Сердечный цикл систола диастола. Физиология человека: периоды и фазы сердечного цикла

Сердечный цикл - это время, за которое происходит одна систола и одна диастола предсердий и желудочков. Последовательность и продолжительность сердечного цикла являются важными показателями нормальной работы проводящей системы сердца и его мышечного аппарата. Определение последовательности фаз сердечного цикла возможно при одновременной графической регистрации изменяющегося давления в полостях сердца, начальных отрезках аорты и легочного ствола, тонов сердца - фонокардиограммы.

Из чего состоит сердечный цикл?

Сердечный цикл включает в себя одну систолу (сокращение) и диастолу (расслабление) камер сердца. Систола и диастола, в свою очередь, делятся на периоды, включающие фазы. Такое деление отображает последовательные изменения, происходящие в сердце.

Согласно нормам, принятым в физиологии, средняя продолжительность одного сердечного цикла при частоте сокращений сердца 75 ударов в минуту составляет 0,8 секунд. Сердечный цикл берет начало с момента сокращения предсердий. Давление в их полостях в этот момент составляет 5 мм рт.ст. Систола продолжается в течение 0,1 с.

Предсердия начинают сокращаться у устьев полых вен, в результате чего они сжимаются. По этой причине кровь во время систолы предсердий может двигаться исключительно в направлении из предсердий в желудочки.

Вслед за этим наступает сокращение желудочков, которое занимает по времени 0,33 с. Оно включает периоды:

• напряжения;
• изгнания.

Диастола состоит из периодов:

• изометрического расслабления (0,08 с);
• наполнения кровью (0,25 с);
• пресистолический (0,1 с).

Систола

Период напряжения, продолжающийся 0,08 с, разделяется на 2 фазы: асинхронного (0,05 с) и изометрического сокращения (0,03 с).

В фазу асинхронного сокращения волокна миокарда последовательно вовлекаются в процесс возбуждения и сокращения. В фазу изометрического сокращения все волокна миокарда напряжены, в результате давление в желудочках превышает давление в предсердиях и происходит захлопывание атриовентрикулярных клапанов, что соответствует I тону сердца. Напряжение волокон миокарда нарастает, давление в желудочках резко повышается (до 80 мм рт.ст. в левом, до 20 - в правом) и значительно превосходит давление в начальных отрезках аорты и легочного ствола. Раскрываются створки их клапанов, и кровь из полости желудочков быстро нагнетается в эти сосуды.

Далее следует период изгнания, продолжающийся 0,25 с. Он включает фазы быстрого (0,12 с) и медленного (0,13 с) изгнания. Давление в полостях желудочков в этот период достигает максимальных значений (120 мм рт.ст. в левом желудочке, 25 мм рт.ст.- в правом). В конце фазы изгнания желудочки начинают расслабляться, начинается их диастола (0,47 с). Внутрижелудочковое давление понижается и становится гораздо ниже давления в начальных отрезках аорты и легочного ствола, в результате чего кровь из этих сосудов по градиенту давления устремляется обратно в желудочки. Захлопываются полулунные клапаны и регистрируется II тон сердца. Период от начала расслабления до захлопывания клапанов называется протодиастолическим (0,04 секунды).

Диастола

Во время изометрического расслабления клапаны сердца находятся в закрытом состоянии, количество крови в желудочках неизменно, следовательно, и длина кардиомиоцитов остается одинаковой. Отсюда и происходит название периода. По окончании давление в желудочках становится ниже давления в предсердиях. Далее следует период наполнения желудочков. Он разделяется на фазу быстрого (0,08 с) и медленного (0,17 с) наполнения. При быстром потоке крови из-за сотрясения миокарда обоих желудочков регистрируется III тон сердца.

В конце периода наполнения происходит систола предсердий. Относительно желудочкового цикла она является пресистолическим периодом. В желудочки при сокращении предсердий поступает дополнительный объем крови, вызывающий колебания стенок желудочков. Регистрируется IV тон сердца.

У здорового человека в норме выслушиваются только I и II тоны сердца. У худощавых людей, у детей иногда можно определить III тон. В остальных случаях наличие III и IV тонов свидетельствует о нарушении способности кардиомиоцитов к сокращению, возникающем по различным причинам (миокардиты, кардиомиопатии, миокардиодистрофии, сердечная недостаточность).

С самого детства всем известно, что движение крови по всему организму обеспечивает сердце. Чтобы весь процесс проходил бесперебойно, сердечный цикл представляет собой четкую схему сменяемых друг друга фаз. Каждая из них характеризуется своим уровнем давления крови и занимает определенное количество времени на исполнение. Весь цикл у здорового человека занимает всего 0,8 секунды, при этом включает в себя целый список различных фаз. Длительность каждой из них можно определить при графической регистрации ФКГ, ЭКГ и сфигмограммы, но что происходит в каждой фазе сердечного цикла, знает только специалист.

