Сердце является центральным органом системы кровообращения, куда нагнетает кровь сквозь систему камер и клапанов. Это - мощный мышечный орган обеспечивает движение крови по сосудам. В организме человека сердце расположено почти в середине грудной полости между правым и левым легким.

Сердце состоит из прочной мышечной ткани, обладающей особой эластичностью, которая называется миокардом. Именно эта мышца сокращается в определенном ритме всю жизнь человека и направляет кровь по артериям, сосудам, капиллярам к тканям и внутренним органам организма.

Совершая один цикл сердечной деятельности, оно выбрасывает примерно 60–75 мл крови. В течение минуты, общий объём крови уже достигает 4–5 л. (если сердце сокращается, в среднем, до 70 раз в минуту). За всю жизнь человека оно сокращается примерно 2,5 млрд. раз, нагнетая при этом около 156 млн. литров крови.

Сердце – орган совсем небольшой, размером, примерно, со сжатый кулак, весом чуть более 200 г. По форме немного напоминает грушу с усеченным конусом. Верхняя часть находится в левой части грудины. В противоположной части (основании) расположены крупные кровеносные сосуды, отходящие от сердца. По ним поступает и оттекает кровь.

Организм устроен так, что без движения крови по сосудам жизнь не возможна. Двигателем кровообращения является этот неутомимый жизненно важный мотор. При прекращении сердечного ритма наступает почти мгновенная смерть.

Что представляет собой сердечный цикл?

Сердечный цикл – это сокращение всех четырёх камер сердца в определенной последовательности. В период сокращения каждая из них проходит через фазы: систолы (сокращение) и диастолы (расслабление).

Сначала сокращается правое предсердие, а сразу за этим - левое. Вследствие сокращения предсердий, желудочки сердца быстро наполняются кровью. После наполнения происходит сокращение желудочков, и кровь, содержащаяся в них, с силой выбрасывается. В этот момент сокращаются предсердия, происходит их расслабление, после чего они вновь наполняются кровью из вен.

У сердца есть некоторая характерная особенность, которая заключается в его способности к регулярным сокращениям, возникающим спонтанно. Им не требуется никакой внешней стимуляции извне. Это объясняется тем, что работу сердечной мышцы активизируют «родные» электрические импульсы, которые зарождаются в самом сердце.

Источником этих импульсов является маленькая группа определенных мышечных клеток, которые находятся в стенке правого предсердия. Структура этих клеток С-образная, длиной около 15 мм. Ее называют синоартериальным (синусным) узлом или пейсмекером (водителем ритма). Пейсмекер заставляет сердце биться, а также определяет частоту его сокращений, характерную для каждого вида живых существ, сохраняя ее постоянной тогда, когда отсутствуют регуляторные воздействия (химические или нервные).

Возникающие в синусном узле импульсы, в виде волн проходят по мышечным стенкам правого и левого предсердия, вызывая их сокращение почти одновременно.

В центральной части сердца, между предсердиями и желудочками находится фиброзная перегородка, где импульсы задерживаются, так как они могут распространяться только по мышцам. Однако здесь расположен мышечный пучок, называемый атриовентрикулярной проводящей системой (АВ). Здесь импульс слегка замедляет распространение.

Именно поэтому между зарождением импульса в синусном узле и его дальнейшем прохождением по желудочкам проходит короткое время, примерно 0,2 сек. Эта важная задержка делает возможным поступление крови из предсердий в желудочки, в тот момент, пока желудочки еще расслаблены.

Из атриовентрикулярной проводящей системы импульс быстро опускается по проводящим волокнам, которые образуют пучок Гиса. Они пронизывают фиброзную перегородку, после чего проходят через верхний отдел межжелудочковой перегородки.

То ответвление, которое находится в левожелудочковой стороне перегородки, называется левой ножкой пучка Гиса. Оно опять разделяется веерообразно на волокна, которые размещены по всей внутренней поверхности левого желудочка.

Ответвление, которое проходит по правожелудочковой стороне, называется правой ножкой пучка Гиса. Оно представляет собой плотный пучок и сохраняется таковым почти до самой верхней части правого желудочка. Здесь ветвь также разделяется на волокна, которые распределяются под эндокардом обоих желудочков. Волокна носят название волокон Пуркинье.

Через них импульс быстро проходит по внутренней поверхности обоих желудочков, после чего распространяется вверх по их боковым стенкам. Желудочки, сокращаясь снизу вверх, выталкивают кровь в артерии. Таким образом, происходит сердечный цикл.

Нарушение нормальной работы сердца является частой причиной развития множества заболеваний сердечно-сосудистой, эндокринной, нервной системы. Поэтому регулярные медицинские обследования, своевременная диагностика, лечение и профилактические меры являются надежным барьером для развития патологических последствий.

В завершение приведу точку зрения о сердце как об органе профессора, академика РАН, основателя космической медицины СССР И.П. Неумывакина. Он считает, что сердце – это группа 500 мышц, которые участвуют в перекачке крови. Само же физиологическое сердце – это лишь клапан для перекачки. Т.о. укрепляя мышцы тела, любой человек существенно разгружает клапан и ему становится легче работать.

Сердечный цикл. Периоды и фазы деятельности сердца.

Характерной особенностью сердца является непрерывная ритмическая деятельность, которая проявляется в последовательном сокращении и расслаблении его отделов. Сокращение называется систолой, расслабление – диастолой.

В цепи работы сердца выделяются отдельные повторяющиеся циклы. Сердечный цикл – это совокупность электрических, механических и биохимических процессов, происходящих в сердце в течении одного полного сокращения и расслабления.

