Работа сердца сердечный цикл и его фазы
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 апреля 2021; проверки требуют 3 правки.
Компьютерная модель работы сердца
Схематичное соотношение фаз сердечного цикла, ЭКГ, ФКГ, сфигмограммы. Обозначены зубцы ЭКГ, номера тонов ФКГ и части сфигмограммы: а – анакрота, д – дикрота, к – катакрота. Номера фаз соответствуют таблице. Сохранен масштаб шкалы времени.
Серде́чный цикл – понятие, отражающее последовательность процессов, происходящих за одно сокращение сердца и его последующее расслабление. Каждый цикл включает в себя три большие стадии: систола предсердий, систола желудочков и диастола. Термин систола означает сокращение мышцы. Выделяют электрическую систолу – электрическую активность, которая стимулирует миокард и вызывает механическую систолу – сокращение сердечной мышцы и уменьшение сердечных камер в объёме. Термин диастола означает расслабление сердечной мышцы. Во время сердечного цикла происходит повышение и снижение давления крови, соответственно высокое давление в момент систолы желудочков называется систолическим, а низкое во время их диастолы – диастолическим.
Частота повторения сердечного цикла называется частотой сердечных сокращений, её задаёт водитель ритма сердца.
Периоды и фазы сердечного цикла[править | править код]
Сводная таблица периодов и фаз сердечного цикла с примерными давлениями в камерах сердца и положением клапанов приведена внизу страницы.
Систола желудочков[править | править код]
Систола желудочков – период сокращения желудочков, что позволяет протолкнуть кровь в артериальное русло.
В сокращении желудочков можно выделить несколько периодов и фаз:
- Период напряжения – характеризуется началом сокращения мышечной массы желудочков без изменения объёма крови внутри них.
- Асинхронное сокращение – начало возбуждения миокарда желудочков, когда только отдельные волокна вовлечены. Изменения давления в желудочках хватает для закрытия предсердно-желудочковых клапанов в конце этой фазы.
- Изоволюметрическое сокращение – вовлечен практически весь миокард желудочков, но изменения объёма крови внутри них не происходит, так как закрыты выносящие (полулунные – аортальный и лёгочный) клапаны. Термин изометрическое сокращение не совсем точен, так как в это время происходит изменение формы (ремоделирование) желудочков, натяжение хорд.
- Период изгнания – характеризуется изгнанием крови из желудочков.
- Быстрое изгнание – период от момента открытия полулунных клапанов до достижения в полости желудочков систолического давления – за этот период выбрасывается максимальное количество крови.
- Медленное изгнание – период, когда давление в полости желудочков начинает снижаться, но все ещё больше диастолического давления. В это время кровь из желудочков продолжает двигаться под действием сообщенной ей кинетической энергии, до момента выравнивания давления в полости желудочков и выносящих сосудов.
В состоянии спокойствия желудочек сердца взрослого человека за каждую систолу выбрасывает 50-70 мл крови (ударный, или систолический, объём)[1]. Сердечный цикл длится до 1 с, соответственно, сердце делает от 60 сокращений в минуту (частота сердечных сокращений, ЧСС). Нетрудно подсчитать, что даже в состоянии покоя сердце перегоняет 4 л крови в минуту (минутный объём крови, МОК). Во время максимальной нагрузки ударный объём сердца тренированного человека может превышать 200 мл, пульс – превышать 200 ударов в минуту, а циркуляция крови может достигать 40 л в минуту.
Диастола[править | править код]
Диастола – полное расслабление всех предсердий и желудочков. В целом характеризуется снижением давления в полости желудочков, закрытием полулунных клапанов и открытием предсердно-желудочковых клапанов с продвижением крови в желудочки.
- Диастола желудочков
- Протодиастола – период начала расслабления миокарда с падением давления ниже, чем в выносящих сосудах, что приводит к закрытию полулунных клапанов.
- Изоволюметрическое расслабление – аналогична фазе изоволюметрического сокращения, но с точностью до наоборот. Происходит удлинение мышечных волокон, но без изменения объёма полости желудочков. Фаза заканчивается открытием предсердно-желудочковых (митрального и трехстворчатого) клапанов.
- Период наполнения
- Быстрое наполнение – желудочки стремительно восстанавливают свою форму в расслабленном состоянии, что значительно снижает давление в их полости и засасывает кровь из предсердий.
- Медленное наполнение – желудочки практически полностью восстановили свою форму, кровь течет уже из-за градиента давления в полых венах, где оно выше на 2-3 мм рт. ст.
Систола предсердий[править | править код]
Является завершающей фазой диастолы. При нормальной частоте сердечных сокращений вклад сокращения предсердий невелик (около 8 %), так как за относительно длинную диастолу кровь уже успевает наполнить желудочки. Однако, с увеличением частоты сокращений, в основном снижается длительность диастолы и вклад систолы предсердий в наполнение желудочков становится весьма существенным.