Чтобы разобраться в этом и обычному человеку, представлена эта статья.

Общее расслабление

Рассмотрение каждой фазы сердечного цикла (таблица будет представлена в конце статьи) проще всего начинать с времени расслабления главной мышцы организма. Вообще, сердечный цикл представляет собой смену сокращений и расслаблений сердца.

Итак, начинается работа сердца с паузы, когда атриовентрикулярные клапаны открыты, а полумесячные закрыты. Именно в этом состоянии сердце полностью наполняется кровью из вен, которая поступает в него совершенно свободно.

Давление жидкости в сердце и прилегающих венах находится на нулевом уровне.

Сокращение предсердий

После того как кровь полностью наполнит сердце, в его синусовом отделе начинается возбуждение, провоцирующее к сокращению сначала предсердия. В этой фазе сердечного цикла (таблица даст возможность сравнить время, выделенное на каждый этап) за счет напряжения мышц закрываются венозные сосуды, и поступившая из них кровь оказывается замкнутой в сердце. Дальнейшее сжимание жидкости приводит к увеличению давления в наполненных полостях максимум до 8 мм рт. ст. Это провоцирует передвижение жидкости через отверстия в желудочки, где ее объем достигает 130-140 мл. После сменяется расслаблением на 0,7 секунды и наступает следующая фаза.

Напряжение желудочков занимает 0,8 секунды и делится на несколько периодов. Первый представляет собой асинхронное сокращение миокарда, которое занимает только 0,05 секунды. Оно определяется попеременным сокращением мышц в желудочках. Первыми свое напряжение начинают волокна, расположенные возле проводящих структур.

Продолжается напряжение до тех пор, пока полумесячные клапаны не будут полностью открыты под воздействием растущего давления внутри полостей сердца. Для этого фаза завершается увеличением давления внутренней жидкости больше, чем на данный момент определяется давления в аорте и артериях - 70-80 и 10-15 мм рт. ст. соответственно.

Изометрическая систола

Предыдущая фаза сердечного цикла (таблица точно расписывает время каждого процесса) продолжается одновременным напряжением всех мышц желудочков, которое сопровождается закрытием входных клапанов. Длительность периода составляет 0,3 секунды, и кровь все это время двигается в зону нулевого давления. Чтобы закрытые клапаны не вывернулись вслед за жидкостью, строение сердца предусматривает наличие специальных сухожилий и папиллярных мышц. Как только полости наполнятся кровью и клапаны закроются, в мышцах начинает нарастать напряжение, способствующее в дальнейшем открытию полумесячных створок и быстрому изгнанию крови. Пока этого не произошло, специалисты фиксируют первый тон сердца, называемый еще систолическим.

В это время давление внутри сердца поднимается выше имеющегося в артериях, и когда принимает округлую форму, его удар о внутреннюю поверхность грудной клетки определяет Происходит это в сантиметре от среднеключичной линии в пятом межреберье.

Период изгнания

Когда давление жидкости внутри сердца превышает давление в артериях и аорте, начинается следующий цикл. Знаменуется он открытием клапанов для выхода крови из полостей и длится 0,25 секунды. Всю фазу можно разделить на быстрое и медленное изгнание, которые занимают приблизительно одинаковые периоды времени. Сначала жидкость под давлением быстро устремляется в сосуды, но из-за их плохой пропускной способности давление быстро выравнивается, и кровь начинает двигаться обратно. Для предотвращения этого систола желудочков постоянно увеличивается, поднимая давление внутри полостей сердца для окончательного освобождения от крови. Перегоняется на данном этапе около 70 мл жидкости. Поскольку давление в легочной артерии низкое, то и высвобождение крови из левого желудочка начинается немного позднее. Когда вся жидкость покидает полости сердца, начинается расслабление миокардов второй тон сердца - диастолический. В это время кровь снова начинает наполнять желудочки, поскольку давление в них становится ниже.

Период расслабления

Все время диастолы занимает 0,47 секунды, и когда кровь начинает двигаться в обратном направлении, то под собственным давлением закрывает Этот период называется протодиастолическим.

Его время составляет всего 0,04 секунды, и после него сразу наступает следующий период сердечного цикла - изометрическая диастола. Она длится в 2 раза дольше предыдущего периода расслабления и обеспечивает снижение давления жидкости в желудочках больше, чем в предсердиях. Таким образом, клапаны между ними открываются и дают крови перейти из одних полостей в другие. Преимущественно это венозная кровь, поступающая в сердце пассивно.