Один цикл соответствует одному сердечному толчку или одному пульсовому удару (одна систола и одна диастола предсердий и желудочков). При 60 сокращениях в 1 минуту, длительность одного сердечного цикла составляет 1 с, при 75 сокращениях – 0,8, при 80 сокращениях – 0,75 с.

Систола обоих предсердий происходит практически одновременно (правое сокращается на 10 с раньше левого). Давление внутри предсердий при этом слегка возрастает - до 5-6 мм. рт. ст., то есть становится выше, чем в расслабленных желудочках. Возникающий усиленный ток крови полностью раскрывает отверстия створчатых клапанов и кровь беспрепятственно проходит в желудочки, заполняя их. Несмотря на повышенное давление в желудочках, обратный ток крови (из предсердий в вены) не происходит. Этому препятствует сфинктерообразные пучки мышечных волокон, занимающих устья вен у птиц специальные заслонки в венах. При продолжительности всего цикла 0,8 с на систолу предсердий приходится 0,1 с.

Диастола предсердий длится в несколько раз дольше, чем систола, захватывая весь период систолы, а так же большую часть диастолы желудочков (0,7 с). Предсердия при этом заполняются кровью из полых и легочных вен.

Систолы обоих желудочков совпадают с началом диастолы предсердий. Поскольку именно благодаря сокращению желудочков обеспечивается движение крови по большому и малому кругам кровообращения, то при анализе сердечного цикла за основу берут работу желудочков.

Продолжительность систолы желудочков 0,33 сек. В ней различают два периода: период напряжения (0,08 сек) и период изгнания крови (0,25 сек.).

Изометрическое сокращение желудочков начинается захлопыванием антриовентрикулярных клапанов. Полулунные клапаны аорты и легочной артерии при этом также закрыты. Возбуждением постепенно охватываются все мышечные волокна. Наполненные кровью желудочки сокращаются без изменения объема (изометрическое сокращение). Давление в них быстро нарастает и достигает уровня, при котором открываются полулунные клапаны аорты и легочной артерии (100-120 и 20-30 мм рт.ст. в левом и правом желудочках соответственно) у лошадей и крупного рогатого скота.

С этого момента начинается период изгнания крови в сосуды большого и малого кругов кровообращения (рис. 134 в). Давление крови в желудочках продолжает нарастать. По мере изгнания крови из желудочков давление в них выравнивается по величине с давлением в аорте и легочной артерии (160-180 и 50-60 мм рт.ст.). Объем желудочков резко уменьшается, однако они никогда не опорожняются полностью. Вслед за этим наступает фаза медленного изгнания крови. Мышцы не могут обеспечить большего усилия. Постепенно давление внутри желудочков снижается еще больше, скорость изгнания крови падает вновь до полного прекращения, т.е. заканчивается систола желудочков.

Диастола желудочков начинается c захлопывания аортального клапана и клапана легочной артерии, что препятствует обратному выбросу крови в желудочки, а также резкому падению давления в аорте и легочной артерии.

Диастола желудочков (0,47 сек.) также как и систола включает два периода – период расслабления (0,12 сек.) и период напряжения (0,35 сек) Упрощенная схема периодов и фаз сердечного цикла (рис***)

Рис. Схема сердечного цикла у овцы (частота сердечных сокращений 75 с/мин)

1 напряжение желудочков; 2 изгнание; 3 расслабление; 4 наполнение указывает на последующие особенности сокращения: длительная диастола предсердий и длительный (50% цикла) период совместного расслабления предсердий и желудочков. Этот период называют общей паузой сердца. Поэтому в учебном курсе сердечный цикл рассматривают как результат трех составляющих: систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы. У лягушек сердечный цикл включает систолу венозного синуса, систолу предсердий, систолу желудочков и общую паузу.

Сердечный цикл - это систола и диастола сердца, периодически повторяющиеся в строгой последовательности, т.е. период времени, включающий одно сокращение и одно расслабление предсердий и желудочков.

В цикличном функционировании сердца различают две фазы: систолу (сокращение) и диастолу (расслабление). Во время систолы полости сердца освобождаются от крови, а во время диастолы заполняются . Период, включающий одну систолу и одну диастолу предсердий и желудочков и следующую за ними общую паузу, называется циклом сердечной деятельности .

Систола предсердий у животных длится 0,1-0,16 с, а систола желудочков — 0,5-0,56 с. Общая пауза сердца (одновременная диастола предсердий и желудочков) длится 0,4 с. В течение этого периода сердце отдыхает. Весь сердечный цикл продолжается в течение 0,8- 0,86 с.

Работа предсердий менее сложная, чем работа желудочков. Систола предсердий обеспечивает поступление крови в желудочки и длится 0,1 с. Затем предсердия переходят в фазу диастолы, которая продолжается в течение 0,7 с. Во время диастолы предсердия заполняются кровью.

Длительность различных фаз сердечного цикла зависит от частоты сердечных сокращений. При более частых сердечных сокращениях длительность каждой фазы, особенно диастолы, уменьшается.

Фазы сердечного цикла

Под сердечным циклом понимают период, охватывающий одно сокращение - систолу и одно расслабление — диастолу предсердий и желудочков — общая пауза. Общая длительность сердечного цикла при частоте сердечных сокращений 75 уд/мин равна 0,8 с.

Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. Давление в предсердиях при этом поднимается до 5-8 мм рт. ст. Систола предсердий сменяется систолой желудочков продолжительностью 0,33 с. Систола желудочков разделяется на несколько периодов и фаз (рис. 1).