Внешние проявления сердечной деятельности[править | править код]
Выделяются следующие группы проявлений:
– ЭКГ, вентрикулокардиография
- Звуковые – аускультация, фонокардиография
- Механические:
- Верхушечный толчок – пальпация, апекскардиография
- Пульсовая волна – пальпация, сфигмография, флебография
- Динамические эффекты -изменение центра тяжести грудной клетки в сердечном цикле – динамокардиография
- Баллистические эффекты – сотрясание тела в момент выброса крови из сердца – баллистокардиография
- Изменение размеров, положения и формы – УЗИ, рентгенокимография
Фазы сердечного цикла
| Период | Фаза | t, с | AV-клапаны | SL-клапаны | PПЖ, мм рт.ст. | PЛЖ, мм рт.ст. | Pпредсердия, мм рт.ст. | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Систола предсердий | 0,1 | О | З | Начало ≈0 Конец 6-8 | Начало ≈0 Конец 6-8 | Начало ≈0 Конец 6-8 | |
| Период напряжения | 2 | Асинхронное сокращение | 0,05 | О→З | З | 6-8→9-10 | 6-8→9-10 | 6-8 |
| 3 | Изоволюметрическое сокращение | 0,03 | З | З→О | 10→16 | 10→81 | 6-8→0 | |
| Период изгнания | 4 | Быстрое изгнание | 0,12 | З | О | 16→30 | 81→120 | 0→-1 |
| 5 | Медленное изгнание | 0,13 | З | О | 30→16 | 120→81 | ≈0 | |
| Диастола желудочков | 6 | Протодиастола | 0,04 | З | О→З | 16→14 | 81→79 | 0-+1 |
| 7 | Изоволюметрическое расслабление | 0,08 | З→О | З | 14→0 | 79→0 | ≈+1 | |
| Период наполнения | 8 | Быстрое наполнение | 0,09 | О | З | ≈0 | ≈0 | ≈0 |
| 9 | Медленное наполнение | 0,16 | О | З | ≈0 | ≈0 | ≈0 | |
| Данная таблица рассчитана для нормальных показателей давления в большом (120/80 мм рт.ст) и малом (30/15 мм рт.ст.) кругах кровообращения, длительности цикла 0,8 с. Принятые сокращения: t – продолжительность фазы, AV-клапаны – положение атриовентрикулярных (предсердно-желудочковых: митрального и трехстворчатого) клапанов, SL-клапаны – положение полулунных клапанов (расположенных на трактах изгнания: аортального и лёгочного), PПЖ – давление в правом желудочке, PЛЖ – давление в левом желудочке, Pпредсердия – давления в предсердиях (объединены, вследствие незначительной разницы), О – открытое положение клапана, З – закрытое положение клапана. | ||||||||
См. также[править | править код]
- Электрокардиограмма
Ссылки[править | править код]
- Механика сердечного сокращения
- Обучающий фильм Нарушения сердечного ритма у детей
Примечания[править | править код]
Источник
Сердечно-сосудистая система человека замкнутая. Это означает, что кровь перемещается только по сосудам и отсутствуют какие-либо полости, куда кровь изливается. Благодаря работе сердца и разветвленной системе сосудов, каждая клетка нашего организма получает кислород и питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности.
Обратите внимание на устоявшееся название – сердечно-сосудистая система. На первое место выносится именно сердечная мышца, которая выполняет важнейшую функцию. Мы переходим к изучению этого уникального органа.
Сердце
Раздел медицины, изучающий сердце, носит название кардиология (от др.-греч. καρδία – сердце и λόγος – изучение). Сердце – полый мышечный орган, сокращающийся с определенным ритмом в течение всей жизни человека.
Снаружи сердце покрыто околосердечной сумкой – перикардом. Состоит из 4 камер: 2 желудочков – правого и левого, и 2 предсердий – правого и левого. Запомните, что между желудочками и предсердиями находятся створчатые клапаны.
Между правым предсердием и правым желудочком расположен трехстворчатый (трикуспидальный) клапан, между левым предсердием и левым желудочком – двустворчатый (митральный) клапан.
В сердце кровь движется однонаправленно: из предсердий в желудочки, благодаря наличию створчатых (атриовентрикулярных) клапанов (от лат. atrium – предсердие и ventriculus – желудочек).
От левого желудочка отходит самый крупный сосуд человека – аорта, диаметром 2.5 см, кровь в которой течет со скоростью 50 см в секунду. От правого желудочка отходит легочный ствол. Между левым желудочком и аортой, а также правым желудочком и легочным стволом находятся полулунные клапаны.
