(лат. соr, грец. cardia) - порожнистий фіброзно-м'язовий орган, розташований у середині грудній клітціміж двома легкими і лежить на діафрагмі. По відношенню до середньої лініїТіло серце розташовується несиметрично - близько 2/3 зліва від неї і близько 1/3 - праворуч.
Розмір серцялюдини приблизно дорівнює величині його кулака, в середньому важить 220-260 г (до 500 г).
Як працює серце
Серце перекачує кров по всьому організму, насичуючи клітини киснем. поживними речовинами. Серце можна вважати справжнім перехрестям магістралей, регулювальником руху крові, оскільки в ньому сходяться вени і артерії, і воно безперервно діє як насос - за одне скорочення воно виштовхує в судини 60-75 мл крові (до 130 мл). Нормальний пульсу спокійному стані – 60-80 ударів на хвилину, причому у жінок серце б'ється на 6-8 ударів на хвилину частіше, ніж у чоловіків. При важкій фізичного навантаженняпульс може прискорюватися до 200 і більше ударів за хвилину. За добу серце скорочується близько 100 000 разів, перекачуючи від 6000 до 7500 літрів крові або 30-37 повних ванн ємністю 200 літрів.
Пульс утворюється при виштовхуванні крові з лівого шлуночка в аорту і у вигляді хвилі поширюється артеріями зі швидкістю 11 м/с, тобто 40 км/год.
| Сила, що розвивається серцем при скороченні, | 70-90 |
| Робота серця: | |
| при одному скороченні, Дж (кгс·м) | 1 (0,102) |
| протягом доби, кДж (кгс·м) | 86,4 (8810) |
| Середня потужність, що розвивається серцем, Вт (к.с.) | 2,2 (0,003) |
| Об'єм крові, що викидається серцем за одне скорочення, см 3 | 60-80 |
| Об'єм крові, що викидається серцем, л: | |
| за 1 хв | |
| при 70 серцебиттях за хвилину | 4,2-5,6 |
| при лижних перегонах | 25-35 |
| при роботі середньої інтенсивності | 18 |
| за 1 год | 252-336 |
| на добу | 6050-8100 |
| на рік, млн. | 2,2-3,0 |
Кров рухається в серці по вісімці
: з вен притікає у праве передсердя, потім правий шлуночок виштовхує її в легені, де вона насичується киснем і через легеневі вени повертається в ліве передсердя. Потім в лівий шлуночок і з нього через аорту і артеріальні судини, що відгалужуються від неї, розноситься по всьому тілу.
Віддавши кисень, кров збирається в порожнисті вени, а через них - у праве передсердя та правий шлуночок. Звідти через легеневу артерію кров потрапляє у легені, де знову збагачується киснем.
Не до кінця зрозуміло, як мозку вдається зберегти синхронність діяльності серця та 40 тисяч кілометрів (до 100 тисяч км) судинних систем- лімфатичної, венозної, артеріальної. Уявіть: при навантаженні вашому організму потрібно різко збільшити кровотік, споживання кисню і т.д. Серце повинне спрацювати в одну мить!
Серце утворене з різновиду поперечно-смугастого м'яза - міокарда, покритого зовні серозною двошаровою оболонкою: шар, що прилягає до м'яза, - епікард; і зовнішній шар, що прикріплює серце до сусідніх структур, але дозволяє скорочуватися, - перикард.
Анатомія провідної системи серця
М'язова перегородка поділяє серце поздовжньо на ліву та праву половини. Клапани поділяють кожну половину на дві камери: верхню (передсердя) та нижню (шлуночок). Таким чином, серце, як чотирикамерний м'язовий насос
, складається з чотирьох камер, розділених попарно волокнистими клапанами, які дозволяють крові проходити лише в одному напрямку
. До цих камер входить і з них виходить ряд кровоносних судин, Якими кров здійснює кругообіг.
Чотири серцеві камери, вистелені шаром еластичної тканини. ендокардом, - утворюють два передсердяі два шлуночка. Ліве передсердя повідомляється з лівим шлуночком за допомогою мітрального клапана, а праве передсердя повідомляється з правим шлуночком за допомогою тристулкового клапана.
У праве передсердя впадають дві порожнисті вени, а ліве - чотири легеневі вени. Від правого шлуночка відходить легенева артерія, а від лівого – аорта. Надходження крові в серце йде постійно і безперешкодно, тоді як вихід крові зі шлуночків в артерії регулюється напівмісячними клапанами, які відкриваються лише тоді, коли кров у шлуночку досягає певного тиску.
Серце працює у двох типах рухів: систолічному, або рух скорочення, і діастолічному, або рух розслаблення. Скорочення, регульоване вегетативною нервовою системою, не піддається довільному контролю, оскільки перекачування та циркуляція крові в організмі мають бути безперервними.
(cyclus cardiacus) – зазвичай називають ударом – сукупність електрофізіологічних, біохімічних та біофізичних процесів, що відбуваються в серці протягом одного скорочення.
Цикл діяльності серця складається із трьох фаз:
1. Систола передсердь та діастола шлуночків. При скороченні передсердь мітральний та тристулковий клапани відкриваються, і кров надходить у шлуночки.
2. Систола шлуночків. Шлуночки скорочуються, викликаючи підвищення кров'яного тиску. Напівмісячні клапани аорти та легеневої артерії відкриваються, і відбувається випорожнення шлунків через артерії.
3. Загальна діастола. Після спорожнення шлуночки розслабляються, і серце залишається у фазі спокою доти, доки кров, яка заповнює передсердя, не натисне на атріовентрикулярні клапани.
Скорочуючись, серцевий м'яз проштовхує кров спочатку через передсердя, а потім через шлуночки.
Праве передсердя серця отримує бідну киснем кров по двох головних венах: верхньої порожнистої та нижньої порожнистої, а також з дрібнішого вінцевого синуса, який збирає кров зі стінок самого серця. При скороченні правого передсердя кров через тристулковий клапан потрапляє у правий шлуночок. Коли правий шлуночок достатньо наповниться кров'ю, він скорочується і викидає кров через легеневі артерії до малого кола кровообігу.
Кров, збагачена киснем у легенях, по легеневих венах потрапляє у ліве передсердя. Після заповнення кров'ю ліве передсердя скорочується і через мітральний клапан виштовхує кров у лівий шлуночок.
Після наповнення кров'ю лівий шлуночок скорочується і з великою силою викидає кров в аорту. З аорти кров потрапляє в судини великого кола кровообігу, розносячи кисень всім клітинам тіла.
Порушення серця відбувається за провідною системою серця - м'язової вузлової тканини, Точніше, м'язовим клітинам, спеціалізованим на збудженні серцевого м'яза. Ця тканина складається з синоатріального вузла(S-A -вузол, синусовий вузол, вузол Кіс-Фляка) і атріовентрикулярного вузла(A-V -вузол, передсердно-шлуночковий вузол), розташованих у правому передсерді (на межі передсердь та шлуночків). У першому з цих вузлів виникають електричні імпульси, що викликають скорочення серця (70-80 скорочень за хвилину). Потім імпульси проходять через передсердя та збуджують другий вузол, який самостійно може змусити битися серце (40-60 скорочень за хвилину). Через пучок Гісаі волокна Пуркіньєзбудження поширюється на обидва шлуночки, викликаючи їхнє скорочення. Після цього серце відпочиває до наступного імпульсу, з якого розпочинається новий цикл.
Імпульси задають серцевий ритм (необхідну частоту), рівномірність та синхронність скорочень передсердь та шлуночків відповідно до активності та потреб організму, часу доби та багатьох інших факторів, що впливають на людину.
Серцева пауза – період між аускультативно реєстрованими тонами серця (лат. auscultare слухати, вислуховувати); розрізняють малу С.п., що відповідає систолі шлуночків, і велику С.п., що відповідає діастолі шлуночків.
Клапани серцядіють як ворота, даючи крові можливість переходити з однієї камери серця в іншу та з камер серця у пов'язані з ними кровоносні судини. У серці є наступні клапани: тристулковий, легеневий (легеневого стовбура), двостулковий (він же мітральний) та аортальний.
Тристулковий клапан розташований між правим передсердям та правим шлуночком. При відкритті цього клапана кров переходить із правого передсердя до правого шлуночка. Тристулковий клапан запобігає зворотному потоку крові в передсердя, закриваючись під час скорочення шлуночка. Сама назва цього клапана говорить про те, що він складається із трьох стулок.