Рис. 1. Фазы сердечного цикла

Период напряжения длится 0,08 с и состоит из двух фаз:

• фаза асинхронного сокращения миокарда желудочков — длится 0,05 с. В течение этой фазы процесс возбуждения и следующий за ним процесс сокращения распространяются по миокарду желудочков. Давление в желудочках еще близко к нулю. К концу фазы сокращение охватывает все волокна миокарда, а давление в желудочках начинает быстро нарастать.
• фаза изометрического сокращения (0,03 с) — начинается с захлопывания створок предсердно-желудочковых клапанов. При этом возникает I, или систолический, тон сердца. Смещение створок и крови в сторону предсердий вызывает подъем давления в предсердиях. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70-80 мм рт. ст. в левом и до 15-20 мм рт. ст. в правом.

Створчатые и полулунные клапаны еще закрыты, объем крови в желудочках остается постоянным. Вследствие того что жидкость практически несжимаема, длина волокон миокарда не изменяется, увеличивается только их напряжение. Стремительно растет давление крови в желудочках. Левый желудочек быстро приобретает круглую форму и с силой ударяется о внутреннюю поверхность грудной стенки. В пятом межреберье на 1 см слева от среднеключичной линии в этот момент определяется верхушечный толчок.

К концу периода напряжения быстро нарастающее давление в левом и правом желудочках становится выше давления в аорте и легочной артерии. Кровь из желудочков устремляется в эти сосуды.

Период изгнания крови из желудочков длится 0,25 с и состоит из фазы быстрого (0,12 с) и фазы медленного изгнания (0,13 с). Давление в желудочках при этом нарастает: в левом до 120-130 мм рт. ст., а в правом до 25 мм рт. ст. В конце фазы медленного изгнания миокард желудочков начинает расслабляться, наступает его диастола (0,47 с). Давление в желудочках падает, кровь из аорты и легочной артерии устремляется обратно в полости желудочков и «захлопывает» полулунные клапаны, при этом возникает II, или диастолический, тон сердца.

Время от начала расслабления желудочков до «захлопывания» полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). После захлопывания полулунных клапанов давление в желудочках падает. Створчатые клапаны в это время еще закрыты, объем крови, оставшийся в желудочках, а следовательно, и длина волокон миокарда не изменяются, поэтому данный период назван периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу его давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях, открываются предсердно-желудочковые клапаны и кровь из предсердий поступает в желудочки. Начинается период наполнения желудочков кровью , который длится 0,25 с и делится на фазы быстрого (0,08 с) и медленного (0,17 с) наполнения.

Колебание стенок желудочков вследствие быстрого притока крови к ним вызывают появление III тона сердца. К концу фазы медленного наполнения возникает систола предсердий. Предсердия нагнетают в желудочки дополнительное количество крови (пресистолический период , равный 0,1 с), после чего начинается новый цикл деятельности желудочков.

Колебание стенок сердца, вызванное сокращением предсердий и дополнительным поступлением крови в желудочки, ведет к появлению IV тона сердца.

При обычном прослушивании сердца хорошо слышны громкие I и II тоны, а тихие III и IV тоны выявляются лишь при графической регистрации тонов сердца.

У человека количество сердечных сокращений в минуту может значительно колебаться и зависит от различных внешних воздействий. При выполнении физической работы или спортивной нагрузке сердце может сокращаться до 200 раз в минуту. При этом длительность одного сердечного цикла составит 0,3 с. Увеличение числа сердечных сокращений называют тахикардией, при этом сердечный цикл уменьшается. Во время сна число сердечных сокращений уменьшается до 60-40 ударов в минуту. В этом случае продолжительность одного цикла составляет 1,5 с. Уменьшение числа сердечных сокращений называют брадикардией , при этом сердечный цикл увеличивается.

Структура сердечного цикла

Сердечные циклы следуют с частотой, задаваемой водителем ритма. Продолжительность одиночного сердечного цикла зависит от частоты сокращений сердца и, например, при частоте 75 уд/мин она составляет 0,8 с. Общую структуру сердечного цикла можно представить в виде схемы (рис. 2).

Как видно из рис. 1, при длительности сердечного цикла 0,8 с (частоте сокращений 75 уд/мин) предсердия находятся в состоянии систолы 0,1 с и в состоянии диастолы 0,7 с.

Систола — фаза сердечного цикла, включающая сокращение миокарда и изгнание крови из сердца в сосудистую систему.

Диастола — фаза сердечного цикла, включающая расслабление миокарда и наполнение полостей сердца кровью.

Рис. 2. Схема общей структуры сердечного цикла. Темными квадратами показана систола предсердий и желудочков, светлыми — их диастола

Желудочки находятся в состоянии систолы около 0,3 с и в состоянии диастолы около 0,5 с. Одновременно в состоянии диастолы предсердия и желудочки находятся около 0,4 с (общая диастола сердца). Систолу и диастолу желудочков подразделяют на периоды и фазы сердечного цикла (табл. 1).

Таблица 1. Периоды и фазы сердечного цикла

Фаза асинхронного сокращения - начальный этап систолы, при котором волна возбуждения распространяется по миокарду желудочков, но одновременное сокращение кардиомиоцитов отсутствует и давление в желудочках — от 6-8 до 9- 10 мм рт. ст.

Фаза изометрического сокращения - этап систолы, при котором происходит закрытие атриовентрикулярных клапанов и давление в желудочках быстро нарастает до 10-15 мм рт. ст. в правом и до 70-80 мм рт. ст. в левом.

Фаза быстрого изгнания - этап систолы, при котором наблюдается увеличение давления в желудочках до максимальных значений — 20-25 мм рт. ст. в правом и 120-130 мм рт. ст. в левом и кровь (около 70 % систолического выброса) поступает в сосудистую систему.