Наполнение

Появление третьего знаменует начало наполнения желудочков сердца, которое можно разделить на медленное и быстрое. Быстрое наполнение определяется расслаблением предсердий, медленное - наоборот, напряжением. Как только полости сердца будут полностью наполнены, начинается следующая фаза цикла. Пока этого не произошло и напряжение миокарда провоцирует приток крови в сердце, появляется четвертый тон. При интенсивной работе сердечная мышца выполняет каждый цикл быстрее.

Сокращенное содержание

Фазы сердечного цикла таблица отображает для здоровых людей в спокойном состоянии, поэтому принято считать их эталонными. Конечно, незначительные отклонения часто списывают на индивидуальные особенности или легкое волнение перед процедурой, поэтому бояться отличий при регистрации циклов работы сердца следует только в случае значительного превышения их нормы или, наоборот, понижения.

Итак, что происходит в каждой фазе сердечного цикла было подробно описано выше, теперь предлагается взглянуть на общую картину в сокращенном виде:

Периоды сокращения

Когда человек прощупывает пульс или прослушивает биение сердца, слышны только 1 и 2 тоны, остальные можно увидеть только при графической регистрации.

Периоды сердечного цикла можно разделить и по другим критериям. Так, специалисты выделяют рефрактерные периоды - абсолютный, эффективный и относительный, уязвимый период и супернормальную фазу.

Отличаются периоды тем, что во время первого упомянутого сердечная мышца не способна сокращаться самостоятельно, независимо от внешнего раздражителя. Следующий период уже допускает запуск работы сердца при незначительном электрическом импульсе. Далее сердце активируется уже при сильном раздражителе. На ЭКГ можно увидеть два последних рефрактерных периода в виде обозначенного равным электрической систоле желудочков.

Уязвимый период цикла соответствует расслаблению мышц в завершении работы всех перечисленных выше фаз. В сравнении с рефрактерными он считается коротким. Последний период представляет собой повышенную возбудимость сердца и обнаруживается только при наличии депрессии сердца.

Опытный специалист по расшифровке кардиограмм всегда знает, к какому именно периоду следует отнести ту или иную волну биения сердца, и правильно определит, есть ли у человека заболевание, или имеющиеся отклонения от нормы следует рассматривать как незначительные особенности организма.

Заключение

Даже после обычного исследования работы сердца не следует пытаться расшифровать имеющиеся результаты самостоятельно. Данная статья предлагается к ознакомлению исключительно для того, чтобы пациенты могли разобраться в особенностях работы их сердца и смогли лучше понять, что именно не так происходит в их организме. Только опытный врач способен учесть одновременно все нюансы каждого случая, чтобы собрать их в единую картину, и определить диагноз. К тому же не все отступления от представленной выше нормы можно считать заболеванием.

Также важно знать, что точное заключение любого специалиста не может быть основано только на результатах одного исследования. При любом подозрении врач должен назначить прохождение дополнительных обследований.

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

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.

Часть №2.

Возбуждение, пришедшее к миозитам по проводящей системе сердца, приводит к сокращению миокарда.

Сокращение происходит между: актином и миозином под воздействием ионов Ca²+.

Работа сердца происходит при высокой ритмичности, при этом наблюдается точное повторение таких параметров, как:

Ударный объем (УО);

Давление крови (ДК);

Длительность цикла (ДЦ).

Левый и правый отделы сердца работают содружественно и симметрично, только систола правого предсердия начинается на 10 мс раньше левого предсердия.

Сердечный цикл – это промежуток между двумя систолами. Он имеет две фазы: систолу и диастолу. Кроме этого в работу желудочков подразделяют еще на 9 дробных фаз:

Систола желудочков имеет такие фазы:

1.Асинхронное сокращение;

2. Изометрическое сокращение;

3.Быстрое изгнание крови;

4.Медленное изгнание крови.

Диастола желудочков имеет следующие фазы:

1.Протодиастола;

2.Изометрическое расслабление;

3.Быстрое наполнение желудочков кровью;

4.Медленное наполнение желудочков кровью;

5.Пресисстола (систола предсердий).

Фаза асинхронного сокращения: начинается с единичного сокращения волокон миокарда и заканчивается сокращением всех миоцитов желудочков. Сокращение начинается от верхушки. В это время створки предсердно-желудочковых клапанов пассивно всплывают над кровью желудочков, так как они легче крови.

Фаза изометрического сокращения желудочков:

• начинается мощным и синхронным сокращением желудочков и заканчивается моментом поступления крови из правого желудочка в легочной ствол, а из левого в аорту.
• Начало фазы – момент закрытия предсердно-желудочковых клапанов, конец – момент открытия полулунных клапанов аорты и легочного ствола.
• В фазу изометрического сокращения давление в правом желудочке увеличивается от 0 до 15 мм.рт.ст., а в левом – от 5 до 80 мм.рт.ст. Как только давление окажется выше, чем в аорте и легочном стволе, их полулунные клапаны открываются.
• В фазу изометрического сокращения возникает 1 тон сердца.