Мышечная ткань сердца представлена одиночными клетками – кардиомиоцитами, обладающими поперечной исчерченностью. Сердце обладает особым свойством – автоматией: изолированное от организма сердце продолжает сокращаться без внешних воздействий. Это связано с наличием в толще мышечной ткани особых клеток – пейсмекерных (клетки водителя ритма, атипичные кардиомиоциты), которые сами периодически генерируют нервные импульсы.
В сердце имеется проводящая система благодаря которой возбуждение, возникшее в одной части сердца, постепенно охватывает другие части. В проводящей системе выделяют синусный, атриовентрикулярный узлы, пучок Гиса и волокна Пуркинье. Именно благодаря наличию этих проводящих структур сердце способно к автоматии.
Сердечный цикл
Работа сердца заключается в последовательно сменяющих друг друга трех фазах:
- Систола предсердий (от греч. systole – сжимание, сокращение)
Длится 0,1 сек. В эту фазу предсердия сокращаются, их объем уменьшается, и кровь из них поступает в желудочки. Створчатые клапаны в период этой фазы открыты, полулунные – закрыты.
- Систола желудочков
Длится 0,3 сек. Створчатые (атриовентрикулярные) клапаны закрываются, чтобы не допустить обратного тока крови в предсердия. Мышечная ткань желудочков начинает сокращаться, их объем уменьшается: открываются полулунные клапаны. Кровь изгоняется из желудочков в аорту (из левого желудочка) и легочный ствол (из правого желудочка).
- Общая диастола (от греч. diastole – расширение)
Длится 0,4 сек. В диастолу полости сердца расширяются – мышцы расслабляются, полулунные клапаны закрываются. Створчатые клапаны открыты. В эту фазу предсердия наполняются кровью, которая пассивно поступает в желудочки. Затем цикл повторяется.
Мы уже разобрали сердечный цикл, однако я хочу акцентировать ваше внимание на некоторых деталях. В общей сложности один цикл длится 0,8 сек. Предсердия отдыхают 0,7 секунд – во время систолы желудочков и общей диастолы, а желудочки отдыхают 0,5 секунд – во время систолы предсердий и общей диастолы. Благодаря такому энергетически выгодному циклу, сердечная мышца мало утомляется при работе.
Частоту сокращений сердца (ЧСС) можно измерить с помощью пульса – толчкообразных колебаний стенок сосудов, связанных с сердечным циклом. Средняя частота пульса в норме – 60-80 ударов в минуту. У спортсмена ЧСС реже, чем у нетренированного человека. При больших физических нагрузках ЧСС может возрастать до 150 уд/мин.
Возможны изменения сердечного ритма в виде его чрезмерного урежения или учащения, соответственно выделяют: брадикардию (от греч. βραδυ – медленный и καρδιά – сердце) и тахикардию (от др.-греч. ταχύς – быстрый и καρδία – сердце). Брадикардия характеризуется урежением пульса до 30-60 уд/мин, тахикардия – выше 90 уд/мин.
Регуляторный центр деятельности сердечно-сосудистой системы лежит в продолговатом и спинном мозге. Парасимпатическая нервная система замедляет, а симпатическая нервная система ускоряет ЧСС. Оказывают влияние также гуморальные факторы (от лат. humor – влага), главным образом гормоны: надпочечников – адреналин (усиливает работу сердца), щитовидной железы – тироксин (ускоряет ЧСС).
Сосуды
К тканям и органам кровь движется внутри сосудов. Они подразделяются на артерии, вены и капилляры. В общих чертах мы обсудим их строение и функции. Хочу заметить: если вы считаете, что по венам течет венозная, а по артериям – артериальная кровь, вы ошибаетесь. В следующей статье вы найдете конкретные примеры, опровергающие это заблуждение.
По артериям кровь течет от сердца к внутренним органам и тканям. Они обладают толстыми стенками, в составе которых имеются эластические и гладкие мышечные волокна. Давление крови в них наиболее высокое, по сравнению с венами и капиллярами, в связи с чем они и имеют вышеуказанную толстую стенку.
Изнутри артерия выстлана эндотелием – эпителиальными клетками, которые образуют однослойный пласт тонких клеток. Благодаря наличию гладких мышечных клеток в толще стенки, артерии могут сужаться и расширяться. Скорость кровотока в артериях примерно 20-40 см в секунду.
Большей частью артерии несут артериальную кровь, однако нельзя забывать об исключениях: от правого желудочка по легочным артериям к легким идет венозная кровь.
По венам кровь течет к сердцу. По сравнению со стенкой артерии, в венах меньше эластических и мышечных волокон. Давление крови в них небольшое, поэтому стенка вен тоньше, чем у артерий.
Характерный признак вен (который вы всегда заметите на схеме) наличие внутри вены клапанов. Клапаны препятствуют обратному току крови в венах – обеспечивают однонаправленное движение крови. Скорость кровотока в венах около 20 см в секунду.