Фаза медленного изгнания — этап систолы, при котором кровь (оставшиеся 30 % систолического выброса) продолжает поступать в сосудистую систему с более медленной скоростью. Давление постепенно снижается в левом желудочке со 120-130 до 80-90 мм рт. ст., в правом — с 20-25 до 15- 20 мм рт. ст.

Протодиастолический период — переходный период от систолы к диастоле, при котором желудочки начинают расслабляться. Давление снижается в левом желудочке до 60- 70 мм рт. ст., в нравом — до 5-10 мм рт. ст. В силу большего давления в аорте и легочной артерии полулунные клапаны закрываются.

Период изометрического расслабления - этап диастолы, при котором полости желудочков изолированы закрытыми атриовентрикулярными и полулунными клапанами, они изометрически расслабляются, давление приближается к 0 мм рт. ст.

Фаза быстрого наполнения - этап диастолы, при котором происходит открытие атриовентрикулярных клапанов и кровь с большой скоростью устремляется в желудочки.

Фаза медленного наполнения - этап диастолы, при котором кровь медленно по полым венам поступает в предсердия и через открытые атриовентрикулярные клапаны в желудочки. В конце данной фазы желудочки на 75 % наполнены кровью.

Пресистолический период - этап диастолы, совпадающий с систолой предсердий.

Систола предсердии - сокращение мускулатуры предсердий, при котором давление в правом предсердии повышается до 3-8 мм рт. ст., в левом — до 8-15 мм рт. ст. и в каждый из желудочков поступает около 25 % диастолического объема крови (по 15-20 мл).

Таблица 2. Характеристика фаз сердечного цикла

Сокращение миокарда предсердий и желудочков начинается вслед за их возбуждением и поскольку водитель ритма располагается в правом предсердии, его потенциал действия первоначально распространяется на миокард правого и затем левого предсердий. Следовательно, миокард правого предсердия отвечает возбуждением и сокращением несколько раньше, чем миокард левого предсердия. В нормальных условиях сердечный цикл начинается с систолы предсердий, которая продолжается 0,1 с. Неодновременность охвата возбуждением миокарда правого и левого предсердий отражается формированием зубца Р на ЭКГ (рис. 3).

Еще до систолы предсердий АВ-клапаны находятся в открытом состоянии и полости предсердий и желудочков уже в значительной степени наполнены кровью. Степень растяжения тонких стенок миокарда предсердий кровью имеет значение для раздражения механорецепторов и выработки атриального натрийуретического пептида.

Рис. 3. Изменения показателей работы сердца в различные периоды и фазы сердечного цикла

Во время систолы предсердий давление в левом предсердии может достигать 10-12 мм рт. ст., а в правом — до 4-8 мм рт. ст., предсердия дополнительно заполняют желудочки объемом крови, составляющим в покое около 5-15% от объема, находящегося к этому времени в желудочках. Объем крови, поступающий в желудочки в систолу предсердий, при физической нагрузке может возрастать и составлять 25-40%. Объем дополнительного заполнения способен возрастать до 40% и более у людей старше 50 лет.

Поступление крови под давлением из предсердий способствует растяжению миокарда желудочков и создает условия для их более эффективного последующего сокращения. Поэтому предсердия играют роль своеобразного усилителя сократительных возможностей желудочков. При этой функции предсердий (например, при мерцательной аритмии) эффективность работы желудочков уменьшается, развивается снижение их функциональных резервов и ускоряется переход к недостаточности сократительной функции миокарда.

В момент систолы предсердий регистрируется а-волна на кривой венного пульса, у некоторых людей при записи фонокардиограммы может регистрироваться 4-й тон сердца.

Объем крови, находящийся после систолы предсердий в полости желудочков (в конце их диастолы), называют конечно-диастолическим. Он складывается из объема крови, оставшейся в желудочке после предыдущей систолы (конечно-систолический объем), объема крови, наполнявшего полость желудочка во время его диастолы до систолы предсердий, и дополнительного объема крови, поступившего в желудочек в систолу предсердий. Величина конечно-диастолического объема крови зависит от размеров сердца, объема крови притекшего из вен и ряда других факторов. У здорового молодого человека в состоянии покоя она может составлять около 130- 150 мл (в зависимости от возраста, пола и массы тела способна колебаться от 90 до 150 мл). Этот объем крови несколько повышает давление в полости желудочков, которое во время систолы предсердий становится равным давлению в них и может колебаться в левом желудочке в пределах 10-12 мм рт. ст., а в правом — 4-8 мм рт. ст.

За промежуток времени 0,12-0,2 с, соответствующий интервалу PQ на ЭКГ, потенциал действия из СА-узла распространяется к верхушечной области желудочков, в миокарде которых начинается процесс возбуждения, быстро распространяющийся в направлениях от верхушки к основанию сердца и от эндокардиальной поверхности к эпикардиальной. Вслед за возбуждением начинается сокращение миокарда или систола желудочков, продолжительность которой также зависит от частоты сокращений сердца. В условиях покоя она составляет около 0,3 с. Систола желудочков состоит из периодов напряжения (0,08 с) и изгнания (0,25 с) крови.

Систола и диастола обоих желудочков осуществляются почти одновременно, но протекают в различных гемодинамических условиях. Дальнейшее, более подробное описание событий, протекающих во время систолы, будет рассматриваться на примере левого желудочка. Для сравнения приводятся некоторые данные для правого желудочка.

Период напряжения желудочков подразделяют на фазы асинхронного (0,05 с) и изометрического (0,03 с) сокращения. Кратковременная фаза асинхронного сокращения в начале систолы миокарда желудочков является следствием неодновременности охвата возбуждением и сокращением различных отделов миокарда. Возбуждение (соответствует зубцу Q на ЭКГ) и сокращение миокарда возникает первоначально в области сосочковых мышц, верхушечной части межжелудочковой перегородки и верхушки желудочков и за время около 0,03 с распространяется на оставшийся миокард. Это совпадает по времени с регистрацией на ЭКГ зубца Q и восходящей части зубца R до его вершины (см. рис. 3).

Верхушка сердца сокращается раньше его основания, поэтому верхушечная часть желудочков подтягивается в направлении основания и подталкивает кровь в том же направлении. Неохваченные возбуждением участки миокарда желудочков в это время могут незначительно растягиваться, поэтому объем сердца практически не изменяется, давление крови в желудочках еще существенно не изменяется и остается более низким, чем давление крови в крупных сосудах над трехстворчатыми клапанами. Давление крови в аорте и других артериальных сосудах продолжает падать, приближаясь к значению минимального, диастолического, давления. Однако трехстворчатые сосудистые клапаны остаются пока закрытыми.

Предсердия в это время расслабляются и давление крови в них уменьшается: для левого предсердия в среднем с 10 мм рт. ст. (пресистолическое) до 4 мм рт. ст. К концу фазы асинхронного сокращения левого желудочка давление крови в нем повышается до 9-10 мм рт. ст. Кровь, испытывающая давление со стороны сокращающейся верхушечной части миокарда, подхватывает створки АВ-клапанов, они смыкаются, приняв положение, близкое к горизонтальному. В этом положении створки удерживаются сухожильными нитями сосочковых мышц. Укорочение размеров сердца от его верхушки к основанию, которое в силу неизменности размеров сухожильных нитей могло бы привести к выворачиванию створок клапанов в предсердия, компенсируется сокращением сосочковых мышц сердца.

В момент закрытия атриовентрикулярных клапанов прослушивается 1-й систолический тон сердца, заканчивается фаза асинхронного и начинается фаза изометрического сокращения, которую называют также фазой изоволюметрического (изоволюмического) сокращения. Продолжительность этой фазы около 0,03 с, ее осуществление совпадает с промежутком времени, в который регистрируется нисходящая часть зубца R и начало зубца S на ЭКГ (см. рис. 3).

С момента закрытия АВ-клапанов в нормальных условиях полость обоих желудочков становится герметичной. Кровь, подобно любой другой жидкости, является несжимаемой, поэтому сокращение волокон миокарда происходит при их неизменной длине или в изометрическом режиме. Объем полостей желудочков остается постоянным и сокращение миокарда происходит в изоволюмическом режиме. Увеличение напряжения и силы сокращения миокарда в таких условиях преобразуется в быстро нарастающее давление крови в полостях желудочков. Под влиянием давления крови на область АВ — перегородки происходит се кратковременное смещение в сторону предсердий, передается на притекающую венозную кровь и отражается появлением на кривой венного пульса с-волны. В течение короткого промежутка времени — около 0,04 с давление крови в полости левого желудочка достигает величины, сравнимой с его значением в этот момент в аорте, которое снизилось до минимального уровня — 70-80 мм рт. ст. Давление крови в правом желудочке достигает 15-20 мм рт. ст.

Превышение давления крови в левом желудочке над величиной диастолического давления крови в аорте сопровождается открытием аортальных клапанов и сменой периода напряжения миокарда периодом изгнания крови. Причиной открытия полулунных клапанов сосудов является градиент давления крови и карманообразная особенность их строения. Створки клапанов прижимаются к стенкам сосудов потоком крови, изгоняемой в них желудочками.

Период изгнания крови длится около 0,25 с и делится на фазы быстрого изгнания (0,12 с) и медленного изгнания крови (0,13 с). В этот период АВ-клапаны остаются закрытыми, полулунные — открытыми. Быстрое изгнание крови в начале периода обусловлено рядом причин. От начала возбуждения кардиомиоцитов прошло около 0,1 с и потенциал действия находится в фазе плато. В клетку через открытые медленные кальциевые каналы продолжает поступать кальций. Таким образом, уже бывшее к началу изгнания высоким напряжение волокон миокарда продолжает увеличиваться. Миокард с большей силой продолжает сжимать уменьшающийся объем крови, что сопровождается дальнейшим увеличением се давления в полости желудочков. Градиент давлений крови между полостью желудочка и аортой увеличивается и кровь с большой скоростью начинает изгоняться в аорту. В фазу быстрого изгнания в аорту выбрасывается более половины ударного объема крови, изгоняемого из желудочка за весь период изгнания (около 70 мл). К концу фазы быстрого изгнания крови давление в левом желудочке и в аорте достигает своего максимума — около 120 мм рт. ст. у молодых людей в состоянии покоя, а в легочном стволе и правом желудочке — около 30 мм рт. ст. Это давление названо систолическим. Фаза быстрого изгнания крови осуществляется в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется окончание зубца S и изоэлектрическая часть интервала ST до начала зубца T (см. рис. 3).

При условии быстрого изгнания даже 50% ударного объема скорость притока крови в аорту за короткое время составит около 300 мл/с (35 мл/0,12 с). Средняя скорость оттока крови из артериальной части сосудистой системы составляет около около 90 мл/с (70 мл/0,8 с). Таким образом, в аорту за 0,12 с поступает более 35 мл крови, а за это же время из нее оттекает в артерии около 11 мл крови. Очевидно, что для размещения на короткое время притекающего большего объема крови по сравнению с оттекающим необходимо увеличить емкость сосудов, принимающих этот «избыточный» объем крови. Часть кинетической энергии сокращающегося миокарда будет тратиться не только на изгнание крови, но и на растяжение эластических волокон стенки аорты и крупных артерий для увеличения их емкости.