Фаза изгнания крови из желудочков:

• Начинается с момента открытия полулунных клапанов.
• Во время изгнания кровь из желудочков течет не прямолинейно, а совершает вращательное движения, что обусловлено: особенностью строения внутренней поверхности желудочков; ротацией (поворотом) сердца вокруг своей оси; перистальтическими движениями сердца от верхушки к основанию.
• В фазу изгнания выбрасывается 60% (65-70 мл) объема крови желудочков – фракция выброса.
• Фаза изгнания делиться на 2 подфазы: быстрого изгнания и медленного изгнания.
• В фазу быстрого изгнания в сосуды выбрасывается большее количество крови, в фазу медленного – меньше.
• Фаза быстрого изгнания продолжается 110 мс для правого желудочка и 120 мс – для левого, при этом происходит максимальный подъем давления в легочной артерии с 15 до 33 мм.рт.ст., а в аорте — с 80 до 120 мм.рт.ст.
• После изгнания в каждом желудочке остается около 60 мл крови – конечный систолический объем.
• Перед изгнанием крови каждый из желудочков имел по 125 мл крови – конечный диастолический объем.

Фаза расслабления желудочков (начало диастолы):

Эта фаза является началом диастолы. Диастола необходима для отдыха миокарда, восстановления его энергетических запасов, наполнения желудочков кровью, подготовка их к очередному сокращению. Давление в желудочках резко падает.

Протодиастола:

• В эту фазу в связи с падением давления в желудочках, и повышения давления в аорте и легочной артерии, часть крови из сосудов направляется обратно в желудочки, что приводит к закрытию полулунных клапанов и образованию 2 тона сердца.

Фаза изометрического расслабления желудочков:

• Напряжение миокарда уменьшается без изменения объема желудочков, так как предсердно-желудочковые клапаны еще закрыты.
• Давление в правом желудочке в эту фазу опускается до 5 мм.рт.ст., а в левом желудочке до 10 мм.рт.ст.

Фаза наполнения желудочков:

• Делится на 2 подфазы: быстрого и медленного наполнения.

Фаза быстрого наполнения:

• Начинается с момента открытия предсердно-желудочковых клапанов, чему способствует снижение давление в желудочках (в правом до 0 мм.рт.ст., в левом – до 5 мм.рт.ст.), и наличия более высокого давления в предсердиях.
• Фаза быстрого наполнения продолжается 80 мс.
• В конце фазы быстрого наполнения желудочков может возникнуть 3 тон сердца.
• Быстрому наполнению желудочков способствует: — резкое увеличение объема расслабленных желудочков; — наличие «гидравлического каркаса сердца» в связи с наполнением венечных сосудов в начале расслабления.

Фаза медленного наполнения желудочков:

• Наступает в связи с уменьшение разницы давления между предсердиями и желудочками.
• Давление в правом желудочке возрастает до 3 мм.рт.ст., а в левом до 7 мм.рт.ст.

Пресистола:

• Это часть диастолы с момента сокращения предсердий и изгнания из них дополнительной порции крови, что приводит к повышению давления в желудочках (правом до 5 мм.рт.ст., левом – 10 мм.рт.ст.).
• Объем желудочков в этот период увеличивается до максимального объема – 125 мл.
• В этот период может возникнуть 4 тон сердца.

При завершении диастолы сердца начинается новый сердечный цикл .

Давление крови в артериях зависит от объема выброса (систолического объема) и от сопротивления оттоку крови периферическими сосудами.

В систолу в аорте давление повышается до 110-120 мм.рт.ст. и называется систолическим.

В диастолу давление в аорте снижается до 60-80 мм.рт.ст. и называется диастолическим.

Разница между ними называется пульсовым давлением. В норме оно равно 40 мм.рт.ст.

Движение крови по сосудам имеет пульсирующий характер, во время выброса ее из сердца линейная скорость достигает 50-60 см/с, во время диастолы скорость падает до 0.

В артериолах кровь движется непрерывно, в капиллярах скорость крови равна 0,5 мм/с, в венах – 5-10 см/с.

Венозное кровообращение в сердце.

1. Вены обеспечивают возврат крови к сердцу.
2. Стенки вен хорошо растяжимы, обычно в венах находится 3-3,5 л крови (общий объем крови участвующей в кровообращении около 4,5л).
3. Кровь в венах движется благодаря разности давления в начале венул, где оно равно 15 мм.рт.ст., и в конце полых вен, где давление равно 0 при горизонтальном положении тела.
4. Движению крови к сердцу способствуют: присасывающие силы грудной клетки во время вдоха; сокращение скелетных мышц, которые сдавливают вены; пульсовая волна артерий, лежащих вплотную с венами; артериовенозные шунты.
5. Ограничению обратному току крови по венам способствуют венозные клапаны.

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