лери и её сотрудники провели ряд опытов. Учёные изымали небольшое количество сердечных стволовых клеток у людей, перенёсших операцию на сердце, выращивали их в лабораторных условиях и трансплантировали в повреждённые сердца мышей и крыс.
Результаты экспериментов Лери называет многообещающими и полагает, что применение стволовых клеток сердца при лечении сердечных заболеваний может быть гораздо эффективнее, чем использование стволовых клеток, полученных из костного мозга. Теперь основная задача
исследователей - выяснить, как работают сердечные стволовые клетки, что регулирует их деятельность и как можно имитировать данный механизм.
| - | 
|
Группа физиков из Бостонского университета во главе с Иосефом Ашкенази (Yosef Ashkenazy) детально исследовала закономерности сердечного ритма.
Широко используемая электрокардиограмма
помогает проанализировать лишь общие характеристики сердцебиения, однако не учитывает ритмический рисунок ударов сердца - то есть точную последовательность его ударов и пауз.
Ашкенази и его коллеги разработали компьютерный алгоритм, позволяющий более глубоко проникнуть в сердечные тайны. Расчеты показали, что временные промежутки между ударами сердца редко бывают одинаковыми
. То есть сердцебиение
более походит на виртуозную партию ударных, чем на равномерное тиканье часов.
По мнению ученых, здоровое сердце работает подобно xopошему барабанщику. В целом музыкант держит ритм, но время от времени намеренно допускает небольшие сбои. Поскольку он ударяет по барабану довольно быстро, ускорения или запаздывания почти неразличимы на слух, но
придают партии особую прелесть. Так обстоит дело и с сердцем - оно постоянно "импровизирует". Любопытно, что некоторая хаотичность ритмического рисунка характерна именно для здорового сердца
. У людей, находящихся в
прединфарктном состоянии, ритм сердцебиения становится механически точным.
Выводы о работе сердца Ашкенази сделал, проанализировав магнитофонные записи "музыки" сердца. Затем он исследовал сердечный ритм 18 здоровых и 12 больных людей - в основном, страдающих от тромбов в сосудах сердца - и окончательно убедился в правильности своих расчетов.
Ашкенази утверждает, что его работа позволит диагностировать не только уже развившиеся сердечные заболевания, но и предрасположенность к ним.
Статья опубликована в Physical Review Letters.
Беги, кролик, беги
Все знают, что лежание на диване вреднее прогулок и занятий физкультурой. А почему? Разобрались в этом ученые Института клинической кардиологии. Посадили кроликов в тесные клетки (почти по размерам туловища) и держали без движения 70 суток. Потом посмотрели на их сердца
под электронным микроскопом. Увидели страшную картину. Многие миофибриллы
- волокна, благодаря которым мышца сокращается, - атрофировались. Нарушились связи между клетками, которые помогают им работать слаженно. Изменения
затронули нервные окончания, управляющие мышцами. Стенки капилляров, несущих им кровь, стали разрастаться внутрь, уменьшая просвет сосудов. Вот вам и диван!
Почему народ любит Петросяна и К
Доктор Майкл Миллер из Университета Мэриленда и его коллеги провели серию экспериментов, показывая добровольцам два фильма: веселый и печальный. И при этом тестировали работу их сердец и сосудов. После трагического фильма у 14 из 20 добровольцев ток крови в сосудах
уменьшился в среднем на 35%
. А после смешного, напротив, увеличился на 22%
у 19 из 20 испытуемых.
Изменения в сосудах у смеющихся волонтеров были схожи с теми, что возникают при занятиях аэробикой. Но при этом у них не было ни болей в мышцах, ни усталости и перенапряжения, которые часто сопутствуют большим физическим нагрузкам. Ученые сделали вывод: смех сокращает
риск сердечно-сосудистых заболеваний.
Синдром разбитого сердца
Такой новый диагноз появился в кардиологии. Впервые он был описан 12 лет назад японскими врачами. Теперь его признали и в других странах. Синдром возникает, как правило, у женщин старше сорока, переживших любовную неудачу. Кардиограмма и ультразвук показывают у них те же
нарушения, что и при инфаркте, хотя коронарные сосуды в порядке. Но уровень гормона стресса - адреналина
, к примеру, у них в 2-3 раза выше, чем у инфарктных больных. А в сравнении со здоровыми он превышен в 7-10, а в некоторых случаях
даже в 30 раз!
Именно гормоны, считают врачи, "бьют" по сердцу, вынуждая его реагировать классическими симптомами инфаркта: болью за грудиной, жидкостью в легких, острой сердечной недостаточностью. К счастью, больные новым синдромом довольно быстро восстанавливаются, если их лечат
правильно.
Шоколад полезен для сердца
01.06.2004. Мembrana
Ежедневное употребление малых порций шоколада благоприятно сказывается на работе кровеносных сосудов в теле, что, в свою очередь, очень хорошо для здоровья сердца.
К такому выводу пришла группа медиков из университета Калифорнии в Сан-Франциско (University of California, San Francisco). Правда, такое действие оказывает не любой шоколад, а лишь тот, в
процессе выработки которого, было сохранено большое количество флавоноидов, содержащихся в какао
.
Команда во главе с Мэри Энглер (Mary Engler) изучала в течение двух недель 21 человека, которые были выбраны случайным образом. Все они во время эксперимента ели шоколад, одинаковый на вид. Но часть плиток была богата флавоноидами, а другая - напротив, почти не содержала
эти вещества. Естественно, испытатели-добровольцы, не знали, какой вариант плитки им выдают. Учёные провели ультразвуковое обследование плечевой артерии - объёма кровотока в ней и способности стенок сосуда расширяться и сжиматься. Оказалось, что у тех, кто употреблял
шоколад с флавоноидами, эти параметры улучшились за две недели примерно на 13%.
Новая работа (30.09.2004)
доктора Чараламбоса Влачопулоса (Charalambos Vlachopoulos) из университета Афин (University of Athens) добавляет очков популярному десерту. Тёмный шоколад
(но не молочный) улучшает кровоток и снижает риск образования кровяных сгустков, способных закупоривать сосуды, утверждает афинский исследователь. Результаты исследования показали улучшение функционирования эндотелия - тонкого слоя клеток на внутренней стороне сосудов.
Кроме того, обследование добровольцев показало, что шоколад защищает организм от разрушительного действия так называемых свободных радикалов.
Глаза – зеркало сердца
09.06.2006. Освітній портал
Адъюнкт-профессор Тин Вонг, из университетского Центра по исследованию глаза (г. Мельбурн, Австралия) получил награду стран Содружества за достижения в области здравоохранения и медицинские исследования.
Такой высокой награды он был удостоен за разработку глазной диагностики, которая поможет в выявлении целого ряда сердечных и других серьезных заболеваний.
Группа профессора Вонга в течение пяти лет провела большую работу на более чем 20 тысячах пациентах. Ученые разработали и довели до клинической практики технику, которая помогает измерить степень сужения мелких кровеносных сосудов глаза, дающих сигнал о начале развития
различных заболеваний.
Сердечный цикл кратко
Сердце сокращается ритмично и циклично. Один цикл длится 0,8-0,85 секунды, это составляет примерно 72-75 сокращений (ударов) в минуту.
Основные фазы:
Диастола – расслабление сердечной мышцы (миокарда). При этом происходит усиление собственного кровоснабжения миокарда и обменных процессов в нём. Во время диастолы происходит наполнение полостей сердца кровью: одновременно как предсердий, так и желудочков. Важно отметить, что кровь заполняет одновременно и предсердия, и желудочки, т.к. клапаны между предсердиями и желудочками (атриовентрикулярные) в диастолу открыты.
Полный сердечный цикл
Систола – сокращение мышечного слоя (миокарда) и выброс крови из сердечных полостей. Сначала сокращаются ушки сердца, затем предсердия и после них желудочки. Сокращение пробегает по сердцу волной от ушек к желудочкам. Сокращение сердечной мышцы запускается её возбуждением, а возбуждение начинается от синоатриального узла в верхней части предсердий.
С точки зрения движения возбуждения по сердечной мышце цикл следует начинать с возбуждения и сокращения предсердий, т.к. именно на них идёт возбуждение от главного водителя ритма сердца - сино-атриального узла .
Водитель ритма
Водитель сердечного ритма - это особый участок сердечной мышцы, который самостоятельно порождает электрохимические импульсы, возбуждающие сердечную мышцу и приводящие к её сокращению.
У человека ведущим водителем ритма является синусно-предсердный (сино-атриальный) узел . Это участок сердечной ткани, содержащий «пейсмейкерные» клетки , т.е. клетки, способные к самопроизвольному возбуждению. Он находится на своде правого предсердия у места впадения в него верхней полой вены. Узел состоит из небольшого числа сердечных мышечных волокон, иннервированных окончаниями нейронов из вегетативной нервной системы. Важно понять, что вегетативная иннервация не создаёт самостоятельного ритма импульсации сердца, а лишь регулирует (изменяет) ритм, который задают сами пейсмейкерные сердечные клетки. В сино-атриальном узле зарождается каждая волна возбуждения сердца, которая приводит к сокращению сердечной мышцы и служит стимулом для возникновения следующей волны.
Фазы сердечного цикла
Итак, спровоцированная волной возбуждения волна сокращения сердца начинается с предсердий.
1. Систола (сокращение) предсердий (вместе с ушками) – 0,1 с . Предсердия сокращаются и проталкивают уже находящуюся в них кровь в желудочки. В желудочках тоже уже имеется кровь, которая залилась в них из вен во время диастолы, пройдя через предсердия и открытые атриовентрикулярные клапаны. За счет своего сокращения предсердия доливают в желудочки дополнительные порции крови.
