Сердце является главным органом человеческого организма. Его важная функция заключается в поддержании жизни. Процессы, происходящие в этом органе, приводят сердечную мышцу в возбуждение, запуская процесс, в котором чередуются сокращения и расслабления, который является жизненно необходимым циклом для поддержания ритмического кровообращения.
Работа сердца по своей сути является сменой циклических периодов и продолжается без остановки. От качества работы сердца в первую очередь зависит жизнеспособность организма.
По механизму действия сердце можно сравнить с насосом, который нагнетает в артерии кровяные потоки, поступающие из вен. Эти функции обеспечиваются особыми свойствами миокарда, такими, как возбудимость, возможность сокращаться, служить проводником, работать в автоматическом режиме.
Особенностью движения миокарда является его непрерывность и цикличность благодаря наличию на окончаниях системы сосудов (венозных и артериальных) разности давлений, один из показателей которого в магистральных венах составляет 0 мм по рт.ст., тогда как в аорте может доходить до 140 мм.
Продолжительность цикла (систола и диастола)
Для того чтобы понять суть циклической функции сердца следует разобраться в том, что такое систола и что такое диастола. Первая характеризуется освобождением сердца от кровяной жидкости, т.о. сокращение сердечной мышцы называется систолой, тогда как диастолы сопровождается заполнением полостей кровяным потоком.
Процесс чередования систолы и диастолы желудочков и предсердий, а также наступающее затем общее расслабление, носит название цикла сердечной деятельности.
Т.е. открытие створчатых клапанов происходит в момент систолы. При сокращении створки во время диастолы кровь приливает к сердцу . Период паузы также имеет большое значение, т.к. створчатые клапаны закрыты в течение этого времени для отдыха.
Таблица 1. Длительность цикла у человека и животных в сравнении
Продолжительность систолы составляет у человека по существу такой же период, как и диастола, тогда как у животных этот период длится несколько дольше.
Длительность разных фаз цикла работы сердца определяется по частоте сокращений. Их учащение влияет на протяженность всех фаз, в большей степени, это относится к диастоле, становящейся заметно меньше. В стадии покоя здоровые организмы имеют частоту сердечных циклов в минуту в количестве до 70. В этом же время они могут иметь длительность до 0,8 с.
До сокращений миокард бывает расслаблен, его камеры заполняются кровяной жидкостью, поступившей из вен. Отличием этого периода служит полное раскрытие клапанов, а давление в камерах — в предсердиях и желудочках сохраняется на одинаковом уровне. Импульс возбуждения миокарда берет начало от предсердий.
Затем он провоцирует рост давления и вследствие разницы кровяной поток постепенно выталкивается.
Цикличность работы сердца отличает уникальная физиология, т.к. он самостоятельно обеспечивает себе импульс для активности мышцы, посредством аккумулирования электрической стимуляции.
Фазовая структура с таблицей
Для проведения анализа изменений в сердце нужно также знать из каких фаз состоит этот процесс. Существуют такие фазы, как: сокращение, изгнание, расслабление, наполнение. Каковы периоды, последовательность и место в цикле работы сердца отдельных видов каждой из них можно увидеть в Таблице 2.
Таблица 2. Показатели сердечного цикла
| Систола в предсердиях | 0.1 с | |
|---|---|---|
| Периоды | Фазы | |
| Систола в желудочках0,33 с | напряжения - 0,08 с | асинхронного сокращения - 0,05 с |
| изометрического сокращения - 0.03 с | ||
| изгнания 0,25 с | быстрого изгнания - 0,12 с | |
| медленного изгнания - 0,13 с | ||
| Диастола желудочков 0,47 с | расслабления - 0,12 с | Протодиастолический интервал - 0.04 с |
| изометрического расслабления - 0.08 с | ||
| наполнения - 0,25 с | быстрого наполнения - 0,08 с | |
| медленного наполнения - 0.17 с |
К ардиоцикл подразделяется на несколько фаз, имеющих определенное назначение и длительность, обеспечивая правильное направление тока крови по порядку, точно установленному природой.
Названия фаз цикла:
Видео: Сердечный цикл
Звуки сердца
Деятельность сердца характеризуются издаваемыми циклическими звуками, они напоминают постукивание. Составляющими каждого удара служат два легко различимых тона.
