Фазовый анализ цикла сердечной деятельности

Циклом сердечной деятельности называется период от начала одной систолы сердца до начала следующей. Сердечный цикл связан с нагнетательной и резервуарной функцией сердца, работой клапанов и изменениями давления в его полостях. При 75 сокращениях сердца в минуту общая продолжительность сердечного цикла равна 0,8 с.

Сердечный цикл состоит из 3 основных фаз: систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы, покоя (рис.5).

Рис.5 Сердечный цикл (при ЧСС 75 в 1мин).

Систола предсердий длится 0,1 с, диастола – 0,7 с. Давление в предсердиях во время систолы повышается до 5-8 мм рт. ст. При этом АВ клапаны открыты, а полулунные закрыты. Обратим внимание, что диастола предсердий на механокардиограмме не видна, т.к. перекрывается систолой и диастолой желудочков. По этой причине диастола предсердий не является фазой цикла сердца.

Систола желудочков длится 0,33 с. Состоит из двух периодов и четырех фаз. Период напряжения (0,08 с) состоит из двух фаз:

1) асинхронного сокращения (0,05 с). В эту фазу происходит асинхронное (неодновременное) сокращение кардиомиоцитов миокарда желудочков, т.к. возбуждение неодновременно достигает всех кардиомиоцитов. При этом давление в желудочках незначительно возрастает, что приводит к закрытию атриовентрикулярных клапанов;

2) изометрического сокращения (0,03 с). В эту фазу происходит изометрическое сокращение миокарда желудочков, т.е. длина мышечных волокон не изменяется, но увеличивается их напряжение. В начале этой фазы атриовентрикулярные клапаны сердца закрываются, а полулунные клапаны еще не открыты, следовательно, полость желудочков замкнута. Жидкость (кровь), как известно, несжимаема, поэтому длина кардиомиоцитов не меняется.

В период напряжения давление в желудочках резко возрастает и, когда оно становится равным 70-80 мм рт. ст. в левом желудочке и 15-20 мм рт. ст. в правом, происходит открытие полулунных клапанов аорты и легочной артерии.

Наступает второй период систолы желудочков – период изгнания крови (0,25 с), который состоит также из двух фаз.

Первая фаза – фаза быстрого изгнания крови (0,12 с). В это время давление в полостях желудочков продолжает быстро нарастать, что обеспечивает переход большей части крови из желудочков в аорту и легочную артерию. По мере уменьшения объема крови в желудочках нарастание давления в них замедляется, и, следовательно, уменьшается отток крови в аорту и легочную артерию.

Наступает вторая фаза периода изгнания крови – фаза медленного изгнания (0,13 с), на высоте которой давление в желудочках достигает максимальных величин: 120-130 мм рт. ст. в левом и 25-30 мм рт. ст. в правом.

Далее наступает следующий этап сердечного цикла диастола желудочков (0,47 с). Давление крови в желудочках становится меньше ее давления в аорте и легочной артерии и кровь из них устремляется обратно в желудочки. При этом кровь, затекая в карманы полулунных клапанов аорты и легочной артерии, смыкает их и, тем самым, перекрывает сообщение этих сосудов с полостями желудочков, что предотвращает дальнейший отток крови в желудочки. Время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). Миокард желудочков продолжает расслабляться дальше, но уже при закрытых атриовентрикулярных и полулунных клапанах, т.е. в условиях замкнутости полостей желудочков. Этот этап диастолы называется периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу этого периода давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях, поэтому кровь, заполняющая предсердия, открывает атриовентрикулярные клапаны и поступает в желудочки. Наступает период наполнения желудочков кровью (0,35 с), состоящий из трех фаз. Фаза быстрого пассивного наполнения (0,08 с), в процессе которой поступление крови в желудочки обеспечивается более высоким ее давлением в предсердиях. По мере наполнения желудочков кровью давление в них постепенно увеличивается и скорость их наполнения снижается – это фаза медленного пассивного наполнения (0,17 с). Вслед за ней наступает фаза активного наполнения (0,1 с), формируемая систолой предсердий.

Как отмечалось выше, диастола предсердий длится 0,7 с. Из них 0,3 с совпадают с систолой желудочков, а 0,4 с – с диастолой желудочков, т.е. в течение 0,4 с предсердия и желудочки находятся в состоянии диастолы, поэтому этот период в деятельности сердца называется общей паузой сердца. За 0,1 с до окончания диастолы желудочков начинается следующая систола предсердий и кардиоцикл повторяется снова.

За одну систолу при ритме сокращений 70-75 в мин сердце выбрасывает в аорту 60-70 мл крови – это систолический объем крови (СО). Систолический объем (СО)– объем крови, которое сердце выбрасывает за один сердечный цикл.

Зависит от:

1) ЧСС – при увеличении ЧСС, СО снижается;

2) зависит от конечного систолического (после изгнание крови в Ж остается 70 мл крови) и диастолического объемов (140-180 мл, это во время диастолы П и Ж наполняются кровью). Их увеличение приводит к увеличению СО.

3) на СО влияет пол, у мужчин больше на 10%;

4) положение тела в пространстве.

Умножив СО на частоту сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин., получим минутный объем крови (МОК), в среднем равный 4,5-5,0 л.

МОК – количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 мин.

МОК=СО х ЧСС

МОК – один наиболее информативных показателей эффективности насосной функции сердца.

Внешние проявления деятельности сердца.

Во время деятельности сердца возникает ряд механических, звуковых и электрических явлений, регистрируя и анализируя которые можно характеризовать состояние сердечно-сосудистой системы у человека.

К внешним проявлениям относятся верхушечный толчок, артериальный пульс, сердечные тоны, биопотенциалы, проецирующиеся на поверхность тела ЭКГ.

Верхушечный толчок возникает в результате того, что сердце при систоле желудочков меняет эллипсовидную форму на более округлую, а также получает реактивную отдачу от выбрасываемой в аорту крови. Это приводит к смещению сердца и толчку о стенки грудной клетки в области среднеключичной линии, в 5-ом межреберье слева. Верхушечный толчок служит признаком наличия сокращения желудочков.

При работе сердца возникают звуковые явления, которые называются тонами сердца. Существует 4 тона сердца, два из которых (I и II) являются основными и их можно прослушать с помощью фонендоскопа, а два других (III и IV) можно выявить только с помощью специального метода – фонокардиографии.

I тон возникает во время систолы желудочков. В его формировании принимают участие следующие компоненты: напряжение мышц желудочков, закрытие атриовентрикулярных клапанов, открытие полулунных клапанов аорты и легочной артерии, динамический эффект крови, выбрасываемой из желудочков, вибрация стенок начальных отделов магистральных сосудов (аорта, легочная артерия). Из этих компонентов основным является захлопывание атриовентрикулярных клапанов. Это позволяет прослушивать первый тон и судить о состоянии атриовентрикуляных клапанов – левого (митрального или двустворчатого) и правого (трехстворчатого).

II тон называется диастолическим, т.к. он возникает в начале диастолы желудочков и обусловлен в основном закрытием полулунных клапанов аорты и легочной артерии, а также динамическим эффектом крови, при этом возникающим. По характеру II тона можно судить о функциональном состоянии полулунных клапанов. Лучшим местом прослушивания клапанов аорты является II межреберье справа у края грудины, а легочной артерии – II межреберье слева также у края грудины. Кроме того, звуковые явления, связанные с функционированием клапанов аорты, можно прослушать слева у грудины на месте прикрепления III-IV ребер. II тон очень громкий.

III тон возникает в результате вибрации стенок желудочков в фазу их быстрого наполнения кровью.

IV тон связан с колебаниями стенок желудочков в фазу добавочного наполнения их кровью во время систолы предсердий.

Исследование звуковых явлений, сопровождающих работу сердца, имеет большое значение. При различной патологии клапанного аппарата сердца и магистральных сосудов наблюдаются изменения характера тонов, появление шумов, по особенностям которых судят о локализации и степени поражения клапанного аппарата.

Сужение отверстий между створками клапанов (стеноз) или неплотное их смыкание (недостаточность) вызывает появление сердечных шумов, возникающих вследствие вихреобразного (турбулентного) движения крови через отверстия клапанов. Эти шумы имеют диагностическое значение при поражениях клапанов сердца.

Циклом сердечной деятельности называется период от начала одной систолы сердца до начала следующей. При 75 сокращениях сердца в минуту общая продолжительность сердечного цикла равна 0,8 с. При тахикардии (учащении сердечной деятельности) длительность кардиоцикла уменьшается, при брадикардии (урежении сердечной деятельности) – увеличивается. Сердечный цикл состоит из нескольких периодов и фаз (рис. 24).

Рис. 24. Соотношение во времени различных фаз и периодов цикла сердечной деятельности. Зачеркнутое пространство соответствует периоду систолы предсердий и желудочков; штриховка обозначает период, когда атрио-вентрикулярные и полулунные клапаны закрыты. На схеме показаны два кардиоцикла.

Систола предсердий длится 0,1 с, диастола – 0,7 с. Давление в предсердиях во время систолы повышается до 5-8 мм рт. ст.

Систола желудочков длится 0,33 с. Она состоит из двух периодов и четырех фаз. Период напряжения (0,08 с) состоит из двух фаз:

• асинхронного сокращения (0,05 с). В эту фазу происходит асинхронное (неодновременное) сокращение различных частей миокарда желудочков, при этом форма изменяется, но давление в них не увеличивается;

• изометрического сокращения (0,03 с). В эту фазу происходит изометрическое сокращение миокарда желудочков, т. е. Длина мышечных волокон не изменяется, но увеличивается их напряжение. В начале этой фазы атрио-вентрикулярные клапаны сердца закрываются, а полулунные клапаны еще не открыты, следовательно, полость желудочков замкнута.

В период напряжения давление в желудочках постепенно нарастает и когда оно становится равным 70-80 мм рт. ст. в левом желудочке и 15-20 мм рт. ст. в правом происходит открытие полулунных клапанов аорты и легочной артерии. Наступает второй период систолы желудочков – период изгнания крови (0,25 с), который состоит также из двух фаз. Первая фаза – фаза быстрого изгнания крови (0,12 с). В это время давление в полостях желудочков продолжает быстро нарастать, что обеспечивает переход большей части крови из желудочков в аорту и легочную артерию. По мере уменьшения объема крови в желудочках нарастание давления в них замедляется, и, следовательно, уменьшается отток крови в аорту и легочную артерию. Наступает вторая фаза периода изгнания крови – фаза медленного изгнания (0,13 с), на высоте которой давление в желудочках достигает максимальных величии: 120-130 мм рт. ст. в левом и 25-30 мм рт. ст. в правом.

В конце фазы медленного изгнания крови миокард желудочков начинает расслабляться и наступает следующий этап сердечного цикла диастола желудочков (0,47 с). Давление крови в желудочках становится меньше ее давления в аорте и легочной артерии и кровь из них оттекает обратно в желудочки. При этом кровь, затекая в карманы полулунных клапанов аорты и легочной артерии, смыкает их и тем самым перекрывает сообщение этих сосудов с полостями желудочков, что предотвращает дальнейший отток крови в желудочки. Время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). Миокард желудочков продолжает расслабляться дальше, но уже при закрытых атрио-вентрикулярных и полулунных клапанах, т.е. в условиях замкнутости полостей желудочков. Этот этап диастолы называется периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу этого периода давление в желудочках становится ниже, чем в ‘предсердиях, поэтому кровь, заполняющая предсердия, открывает атрио-вентрикулярные клапаны и поступает в желудочки. Наступает период наполнения желудочков кровью (0,35 с) , состоящий из трех фаз. Фаза быстрого пассивного наполнения (0,08 с), в процессе которой поступление крови в желудочки обеспечивается более высоким ее давлением в предсердиях. По мере наполнения желудочков кровью давление в них постепенно увеличивается и скорость их наполнения снижается – это фаза медленного пассивного наполнения (0,17 с). Вслед за ней наступает фаза активного наполнения (0,1 с), формируемая систолой предсердий.

Как отмечалось выше, диастола предсердий длится 0,7 с. Из них 0,3 с совпадают с систолой желудочков, а 0,4 с – с диастолой желудочков, т. е. в течение 0,4 с предсердия и желудочки находятся в состоянии диастолы, поэтому этот период в деятельности сердца называется общей паузой сердца. За 0,1 с до окончания диастолы желудочков начинается следующая систола предсердий и кардиоцикл повторяется снова.