В начале фазы быстрого изгнания крови растяжение стенок сосудов осуществляется относительно легко, но по мере изгнания большего количества крови и все большего растяжения сосудов сопротивление растяжению нарастает. Исчерпывается предел растяжения эластических волокон и растяжению начинают подвергаться жесткие коллагеновые волокна стенок сосудов. Опоку крови препятствует сопротивление периферических сосудов и самой крови. Миокарду необходимо тратить на преодоление этих сопротивлений большое количество энергии. Накопленная в фазу изометрического напряжения потенциальная энергия мышечной ткани и эластических структур самого миокарда исчерпывается и сила его сокращения уменьшается.

Скорость изгнания крови начинает уменьшаться и фаза быстрого изгнания сменяется фазой медленного изгнания крови, которую называют также фазой редуцированного изгнания. Ее продолжительность составляет около 0,13 с. Скорость уменьшения объема желудочков понижается. Давление крови в желудочке и в аорте в начале этой фазы уменьшается почти с одинаковой скоростью. К этому времени происходит закрытие медленных кальциевых каналов, заканчивается фаза плато потенциала действия. Вход кальция в кардиомиоциты уменьшается и мембрана миоцитов вступает в фазу 3 — конечной реполяризации. Завершается систола, период изгнания крови и начинается диастола желудочков (соответствует по времени фазе 4 потенциала действия). Осуществление редуцированного изгнания происходит в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется зубец Т , а завершение систолы и начало диастолы приходится на момент окончания зубца Т .

В систолу желудочков сердца из них изгоняется более половины конечно-диастолического объема крови (около 70 мл). Этот объем получил название ударного объема крови. Ударный объем крови может возрастать при увеличении сократимости миокарда и, наоборот, уменьшаться при его недостаточной сократимости (смотри далее показатели насосной функции сердца и сократимости миокарда).

Давление крови в желудочках в начале диастолы становится ниже давления крови в артериальных сосудах, отходящих от сердца. Кровь в этих сосудах испытывает действие сил растянутых эластических волокон стенок сосудов. Просвет сосудов восстанавливается и некоторый объем крови из них вытесняется. Часть крови при этом оттекает на периферию. Другая часть крови вытесняется в направлении желудочков сердца, заполняет при ее обратном движении кармашки трехстворчатых сосудистых клапанов, края которых смыкаются и удерживаются в этом состоянии возникшим перепадом давлений крови.

Промежуток времени (около 0,04 с) от начала диастолы до захлопывания сосудистых клапанов назван протодиастолическим интервалом. В конце этого интервала регистрируется и прослушивается 2-й диастолический гон сердца. При синхронной записи ЭКГ и фонокардиограммы начало 2-го тона регистрируется по окончании зубца Т на ЭКГ.

Диастола миокарда желудочков (около 0,47 с) также делится на периоды расслабления и наполнения, которые, в свою очередь, делятся на фазы. С момента закрытия полулунных сосудистых клапанов полости желудочков становятся на 0,08 с закрытыми, поскольку АВ-клапаны к этому времени еще остаются закрытыми. Расслабление миокарда, обусловленное главным образом свойствами эластических структур его внутри- и внеклеточного матрикса, осуществляется в изометрических условиях. В полостях желудочков сердца остается после систолы менее 50% крови от конечно-диастолического объема. Объем полостей желудочков за это время не изменяется, давление крови в желудочках начинает быстро уменьшаться и стремится к 0 мм рт. ст. Вспомним, что к этому времени в предсердия продолжала возвращаться кровь уже около 0,3 с и се давление в предсердиях постепенно повышается. В момент времени, когда давление крови в предсердиях превысит давление в желудочках, происходит открытие АВ-клапанов, заканчивается фаза изометрического расслабления и начинается период наполнения кровью желудочков.

Период наполнения длится около 0,25 с и делится на фазы быстрого и медленного наполнения. Непосредственно после открытия АВ-клапанов кровь по градиенту давлений быстро поступает из предсердий в полость желудочков. Этому способствует некоторое присасывающее действие расслабляющихся желудочков, связанное с их расправлением под действием упругих сил, возникших при сжатии миокарда и его соединительнотканного каркаса. В начале фазы быстрого наполнения могут быть зарегистрированы на фонокардиограмме звуковые колебания в виде 3-го диастолического тона сердца, причиной которых являются открытие АВ-клапанов и быстрый переход крови в желудочки.

По мере наполнения желудочков перепад давлений крови между предсердиями и желудочками уменьшается и примерно через 0,08 с фаза быстрого наполнения сменяется фазой медленного наполнения желудочков кровью, которая продолжается около 0,17 с. Наполнение желудочков кровью в эту фазу осуществляется преимущественно за счет сохранения в движущейся по сосудам крови остаточной кинетической энергии, приданной ей предыдущим сокращением сердца.

За 0,1 с до окончания фазы медленного наполнения кровью желудочков завершается сердечный цикл, возникает новый потенциал действия в водителе ритма, осуществляется очередная систола предсердий и желудочки оказываются заполненными конечно-диастолическими объемами крови. Этот промежуток времени в 0,1 с, завершающий сердечный цикл, иногда называют еще периодом дополнительного наполнения желудочков во время систолы предсердий.

Интегральным показателем, характеризующим механическую , является объем крови, перекачиваемый сердцем за минуту, или минутный объем крови (МОК):

МОК = ЧСС. УО,

где ЧСС — частота сокращений сердца за минуту; УО — ударный объем сердца. В норме, в состоянии покоя, МОК для молодого мужчины составляет около 5 л. Регуляция МОК осуществляется различными механизмами через изменение ЧСС и (или) УО.

Влияние на ЧСС может быть оказано через изменение свойств клеток водителя ритма сердца. Влияние на УО достигается через воздействие на сократимость кардиомиоцитов миокарда и синхронизацию его сокращения.

Сердечный цикл

Это период времени в течении которого происходит полное сокращение и расслабление всех отделов сердца. Сокращение – систола, расслабление – диастола. Продолжительность цикла будет зависеть от частоты сердечных сокращений. В норме частота сокращений колеблется от 60 до 100 ударов в минуту, но средняя частота составляет 75 ударов в минуту. Чтобы определить длительность цикла делим 60с на частоту.(60с / 75 с=0,8с).

Систола предсердий – 0,1 с

Систола желудочка – 0,3 с

Общая пауза 0,4 с

Состояние сердца в конце общей паузы. Створчатые клапаны находятся в открытом состоянии, полулунные клапаны закрыты и кровь поступает из предсердий в желудочки. К концу общей паузы желудочки наполнены на 70-80% кровью. Сердечный цикл начинается с

систолы предсердий , происходит сокращение предсердий, для завершения наполнения желудочков кровью. Именно сокращение миокарда предсердий и повышение давления крови в предсердия – в правом до 4-6, а в левом до 8-12мм обеспечивает нагнетание дополнительной крови в желудочки и систола предсердий завершает наполнение желудочков кровью. Кровь обратно поступать не может, так как сокращаются кольцевые мышцы. В желудочках будет находится конечный диастолический объем крови. В среднем 120-130 мл, но у людей занимающихся физической нагрузкой до 150-180 мл, что обеспечивает более эффективную работу, этот отдел переходит в состояние диастолы. Далее идет систола желудочков.

Систола желудочков – наиболее сложная фаза циклов, продолжительность 0,№-0,№3 с. В систоле выделяют период напряжения , он длится 0,08 с и период изгнания . Каждый период подразделяется на 2 фазы –

период напряжения –

1. фаза асинхронного сокращения – 0,05 с и

2.фазы изометрического сокращения – 0,03 с. Это фаза изовалюмического сокращения.

Период изгнания –

1. фаза быстрого изгнания 0,12с и

2. фаза медленного 0,!3 с.

Систола желудочков начинается с фазы асинхронного сокращения. Часть кардиомиоцитов оказываются возбужденными и вовлекаются в процесс возбуждения. Но возникающее напряжение в миокарде желудочков обеспечивает повышение давления в нем. Эта фаза заканчивается закрытием створчатых клапанов и полость желудочков оказывается замкнутой. Желудочки наполнены кровью и полость их замкнута, а кардиомиоциты продолжают развивать состояние напряжения. Длина кардиомиоцита не может изменится. Это связано со свойствами жидкости. Жидкости не сжимают. При замкнутом пространстве, когда происходит напряжение кардиомиоциттов сжать жидкость невозможно. Длина кардиомиоцитов не меняется. Фаза изометрического сокращения. Сокращение при низменной длине. Эту фазу называют изовалюмической фазой. В эту фазу не меняется объем крови. Пространство желудочков замкнуто, повышается давление, в правом до 5-12 мм РТ.ст. в левом 65-75 мм.рт.ст, при этом давление желудочков станет больше диастолического давления в аорте и легочном стволе и превышенеи давленяи в желудочках над давлением крови в сосудах приводит к открытию полулунных клапанов. Полулунные клапаны открываются и кровь начинает поступать в аорту и легочный ствол.

Наступает фаза изгнания , при сокращении желудочков кровь выталкивается в аорту, в легочный ствол, изменяется длина кардиомиоцитов, давлении повышает и на высоте систолы в левом желудочке 115-125 мм, в правом 25-30мм. Вначале фаза быстрого изгнания, а затем изгнание становится более медленным. За время систолы желудочков выталкивается 60 – 70 мл крови и вот это количество крови – систолический объем. Систолический объем крови =120-130 мл, т.е. в желудочках в конце систолы остается еще достаточный объем крови – конечный систолический объем и это своеобразный резерв, чтобы если потребуется – увеличить систолический выброс. Желудочки завершают систолу и в них начинается расслабление. Давление в желудочках начинает падать и кровь, которая выброшена в аорту, легочный ствол устремляется обратно в желудочек, но на своем пути она встречает кармашки полулунного клапана, которые наполняюсь закрывают клапан. Этот период получил название протодиастолический период – 0,04с. Когда полулунные клапаны закрылись, створчатые клапаны тоже закрыты, начинается период изометрического расслабления желудочков. Он длится 0,08с. Здесь происходит спад напряжения без изменения длины. Это вызывает понижение давления. В желудочках скопилась кровь. Кровь начинает давить на атрио-вентрикялрыне клапаны. Происходит их открытие в начале диастолы желудочков. Наступает период наполнения крови кровью - 0,25 с, при этом выделяют фазу быстрого наполнения – 0,08 и фазу медленного наполнения – 0,17 с. Кровь свободно из предсердий поступает в желудочек. Это пассивный процесс. Желудочки на 70-80% будут наполняться кровью и завершится наполнение желудочков уже следующей систолой.

Сердечная мышца имеет клеточное строение и клеточное строение миокарда было установлено еще в 1850 году Келликером, но длительное время считалось, что миокард представляет собой сеть – сенсиций. И только электронная микроскопия подтвердила, что каждый кардиомиоцит имеет свою мембрану и отделены друг от друга. Область контактов – вставочные диски. В настоящее время клетки сердечной мышцы подразделяют на клетки рабочего миокарда – кардиомиоциты рабочего миокрада предсердий и желудочки клетки проводящей системы сердца, в которой выделяют

Значение кровообращения

Движение крови по сосудам называют кровообращением. Система органов кровообращения состоит из сердца и кровеносных сосудов (рис. 4.1).

Рис. 4.1.

Свои функции (транспортную, регуляторную и защитную) кровь выполняет благодаря постоянному движению по кровеносным сосудам. Это движение обеспечивается ритмическими сокращениями сердца, которое работает как насос, перекачивая по кровеносной системе кровь. Прекращение движения крови даже на короткое время является смертельно опасным для организма. Клетки организма, особенно нервные, не могут функционировать даже несколько минут без кислорода и питательных веществ, которые переносятся кровью. Продукты распада питательных веществ, которые не выводятся из клеток кровью, отравляют их .

Сердце человека находится в левой части грудной полости. Оно является полым мышечным органом. Верхушка его направлена вниз и влево (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Размещение сердца в грудной полости (І). Внешний вид сердца (ІІ). Вид сердца в разрезе (ІІІ).

Стенки сердца образованы тремя оболочками: внутренней (эндокардом), средней мышечной (миокардом) и наружной соединительнотканной (эпикардом). Снаружи сердце окружено эластичной околосердечной сумкой (перикардом), оберегающей его от перерастяжения при наполнении кровью. Между околосердечной сумкой и сердцем находится жидкость, увлажняющая сердце и уменьшающая его трение во время сокращений. Масса сердца человека колеблется в пределах 250-360 граммов. Cердце человека четырехкамерное: состоит из двух предсердий (верхняя часть сердца) и двух желудочков (нижняя часть сердца). Левая и правая его части разделены сплошной перегородкой. Между предсердиями и желудочками имеются отверстия, закрытые соединительнотканными клапанами, прикрепляющимися с помощью нитей к внутренней оболочке сердца. При сокращении предсердий клапаны открываются и пропускают кровь в желудочки. При сокращении желудочков клапаны закрываются, не пропуская кровь назад в предсердия . Таким образом, кровь в сердце движется только в одном направлении -- от предсердий к желудочкам. Клапаны имеют форму створок, поэтому их называют створчатыми. В левой части клапан имеет две створки (двустворчатый), в правой - три створки (трехстворчатый). На выходе аорты из левого желудочка и легочной артерии из правого желудочка расположены полулунные (карманные) клапаны, не пропускающие после сокращения желудочков кровь назад из сосудов к желудочкам.

Свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца имеет такие физиологические свойства: возбудимость, проводимость, сократимость, автоматизм. Возбудимость - это способность сердца переходить из состояния покоя к рабочему состоянию под влиянием разных раздражителей (механических, химических, электрических). Например, после остановки сердца его функцию можно снова восстановить, ритмически нажимая руками на грудную клетку. Возбуждение, возникающее в любом участке сердца, распространяется по всему сердцу. Это свойство называют проводимостью. При распространении возбуждения по сердцу в нем возникают электрические токи, которые могут быть зарегистрированы с помощью специального прибора - электрокардиографа. Запись электрических токов сердца называют электрокардиограммой. Возбуждение сердечной мышцы сопровождается сокращением благодаря ее способности, как и скелетных мышц, сокращаться.

Автоматизм сердца -- это способность сердца сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце. Еще в 1902 году русский ученый А. А. Кулябко доказал возможность поддержания жизнедеятельности изолированного сердца человека .

В сердечной мышце находятся специальные клетки, в которых автоматически возникают ритмические импульсы. Эти импульсы распространяются по сердечной мышце и задают ритм ее сокращению. Благодаря автоматизму сердце сокращается независимо от нервных и гуморальных влияний. Автоматизм сердца дает возможность поддерживать жизнедеятельность организма даже при нарушении деятельности нервной системы.

Движение крови по сосудам является необходимым условием для поддержания жизнедеятельности организма.

Сердечный цикл. Работа сердца

Сердечный цикл

Сердце работает ритмично. Сокращение сердца (систола) чередуется с его расслаблением (диастолой). Сокращение и расслабление предсердий и желудочков в нормальных условиях строго взаимосогласованы и составляют единый цикл работы сердца. Частота сердечных сокращений в состоянии покоя индивидуальна и колеблется от 60 до 80 ударов в минуту (уд/мин). Сердечный цикл (рис. 4.3) начинается сокращением предсердий, длящимся 0,1 секунды. За это время кровь из предсердий через клапаны выталкивается в расслабленные желудочки. После окончания сокращения предсердий сокращаются желудочки. Венозная кровь из правого желудочка выталкивается в легочную артерию, а артериальная кровь из левого желудочка - в аорту. Сокращение желудочков длится приблизительно 0,3 секунды. После этого они расслабляются и на протяжении следующих 0,4 секунды вся сердечная мышца находится в состоянии покоя или общего расслабления .

Рис. 4.3.

Продолжительность сердечного цикла при частоте сердечных сокращений 72 уд/мин составляет 0,8 секунды. Период отдыха в 0,4 секунды достаточен для того, чтобы сердце полностью восстановило свою работоспособность. При увеличении частоты сердечных сокращений продолжительность сердечного цикла сокращается, в основном, за счет периода отдыха.

Работа сердца

Количество крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение, называют систолическим объемом. За каждое сокращение сердце выбрасывает в аорту 70 мл крови. Зная систолический объем крови (СО) и частоту сердечных сокращений (ЧСС), можно определить, сколько крови сердце перекачивает за тот или иной промежуток времени (например, за одну минуту) и какую работу при этом оно выполняет .

При частоте сердечных сокращений 72 уд/мин минутный объем крови (МОК) составляет МОК = СО * ЧСС = 70 * 72 = 5000 мл/мин, или 5 л за одну минуту. При физической нагрузке во время спортивных соревнований у спортсменов минутный объем крови может достичь 40 л/мин, а за час -- около 2,5 тонны.