Один из них возникает от сокращений в желудочках, импульс которых возникает от захлопывающихся клапанов, закрывающих атриовентрикулярные отверстия во время напряженности миокарда, препятствуя проникновению кровяного потока назад в предсердия.
Звук в это время появляется непосредственно при смыкании свободных краев. Этот же удар производится при участии миокарда, стенок легочного ствола и аорты, сухожильных нитей.
Следующий тон возникает в период диастолы от движения желудочков, являясь в тоже время следствием деятельности полулунных клапанов, не дающих кровяному потоку проникнуть обратно, выполняя функции преграды. Стук становится слышен в момент соединения в просвете краев сосудов.
Помимо двух наиболее заметных тонов в цикле работы сердца существуют еще два, называемых третьим и четвертым. Если для того чтобы услышать первые два достаточно фонендоскопа, то остальные могут быть зарегистрированы лишь специальным прибором.
Прослушивание ударов сердца крайне важно для диагностики его состояния и возможных изменений, позволяющих судить о развитии патологий. Некоторым недугам этого органа характерно нарушение цикличности, раздваивание ударов, изменение их громкости, сопровождение дополнительными тонами или иными звуками, включая писки, щелчки, шумы.
Видео: Аускультация сердца. Основные тоны
Сердечный цикл – уникальная, созданная природой физиологическая реакция организма, необходимая для поддержания его жизнедеятельности. Этот цикл имеет определенные закономерности, к которым относятся периоды сокращения и расслабления мышц.
По итогам фазового анализа деятельности сердца можно сделать вывод, что два основных его цикла промежутки активности и отдыха, т.е. между систолой и диастолой, по существу примерно одинаковые.
Важным показателем здоровья человеческого организма, определяемого по деятельности сердца, является характер его звуков, в особенности должны вызывать настороженное отношение шумы, щелчки и т.п.
Для того чтобы избежать развития патологий в сердце необходимо своевременное прохождение диагностики в медицинском учреждении, где специалист сможет оценить изменения в сердечном цикле по его объективным и точным показателям.
Нагнетательная функция сердца.
Последовательность периодов и фаз сердечного цикла.
Предсердия выполняют роль резервуара. Во время систолы желудочков они собирают кровь из вен. Затем она перетекает в желудочки во время их диастолы. Желудочки выполняют роль насоса, нагнетающего кровь под давлением в артериальную систему. В норме ток крови в полостях сердца происходит только в одном направлении: из предсердий в желудочки и из желудочков в сосуды. Первыми сокращаются предсердия. В начале их сокращения отверстия вен суживаются и кровь не может возвратиться в вены. Желудочки в это время расслаблены, давление в них ниже чем в предсердиях и кровь поступает в них. Движение крови из желудочков в артерии обусловлено наличием в сердце атриовентрикулярных и полулунных клапанов. Атриовентрикулярные клапаны расположены между предсердиями и желудочками: 3-х створчатый в правой половине сердца; 2-х створчатый или митральный в левой.
Они препятствуют возврату крови из сокращающих желудочков в предсердия. Сухожильные нити не позволяют клапанам вывернутся в сторону предсердий.
Полулунные клапаны - расположены в начале аорты (аортальной) и легочной (пульмонарной) артерии. Аортальный клапан расположен в левом желудочке, пульмональный клапан - в правом.
Во время систолы желудочков давление крови в них возрастает, полулунные клапаны открываются, кровь поступает в артерии. При расслаблении желудочков давление в них становится ниже, чем в сосудах, и устремляясь обратно в желудочки, кровь закрывает полулунные клапаны.
Наполнение сердца кровью происходит под влиянием ряда факторов. Одной из причин является остаток движущей силы от предыдущего сокращения сердца. Присасывание крови грудной клеткой при вдохе, когда происходит увеличение отрицательного давления в плевральной щели. Способствует наполнению сердца кровью сокращение скелетных мышц при движении, когда вены сдавливаются и кровь проталкивается к сердцу. Наличие клапанов в венах обеспечивает односторонний ток крови к сердцу. Оттягивание предсердно-желудочковой перегородки при систоле желудочков способствует расширению предсердий, срабатывает засасывающий эффект. В диастолу желудочки наполняются на 70% кровью. При систоле предсердий еще добавляется 30%. Предсердия имеют малую нагнетательную функцию, легко растяжимы.
Последовательность периодов и фаз сердечного цикла
При одновременной графической регистрации ЭКГ, артериального давления, фонокардиограммы, сфигмограммы пульсовой волны и других явлений, сопровождающих сердечную деятельность, можно определить длительность фаз сердечного цикла и оценить сократительные функции сердца.
Сердечный цикл начинается систолой предсердий .
После систолы предсердий (давление в них в это время составляет 5–8 мм Hg) наступает систола желудочков (0,33 с). Она разделяется на несколько периодов и фаз.
Период напряжения продолжается 0,08 с включает фазы:
Фазу асинхронного сокращения (0,05 с). Возбуждение и сокращение распространяется по миокарду желудочков неодновременно, еще не все мышечные волокна охвачены возбуждением. Давление в желудочках близко к 0. К концу фазы при охвате сокращением всех волокон миокарда давление быстро нарастает.
Фазу изометрического сокращения, длится 0,03–0,05 с. Под давлением крови створчатые клапаны закрываются, возникает I тон систолический . Смещение створок и крови в сторону предсердий повышает в них давление. В эту фазу давление в желудочках повышается до 70–80 мм Hg в левом, до 15–20 мм Hg в правом. Полулунные и створчатые клапаны закрыты. При этом увеличивается только напряжение волокон (не длина). Объем крови не меняется, он постоянен. Давление в желудочках продолжает повышаться, левый желудочек становится округлым, ударяет по внутренней поверхности грудной клетки. Это сопровождается возникновением сердечного толчка в 5 межреберье слева от среднеключичной линии (у мужчин). К концу периода давление в желудочках становится выше, чем в аорте и легочной артерии. Створки полулунных клапанов раскрываются и кровь поступает в сосуды. Наступает следующий период.
Период изгнания крови. Он включает:
Фазу быстрого изгнания крови (0,12 с).
Фазу медленного изгнания крови (0,13 с).
Давление в желудочках повышается до 120–130 мм Hg в левом и до 25 мм Hg в правом желудочке.
В конце медленного изгнания крови наступает расслабление желудочков. В начале диастолы давление в желудочках понижается. Кровь устремляется обратно в желудочки и закрывает полулунные клапаны, возникает II тон диастолический .
Затем следует диастола желудочков (0,47 с). Она подразделяется на следующие периоды и фазы.
Период протодиастолический (0,04 с). Это время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов.
Период изометрического расслабления (0,08 с). Давление в желудочках снижается до 0. Створчатые клапаны еще закрыты, объем оставшейся крови и длина волокон миокарда не изменяются. Давление в желудочках к концу периода становится ниже, чем в предсердиях, створчатые клапаны открываются, кровь поступает в желудочки. Наступает следующий период.
Период наполнения желудочков кровью (0,25 с). Он включает:
Фазу быстрого наполнения (0,08 с).
Фазу медленного наполнения (0,17с). При этом появляются III и IV тоны сердца. Затем наступает пресистолический период (0,1 с), следует новая систола предсердий.
Длительность диастолы необходима для:
1) обеспечения исходной поляризации клеток миокарда, за счет времени работы Na-K-насоса;
2) обеспечения удаления Са++ из саркоплазмы;
3) обеспечения ресинтеза гликогена;
4) обеспечения ресинтеза АТФ;
5) обеспечения диастолического наполнения сердца кровью
Под сердечным циклом понимают период времени, охватывающий одно сокращение - систолу и одно расслабление –диастолу. В течение одного сердечного цикла происходит изменение давления в полостях сердца, изменение положение его клапанов, появление различных звуковых явлений и пульсаций сосудов. Структуру сердечного цикла можно оценить с помощью поликардиографии – одновременной регистрации различных проявлений деятельности сердца на одной ленте регистратора. Минимально необходимый набор методов для анализа фазовой структуры сердечного цикла состоит из электрокардиографии, фонокардиографии и сфигмографии. Анализ сердечного цикла принято проводить по работе желудочков. На рис. 6 представлена схема сердечного цикла.
Сердечный цикл
СИСТОЛА
ДИАСТОЛА
ПЕРИОД НАПРЯ-ЖЕНИЯ
ПЕРИОД ИЗГНАНИЯ
ПЕРИОД РАССЛАБ-ЛЕНИЯ
ПЕРИОД НАПОЛ-НЕНИЯ
Рис. 6 Схема сердечного цикла
Сердечный цикл состоит из систолы и диастолы. Систола состоит из периода напряжения и периода изгнания. Диастола состоит из периода расслабления и периода наполнения. Каждый из периодов состоит из фаз и интервалов.
Систола.
Период напряжения состоит из фазы асинхронного сокращения и фазы изометрического сокращения.
Фаза асинхронного сокращения длится 0,05 сек. Начало этой фазы отражается в формировании зубца Q ЭКГ. В течение этой фазы весь миокард охватывается возбуждением.
Фаза изометрического сокращения длится 0,03 сек. Начинается с захлопывания створок предсердно-желудочковых (атривентрикулярных) клапанов. В это время в желудочке стремительно начинает расти давление крови до 70 – 80 мм. рт. ст. в левом желудочке и до 15-20 мм. рт. ст. в правом желудочке. Предсердно-желудочковые и полулунные клапаны в этот период закрыты. В конце изометрического периода давление в желудочках становится выше, чем в магистральных сосудах (аорте и легочной артерии). Это является причиной открытия полулунных клапанов и кровь устремляется из желудочков в большой и малый круги кровообращения. Начинается период изгнания.
Период изгнания крови из желудочков длится значительно больше, чем период напряжения и состоит из фаз быстрого и медленного изгнания.
Фаза быстрого изгнания связана с нарастанием давления в желудочках: в левом до 120 мм.рт.ст., в правом до 25 мм. рт ст. Этот отрезок характеризуется быстрым переходом части крови из желудочков в аорту и легочную артерию. По мере ухода крови из желудочков давление в них начинает падать и наступает фаза медленного изгнания крови, характеризующаяся медленным током крови из желудочков в аорту и легочную артерию. Одновременно с этим начинает повышаться давление в системном и легочном кругах кровообращения. Как только давление в аорте и легочной артерии становится выше давления в полостях желудочков, возникает обратный ток крови, что приводит к захлопыванию полулунных клапанов. Отрезок времени связанный с захлопыванием полулунных называют протодиастолическим интервалом. Вслед за прододиастолическим интервалом начинается период расслабления, составляющий первый этап диастолы.
Диастола.
Период расслабления состоит из фазы изометрического расслабления, к концу которой давление в полостях желудочков стано-вится меньше, чем давление крови в предсердиях. Это является причиной открытия предсердно-желудочковых клапанов и начала перехода крови из предсердий в желудочки, т.е. начала периода наполнения.
Период наполнения состоит из фаз быстрого и медленного наполнения.
Фаза быстрого наполнения характеризуется значительным градиен-том давления между предсердием и желудочком и относительно высокой скоростью перехода части крови из полостей предсердий в полости желудочков. По мере заполнения желудочков кровью давление в них повышается, градиент давления падает. Скорость перехода крови в желудочуи уменьшается и наступает фаза медленного наполнения.
Фаза медленного наполнения характеризуется выравниванием давления в предсердиях и желудочках и низкой скоростью движения крови из предсердий в желудочки. В финальной части медленного наполнения давление в предсердиях и желудочках становится одинаковым и в этот момент начинается систола предсердий. Это является заключительной фазой сердечного цикла, которая называется пресистолическим интервалом.
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 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
Сводная таблица периодов и фаз сердечного цикла с примерными давлениями в камерах сердца и положением клапанов приведена внизу страницы.
Систола желудочков
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.
- - 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) . 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
Диастола - период времени, в течение которого сердце расслабляется для приема крови. 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.
- - 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
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
Выделяются следующие группы проявлений:
- Электрические - 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
| Период | Фаза | t, | AV-клапаны | SL-клапаны | P ПЖ, | P ЛЖ, | P предсердия, | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Систола предсердий | 0,1 | О | З | Начало ≈0 | Начало ≈0 | Начало ≈0 | |
| 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:
|
||||||||