Клапан легеневої артерії . При закритому тристулковому клапані кров у правому шлуночку знаходить вихід тільки в стовбур легеневий. Легеневий стовбур ділиться на ліву та праву легеневі артерії, які йдуть відповідно до лівої та правої легень. Вхід у легеневий стовбур закривається легеневим клапаном. Легеневий клапан складається з трьох стулок, які відкриті в момент скорочення правого шлуночка і закриті в момент розслаблення. Легеневий клапан дозволяє крові потрапляти з правого шлуночка в легеневі артерії, але запобігає зворотному потоку крові з легеневих артерій у правий шлуночок.
Двостулковийабо мітральний клапан регулює потік крові з лівого передсердя в лівий шлуночок. Як і тристулковий клапан, двостулковий клапан закривається в момент скорочення лівого шлуночка. Мітральний клапанскладається з двох стулок.
Аортальний клапан складається з трьох стулок і закриває собою вхід в аорту. Цей клапан пропускає кров з лівого шлуночка в момент його скорочення і перешкоджає зворотному току крові з аорти в лівий шлуночок у момент розслаблення останнього.
Харчування та дихання самого серця забезпечують коронарні (вінцеві) судини
Ліва коронарна артерія
починається з лівого заднього синуса Вільсальви, прямує вниз до передньої поздовжньої борозни, залишаючи праворуч від себе легеневу артерію, а зліва - ліве передсердя та оточене жировою тканиною вушко, яке зазвичай її прикриває. Вона є широким, але коротким стволом довжиною зазвичай не більше 10-11 мм.
Ліва коронарна артерія поділяється на дві, три, в окремих випадках на чотири артерії, з яких найбільше значеннядля патології мають передня низхідна (ПМЖВ) та огинаюча гілки(ОВ), або артерії.
Передня спадна артерія є безпосереднім продовженням лівої коронарної. По передній поздовжній серцевій борозні вона прямує до області верхівки серця, зазвичай досягає її, іноді перегинається через неї і переходить на задню поверхню серця.
Від низхідної артерії під гострим кутом відходять кілька дрібніших бічних гілок, які прямують по передній поверхні лівого шлуночка і можуть доходити до тупого краю; крім того, від неї відходять численні септальні гілки, що прободають міокард і розгалужуються в передніх 2/3 міжшлуночкової перегородки. Бічні гілки живлять передню стінку лівого шлуночка і віддають гілки до переднього папілярного м'яза лівого шлуночка. Верхня септальна артерія дає гілочку до передньої стінки правого шлуночка та іноді до переднього папілярного м'яза правого шлуночка.
На всьому протязі передня низхідна гілка лежить на міокарді, іноді занурюючись у нього з утворенням м'язових містків довжиною 1-2 см. На решті передня поверхня її покрита жировою клітковиною епікарда.
Огинаюча гілка лівої коронарної артерії зазвичай відходить від останньої на самому початку (перші 0,5-2 см) під кутом, близьким до прямого, проходить у поперечній борозні, досягає тупого краю серця, огинає його, переходить на задню стінку лівого шлуночка, іноді досягає задньої міжшлуночкової борозни та у вигляді задньої низхідної артерії прямує до верхівки. Від неї відходять численні гілки до передньої та задньої папілярних м'язів, передньої та задньої стінок лівого шлуночка. Від неї також відходить одна з артерій, що живлять синоаурікулярні вузол.
| - |
|
Права коронарна артерія
починається у передньому синусі Вільсальви. Спочатку вона розташовується глибоко в жировій тканині праворуч від легеневої артерії, огинає серце правою атріовентрикулярною борозною, переходить на задню стінку, досягає задньої поздовжньої борозни, потім у вигляді задньої низхідної гілки опускається до верхівки серця.
Артерія дає 1-2 гілки до передньої стінки правого шлуночка, частково передньому відділуперегородки, обом папілярним м'язам правого шлуночка, задній стінці правого шлуночка та задньому відділу міжшлуночкової перегородки; від неї також відходить друга гілка синоаурикулярному вузлу.
Виділяють три основні типи кровопостачання міокарда
: середній, лівий та правий.
Цей підрозділ базується в основному на варіаціях кровопостачання задньої або діафрагмальної поверхні серця, оскільки кровопостачання переднього та бічних відділів є досить стабільним і не схильний до значних відхилень.
При середньому типівсі три основні коронарні артерії розвинені добре і рівномірно. Кровопостачання лівого шлуночка цілком, включаючи обидві папілярні м'язи, і передніх 1/2 і 2/3 міжшлуночкової перегородки здійснюється через систему лівої коронарної артерії. Правий шлуночок, у тому числі обидва праві папілярні м'язи та задня 1/2-1/3 перегородки, отримує кров із правої коронарної артерії. Це, мабуть, найпоширеніший тип кровопостачання серця.
При лівому типікровопостачання всього лівого шлуночка і, крім того, цілком всієї перегородки і частково задньої стінки правого шлуночка здійснюється за рахунок розвиненої гілки гілки лівої коронарної артерії, яка досягає задньої поздовжньої борозни і закінчується тут у вигляді задньої низхідної артерії, віддаючи частину гілок до задньої поверхні .
Правий типспостерігається при слабкому розвитку огинаючої гілки, яка або закінчується, не доходячи до тупого краю, або переходить до коронарної артерії тупого краю, не поширюючись на задню поверхню лівого шлуночка. У разі права коронарна артерія після відходження задньої низхідної артерії зазвичай дає ще кілька гілок до задній стінці лівого желудочка. При цьому весь правий шлуночок, задня стінкалівого шлуночка, задній лівий папілярний м'яз і частково верхівка серця отримують кров із правої коронарної артеріоли.
Кровопостачання міокарда здійснюється безпосередньо
:
а) капілярами, що лежать між м'язовими волокнами, що обплітають їх і отримують кров із системи коронарних артерійчерез артеріоли;
б) багатою мережею міокардіальних синусоїдів;
в) судинами Вьессана-Тебезія.
При підвищенні тиску в коронарних артеріях та збільшенні роботи серця кровотік у коронарних артеріях зростає. Нестача кисню також призводить до різкого зростання коронарного кровотоку. Симпатичні та парасимпатичні нерви, мабуть, слабо впливають на коронарні артерії, надаючи основну свою дію прямо на серцевий м'яз.
Відтік відбувається через вени, що збираються в коронарний синус
Венозна кров у коронарній системі збирається у великі судини, що розташовуються зазвичай поблизу коронарних артерій. Частина їх зливається, утворюючи великий венозний канал – коронарний синус, який проходить по задній поверхні серця в жолобку між передсердями та шлуночками та відкривається у праве передсердя.
Інтеркоронарні анастомози відіграють у коронарному кровообігу, особливо у умовах патології. Анастомозів більше в серцях осіб, які страждають ішемічну хворобутому закриття однієї з коронарних артерій не завжди супроводжується некрозами в міокарді.
У нормальних серцяханастомози виявлено лише у 10-20% випадків, причому невеликого діаметра. Однак кількість і величина їх зростають не тільки за коронарний атеросклероз, а й при клапанних пороках серця. Вік і стать самі собою ніякого впливу наявність і рівень розвитку анастомозів не надають.
Серце має власні стовбурові клітини
01.06.2006. Комп'ютери №46
Раніше фахівці вважали, що самостійне відновлення серця неможливе, оскільки розвинені клітини цього органу не діляться. Однак у 2003 році, повідомляє New Scientist, дослідники з лабораторії П'єро Анверси з медичного коледжу у Валгалі (штат Нью-Йорк, США) знайшли стовбурові клітини у серцевих тканинах мишей. До сьогоднішнього днявчені не могли сказати точно, присутні ці клітини в серці постійно або мігрують з інших тканин, таких як кістковий мозок.
Пошуком відповіді це питання зайнялася колега Анверси, Аннароза Лері. Вона спробувала знайти в серці так звані "ніші" для стовбурових клітин. "Ніші", де згруповані стовбурові та зрілі клітини, виявились між серцевими м'язовими клітинами
. Зробивши це відкриття, Лері та її співробітники провели низку дослідів. Вчені вилучали не велика кількістьсерцевих стовбурових клітин у людей, які перенесли операцію на серці, вирощували їх у лабораторних умові трансплантували у пошкоджені серця мишей та щурів.
Результати експериментів Лері називає багатообіцяючими і вважає, що застосування стовбурових клітин серця при лікуванні серцевих захворювань може бути набагато ефективнішим, ніж використання стовбурових клітин, отриманих з кісткового мозку. Тепер основне завдання дослідників – з'ясувати, як працюють серцеві стовбурові клітини, що регулює їхню діяльність та як можна імітувати даний механізм.
| - | 
|
Група фізиків з університету Бостона на чолі з Йосефом Ашкеназі (Yosef Ashkenazy) детально досліджувала закономірності серцевого ритму.
Широко використовується електрокардіограма
допомагає проаналізувати лише загальні характеристикисерцебиття, проте не враховує ритмічний малюнок ударів серця – тобто точну послідовність його ударів та пауз.
Ашкеназі та його колеги розробили комп'ютерний алгоритм, що дозволяє глибше проникнути у серцеві таємниці. Розрахунки показали, що тимчасові проміжки між ударами серця рідко бувають однаковими
. Тобто серцебиття більше схоже на віртуозну партію ударних, ніж на рівномірне цокання годинника.
На думку вчених, здорове серце працює подібно до гарного барабанщика. У цілому нині музикант тримає ритм, але іноді свідомо допускає невеликі збої. Оскільки він ударяє по барабану досить швидко, прискорення або запізнення майже невиразні на слух, але надають партії особливої краси. Така справа і з серцем - вона постійно "імпровізує". Цікаво, що деяка хаотичність ритмічного малюнка характерна саме для здорового серця
. У людей, які перебувають у передінфарктному стані, ритм серцебиття стає механічно точним.
Висновки про роботу серця Ашкеназі зробив, проаналізувавши магнітофонні записи "музики" серця. Потім він досліджував серцевий ритм 18 здорових і 12 хворих людей - переважно страждають від тромбів у судинах серця - і остаточно переконався у правильності своїх розрахунків.
Ашкеназі стверджує, що його робота дозволить діагностувати не тільки серцеві захворювання, що вже розвинулися, а й схильність до них.
Стаття опублікована у Physical Review Letters.
Біжи, кролик, біжи
Всі знають, що лежання на дивані шкідливіше за прогулянки і заняття фізкультурою. А чому? Розібралися в цьому вчені Інституту клінічної кардіології. Посадили кроликів у тісні клітини (майже за розмірами тулуба) та тримали без руху 70 діб. Потім подивилися на їхні серця під електронним мікроскопом. Побачили страшну картину. Багато міофібрили– волокна, завдяки яким м'яз скорочується, – атрофувалися. Порушилися зв'язки між клітинами, які допомагають їм працювати злагоджено. Зміни торкнулися нервових закінчень, що управляють м'язами. Стіни капілярів, що несли їм кров, почали розростатися всередину, зменшуючи просвіт судин. Ось вам і диван!
Чому народ любить Петросяна та К
Доктор Майкл Міллер з Університету Меріленда та його колеги провели серію експериментів, показуючи добровольцям два фільми: веселий та сумний. І при цьому тестували роботу їхніх сердець та судин. Після трагічного фільму у 14 із 20 добровольців струм крові у судинах
зменшився у середньому на 35%
. А після смішного, навпаки, збільшився на 22%у 19 із 20 піддослідних.
Зміни в судинах у волонтерів, що сміються, були схожі з тими, що виникають при заняттях аеробікою. Але при цьому у них не було ні болів у м'язах, ні втоми та перенапруги, які часто супроводжують великими фізичними навантаженнями. Вчені прийшли до висновку: сміх скорочує ризик серцево-судинних захворювань.
Синдром розбитого серця
Такий новий діагноз з'явився у кардіології. Вперше його було описано 12 років тому японськими лікарями. Наразі його визнали і в інших країнах. Синдром виникає, як правило, у жінок старших сорока, які пережили любовну невдачу. Кардіограма та ультразвук показують у них ті ж порушення, що й при інфаркті, хоча коронарні судини гаразд. Але рівень гормону стресу – адреналіну
, наприклад, вони в 2-3 разу вище, ніж в інфарктних хворих. А в порівнянні зі здоровими він перевищений у 7-10, а в деяких випадках навіть у 30 разів!
Саме гормони, вважають лікарі, "б'ють" по серцю, змушуючи його реагувати класичними симптомами інфаркту: болем за грудиною, рідиною у легенях, гострою серцевою недостатністю. На щастя, хворі на новий синдром досить швидко відновлюються, якщо їх лікують правильно.
Шоколад корисний для серця
01.06.2004. Membrana
Щоденне вживання малих порцій шоколаду сприятливо позначається роботі кровоносних судин у тілі, що, своєю чергою, дуже добре здоров'ю серця.
Такого висновку дійшла група медиків з університету Каліфорнії в Сан-Франциско (University of California, San Francisco). Щоправда, таку дію має не будь-який шоколад, а лише той, у процесі вироблення якого, було збережено велику кількість флавоноїдів, що містяться в какао
.
Команда на чолі з Мері Енглер (Mary Engler) вивчала протягом двох тижнів 21 особу, яку було обрано випадковим чином. Усі вони під час експерименту їли шоколад, однаковий на вигляд. Але частина плиток була багата на флавоноїди, а інша - навпаки, майже не містила ці речовини. Звичайно, випробувачі-добровольці, не знали, який варіант плитки їм видають. Вчені провели ультразвукове обстеженняплечовий артерії - об'єму кровотоку в ній та здатності стінок судини розширюватися та стискатися. Виявилося, що у тих, хто вживав шоколад із флавоноїдами, ці параметри покращилися за два тижні приблизно на 13%.
Нова робота(30.09.2004) доктора Чараламбоса Влачопулоса (Charalambos Vlachopoulos) з університету Афін (University of Athens) додає окулярів популярному десерту. Темний шоколад (але не молочний) покращує кровотік та знижує ризик утворення кров'яних згустків, здатних закупорювати судини, стверджує афінський дослідник. Результати дослідження показали покращення функціонування ендотелію - тонкого шару клітин на внутрішній сторонісудин. Окрім того, обстеження добровольців показало, що шоколад захищає організм від руйнівної дії так званих вільних радикалів.
Очі – дзеркало серця
09.06.2006. Освітній портал
Ад'юнкт-професор Тін Вонг з університетського Центру з дослідження ока (м. Мельбурн, Австралія) отримав нагороду країн Співдружності за досягнення в галузі охорони здоров'я та медичні дослідження.
Такої високої нагороди він був удостоєний за розробку очної діагностикияка допоможе у виявленні цілого ряду серцевих та інших серйозних захворювань.
Група професора Вонга протягом п'яти років провела велику роботу на більш ніж 20 тисяч пацієнтів. Вчені розробили та довели до клінічної практики техніку, яка допомагає виміряти ступінь звуження дрібних кровоносних судин ока, що дають сигнал про початок розвитку різних захворювань.
Серцевий цикл: суть, фізіологія, перебіг та фази в нормі, гемодинаміка
Для того, щоб розуміти, як виникають, виявляються та лікуються ті чи інші кардіологічні захворювання, будь-який студент-медик і тим більше лікар повинні знати основи нормальної фізіології діяльності серцево- судинної системи. Іноді здається, що в основі серцебиття лежать прості скорочення серцевого м'яза. Але насправді в механізмі серцевого ритму закладені складніші електро-біохімічні процеси, що призводять до виникнення механічної роботи гладко. м'язових волокон. Нижче ми спробуємо розібратися, що ж підтримує регулярні та безперебійні серцеві скорочення протягом усього життя людини.
Електро-біохімічні передумови циклу серцевої діяльності починають закладатися ще у внутрішньоутробному періоді, коли у плода формуються внутрішньосерцеві структури. Вже третьому місяці вагітності серце дитини має чотирикамерну основу з майже повним формуванням внутрішньосерцевих структур, і саме з цього моменту здійснюються повноцінні серцеві цикли.
Щоб простіше було розібратися у всіх нюансах серцевого циклу, необхідно визначитися з такими поняттями, як фази та тривалість серцевих скорочень.
Під серцевим циклом розуміють одне повне скорочення міокарда, у якого за певний проміжок часу здійснюється послідовна зміна:
- Систолічне скорочення передсердь,
- Систолічного скорочення шлуночків,
- Загального діастолічного розслаблення всього міокарда.
Таким чином, за один серцевий цикл, або за одне повне серцеве скорочення весь об'єм крові, яка знаходиться в порожнині шлуночків, проштовхується у великі судини, що відходять від них – у просвіт аорти зліва та легеневої артерії праворуч. Завдяки цьому в безперервному режимі кров отримують усі внутрішні органи, у тому числі головний мозок (велике коло кровообігу – від аорти), а також легкі (мале коло кровообігу – від легеневої артерії).
Відео: механізм серцевого скорочення
Скільки триває серцевий цикл?
Нормальна тривалість часу циклу серцевих скорочень задається генетично, залишаючись практично однаковою людського організму, але в той же час може варіювати в межах норми у різних осіб. Зазвичай тривалість одного повного серцевого скороченняскладає 800 мілісекунд, в які укладаються скорочення передсердь (100 мілісек), скорочення шлуночків (300 мілісек) та розслаблення серцевих камер (400 мілісек). При цьому частота серцебиття у спокійному стані становить від 55 до 85 ударів на хвилину, тобто серце за хвилину здатне здійснити вказану кількість серцевих циклів. Індивідуальна тривалість серцевого циклу розраховується за формулою ЧСС:60.
Що відбувається під час серцевого циклу?
серцевий цикл з біоелектричної точки зору (імпульс зароджується в синусовому вузліі поширюється по серцю)
Електричні механізми серцевого циклу включають функції автоматизму, збудження, проведення і скоротливості, тобто здатність генерувати в клітинах міокарда електрику, проводити його по електрично активних волокнах далі, а також здатність відповідати механічним скороченням у відповідь на електричне збудження.
Завдяки таким складним механізмампротягом усього життя людини підтримується здатність серця правильно і регулярно скорочуватися, водночас тонко реагуючи на умови, що постійно змінюються довкілля. Так, наприклад, систола та діастола відбуваються швидше та активніше в тому випадку, якщо людині загрожує небезпека. При цьому під впливом адреналіну кори надниркових залоз активізується стародавній, еволюційно сформований принцип трьох «Б» — бій, бійся, біжи, для виконання якого потрібне більше кровопостачання м'язів та головного мозку, що, у свою чергу, безпосередньо залежить від активності. серцево-судинної системи, зокрема, від прискореного чергування фаз серцевого циклу
гемодинамічний відбиток серцевого циклу
Якщо говорити про гемодинаміку (просування крові) камерами серця під час повного серцевого скорочення, то варто відзначити наступні особливості. На початку серцевого скорочення після отримання електричного збудження м'язовими клітинами передсердь, у них задіяні біохімічні механізми. У кожній клітині знаходяться міофібрили з білків міозину та актину, які під впливом мікрострумів іонів у клітину та з клітини починають скорочуватися. Сукупність скорочень міофібрил призводить до скорочення клітини, а сукупність скорочень м'язових клітин – скорочення всієї серцевої камери. На початку серцевого циклу скорочуються передсердя. При цьому кров, за допомогою відкриття атріо-вентрикулярних клапанів (трикуспідального праворуч і мітрального зліва), надходить у порожнину шлуночків. Після того, як електричне порушення поширилося на стінки шлуночків, відбувається систолічне скорочення шлуночків. Кров у своїй виганяється у зазначені вище судини. Після вигнання крові із порожнини шлуночків настає загальна діастоласерця, у своїй стінки серцевих камер розслаблені, а порожнини пасивно наповнюються кров'ю.
Фази серцевого циклу в нормі
Одне повноцінне серцеве скорочення складається з трьох фаз, званих систолою передсердь, систолою шлуночків та загальною діастолою передсердь та шлуночків. Кожна із фаз має свої особливості.
Перша фазасерцевого циклу, як вже було описано вище, полягає у вилити крові в порожнину шлуночків, для чого необхідне відкриття передсердно-шлуночкових клапанів.
Друга фазасерцевого циклу, включає періоди напруги і вигнання, при цьому в першому випадку відбувається початкове скорочення м'язових клітин шлуночків, а в другому - вилив крові в просвіт аорти і легеневого стовбура з подальшим просуванням крові по організму. Перший період поділяється на асинхронний та ізоволюметричний скорочувальні типи, при цьому м'язові волокна міокарда шлуночків скорочуються окремо, а потім у синхронному порядку, відповідно. Період вигнання також підрозділяється на два типи - швидке вигнання крові і повільне вигнання крові, в першому випадку здійснюється викид максимального об'єму крові, а в другому - не настільки значного об'єму, так як кров рухається у великі судини під впливом незначної різниці тиску між порожниною шлуночків і просвітом аорти (легеневого стовбура).
Третя фаза, характеризується стрімким розслабленням м'язових клітин шлуночків, внаслідок чого кров швидко і пасивно (також під дією градієнта тиску між наповненими порожнинами передсердь та «порожніх» шлуночків) починає заповнювати останні. У результаті серцеві камери заповнюються обсягом крові, достатнім для наступного серцевого викиду.
Серцевий цикл при патології
На тривалість серцевого циклу можуть впливати багато патологічних чинників. Так, зокрема, прискорений ритм серцевих скорочень внаслідок зменшення часу одного серцевого скорочення виникає при лихоманці, інтоксикації організму, запальних захворюваннях внутрішніх органів, при інфекційних захворюваннях, при шокових станах, а також при травмах. Єдиним фізіологічним чинником, здатним спричинити скорочення серцевого циклу, є фізичне навантаження. У всіх випадках зменшення тривалості одного повного серцевого скорочення обумовлено зростаючою потребою клітин організму в кисні, що забезпечується більш частими серцевими скороченнями.
Подовження тривалості серцевого скорочення, що призводить до зменшення частоти серцебиття, виникає при порушенні роботи системи серця, що проводить, що, у свою чергу, клінічно проявляється аритміями за типом брадикардії.
Як можна оцінити серцевий цикл?
Безпосередньо повноцінність одного повного серцевого скорочення цілком можливо дослідити та оцінити за допомогою функціональних методів діагностики. «Золотим» стандартом у цьому випадку є , що дозволяє зареєструвати та інтерпретувати такі показники, як ударний об'єм та фракція викиду, що становлять у нормі 70 мл крові за один серцевий цикл, та 50-75%, відповідно.
Таким чином, нормальна роботасерця забезпечується безперервним чергуванням описаних фаз серцевих скорочень, які послідовно змінюють один одного. Якщо ж виникають якісь відхилення у нормальній фізіології циклу серцевої діяльності, розвиваються . Як правило, це є ознакою наростання, і в обох випадках страждає. Ось для того, щоб знати, як лікувати ці типи дисфункції серця, і необхідно чітко розуміти основи нормального циклусерцевої діяльності.
Відео: лекції з серцевого циклу
Серцевий циклце систола і діастола серця, періодично повторювані у строгій послідовності, тобто. період часу, що включає одне скорочення та одне розслаблення передсердь та шлуночків.
У циклічному функціонуванні серця розрізняють дві фази: систолу (скорочення) та діастолу (розслаблення). Під час систоли порожнини серця звільняються від крові, а під час діастоли заповнюються. Період, що включає одну систолу та одну діастолу передсердь та шлуночків і наступну за ними загальну паузу, називається циклом серцевої діяльності.
Систола передсердь у тварин триває 0,1-0,16, а систола шлуночків - 0,5-0,56 с. Загальна пауза серця (одночасна діастола передсердь та шлуночків) триває 0,4 с. Протягом цього періоду серце відпочиває. Весь серцевий цикл триває протягом 08-086 с.
Робота передсердь менш складна, ніж робота шлуночків. Систола передсердь забезпечує надходження крові до шлуночків і триває 0,1 с. Потім передсердя переходять у фазу діастоли, яка продовжується протягом 0,7 с. Під час діастоли передсердя наповнюються кров'ю.
Тривалість різних фаз серцевого циклу залежить від частоти серцевих скорочень. При частіших серцевих скороченнях тривалість кожної фази, особливо діастоли, зменшується.
Фази серцевого циклу
Під серцевим цикломрозуміють період, що охоплює одне скорочення. систолуі одне розслаблення - діастолупередсердь та шлуночків - загальна пауза. Загальна тривалість серцевого циклу при частоті серцевих скорочень 75 уд/хв дорівнює 0,8 с.
Скорочення серця починається із систоли передсердь, що триває 0,1 с. Тиск у передсердях у своїй піднімається до 5-8 мм рт. ст. Систола передсердь змінюється систолою шлуночків тривалістю 0,33 с. Систола шлуночків поділяється на кілька періодів та фаз (рис. 1).
Мал. 1. Фази серцевого циклу
Період напругитриває 0,08 с і складається з двох фаз:
- фаза асинхронного скорочення міокарда шлуночків – триває 0,05 с. Протягом цієї фази процес збудження і наступний за ним процес скорочення поширюються міокардом шлуночків. Тиск у шлуночках ще близько до нуля. До кінця фази скорочення охоплює всі волокна міокарда, а тиск у шлуночках починає швидко наростати.
- фаза ізометричного скорочення (0,03 с) - починається із захлопування стулок передсердно-шлуночкових клапанів. У цьому виникає I, чи систолічний, тон серця. Зміщення стулок та крові у бік передсердь викликає підвищення тиску в передсердях. Тиск у шлуночках швидко наростає: до 70-80 мм рт. ст. у лівому та до 15-20 мм рт. ст. у правому.
Стулчасті та напівмісячні клапанище закриті, об'єм крові у шлуночках залишається постійним. Внаслідок того, що рідина практично стислива, довжина волокон міокарда не змінюється, збільшується тільки їх напруга. Стрімко зростає тиск крові у шлуночках. Лівий шлуночок швидко набуває круглої форми і з силою ударяється про внутрішню поверхнюгрудної стінки. У п'ятому міжребер'ї на 1 см ліворуч від середньоключичної лінії в цей момент визначається верхівковий поштовх.
До кінця періоду напруги швидко наростаючий тиск у лівому і правому шлуночках стає вище тиску в аорті та легеневої артерії. Кров із шлуночків спрямовується в ці судини.
Період вигнаннякрові із шлуночків триває 0,25 с і складається з фази швидкого (0,12 с) та фази повільного вигнання (0,13 с). Тиск у шлуночках при цьому наростає: у лівому до 120-130 мм рт. ст., а правому до 25 мм рт. ст. Наприкінці фази повільного вигнання міокард шлуночків починає розслаблятися, настає діастола (0,47 с). Тиск у шлуночках падає, кров з аорти та легеневої артерії спрямовується назад у порожнини шлуночків і «закриває» напівмісячні клапани, при цьому виникає II, або діастолічний, тон серця.
Час від початку розслаблення шлуночків до «захлопування» напівмісячних клапанів називається протодіастолічний період(0,04 с). Після захлопування напівмісячних клапанів тиск у шлуночках падає. Створчасті клапани в цей час ще закриті, об'єм крові, що залишився в шлуночках, а отже, і довжина міокарда волокон не змінюються, тому даний період названий періодом ізометричного розслаблення(0,08 с). До кінця його тиск у шлуночках стає нижчим, ніж у передсердях, відкриваються передсердно-шлуночкові клапани і кров з передсердь надходить у шлуночки. Починається період наповнення шлуночків кров'ю, Що триває 0,25 с і ділиться на фази швидкого (0,08 с) і повільного (0,17 с) наповнення.
Коливання стінок шлуночків внаслідок швидкого припливу крові до них викликають появу ІІІ тону серця. До кінця фази повільного наповнення виникає систола передсердь. Передсердя нагнітають у шлуночки додаткову кількість крові ( пресистолічний період, що дорівнює 0,1 с), після чого починається новий цикл діяльності шлуночків.
Коливання стінок серця, викликане скороченням передсердь і додатковим надходженням крові до шлуночків, веде до появи IV тону серця.
При звичайному прослуховуванні серця добре чути гучні І і ІІ тони, а тихі ІІІ і ІV тони виявляються лише при графічній реєстрації тонів серця.
У людини кількість серцевих скорочень за хвилину може значно коливатися і залежить від різних зовнішніх впливів. При виконанні фізичної роботиабо спортивне навантаження серце може скорочуватися до 200 разів на хвилину. При цьому тривалість одного серцевого циклу становитиме 0,3 с. Збільшення числа серцевих скорочень називають тахікардією,при цьому серцевий цикл зменшується. Під час сну кількість серцевих скорочень зменшується до 60-40 ударів за хвилину. І тут тривалість одного циклу становить 1,5 з. Зменшення числа серцевих скорочень називають брадикардією, у своїй серцевий цикл збільшується.
Структура серцевого циклу
Серцеві цикли слідують із частотою, що задається водієм ритму. Тривалість одиночного серцевого циклу залежить від частоти скорочень серця і, наприклад, при частоті 75 уд/хв вона становить 0,8 секунди. Загальну структуру серцевого циклу можна як схеми (рис. 2).
Як видно із рис. 1, при тривалості серцевого циклу 0,8 с (частоті скорочень 75 уд/хв) передсердя перебувають у стані систоли 0,1 с та стані діастоли 0,7 с.
Систола- Фаза серцевого циклу, що включає скорочення міокарда і вигнання крові з серця в судинну систему.
Діастола- Фаза серцевого циклу, що включає розслаблення міокарда і наповнення порожнин серця кров'ю.
Мал. 2. Схема загальної структурисерцевого циклу Темними квадратами показана систола передсердь та шлуночків, світлими – їх діастола.
Шлуночки знаходяться у стані систоли близько 0,3 с та у стані діастоли близько 0,5 с. Одночасно у стані діастоли передсердя та шлуночки знаходяться близько 0,4 с (загальна діастола серця). Систолу та діастолу шлуночків поділяють на періоди та фази серцевого циклу (табл. 1).
Таблиця 1. Періоди та фази серцевого циклу
Фаза асинхронного скороченняпочатковий етап систоли, у якому хвиля збудження поширюється по міокарду шлуночків, але одночасне скорочення кардіоміоцитів відсутня тиск у шлуночках — від 6-8 до 9- 10 мм рт. ст.
Фаза ізометричного скороченняетап систоли, при якому відбувається закриття атріовентрикулярних клапанів та тиск у шлуночках швидко наростає до 10-15 мм рт. ст. у правому та до 70-80 мм рт. ст. у лівому.
Фаза швидкого вигнання -етап систоли, при якому спостерігається збільшення тиску у шлуночках до максимальних значень – 20-25 мм рт. ст. у правому та 120-130 мм рт. ст. у лівому та кров (близько 70 % систолічного викиду) надходить у судинну систему.
Фаза повільного вигнання- етап систоли, при якому кров (30% систолічного викиду, що залишилися) продовжує надходити в судинну систему з більш повільною швидкістю. Тиск поступово знижується у лівому шлуночку зі 120-130 до 80-90 мм рт. ст., у правому - з 20-25 до 15-20 мм рт. ст.
Протодіастолічний період- Перехідний період від систоли до діастоли, при якому шлуночки починають розслаблятися. Тиск знижується в лівому шлуночку до 60-70 мм рт. ст., в характерному - до 5-10 мм рт. ст. В силу більшого тиску в аорті та легеневій артерії напівмісячні клапани закриваються.
Період ізометричного розслабленняетап діастоли, при якому порожнини шлуночків ізольовані закритими атріовентрикулярними та напівмісячними клапанами, вони ізометрично розслаблюються, тиск наближається до 0 мм рт. ст.
Фаза швидкого наповненняетап діастоли, при якому відбувається відкриття атріовентрикулярних клапанів та кров з великою швидкістю спрямовується у шлуночки.
Фаза повільного наповненняетап діастоли, при якому кров повільно по порожнистих венах надходить у передсердя та через відкриті атріовентрикулярні клапани у шлуночки. Наприкінці цієї фази шлуночки на 75% наповнені кров'ю.
Пресистолічний період -етап діастоли, що збігається із систолою передсердь.
Систола передсердя -скорочення мускулатури передсердь, у якому тиск у правому передсерді підвищується до 3-8 мм рт. ст., у лівому - до 8-15 мм рт. ст. і в кожен із шлуночків надходить близько 25% діастолічного об'єму крові (по 15-20 мл).
Таблиця 2. Характеристика фаз серцевого циклу
Скорочення міокарда передсердь і шлуночків починається за їх збудженням і оскільки водій ритму розташовується у правому передсерді, його потенціал дії спочатку поширюється на міокард правого і потім лівого передсердь. Отже, міокард правого передсердя відповідає збудженням та скороченням дещо раніше, ніж міокард лівого передсердя. У нормальних умовахсерцевий цикл починається із систоли передсердь, яка продовжується 0,1 с. Неодночасність охоплення збудженням міокарда правого та лівого передсердь відбивається формуванням зубця Р на ЕКГ (рис. 3).
Ще до систоли передсердь АВ-клапани знаходяться у відкритому стані та порожнини передсердь та шлуночків вже значною мірою наповнені кров'ю. Ступінь розтягування тонких стінок міокарда передсердь кров'ю має значення для подразнення механорецепторів та вироблення атріального натрійуретичного пептиду.
Мал. 3. Зміни показників роботи серця в різні періодита фази серцевого циклу
Під час систоли передсердь тиск у лівому передсерді може досягати 10-12 мм рт. ст., а правому - до 4-8 мм рт. ст., передсердя додатково заповнюють шлуночки об'ємом крові, що становить у спокої близько 5-15% від обсягу, що перебуває до цього часу в шлуночках. Об'єм крові, що надходить у шлуночки в систолу передсердь, при фізичному навантаженні може зростати та становити 25-40%. Обсяг додаткового заповнення здатний зростати до 40% і більше людей старше 50 років.
Надходження крові під тиском із передсердь сприяє розтягуванню міокарда шлуночків і створює умови для їх більш ефективного подальшого скорочення. Тому передсердя відіграють роль своєрідного підсилювача скорочувальних можливостей шлуночків. При цій функції передсердь (наприклад, при миготливої аритмії) ефективність роботи шлуночків зменшується, розвивається зниження їх функціональних резервів та прискорюється перехід до недостатності скорочувальної функції міокарда.
У момент систоли передсердь реєструється а-хвиля на кривій венного пульсу, у деяких людей при записі фонокардіограми може реєструватися 4 тон серця.
Об'єм крові, що знаходиться після систоли передсердь у порожнині шлуночків (наприкінці їх діастоли), називають звичайно-діастолічним.Він складається з об'єму крові, що залишилася у шлуночку після попередньої систоли ( звичайно-систолічнийоб'єм), об'єму крові, що наповнював порожнину шлуночка під час його діастоли до систоли передсердь, та додаткового об'єму крові, що надійшов у шлуночок у систолу передсердь. Величина кінцево-діастолічного об'єму крові залежить від розмірів серця, об'єму крові, що приплив з вен та ряду інших факторів. У здорового молодого чоловікау стані спокою вона може становити близько 130-150 мл (залежно від віку, статі та маси тіла здатна коливатися від 90 до 150 мл). Цей об'єм крові дещо підвищує тиск у порожнині шлуночків, який під час систоли передсердь стає рівним тиску в них і може коливатися у лівому шлуночку в межах 10-12 мм рт. ст., а правому - 4-8 мм рт. ст.
За проміжок часу 0,12-0,2 с, що відповідає інтервалу PQна ЕКГ, потенціал дії з СА-вузла поширюється до верхівкової області шлуночків, у міокарді яких починається процес збудження, що швидко поширюється у напрямках від верхівки до основи серця та від ендокардіальної поверхні до епікардіальної. Слідом за збудженням починається скорочення міокарда чи систола шлуночків, тривалість якої також залежить від частоти скорочень серця. У разі спокою вона становить близько 0,3 з. Систола шлуночків складається із періодів напруги(0,08 с) та вигнання(0,25 с) крові.
Систола та діастола обох шлуночків здійснюються майже одночасно, але протікають у різних гемодинамічних умовах. Подальше, більше докладний описподій, що протікають під час систоли, розглядатиметься на прикладі лівого шлуночка. Для порівняння наводяться деякі дані для правого шлуночка.
Період напруги шлуночків поділяють на фази асинхронного(0,05 с) та ізометричного(0,03 с) скорочення. Короткочасна фаза асинхронного скорочення на початку систоли міокарда шлуночків є наслідком неодночасності охоплення збудженням та скороченням різних відділів міокарда. Порушення (відповідає зубцю Qна ЕКГ) і скорочення міокарда виникає спочатку в області сосочкових м'язів, верхівкової частини міжшлуночкової перегородки і верхівки шлуночків і за час близько 0,03 с поширюється на міокард, що залишився. Це збігається за часом із реєстрацією на ЕКГ зубця Qта висхідної частини зубця Rдо його вершини (див. рис. 3).
Верхівка серця скорочується раніше його основи, тому верхівкова частина шлуночків підтягується в напрямку основи та підштовхує кров у тому самому напрямку. Неохоплені збудженням ділянки міокарда шлуночків у цей час можуть незначно розтягуватися, тому об'єм серця практично не змінюється, тиск крові в шлуночках ще суттєво не змінюється і залишається нижчим, ніж тиск крові у великих судинах над тристулковими клапанами. Тиск крові в аорті та інших артеріальних судинах продовжує падати, наближаючись до значення мінімального, діастолічного тиску. Однак тристулкові судинні клапани залишаються поки що закритими.
Передсердя тим часом розслабляються і тиск крові у яких зменшується: для лівого передсердя загалом із 10 мм рт. ст. (пресистолічний) до 4 мм рт. ст. До кінця фази асинхронного скорочення лівого шлуночка тиск крові у ньому підвищується до 9-10 мм рт. ст. Кров, що відчуває тиск з боку верхівкової частини міокарда, що скорочується, підхоплює стулки АВ-клапанів, вони замикаються, прийнявши положення, близьке до горизонтального. У цьому положенні стулки утримуються сухожильних ниток сосочкових м'язів. Укорочення розмірів серця від його верхівки до основи, яка через незмінність розмірів сухожильних ниток могла б призвести до вивертання стулок клапанів у передсердя, компенсується скороченням сосочкових м'язів серця.
У момент закриття атріовентрикулярних клапанів прослуховується 1-й систолічний тон серця, закінчується фаза асинхронного та починається фаза ізометричного скорочення, яку називають також фазою ізоволюметричного (ізоволюмічного) скорочення. Тривалість цієї фази близько 0,03, її здійснення збігається з проміжком часу, в який реєструється низхідна частина зубця Rі початок зубця Sна ЕКГ (див. рис. 3).
З моменту закриття АВ-клапанів у нормальних умовах порожнина обох шлуночків стає герметичною. Кров, подібно до будь-якої іншої рідини, є несжимаемой, тому скорочення волокон міокарда відбувається при їх незмінній довжині або в ізометричному режимі. Об'єм порожнин шлуночків залишається незмінним і скорочення міокарда відбувається в ізоволюмічному режимі. Збільшення напруги та сили скорочення міокарда в таких умовах перетворюється на швидко наростаючий тиск крові в порожнинах шлуночків. Під впливом тиску крові на область АВ - перегородки відбувається се короткочасне зміщення у бік передсердь, що передається на притікаючу венозну крові відбивається появою на кривій венного пульсу с-хвилі. Протягом короткого проміжку часу — близько 0,04 з тиском крові в порожнині лівого шлуночка досягає величини, порівнянної з його значенням в цей момент в аорті, яке знизилося до мінімального рівня — 70-80 мм рт. ст. Тиск крові у правому шлуночку досягає 15-20 мм рт. ст.
Перевищення тиску крові в лівому шлуночку над величиною діастолічного тиску крові в аорті супроводжується відкриттям аортальних клапанів та зміною періоду напруги міокарда періодом вигнання крові. Причиною відкриття напівмісячних клапанів судин є градієнт тиску крові та кишенькоподібна особливість їх будови. Стулки клапанів притискаються до стінок судин потоком крові, що виганяється в них шлуночками.
Період вигнаннякрові триває близько 0,25 с і поділяється на фази швидкого вигнання(0,12 с) та повільного вигнаннякрові (0,13 с). У цей період АВ-клапани залишаються закритими, півмісячні – відкритими. Швидке вигнання крові на початку періоду обумовлено низкою причин. Від початку порушення кардіоміоцитів пройшло близько 0,1 с і потенціал дії знаходиться у фазі плато. До клітин через відкриті повільні кальцієві канали продовжує надходити кальцій. Таким чином, колишня до початку вигнання високим напруга волокон міокарда продовжує збільшуватися. Міокард з більшою силою продовжує стискати зменшується об'єм крові, що супроводжується подальшим збільшенням тиску в порожнині шлуночків. Градієнт тисків крові між порожниною шлуночка та аортою збільшується і кров з великою швидкістю починає виганятися в аорту. У фазу швидкого вигнання в аорту викидається більше половини ударного об'єму крові, що виганяється зі шлуночка за весь період вигнання (близько 70 мл). До кінця фази швидкого вигнання крові тиск у лівому шлуночку та в аорті досягає свого максимуму – близько 120 мм рт. ст. у молодих людей у стані спокою, а в легеневому стовбурі та правому шлуночку – близько 30 мм рт. ст. Цей тиск названо систолічним. Фаза швидкого вигнання крові здійснюється у проміжок часу, коли на ЕКГ реєструється закінчення зубця Sта ізоелектрична частина інтервалу STдо початку зубця T(Див. рис. 3).
За умови швидкого вигнання навіть 50% ударного об'єму швидкість припливу крові в аорту за короткий часстановитиме близько 300 мл/с (35 мл/0,12 с). Середня швидкість відтоку крові з артеріальної частини судинної системи становить близько 90 мл/с (70 мл/0,8 с). Таким чином, аорту за 0,12 с надходить більше 35 мл крові, а за цей же час з неї відтікає в артерії близько 11 мл крові. Очевидно, що для розміщення на короткий час більшого об'єму крові, що припливає, порівняно з відтікаючим необхідно збільшити ємність судин, що приймають цей «надлишковий» об'єм крові. Частина кінетичної енергії міокарда, що скорочується, буде витрачатися не тільки на вигнання крові, але і на розтягування еластичних волокон стінки аорти і великих артерій для збільшення їх ємності.
На початку фази швидкого вигнання крові розтяг стінок судин здійснюється відносно легко, але в міру вигнання більшої кількості крові і все більшого розтягнення судин опір наростає. Вичерпується межа розтягування еластичних волокон і розтягу починають піддаватися жорсткі колагенові волокна стінок судин. Опоку крові перешкоджає опір периферичних судин та самої крові. Міокарду необхідно витрачати на подолання цих опорів велику кількість енергії. Накопичена у фазу ізометричної напруги потенційна енергія м'язової тканини та еластичних структур самого міокарда вичерпується та сила його скорочення зменшується.
Швидкість вигнання крові починає зменшуватися і фаза швидкого вигнання змінюється фазою повільного вигнання крові, яку називають також фазою редукованого вигнання.Її тривалість становить близько 0,13 с. Швидкість зменшення обсягу шлуночків знижується. Тиск крові в шлуночку та в аорті на початку цієї фази зменшується майже з однаковою швидкістю. На цей час відбувається закриття повільних кальцієвих каналів, Закінчується фаза плато потенціалу дії. Вхід кальцію до кардіоміоцитів зменшується і мембрана міоцитів вступає у фазу 3 – кінцевої реполяризації. Завершується систола, період вигнання крові та починається діастола шлуночків (відповідає за часом фазі 4 потенціалу дії). Здійснення редукованого вигнання відбувається у проміжок часу, коли на ЕКГ реєструється зубець Т, а завершення систоли та початок діастоли припадає на момент закінчення зубця Т.
У систолу шлуночків серця їх виганяється більше половини конечно-диастолического об'єму крові (близько 70 мл). Цей обсяг отримав назву ударного об'єму крові.Ударний об'єм крові може зростати при збільшенні скоротливості міокарда і, навпаки, зменшуватися за його недостатньої скоротливості (див. далі показники насосної функції серця та скоротливості міокарда).
Тиск крові в шлуночках на початку діастоли стає нижчим за тиск крові в артеріальних судинах, що відходять від серця. Кров у цих судинах відчуває дію сил розтягнутих еластичних волокон стінок судин. Просвіт судин відновлюється і певний обсяг крові їх витісняється. Частина крові у своїй відтікає на периферію. Інша частина крові витісняється в напрямку шлуночків серця, заповнює при її зворотному русі кишеньки тристулкових судинних клапанів, краї яких стуляються і утримуються в цьому стані перепадом тисків крові.
Проміжок часу (близько 0,04 с) від початку діастоли до захлопування судинних клапанів названо протодіастолічний інтервал.Наприкінці цього інтервалу реєструється та прослуховується 2-й діастолічний гін серця. При синхронному записі ЕКГ та фонокардіограми початок 2-го тону реєструється після закінчення зубця Т на ЕКГ.
Діастола міокарда шлуночків (близько 0,47 с) також поділяється на періоди розслаблення та наповнення, які, у свою чергу, поділяються на фази. З моменту закриття напівмісячних судинних клапанів порожнини шлуночків стають на 0,08 із закритими, оскільки АВ-клапани на цей час ще залишаються закритими. Розслаблення міокарда, зумовлене головним чином властивостями еластичних структур його внутрішньо- та позаклітинного матриксу, здійснюється в ізометричних умовах. У порожнинах шлуночків серця залишається після систоли менше ніж 50% крові від кінцево-діастолічного об'єму. Обсяг порожнин шлуночків цей час не змінюється, тиск крові у шлуночках починає швидко зменшуватися і прагне 0 мм рт. ст. Згадаймо, що до цього часу в передсердя продовжувала повертатися кров уже близько 0,3 с і цей тиск у передсердях поступово підвищується. У момент часу, коли тиск крові в передсердях перевищить тиск у шлуночках, відбувається відкриття АВ-клапанів, закінчується фаза ізометричного розслаблення та починається період наповнення кров'ю шлуночків.
Період наповнення триває близько 0,25 і ділиться на фази швидкого і повільного наповнення. Безпосередньо після відкриття АВ-клапанів кров по градієнту тисків швидко надходить із передсердь у порожнину шлуночків. Цьому сприяє деяка присмоктуюча дія шлуночків, що розслабляються, пов'язана з їх розправленням під дією пружних сил, що виникли при стисканні міокарда і його сполучнотканинного каркаса. На початку фази швидкого наповнення можуть бути зареєстровані на фонокардіограмі звукові коливання у вигляді 3 діастолічного тону серця, причиною яких є відкриття АВ-клапанів і швидкий перехід крові в шлуночки.
У міру наповнення шлуночків перепад тисків крові між передсердями та шлуночками зменшується і приблизно через 0,08 с фаза швидкого наповнення змінюється фазою повільного наповнення шлуночків кров'ю, що триває близько 0,17 с. Наповнення шлуночків кров'ю в цю фазу здійснюється переважно за рахунок збереження залишкової кінетичної енергії, що рухається по судинах крові, наданої їй попереднім скороченням серця.
За 0,1 с до закінчення фази повільного наповнення кров'ю шлуночків завершується серцевий цикл, виникає новий потенціал дії у водії ритму, здійснюється чергова систола передсердь та шлуночки виявляються заповненими кінцево-діастолічними об'ємами крові. Цей проміжок часу в 0,1 с, що завершує серцевий цикл, іноді називають ще періодомдодатковогонаповненняшлуночків під час систоли передсердь.
Інтегральним показником, що характеризує механічну, є об'єм крові, що перекачується серцем за хвилину, або хвилинний об'єм крові (МОК):
МОК = ЧСС. УО,
де ЧСС - частота скорочень серця за хвилину; УО - ударний об'єм серця. У нормі, у стані спокою, МОК для молодого чоловіка становить близько 5 л. Регуляція МОК здійснюється різними механізмами через зміну ЧСС та (або) УО.
Вплив на ЧСС може бути через зміну властивостей клітин водія ритму серця. Вплив на УО досягається через вплив на скоротливість кардіоміоцитів міокарда та синхронізацію його скорочення.
Серцевим циклом або циклом роботи серця називають послідовність подій, що відбуваються під час одного скорочення серця. Тривалість його при 75 скороченнях серця за хвилину дорівнює 0,8 секунди. Серцевий цикл складається з трьох фаз:
Систола передсердь, що продовжується 0,1с. Під час систоли я передсердь тиск у них стає більшим, ніж у шлуночках, і, -| т.к. шлуночки тим часом перебувають у розслабленому стані (у стані діастоли) кров виштовхується у яких.
Потім настає діастола передсердь (0,7 с) та одночасно. Систола шлуночків, що триває приблизно 0,3 секунди. Тиск у шлуночках підвищується, і кров надходить в аорту та легеневу артерію. Потім настає діастола шлуночків, що триває 0,5 секунди.
Час збігу стану діастоли передсердь та шлуночків (приблизно 0,4 с) називається загальною паузою.
Нині вважають, що систола шлуночків як сприяє викиду крові. При скороченні шлуночків відбувається зміщення передсердно-шлуночкової перегородки до верхівки серця, що веде до засмоктування крові з великих вен до передсердя. При цьому передсердя, що перебувають у цей момент у розслабленому стані, розтягуються. Цей ефект більш виражений при скороченні правого шлуночка.
Односпрямованому току крові із передсердь у шлуночки сприяє будова клапанів. Під час систоли передсердь, тиск у них стає вищим, ніж тиск у шлуночках, тому відкриваються стулчасті клапани в правому та лівому передсердно-шлуночкових отворах. У цей час шлуночки перебувають у стані діастоли, і тиск у них менше, ніж у тиск в аорті та легеневій артерії. Це веде до закриття напівмісячних клапанів.
Далі починається діастола передсердь та систола шлуночків. Тиск у шлуночках стає більшим, ніж тиск у передсердях, в аорті та легеневій артерії. У зв'язку з цим стулчасті клапани закриваються, перешкоджаючи зворотному струму крові із шлуночків у передсердя, а півмісячні клапани відкриваються, сприяючи викиданню крові. Ушкодження клапанів можуть призвести до того, що вони не зможуть повністю відкриватися (і виникає стеноз), або щільно стуляються (і формується недостатність скарбів). В результаті міокард змушений розвивати велику силу та викидати більший об'єм крові, що призводить до гіпертрофії міокарда та/або до розширення порожнин серця – дилатації.
Лівий і правий шлуночки за кожне скорочення виштовхують відповідно в аорту та легеневий стовбур приблизно по 60 – 80 мл крові. Об'єм однаковий для лівого та правого шлуночків, якщо організм перебуває у стані спокою. Цей обсяг називається систолічним чи ударним. Помноживши систолічний обсяг число скорочень за 1 хвилину, можна обчислити хвилинний обсяг. Він становить середньому 4,5 - 5 літрів.
Систолічний та хвилинний обсяги серця не постійні. Їхня величина, а також ЧСС (частота серцевих скорочень) залежить від вікових статевих та індивідуальних особливостей людини. Наприклад, у фізично тренованої людини у спокої систолічний та хвилинний обсяги більші, ніж у нетренованої, а ЧСС – менше. У спортсменів ЧСС часто знаходиться в межах 50 – 60 уд/хв. За напруженої роботи серця параметри його функціонування різко змінюються. Хвилинний обсяг може досягати у дорослої людини 20 – 30 літрів. У нетренованих людей це збільшення обсягу відбувається в основному за рахунок частоти серцевих скорочень (що дуже неекономічно), у тренованих – головним чином внаслідок збільшення систолічного об'єму серця.
У судинах кров рухається завдяки градієнту тиску у бік від високого до низького. Шлуночки є тим органом, який створює вказаний градієнт.
Зміна станів скорочення (систоли) та розслаблення (діастол) відділів серця, яка повторюється циклічно, називається серцевим циклом. При частоті (ЧСС) 75 за 1 хв тривалість всього циклу становить 0,8 с.
Серцевий цикл зручно розглядати, починаючи із загальної діастоли передсердь та шлуночків (пауза серця). При цьому серце знаходиться в такому стані: напівмісячні клапани закриті, а атріовентрикулярні відкриті. Кров із вен надходить вільно і повністю заповнює порожнини передсердь та шлуночків. Тиск крові в них, як і у венах, що лежать поряд, становить близько 0 мм рт. ст. У правій та лівій половинах серця дорослої людини наприкінці загальної діастоли міститься приблизно по 180-200 mji крові.
Систола передсердь.Порушення, що зародилося в синусному вузлі, насамперед надходить до міокарда передсердь - відбувається систола передсердь (0,1 с). При цьому за рахунок скорочення м'язових волокон, що розташовані навколо отворів вен, перекривається їх просвіт. Утворюється своєрідна замкнута атріовентрикулярна порожнина. При скороченні міокарда передсердь тиск у них підвищується до 3-8 мм рт. ст. (0,4-1,1 кПа). Внаслідок цього частина крові з передсердь через відкриті атріовентрикулярні отвори перетворюється на шлуночки, доводячи обсяг крові у яких до 130-140 мл (кінцево-діастолічний обсяг шлуночків - КДО). Після цього починається діастола передсердь (0,7 с).
Систола шлуночків.В даний час провідною системою збудження поширюється на кардіоміоцити шлуночків та починається систола шлуночків, яка триває близько 0,33 с. її ділять на два періоди. Кожен із періодів відповідно складається з фаз.
Перший період напруги триває, доки не відкриються півмісячні клапани. Для їх відкриття тиск у шлуночках має піднятися до вищого рівня, ніж у відповідних артеріальних стволах. Діастолічний тиск в аорті становить близько 70-80 мм рт. ст. (9,3-10,6 кПа), а в легеневій артерії-10-15 мм рт. ст. (1,3-2,0 кПа). Період напруги триває близько 0,08.
Починається він із фази асинхронного скорочення (0,05 с), про що свідчить неодночасне скорочення всіх волокон шлуночків. Першими скорочуються кардіоміоцити, які розташовані поблизу волокон провідної системи.
Наступна фаза ізометричного скорочення (0,03 с) характеризується залученням до процесу скорочення всіх волокон шлуночків. Початок скорочення шлуночків призводить до того, що при закритих ще напівмісячних клапанах кров спрямовується до ділянки ніякого тиску - у бік передсердь. Атріовентрикулярні клапани, що лежать на її шляху, закриваються струмом крові. Вивертанню їх у передсердя запобігають сухожильним ниткам, а папілярні м'язи, скорочуючись, роблять їх ще більш стійкими. Внаслідок цього на якийсь час створюються замкнуті порожнини шлуночків. І поки за рахунок скорочення в шлуночках не підніметься тиск крові вище за рівень, необхідний для відкриття півмісячних клапанів, суттєвого скорочення волокон не відбувається. Підвищується тільки їхня внутрішня напруга. Таким чином, у фазу ізометричного скорочення всі клапани серця закриті.
Період вигнання крові починається з відкриття клапанів аорти та легеневої артерії. Він триває 0,25 с і складається з фаз швидкого (0,12 с) та повільного (0,13 с) вигнання крові. Аортальні клапанивідкриваються при тиску крові близько 80ммрт. ст. (10,6 кПа), а легеневі – 15 мм рт. (2,0 кПа). Відносно вузькі отвори артерій можуть одразу пропустити весь обсяг виштовхувань крові (70 мл), тому скорочення міокарда призводить до подальшого збільшення тиску крові у шлуночках. У лівому воно збільшується до 120-130 мм рт. ст. (16,0-17,3 кПа), а правому-до 20-25 мм рт. ст. (2,6-3,3 кПа). Високий градієнт тиску, що створюється між шлуночком і аортою (легеневою артерією) сприяє швидкому викиданню частини крові в судину.
Однак через порівняно невелику пропускну спроможністьсудини, у яких ще була кров, переповнюються. Тепер тиск зростає вже у судинах. Градієнт тиску між шлуночками та судинами поступово зменшується, і швидкість перебігу крові сповільнюється.
В зв'язку з тим що діастолічний тиску легеневій артерії нижче, відкриття клапанів вигнання крові з правого шлуночка починаються дещо раніше, ніж із лівої. А через низький градієнт вигнання крові закінчується пізніше. Тому діастолічне праве шлуночка йде на 10-30 мс довше, ніж лівого.
Діастола.Наприкінці, коли тиск у судинах підвищується рівня тиску в порожнинах шлуночків, вигнання крові припиняється. Починається їх діастола, що триває близько 0,47 с. Час закінчення систолічного вигнання крові збігається з часом припинення скорочення шлуночків. Зазвичай у шлуночках залишається 60-70 мл крові (кінцево-систолічний об'єм – КСВ). Припинення вигнання призводить до того, що кров, яка міститься в судинах, зворотним струмом закриває напівмісячні клапани. Цей період називається протодіастолічний (0,04 с). Після цього напруга спадає, і настає ізометричний період розслаблення (0,08 с), після якого шлуночки під впливом крові, що надходить, починають розправлятися.
Нині передсердя після систоли повністю заповнені кров'ю. Діастола передсердь триває близько 0,7 с. Наповнюються передсердя головним чином кров'ю, пасивно випливає з вен. Але можна виділити і «активний» компонент, який проявляється у зв'язку з частковим збігом його діастоли з систолічних шлуночків. При скороченні останніх площина атріовентрикулярної перегородки зміщується у бік верхівки серця; внаслідок цього утворюється присмоктувальний ефект.
Коли напруга стінки шлуночків спадає, атріовентрикулярні клапани струмом крові відкриваються. Кров, яка заповнює шлуночки, поступово розправляє їх.
Період наповнення шлуночків кров'ю ділиться на фази швидкого (при діастолі передсердь) та повільного (при систолічному передсерді) наповнення. Перед початком нового циклу (систоли передсердь) шлуночки як передсердя встигають повністю заповнитися кров'ю. Тому за рахунок надходження крові при систолі передсердь внутрішньошлунковий обсяг збільшується приблизно на 20-30%. Але цей показник істотно зростає при інтенсифікації серця, коли скорочується загальна діастола і кров не встигає заповнити шлуночки.
Loading...