2. Диастола (расслабление) предсердий – это расслабление предсердий после сокращения, оно длится 0,7 секунды. Таким образом, время отдыха у предсердий намного превышает время их работы, и это важно знать. Из желудочков кровь не может вернуться обратно в предсердия благодаря особым атриовентрикулярным клапанам между предсердиями и желудочками (трёхстворчатый справа и двухстворчатый, или митральный, слева). Таким образом, в диастолу у предсердий стенки расслаблены, но кровь в них из желудочков не идёт. В этом период сердце имеет 2 пустые и 2 наполненные камеры. В предсердия начинает поступать кровь из вен. Сначала кровь медленное наполняет расслабленные предсердия. Затем, после сокращения желудочков и наступившего у них расслаблением она своим давление открывает клапаны и поступает в желудочки. Диастола предсердий при этом ещё не закончилась.
И вот, наконец, в сино-атриальном узле рождается новая волна возбуждения и под её влиянием предсердия переходят к систоле и проталкивают скопившуюся в них кровь в желудочки.
3. Систола желудочков – 0,3 с . Волна возбуждения идёт от предсердий, а также по межжелудочковой перегородке, и достигает миокарда желудочков. Желудочки сокращаются. Кровь под давлением выбрасывается из желудочков в артерии. Из левого - в аорту, чтобы бежать по большому кругу кровообращения, а из правого - в легочный ствол, чтобы бежать по малому кругу кровообращения. Максимальное усилие и максимальное давление крови обеспечивает левый желудочек. Он обладает наиболее мощным миокардом из всех камер сердца.
4. Диастола желудочков - 0,5 с . Обратите внимание, что опять отдых длится дольше, чем работа (0,5 с против 0,3). Желудочки расслабились, закрыты полулунные клапаны на их границе в артериями, они не дают крови вернуться в желудочки. Атриовентрикулярные (предсердно-желудочковые) клапаны в это время открыты. Начинается заполнение кровью желудочков, которая поступает в них из предсердий, но пока без сокращения предсердий. Все 4 камеры сердца, т.е. желудочки и предсердия, расслаблены.
5. Общая диастола сердца – 0,4 с . Стенки предсердий и желудочков расслаблены. Желудочки наполняются кровью, притекающей в них через предсердия из полых вен, на 2/3, а предсердия - полностью.
6. Новый цикл . Начинается следующий цикл – систола предсердий .
Видео: Перекачка крови в сердце
Для закрепления этих сведений посмотрите на анимированную схему сердечного цикла:
Анимированная схема сердечного цикла - очень советую кликнуть и рассмотреть подробности!
Подробности работы желудочков сердца
1. Систола.
2. Изгнание.
3. Диастола
Систола желудочков
1. Период систолы , т.е. сокращения, состоит из двух фаз:
1) Фаза асинхронного сокращения – 0,04 с . Происходит неравномерное сокращение стенки желудочков. Одновременно с этим происходит сокращение межжелудочковой перегородки. За счёт этого в желудочках нарастает давление, и в результате закрывается атриовентрикулярный клапан. В результате желудочки изолируются от предсердий.
2) Фаза изометрического сокращения . Это означает, что длина мышц не меняется, хотя их напряжение возрастает. Объем желудочков тоже не меняется. Все клапаны закрыты, стенки желудочков сокращаются и стремятся сжаться. В итоге стенки желудочков напрягаются, но кровь не движется. Но при этом возрастает давление крови внутри желудочков, оно открывает полулунные клапаны артерий и для крови появляется выход.
2. Период изгнание крови – 0.25 с.
1) Фаза быстрого изгнания – 0,12 с.
2) Фаза медленного изгнания – 0,13 с.
Изгнание (выброс) крови из сердца
Кровь под давлением выдавливается из левого желудочка в аорту. Давление в аорте резко возрастает, и она расширяется, принимая большую порцию крови. Однако за счет упругости своей стенки аорта тут же опять сжимается и прогоняет кровь по артериям. Расширение и сжатие аорты порождает поперечную волну, которая распространяется с определенной скоростью по сосудам. Это волна расширения и сжатия стенки сосудов – пульсовая волна. Её скорость не совпадает со скоростью движения крови.
Пульс - это поперечная волна расширения и сжания стенки артерии, порождённая расширением и сжатием аорты при выбросе в неё крови из левого желудочка сердца.
Диастола желудочков
Протодиастолический период – 0,04 с. От окончания систолы желудочков до закрытия полулунных клапанов. В этот период часть крови возвращается обратно в желудочек из артерий под давление крови в кругах кровообращения.
Фаза изометрического расслабления – 0,25 с. Все клапаны закрыты, мышечные волокна сокращены, они еще не растянулись. Но напряжение их уменьшается. Давление в предсердиях становится выше, чем в желудочках, и это давление крови открывает атриовентрикулярные клапаны для пропускания крови из предсердий в желудочки.
Фаза наполнения . Идёт общая диастола сердца, в которую происходит наполнение кровью всех его камер, причём сначала быстро, а потом медленно. Кровь проходит транзитом через предсердия и заполняет желудочки. Желудочки заполняются кровью на 2/3 объема. В этот момент сердце функционально 2-х камерное, т.к. разделены только его левая и правая половины. Анатомически же все 4 камеры сохранены.
Пресистола . Желудочки кончательно заполняются кровью в результате систолы предсердий. Желудочки всё ещё расслаблены, в то время как предсердия уже сокращены.
Сердечный цикл - это систола и диастола сердца, периодически повторяющиеся в строгой последовательности, т.е. период времени, включающий одно сокращение и одно расслабление предсердий и желудочков.
В цикличном функционировании сердца различают две фазы: систолу (сокращение) и диастолу (расслабление). Во время систолы полости сердца освобождаются от крови, а во время диастолы заполняются . Период, включающий одну систолу и одну диастолу предсердий и желудочков и следующую за ними общую паузу, называется циклом сердечной деятельности .
Систола предсердий у животных длится 0,1-0,16 с, а систола желудочков — 0,5-0,56 с. Общая пауза сердца (одновременная диастола предсердий и желудочков) длится 0,4 с. В течение этого периода сердце отдыхает. Весь сердечный цикл продолжается в течение 0,8- 0,86 с.
Работа предсердий менее сложная, чем работа желудочков. Систола предсердий обеспечивает поступление крови в желудочки и длится 0,1 с. Затем предсердия переходят в фазу диастолы, которая продолжается в течение 0,7 с. Во время диастолы предсердия заполняются кровью.
Длительность различных фаз сердечного цикла зависит от частоты сердечных сокращений. При более частых сердечных сокращениях длительность каждой фазы, особенно диастолы, уменьшается.
Фазы сердечного цикла
Под сердечным циклом понимают период, охватывающий одно сокращение - систолу и одно расслабление — диастолу предсердий и желудочков — общая пауза. Общая длительность сердечного цикла при частоте сердечных сокращений 75 уд/мин равна 0,8 с.
Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. Давление в предсердиях при этом поднимается до 5-8 мм рт. ст. Систола предсердий сменяется систолой желудочков продолжительностью 0,33 с. Систола желудочков разделяется на несколько периодов и фаз (рис. 1).
Рис. 1. Фазы сердечного цикла
Период напряжения длится 0,08 с и состоит из двух фаз:
- фаза асинхронного сокращения миокарда желудочков — длится 0,05 с. В течение этой фазы процесс возбуждения и следующий за ним процесс сокращения распространяются по миокарду желудочков. Давление в желудочках еще близко к нулю. К концу фазы сокращение охватывает все волокна миокарда, а давление в желудочках начинает быстро нарастать.
- фаза изометрического сокращения (0,03 с) — начинается с захлопывания створок предсердно-желудочковых клапанов. При этом возникает I, или систолический, тон сердца. Смещение створок и крови в сторону предсердий вызывает подъем давления в предсердиях. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70-80 мм рт. ст. в левом и до 15-20 мм рт. ст. в правом.
Створчатые и полулунные клапаны еще закрыты, объем крови в желудочках остается постоянным. Вследствие того что жидкость практически несжимаема, длина волокон миокарда не изменяется, увеличивается только их напряжение. Стремительно растет давление крови в желудочках. Левый желудочек быстро приобретает круглую форму и с силой ударяется о внутреннюю поверхность грудной стенки. В пятом межреберье на 1 см слева от среднеключичной линии в этот момент определяется верхушечный толчок.
К концу периода напряжения быстро нарастающее давление в левом и правом желудочках становится выше давления в аорте и легочной артерии. Кровь из желудочков устремляется в эти сосуды.
Период изгнания крови из желудочков длится 0,25 с и состоит из фазы быстрого (0,12 с) и фазы медленного изгнания (0,13 с). Давление в желудочках при этом нарастает: в левом до 120-130 мм рт. ст., а в правом до 25 мм рт. ст. В конце фазы медленного изгнания миокард желудочков начинает расслабляться, наступает его диастола (0,47 с). Давление в желудочках падает, кровь из аорты и легочной артерии устремляется обратно в полости желудочков и «захлопывает» полулунные клапаны, при этом возникает II, или диастолический, тон сердца.
Время от начала расслабления желудочков до «захлопывания» полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). После захлопывания полулунных клапанов давление в желудочках падает. Створчатые клапаны в это время еще закрыты, объем крови, оставшийся в желудочках, а следовательно, и длина волокон миокарда не изменяются, поэтому данный период назван периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу его давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях, открываются предсердно-желудочковые клапаны и кровь из предсердий поступает в желудочки. Начинается период наполнения желудочков кровью , который длится 0,25 с и делится на фазы быстрого (0,08 с) и медленного (0,17 с) наполнения.
Колебание стенок желудочков вследствие быстрого притока крови к ним вызывают появление III тона сердца. К концу фазы медленного наполнения возникает систола предсердий. Предсердия нагнетают в желудочки дополнительное количество крови (пресистолический период , равный 0,1 с), после чего начинается новый цикл деятельности желудочков.
Колебание стенок сердца, вызванное сокращением предсердий и дополнительным поступлением крови в желудочки, ведет к появлению IV тона сердца.
При обычном прослушивании сердца хорошо слышны громкие I и II тоны, а тихие III и IV тоны выявляются лишь при графической регистрации тонов сердца.
У человека количество сердечных сокращений в минуту может значительно колебаться и зависит от различных внешних воздействий. При выполнении физической работы или спортивной нагрузке сердце может сокращаться до 200 раз в минуту. При этом длительность одного сердечного цикла составит 0,3 с. Увеличение числа сердечных сокращений называют тахикардией, при этом сердечный цикл уменьшается. Во время сна число сердечных сокращений уменьшается до 60-40 ударов в минуту. В этом случае продолжительность одного цикла составляет 1,5 с. Уменьшение числа сердечных сокращений называют брадикардией , при этом сердечный цикл увеличивается.
Структура сердечного цикла
Сердечные циклы следуют с частотой, задаваемой водителем ритма. Продолжительность одиночного сердечного цикла зависит от частоты сокращений сердца и, например, при частоте 75 уд/мин она составляет 0,8 с. Общую структуру сердечного цикла можно представить в виде схемы (рис. 2).
Как видно из рис. 1, при длительности сердечного цикла 0,8 с (частоте сокращений 75 уд/мин) предсердия находятся в состоянии систолы 0,1 с и в состоянии диастолы 0,7 с.
Систола — фаза сердечного цикла, включающая сокращение миокарда и изгнание крови из сердца в сосудистую систему.
Диастола — фаза сердечного цикла, включающая расслабление миокарда и наполнение полостей сердца кровью.
Рис. 2. Схема общей структуры сердечного цикла. Темными квадратами показана систола предсердий и желудочков, светлыми — их диастола
Желудочки находятся в состоянии систолы около 0,3 с и в состоянии диастолы около 0,5 с. Одновременно в состоянии диастолы предсердия и желудочки находятся около 0,4 с (общая диастола сердца). Систолу и диастолу желудочков подразделяют на периоды и фазы сердечного цикла (табл. 1).
Таблица 1. Периоды и фазы сердечного цикла
Фаза асинхронного сокращения - начальный этап систолы, при котором волна возбуждения распространяется по миокарду желудочков, но одновременное сокращение кардиомиоцитов отсутствует и давление в желудочках — от 6-8 до 9- 10 мм рт. ст.
Фаза изометрического сокращения - этап систолы, при котором происходит закрытие атриовентрикулярных клапанов и давление в желудочках быстро нарастает до 10-15 мм рт. ст. в правом и до 70-80 мм рт. ст. в левом.
Фаза быстрого изгнания - этап систолы, при котором наблюдается увеличение давления в желудочках до максимальных значений — 20-25 мм рт. ст. в правом и 120-130 мм рт. ст. в левом и кровь (около 70 % систолического выброса) поступает в сосудистую систему.
Фаза медленного изгнания — этап систолы, при котором кровь (оставшиеся 30 % систолического выброса) продолжает поступать в сосудистую систему с более медленной скоростью. Давление постепенно снижается в левом желудочке со 120-130 до 80-90 мм рт. ст., в правом — с 20-25 до 15- 20 мм рт. ст.
Протодиастолический период — переходный период от систолы к диастоле, при котором желудочки начинают расслабляться. Давление снижается в левом желудочке до 60- 70 мм рт. ст., в нравом — до 5-10 мм рт. ст. В силу большего давления в аорте и легочной артерии полулунные клапаны закрываются.
Период изометрического расслабления - этап диастолы, при котором полости желудочков изолированы закрытыми атриовентрикулярными и полулунными клапанами, они изометрически расслабляются, давление приближается к 0 мм рт. ст.
Фаза быстрого наполнения - этап диастолы, при котором происходит открытие атриовентрикулярных клапанов и кровь с большой скоростью устремляется в желудочки.
Фаза медленного наполнения - этап диастолы, при котором кровь медленно по полым венам поступает в предсердия и через открытые атриовентрикулярные клапаны в желудочки. В конце данной фазы желудочки на 75 % наполнены кровью.
Пресистолический период - этап диастолы, совпадающий с систолой предсердий.
Систола предсердии - сокращение мускулатуры предсердий, при котором давление в правом предсердии повышается до 3-8 мм рт. ст., в левом — до 8-15 мм рт. ст. и в каждый из желудочков поступает около 25 % диастолического объема крови (по 15-20 мл).
Таблица 2. Характеристика фаз сердечного цикла
Сокращение миокарда предсердий и желудочков начинается вслед за их возбуждением и поскольку водитель ритма располагается в правом предсердии, его потенциал действия первоначально распространяется на миокард правого и затем левого предсердий. Следовательно, миокард правого предсердия отвечает возбуждением и сокращением несколько раньше, чем миокард левого предсердия. В нормальных условиях сердечный цикл начинается с систолы предсердий, которая продолжается 0,1 с. Неодновременность охвата возбуждением миокарда правого и левого предсердий отражается формированием зубца Р на ЭКГ (рис. 3).
Еще до систолы предсердий АВ-клапаны находятся в открытом состоянии и полости предсердий и желудочков уже в значительной степени наполнены кровью. Степень растяжения тонких стенок миокарда предсердий кровью имеет значение для раздражения механорецепторов и выработки атриального натрийуретического пептида.
Рис. 3. Изменения показателей работы сердца в различные периоды и фазы сердечного цикла
Во время систолы предсердий давление в левом предсердии может достигать 10-12 мм рт. ст., а в правом — до 4-8 мм рт. ст., предсердия дополнительно заполняют желудочки объемом крови, составляющим в покое около 5-15% от объема, находящегося к этому времени в желудочках. Объем крови, поступающий в желудочки в систолу предсердий, при физической нагрузке может возрастать и составлять 25-40%. Объем дополнительного заполнения способен возрастать до 40% и более у людей старше 50 лет.
Поступление крови под давлением из предсердий способствует растяжению миокарда желудочков и создает условия для их более эффективного последующего сокращения. Поэтому предсердия играют роль своеобразного усилителя сократительных возможностей желудочков. При этой функции предсердий (например, при мерцательной аритмии) эффективность работы желудочков уменьшается, развивается снижение их функциональных резервов и ускоряется переход к недостаточности сократительной функции миокарда.
В момент систолы предсердий регистрируется а-волна на кривой венного пульса, у некоторых людей при записи фонокардиограммы может регистрироваться 4-й тон сердца.
Объем крови, находящийся после систолы предсердий в полости желудочков (в конце их диастолы), называют конечно-диастолическим. Он складывается из объема крови, оставшейся в желудочке после предыдущей систолы (конечно-систолический объем), объема крови, наполнявшего полость желудочка во время его диастолы до систолы предсердий, и дополнительного объема крови, поступившего в желудочек в систолу предсердий. Величина конечно-диастолического объема крови зависит от размеров сердца, объема крови притекшего из вен и ряда других факторов. У здорового молодого человека в состоянии покоя она может составлять около 130- 150 мл (в зависимости от возраста, пола и массы тела способна колебаться от 90 до 150 мл). Этот объем крови несколько повышает давление в полости желудочков, которое во время систолы предсердий становится равным давлению в них и может колебаться в левом желудочке в пределах 10-12 мм рт. ст., а в правом — 4-8 мм рт. ст.
За промежуток времени 0,12-0,2 с, соответствующий интервалу PQ на ЭКГ, потенциал действия из СА-узла распространяется к верхушечной области желудочков, в миокарде которых начинается процесс возбуждения, быстро распространяющийся в направлениях от верхушки к основанию сердца и от эндокардиальной поверхности к эпикардиальной. Вслед за возбуждением начинается сокращение миокарда или систола желудочков, продолжительность которой также зависит от частоты сокращений сердца. В условиях покоя она составляет около 0,3 с. Систола желудочков состоит из периодов напряжения (0,08 с) и изгнания (0,25 с) крови.
Систола и диастола обоих желудочков осуществляются почти одновременно, но протекают в различных гемодинамических условиях. Дальнейшее, более подробное описание событий, протекающих во время систолы, будет рассматриваться на примере левого желудочка. Для сравнения приводятся некоторые данные для правого желудочка.
Период напряжения желудочков подразделяют на фазы асинхронного (0,05 с) и изометрического (0,03 с) сокращения. Кратковременная фаза асинхронного сокращения в начале систолы миокарда желудочков является следствием неодновременности охвата возбуждением и сокращением различных отделов миокарда. Возбуждение (соответствует зубцу Q на ЭКГ) и сокращение миокарда возникает первоначально в области сосочковых мышц, верхушечной части межжелудочковой перегородки и верхушки желудочков и за время около 0,03 с распространяется на оставшийся миокард. Это совпадает по времени с регистрацией на ЭКГ зубца Q и восходящей части зубца R до его вершины (см. рис. 3).
Верхушка сердца сокращается раньше его основания, поэтому верхушечная часть желудочков подтягивается в направлении основания и подталкивает кровь в том же направлении. Неохваченные возбуждением участки миокарда желудочков в это время могут незначительно растягиваться, поэтому объем сердца практически не изменяется, давление крови в желудочках еще существенно не изменяется и остается более низким, чем давление крови в крупных сосудах над трехстворчатыми клапанами. Давление крови в аорте и других артериальных сосудах продолжает падать, приближаясь к значению минимального, диастолического, давления. Однако трехстворчатые сосудистые клапаны остаются пока закрытыми.
Предсердия в это время расслабляются и давление крови в них уменьшается: для левого предсердия в среднем с 10 мм рт. ст. (пресистолическое) до 4 мм рт. ст. К концу фазы асинхронного сокращения левого желудочка давление крови в нем повышается до 9-10 мм рт. ст. Кровь, испытывающая давление со стороны сокращающейся верхушечной части миокарда, подхватывает створки АВ-клапанов, они смыкаются, приняв положение, близкое к горизонтальному. В этом положении створки удерживаются сухожильными нитями сосочковых мышц. Укорочение размеров сердца от его верхушки к основанию, которое в силу неизменности размеров сухожильных нитей могло бы привести к выворачиванию створок клапанов в предсердия, компенсируется сокращением сосочковых мышц сердца.
В момент закрытия атриовентрикулярных клапанов прослушивается 1-й систолический тон сердца, заканчивается фаза асинхронного и начинается фаза изометрического сокращения, которую называют также фазой изоволюметрического (изоволюмического) сокращения. Продолжительность этой фазы около 0,03 с, ее осуществление совпадает с промежутком времени, в который регистрируется нисходящая часть зубца R и начало зубца S на ЭКГ (см. рис. 3).
С момента закрытия АВ-клапанов в нормальных условиях полость обоих желудочков становится герметичной. Кровь, подобно любой другой жидкости, является несжимаемой, поэтому сокращение волокон миокарда происходит при их неизменной длине или в изометрическом режиме. Объем полостей желудочков остается постоянным и сокращение миокарда происходит в изоволюмическом режиме. Увеличение напряжения и силы сокращения миокарда в таких условиях преобразуется в быстро нарастающее давление крови в полостях желудочков. Под влиянием давления крови на область АВ — перегородки происходит се кратковременное смещение в сторону предсердий, передается на притекающую венозную кровь и отражается появлением на кривой венного пульса с-волны. В течение короткого промежутка времени — около 0,04 с давление крови в полости левого желудочка достигает величины, сравнимой с его значением в этот момент в аорте, которое снизилось до минимального уровня — 70-80 мм рт. ст. Давление крови в правом желудочке достигает 15-20 мм рт. ст.
Превышение давления крови в левом желудочке над величиной диастолического давления крови в аорте сопровождается открытием аортальных клапанов и сменой периода напряжения миокарда периодом изгнания крови. Причиной открытия полулунных клапанов сосудов является градиент давления крови и карманообразная особенность их строения. Створки клапанов прижимаются к стенкам сосудов потоком крови, изгоняемой в них желудочками.
Период изгнания крови длится около 0,25 с и делится на фазы быстрого изгнания (0,12 с) и медленного изгнания крови (0,13 с). В этот период АВ-клапаны остаются закрытыми, полулунные — открытыми. Быстрое изгнание крови в начале периода обусловлено рядом причин. От начала возбуждения кардиомиоцитов прошло около 0,1 с и потенциал действия находится в фазе плато. В клетку через открытые медленные кальциевые каналы продолжает поступать кальций. Таким образом, уже бывшее к началу изгнания высоким напряжение волокон миокарда продолжает увеличиваться. Миокард с большей силой продолжает сжимать уменьшающийся объем крови, что сопровождается дальнейшим увеличением се давления в полости желудочков. Градиент давлений крови между полостью желудочка и аортой увеличивается и кровь с большой скоростью начинает изгоняться в аорту. В фазу быстрого изгнания в аорту выбрасывается более половины ударного объема крови, изгоняемого из желудочка за весь период изгнания (около 70 мл). К концу фазы быстрого изгнания крови давление в левом желудочке и в аорте достигает своего максимума — около 120 мм рт. ст. у молодых людей в состоянии покоя, а в легочном стволе и правом желудочке — около 30 мм рт. ст. Это давление названо систолическим. Фаза быстрого изгнания крови осуществляется в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется окончание зубца S и изоэлектрическая часть интервала ST до начала зубца T (см. рис. 3).
При условии быстрого изгнания даже 50% ударного объема скорость притока крови в аорту за короткое время составит около 300 мл/с (35 мл/0,12 с). Средняя скорость оттока крови из артериальной части сосудистой системы составляет около около 90 мл/с (70 мл/0,8 с). Таким образом, в аорту за 0,12 с поступает более 35 мл крови, а за это же время из нее оттекает в артерии около 11 мл крови. Очевидно, что для размещения на короткое время притекающего большего объема крови по сравнению с оттекающим необходимо увеличить емкость сосудов, принимающих этот «избыточный» объем крови. Часть кинетической энергии сокращающегося миокарда будет тратиться не только на изгнание крови, но и на растяжение эластических волокон стенки аорты и крупных артерий для увеличения их емкости.
В начале фазы быстрого изгнания крови растяжение стенок сосудов осуществляется относительно легко, но по мере изгнания большего количества крови и все большего растяжения сосудов сопротивление растяжению нарастает. Исчерпывается предел растяжения эластических волокон и растяжению начинают подвергаться жесткие коллагеновые волокна стенок сосудов. Опоку крови препятствует сопротивление периферических сосудов и самой крови. Миокарду необходимо тратить на преодоление этих сопротивлений большое количество энергии. Накопленная в фазу изометрического напряжения потенциальная энергия мышечной ткани и эластических структур самого миокарда исчерпывается и сила его сокращения уменьшается.
Скорость изгнания крови начинает уменьшаться и фаза быстрого изгнания сменяется фазой медленного изгнания крови, которую называют также фазой редуцированного изгнания. Ее продолжительность составляет около 0,13 с. Скорость уменьшения объема желудочков понижается. Давление крови в желудочке и в аорте в начале этой фазы уменьшается почти с одинаковой скоростью. К этому времени происходит закрытие медленных кальциевых каналов, заканчивается фаза плато потенциала действия. Вход кальция в кардиомиоциты уменьшается и мембрана миоцитов вступает в фазу 3 — конечной реполяризации. Завершается систола, период изгнания крови и начинается диастола желудочков (соответствует по времени фазе 4 потенциала действия). Осуществление редуцированного изгнания происходит в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется зубец Т , а завершение систолы и начало диастолы приходится на момент окончания зубца Т .
В систолу желудочков сердца из них изгоняется более половины конечно-диастолического объема крови (около 70 мл). Этот объем получил название ударного объема крови. Ударный объем крови может возрастать при увеличении сократимости миокарда и, наоборот, уменьшаться при его недостаточной сократимости (смотри далее показатели насосной функции сердца и сократимости миокарда).
Давление крови в желудочках в начале диастолы становится ниже давления крови в артериальных сосудах, отходящих от сердца. Кровь в этих сосудах испытывает действие сил растянутых эластических волокон стенок сосудов. Просвет сосудов восстанавливается и некоторый объем крови из них вытесняется. Часть крови при этом оттекает на периферию. Другая часть крови вытесняется в направлении желудочков сердца, заполняет при ее обратном движении кармашки трехстворчатых сосудистых клапанов, края которых смыкаются и удерживаются в этом состоянии возникшим перепадом давлений крови.
Промежуток времени (около 0,04 с) от начала диастолы до захлопывания сосудистых клапанов назван протодиастолическим интервалом. В конце этого интервала регистрируется и прослушивается 2-й диастолический гон сердца. При синхронной записи ЭКГ и фонокардиограммы начало 2-го тона регистрируется по окончании зубца Т на ЭКГ.
Диастола миокарда желудочков (около 0,47 с) также делится на периоды расслабления и наполнения, которые, в свою очередь, делятся на фазы. С момента закрытия полулунных сосудистых клапанов полости желудочков становятся на 0,08 с закрытыми, поскольку АВ-клапаны к этому времени еще остаются закрытыми. Расслабление миокарда, обусловленное главным образом свойствами эластических структур его внутри- и внеклеточного матрикса, осуществляется в изометрических условиях. В полостях желудочков сердца остается после систолы менее 50% крови от конечно-диастолического объема. Объем полостей желудочков за это время не изменяется, давление крови в желудочках начинает быстро уменьшаться и стремится к 0 мм рт. ст. Вспомним, что к этому времени в предсердия продолжала возвращаться кровь уже около 0,3 с и се давление в предсердиях постепенно повышается. В момент времени, когда давление крови в предсердиях превысит давление в желудочках, происходит открытие АВ-клапанов, заканчивается фаза изометрического расслабления и начинается период наполнения кровью желудочков.
Период наполнения длится около 0,25 с и делится на фазы быстрого и медленного наполнения. Непосредственно после открытия АВ-клапанов кровь по градиенту давлений быстро поступает из предсердий в полость желудочков. Этому способствует некоторое присасывающее действие расслабляющихся желудочков, связанное с их расправлением под действием упругих сил, возникших при сжатии миокарда и его соединительнотканного каркаса. В начале фазы быстрого наполнения могут быть зарегистрированы на фонокардиограмме звуковые колебания в виде 3-го диастолического тона сердца, причиной которых являются открытие АВ-клапанов и быстрый переход крови в желудочки.
По мере наполнения желудочков перепад давлений крови между предсердиями и желудочками уменьшается и примерно через 0,08 с фаза быстрого наполнения сменяется фазой медленного наполнения желудочков кровью, которая продолжается около 0,17 с. Наполнение желудочков кровью в эту фазу осуществляется преимущественно за счет сохранения в движущейся по сосудам крови остаточной кинетической энергии, приданной ей предыдущим сокращением сердца.
За 0,1 с до окончания фазы медленного наполнения кровью желудочков завершается сердечный цикл, возникает новый потенциал действия в водителе ритма, осуществляется очередная систола предсердий и желудочки оказываются заполненными конечно-диастолическими объемами крови. Этот промежуток времени в 0,1 с, завершающий сердечный цикл, иногда называют еще периодом дополнительного наполнения желудочков во время систолы предсердий.
Интегральным показателем, характеризующим механическую , является объем крови, перекачиваемый сердцем за минуту, или минутный объем крови (МОК):
МОК = ЧСС. УО,
где ЧСС — частота сокращений сердца за минуту; УО — ударный объем сердца. В норме, в состоянии покоя, МОК для молодого мужчины составляет около 5 л. Регуляция МОК осуществляется различными механизмами через изменение ЧСС и (или) УО.
Влияние на ЧСС может быть оказано через изменение свойств клеток водителя ритма сердца. Влияние на УО достигается через воздействие на сократимость кардиомиоцитов миокарда и синхронизацию его сокращения.