Только представьте: вены поднимают кровь от ног к сердцу, действуя против силы тяжести. В этом им помогают вышеупомянутые клапаны и сокращения скелетных мышц. Вот почему очень важна физическая активность, противопоставленная гиподинамии, которая вредит здоровью, нарушая движение крови по венам.
Преимущественно в венах находится венозная кровь, однако нельзя забывать об исключениях: к левому предсердию подходят легочные вены с артериальной кровью, обогащенной кислородом после прохождения легких.
Самые мелкие кровеносные сосуды – капилляры (от лат. capillaris – волосяной). Их стенка состоит из одного слоя клеток, что делает возможным газообмен и обменные процессы различными веществами (питательными, побочными продуктами) между клетками, окружающими капилляр, и кровью в капилляре. Скорость движения крови по капиллярам самая низкая (по сравнению с артериями, венами) – составляет 0,05 мм в секунду, что необходимо для процессов обмена.
Суммарный просвет капилляров больше, чему у артерий и вен. Они подходят к каждой клетке нашего организма, именно они являются связующим звеном, благодаря которому ткани получают кислород, питательные вещества.
По мере прохождения крови по капиллярам, она теряет кислород и насыщается углекислым газом. Поэтому на картинке выше вы видите, что поначалу кровь в капиллярах артериальная, а затем – венозная.
Гемодинамика
Гемодинамикой называют процесс циркуляции крови. Важным показателем является кровяное давление – давление, оказываемое кровью на стенки кровеносных сосудов. Его величина зависит от силы сокращения сердца и сопротивления сосудов. Различают систолическое (в среднем 120 мм. рт. ст.) и диастолическое (в среднем 80 мм. рт. ст.) артериальное давление.
Систолическое артериальное давление подразумевает давление в кровеносном русле в момент сокращения сердца, диастолическое – в момент его расслабления.
При физической нагрузке и стрессе артериальное давление повышается, пульс учащается. Во время сна артериальное давление снижается, как и частота сердечных сокращений.
Уровень артериального давления – важный показатель для врача. Артериальное давление может быть повышено у пациента с болезнью почек, надпочечников, поэтому крайне важно знать и контролировать его уровень.
Повышение артериального давления, к примеру 220/120 мм рт. ст. врачи называют артериальной гипертензией (от греч. hyper – чрезмерно; говорить гипертония не совсем верно, гипертония – повышенный тонус мышц), а понижение, например до 90/60 мм. рт. ст. будет называться артериальной гипотензией (от греч. hypo – под, внизу).
Все мы, вероятно, хотя бы раз в жизни испытывали ортостатическую гипотензию – снижение уровня артериального давления при резком подъеме из положения сидя или лежа. Сопровождается легким головокружением, однако может приводить и к обмороку, потере сознания. Ортостатическая гипотензия может (в рамках нормы) проявляться у подростков.
Существует нервная регуляция гемодинамики, заключающаяся в действии на сосуды волокон симпатической нервной системы, которая сужает сосуды (давление повышается), парасимпатической нервной системы, которая расширяет сосуды (давление соответственно понижается).
На просвет сосудов оказывают действия также гуморальные факторы, распространяющиеся через жидкие среды организма. Ряд веществ оказывает сосудосуживающие действие: вазопрессин, норадреналин, адреналин, другая часть оказывает сосудорасширяющее действие – ацетилхолин, гистамин, окись азота (NO).
Заболевания
Атеросклероз (греч. athḗra – кашица + sklḗrōsis – затвердевание) – хроническое заболевание артерий, возникающее в результате нарушения в них обмена жиров и белков. При атеросклерозе в сосуде формируется холестериновая бляшка, которая постепенно увеличивается в размерах, приводя в итоге к полной закупорке сосуда.
Бляшка суживает просвет сосуда, уменьшая количество крови, протекающей по нему к органу. Атеросклероз нередко затрагивает сосуды, которые питают сердце – коронарные артерии. В этом случае болезнь может проявляться болями в сердце при незначительных физических нагрузках. Если атеросклероз затрагивает сосуды головного мозга – у пациента ухудшается память, концентрация внимания, когнитивные (интеллектуальные) функции.
В какой-то момент атеросклеротическая бляшка может лопнуть, в этом случае происходит невероятное: кровь начинает сворачиваться прямо внутри сосуда, ведь клетки реагируют на разрыв бляшки, как на повреждение сосуда! Образуется тромб, который может закупорить просвет сосуда, после чего кровь полностью перестает поступать к органу, который этот сосуд кровоснабжает.
Такое состояние называется инфаркт (лат. infarcire – «начинять, набивать») – резкое прекращения кровотока при спазме артерии или закупорке. Инфаркт выражается в омертвлении тканей органа вследствие острого недостатка кровоснабжения. Инфаркт головного мозга называют – инсульт (лат. insultus – нападение, удар).
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник