Сердечный цикл и его фазы. Сердечный цикл: суть, физиология, течение и фазы в норме, гемодинамика Время сокращения желудочков сердца

Цели урока

Образовательная: изучение строения сердца; формирование у учащихся новых понятий о сердечном цикле и автоматизме работы сердца, представлений об особенностях регуляции сердечных сокращений.

Развивающая: развитие у учащихся общебиологических представлений о взаимосвязи строения и функции сердца.

Воспитательная: формирование научного мировоззрения на конкретных примерах научных открытий, успехов медицины.

Оборудование : разборная модель сердца, таблица с изображением строения сердца, сердечного цикла, карточки-задания, ножницы, клей, фломастеры; магнитофон, компьютер, проектор.

Форма проведения : урок в музее – заочная экскурсия.

Оформление : на доске «Маршрутный лист по экспозиции музея «Кардиология»», эпиграф: «Сердце, подобно жернову, дающему муку, когда засыпано достаточно зерна, но стирающемуся, когда его не подсыпают» (К.Вебер).

Ход урока

I. Мотивационный этап (подготовка к активному восприятию темы)

Раздается звук биения сердца. Учитель читает отрывок из стихотворения Э.Межелайтиса «Сердце».

Что такое сердце?
Камень твердый?
Яблоко с багрово-красной кожей?
Может быть, меж ребер и аортой
Бьется шар, на шар земной похожий?
Так или иначе, все земное
Умещается в его пределы,
Потому что нет ему покоя,
До всего есть дело.

Много литературных произведений посвящено сердцу. Все, наверное, помнят «смелое сердце Данко» из рассказа М.Горького, «Старуха Изергиль»; сказку Гауфа «Холодное сердце». Горячее сердце и холодное, бескорыстное и жадное, отзывчивое, доброе и жестокое, смелое, гордое и злое… Какое оно, мое сердце? Об этом и пойдет речь на нашем уроке, который пройдет в музее.

Чтобы попасть в музей, нужно получить билет, который выдается только выполнившим задание.

Задание 1 (индивидуальный опрос)

Заполните пропуски.

Кровь, межклеточное вещество и лимфа образуют … (внутреннюю среду организма ).

Жидкая соединительная ткань – … (кровь ).

Растворенный в плазме белок, необходимый для свертывания крови, – … (фибриноген ).

Плазма крови без фибриногена называется … (сывороткой крови ).

Безъядерные форменные элементы крови, содержащие гемоглобин, – … (эритроциты ).

Состояние организма, при котором в крови уменьшается количество эритроцитов либо содержание гемоглобина в них, – … (анемия ).

Человек, дающий свою кровь для переливания, – … (донор ).

Защитная реакция организма, например против инфекций – … (воспаление ).

Способность организмов защищать себя от болезнетворных бактерий и вирусов – … (иммунитет ).

Ослабленные или убитые микроорганизмы – возбудители заболеваний, вводимые в организм человека для повышения активности иммунной системы, – … (вакцина ).

Белки, вырабатываемые лимфоцитами при контакте с чужеродным организмом или белком, – … (антитела ).

К органам кровообращения относятся … (сердце и сосуды ).

Сосуды, по которым кровь течет от сердца, – … (артерии ).

Мельчайшие кровеносные сосуды, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями, – … (капилляры ).

Путь крови от левого желудочка до правого предсердия – … (большой круг кровообращения ).

Задание 2 (групповая работа по проблемным вопросам)

В одной популярной книге по физиологии образно сказано: «Каждую секунду в красном море миллионы кораблей терпят крушение и опускаются на дно. Но миллионы новых кораблей выходят из гаваней вновь в плавание». Что подразумевается под «кораблями» и «гаванями»? (Корабли – эритроциты, гавани – красный костный мозг. )

И.П. Павлов сказал: «В организме имеется «чрезвычайная» реакция, при которой организм жертвует какой-то частью для спасения целого». О чем это сказано? (О фагоцитозе .)

Известно, что за сутки у человека заменяется около 25 г крови. Сколько крови образуется за 70 лет? (Около 640 кг. )

Рассмотрите микропрепараты крови человека и лягушки. Укажите сходство и различие.

II. Изучение нового материала (рассказ с элементами беседы)

Директор музея. Я рад, что вы заинтересовались экспонатами нашего музея. Наш музей называется «Кардиология». Кардиология – раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики. Образован музей в 2005 г., на базе 8-го класса школы № 5. С музеем вас познакомят наши сотрудники.

Экскурсовод (демонстрация на экране пульсирующего сердца ). Прислушайся. Что бы ты ни делал – спал, ел, бежал, – всегда раздается приглушенный, ритмичный стук. Это бьется твое сердце. Сожми свою руку в кулак – ты увидишь, какого оно размера. Сердце представляет собой мышечный орган, который постоянно сокращается и заставляет кровь двигаться по твоему телу.

Сердце расположено в грудной полости за грудиной, от середины сдвинуто несколько влево, масса его около 300 г.

Оно покрыто тонкой и плотной оболочкой, образующей замкнутый мешок – околосердечную сумку, или перикард.

Ученик. Хотелось бы знать, какова роль околосердечной сумки?

Экскурсовод. В околосердечной сумке содержится серозная жидкость, увлажняющая сердце и уменьшающая трение при его сокращениях.

Стенка сердца имеет три слоя. Эпикард – наружный серозный слой, покрывающий сердце (срастается с перикардом). Миокард – средний мышечный слой, образованный поперечнополосатой сердечной мышцей. Каждое мышечное волокно содержит 1–2 ядра, множество митохондрий. Эндокард – внутренний эпителиальный слой.

Давайте разберемся, из чего же состоит сердце. Условно оно делится перегородкой на две половинки: левую и правую. Левая состоит из левого желудочка и левого предсердия. Между ними находится двухстворчатый клапан – у него только две створки (также он называется митральным). Правая половина сердца состоит из правого желудочка и правого предсердия. Они тоже отделены друг от друга клапаном, но этот клапан имеет три створки и поэтому называется трехстворчатым (трикупсидальным). Клапаны открывают и закрывают проход между предсердиями и желудочками, заставляя кровь течь в одном направлении.

Между желудочками и артериями расположены полулунные клапаны, каждый из которых состоит из трех кармашков. Клапаны сердца и сосудов обеспечивают движение крови строго в одном направлении: по артериям от сердца, по венам к сердцу, из предсердий в желудочки.

Внешнее строение сердца

Стенки камер сердца различаются по толщине в зависимости от выполняемой работы. При сокращении стенок предсердия выполняется небольшая работа: кровь подается в желудочки, поэтому стенки предсердий относительно тонкие. Правый желудочек проталкивает кровь по малому кругу кровообращения, а левый выбрасывает кровь в большой круг кровообращения, поэтому его стенки в 2–3 раза толще стенок правого.

В сердце чрезвычайно интенсивно протекают обменные процессы: клетки мышечной ткани содержат множество митохондрий, и ткань хорошо снабжается кровью. Масса сердца составляет около 0,5% от массы тела, при этом 10% крови, выбрасываемой аортой, идет в коронарные или венечные сосуды, питающие само сердце. Аорта (греч.) – «прямая артерия».

Ученик. Что обеспечивает быстрое сокращение камеры сердца?

Экскурсовод. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, за счет чего и обеспечивается быстрое сокращения камеры как единой структуры.

Ученик. Как же работает сердце?

Экскурсовод. Сердце – это неутомимый мотор, который не знает ни выходных, ни праздников, ни каникул. За день сердце сокращается почти 100 тыс. раз, а за 1 ч перекачивает около 300 л крови (демонстрация «сердце – насос»). На один удар сердце затрачивает столько энергии, что ее хватило бы, чтобы поднять груз весом 200 г на высоту 1 м, а за 1 мин сердце могло бы поднять этот груз на высоту 20-этажного дома.

Внутреннее строение сердца

А сейчас рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла.

Сердечный цикл – это последовательность событий, происходящий за время одного сокращения сердца, которое длится менее 1 с. Сердечный цикл состоит из трех фаз.

Во время сокращения (систолы) предсердий, которое длится около 0,1 с, желудочки расслаблены, створчатые клапаны открыты, полулунные закрыты. Сокращение (систола) желудочков длится около 0,3 с. При этом предсердия расслаблены, створчатые клапаны закрыты (сухожильные нити не дают им прогибаться, а крови затекать в предсердие), кровь устремляется в легочную артерию и аорту. Полное расслабление сердца – сердечная пауза, или диастола, – длится около 0,4 с.

Воронежские ученые Ю.Д. Сафонов и Л.И. Якименко определили, что в течение одного сердечного цикла клапаны и сердечная мышца участвуют в 40 последовательных движениях. Оптимальный режим работы сердца: предсердия работают 0,1 с и отдыхают 0,7 с, а желудочки работают 0,3 с и 0,5 с отдыхают.

Самостоятельная работа: заполнить таблицу «Сердечный цикл».

Таблица. Сердечный цикл

Задача (для экскурсантов). Человеку 80 лет. Определите, сколько лет отдыхали у него желудочки сердца, считая, что средняя частота биений сердца составляла 70 ударов в одну минуту. (46 лет. )

Ученик. Чем обусловлена высокая работоспособность сердца?

Экскурсовод. Она обеспечивается следующими факторами:

– высоким уровнем обменных процессов, происходящих в сердце;
– усиленным снабжением мышц сердца кровью;
– строгим ритмом деятельности сердца (фазы работы и отдыха каждого отдела строго чередуются).

Ученик. Требования, предъявляемые организмом к сердечно-сосудистой системе, постоянно изменяются. Сердце отвечает на это изменением частоты сокращений. Что же влияет на работу сердца?

Экскурсовод. Вспомним известные нам способы регуляции функций в организме.

Во-первых, это нервная регуляция, а во-вторых – это гуморальная регуляция активности сердца. ЦНС постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. В продолговатом мозге находится центр кровообращения, из которого выходит пара парасимпатических нервов, уменьшающих частоту и силу сокращений. Сильное возбуждение блуждающего нерва вызывает остановку сердца (опыт Гольца). Например, удар в живот может оказаться смертельным; раздражение органов брюшной полости замедляет сердечные сокращения. Из шейного симпатического узла выходят симпатические нервы, учащающие и усиливающие сердечные сокращения. Таким образом, сердце имеет двойную иннервацию: парасимпатическую и симпатическую.

Гуморальная регуляция активности сердца обеспечивается веществами, циркулирующими в крови. Работу сердца тормозят: ацетилхолин, соли натрия, увеличение рН крови. Усиливают работу сердца адреналин (при остановке сердца его вводят прямо в сердечную мышцу), соли калия, уменьшение рН. Влияют на сердечную деятельность гормоны – секреты эндокринных желез: тироксин (щитовидная железа), инсулин (поджелудочная железа), кортикостероидные гормоны (надпочечники), гормоны гипофиза.

Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и составляют единый механизм регуляции сокращений сердца.

Ученик. Почему сердце сокращается даже вне организма?

Экскурсовод. Оно имеет собственный «встроенный» механизм, обеспечивающий сокращение мышечных волокон. Импульсы идут от предсердий к желудочкам. Эту способность сердца ритмично сокращаться без внешних раздражений, а только под влиянием импульсов, возникающих в нем, называют автоматизмом .

Автоматизм обеспечивают особые мышечные клетки. Они иннервированы окончаниями вегетативных нейронов. В этих клетках мембранный потенциал может достигать 90 мВ, что и приводит к генерации волны возбуждения. Изменение этих потенциалов можно зарегистрировать специальной аппаратурой – их запись представляет собой электрокардиограмму.

Таким образом, сердце сокращается (в среднем) 70 раз в 1 мин, 100 тыс. раз в сутки, 40 млн раз в год, и около 2,5 млрд раз в течение жизни. При этом оно перекачивает следующие объемы крови: за 1 мин – 5,5 л, за сутки – 8 тыс. л, за 70 лет – около 200 млн л.

Ученик. Какие важные события были в истории кардиологии в нашей стране?

Экскурсовод. В 1902 г. А.А. Кулябко оживил сердце ребенка через 20 ч после его смерти, а позже проф. С.С. Брюхоненко оживил сердце даже через 100 ч после смерти. В 1897–1941 гг. было проведено 315 операций на сердце. В 1948 г. А.Н. Бакулев провел первую операцию на митральном клапане. В 1961 г. был создан Институт сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. В 1967 г. хирург из Кейптауна проф. Кристиан Барнард впервые провел операцию по трансплантации сердца человеку, а ровно через 20 лет такую же операцию осуществил проф. В.И. Шумаков в СССР.

Обобщение и систематизация знаний

Задание 1. Сопоставьте термины и понятия

Термины

• Перикард.
• Эпикард.
• Миокард.
• Эндокард.
• Артерии.
• Аорта.
• Капилляры.
• Правое предсердие.
• Желудочки.
• Клапаны.
• Сердце.
• Кардиология.

Понятия

• Околосердечная сумка.
• Наружный серозный слой.
• Средний мышечный слой.
• Внутренний слой.
• Сосуды, несущие кровь от сердца, «гладкие воздухоносители», «воздушные жилы».
• Самый крупный артериальный сосуд в теле человека.
• Самые тонкие (от лат. капиллярос – волосяной) кровеносные сосуды.
• Камера сердца (от лат. атриум – передний двор), куда впадают полые вены.
• Отделы сердца, проталкивающие кровь в артерии.
• Образования (от нем. клаппе – крышка, заслонка, закрывание просвета), препятствующие прохождению крови из желудочков в предсердия.
• Главный орган кровеносной системы.
• Раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики.

Задание 2. Тест (взаимопроверка)

Ответы: А – 7, Б – 2, В – 12, Г – 1, Д – 9, Е – 3, Ж – 8, З – 6, И – 4, К – 10, Л – 15, М – 5, Н – 14, О – 13, П – 11.

Самостоятельная работа по итогам экскурсии

Творческое задание: оформление и защита методического пособия «Сердце человека».

Подведение итогов

Домашнее задание

Изучить материал о строении и работе сердца в учебнике, решить задачу.

Задача. Известно, что сердце человека сокращается в среднем 70 раз в 1 мин., при каждом сокращении выбрасывая около 150 см3 крови. Какой объем крови перекачивает ваше сердце за 6 уроков в школе?

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

ЦИКЛ РАБОТЫ СЕРДЦА

Серде́чный цикл - понятие, отражающее последовательность процессов, происходящих за одно сокращение сердца и его последующее расслабление. Каждый цикл включает в себя три большие стадии: систола предсердий , систола желудочков и диастола . Термин систола означает сокращение мышцы. Выделяют электрическую систолу - электрическую активность, которая стимулирует миокард и вызывает механическую систолу - сокращение сердечной мышцы и уменьшение сердечных камер в объёме. Термин диастола означает расслабление 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

Схематичное соотношение фаз сердечного цикла, ЭКГ , ФКГ , сфигмограммы . Обозначены зубцы ЭКГ, номера тонов ФКГ и части сфигмограммы: а - анакрота, д - дикрота, к - катакрота. Номера фаз соответствуют таблице. Сохранен масштаб шкалы времени.

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.

  Изоволюметрическое сокращение - вовлечен практически весь миокард желудочков, но изменения объёма крови внутри них не происходит, так как закрыты выносящие (полулунные - аортальный и лёгочный) клапаны. Термин изометрическое сокращение не совсем точен, так как в это время происходит изменение формы (ремоделирование) желудочков, натяжение хорд.

Период изгнания - характеризуется изгнанием крови из желудочков.

• Быстрое изгнание - период от момента открытия полулунных клапанов до достижения в полости желудочков систолического давления - за этот период выбрасывается максимальное количество крови.

  Медленное изгнание - период, когда давление в полости желудочков начинает снижаться, но все ещё больше диастолического давления. В это время кровь из желудочков продолжает двигаться под действием сообщенной ей кинетической энергии, до момента выравнивания давления в полости желудочков и выносящих сосудов.

В состоянии спокойствия желудочек сердца взрослого человека за каждую систолу выбрасывает от 60 мл крови (ударный 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 сердца, МОС). Во время максимальной нагрузки ударный объём сердца тренированого 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.

  Изоволюметрическое расслабление - аналогична фазе изволюметрического 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

Желудочки сердца формируют градиент давления по направлению от высокого к низкому. Благодаря ему осуществляется движение крови. При сокращении и расслаблении отделов образуется сердечный цикл. Продолжительность его при частоте сокращений 75 раз в минуту составляет 0,8 с. Исследование и оценка хода процесса представляют диагностическую важность при обследовании пациентов с кардиологическими патологиями. Рассмотрим это явление подробнее.

Сердечный цикл: схема. Состояние паузы

Удобнее всего начинать рассмотрение явления с общей диастолы желудочков и предсердий. Сердечный цикл (работа сердца) в этом случае находится в состоянии паузы. При этом полумесячные клапаны органа закрыты, атриовентрикулярные, наоборот, - открыты. Сердечный цикл (таблица будет приведена в конце статьи) начинается со свободного поступления венозной крови в полости желудочков и предсердий. Она полностью наполняет эти отделы. Давление в полостях, так же как и в пролегающих рядом венах, находится на уровне 0. Сердечный цикл состоит из этапов, при которых движение крови осуществляется за счет расслабления или сокращения мышц отделов органа.

Систола предсердий

В синусовом узле возникает возбуждение. Сначала оно отправляется в мышцу предсердий. В результате происходит систола - сокращение. Длительность этого этапа - 0,1 с. За счет сокращения волокон мускулатуры, находящихся вокруг венозных отверстий, перекрывается просвет сосудов. Так формируется своеобразная атриовентрикулярная замкнутая полость. На фоне сокращения мышц предсердий происходит повышение давления в этих полостях до 3-8 мм рт. ст. За счет этого из полостей определенная часть крови переходит в желудочки посредством атриовентрикулярных отверстий. В результате объем в них доходит до 130-140 мл. Затем в сердечный цикл включается диастола. Она длится 0,7 с.

Сердечный цикл и его фазы. Систола желудочков

Ее длительность - порядка 0,33 с. Систола желудочков разделена на 2 периода. В каждом из них выделяют определенные фазы. 1 период напряжения идет до того момента, пока не откроются полумесячные клапаны. Для этого давление в желудочках должно стать выше. Оно должно быть больше, чем в соответствующих стволах артерий. В аорте диастолическое давление находится на уровне 70-80 мм рт. ст., в легочной артерии оно составляет около 10-15 мм рт. ст. Длительность периода напряжения - порядка 0,8 с. Начало этого периода связано с фазой асинхронного сокращения. Ее длительность - 0,05 с. О таком начале свидетельствует разновременное сокращение волокон в желудочках. Первыми реагируют кардиомиоциты. Они находятся около волокон проводящей структуры.

Изометрическое сокращение

Эта фаза длится около 0,3 с. Сокращаются одновременно все волокна желудочков. Начало процесса приводит к тому, что при еще закрытых полумесячных клапанах ток крови направляется в зону нулевого давления. Так в сердечный цикл и его фазы вовлекаются предсердия. Лежащие на пути крови атриовентрикулярные клапаны закрываются. Предотвращают выворачивание их в полости предсердий сухожильные нити. Еще большую устойчивость клапанам придают папиллярные мышцы. В результате на определенный период полости желудочков замыкаются. И до того момента, пока в них за счет сокращения не повысится давление выше показателя, который необходим для открытия полумесячных клапанов, значительного сокращения в волокнах не произойдет. Увеличивается лишь внутреннее напряжение. При изометрическом сокращении, таким образом, все сердечные клапаны прикрыты.

Изгнание крови

Это следующий период, который входит в сердечный цикл. Он начинается открытием клапанов легочной артерии и аорты. Его длительность - 0,25 с. Состоит этот период из двух фаз: медленного (порядка 0,13 с) и быстрого (около 0,12 с) изгнания крови. Аортальные клапаны открываются при уровне давления 80, а легочные - порядка 15 мм рт. ст. Через сравнительно узкие отверстия артерий может пройти сразу весь объем выталкиваемой крови. Это примерно 70 мл. В связи с этим при последующем сокращении миокарда происходит дальнейшее повышение давления крови в желудочках. Так, в левом оно увеличивается до 120-130, а в правом - 20-25 мм рт. ст. Быстрому выбросу в сосуд части крови сопутствует формируемый повышенный градиент между аортой (артерии легкого) и желудочком. Вследствие незначительной пропускной способности сосуды начинают переполняться. Теперь в них начинает повышаться давление. Между сосудами и желудочками происходит постепенное уменьшение градиента. В результате замедляется кровоток. В легочной артерии давление невысокое. В связи с этим изгнание крови из левого желудочка начинается несколько позднее, чем из правого.

Диастола

Когда сосудистое давление повышается до показателей полостей желудочков, прекращается изгнание крови. С этого момента начинается диастола - расслабление. Этот период продолжается около 0,47 с. С моментом прекращения желудочкового сокращения совпадает период окончания изгнания крови. Как правило, в желудочках конечно-систолический объем составляет 60-70 мл. Завершение изгнания провоцирует закрытие полумесячных клапанов обратным током содержащейся в сосудах крови. Данный период носит название продиастолического. Он длится около 0,04 с. С этого момента напряжение спадает и начинается изометрическое расслабление. Оно длится 0,08 с. После него желудочки под воздействием наполняющей их крови расправляются. Длительность диастолы предсердий - порядка 0,7 с. Наполнение полостей осуществляется преимущественно венозной, пассивно поступающей кровью. Тем не менее, есть возможность выделить "активный" элемент. При сокращении желудочков происходит смещение плоскости атриовентрикулярной перегородки в сторону верхушки сердца.

Наполнение желудочков

Этот период разделен на две фазы. Медленная соответствует систоле предсердий, быстрая - диастоле. Перед тем как начнется новый сердечный цикл, желудочки, равно как и предсердия, успеют полностью наполниться кровью. В связи с этим при поступлении нового объема при систоле общее внутрижелудочковое количество увеличится только на 20-30%. Однако этот уровень существенно увеличивается на фоне повышения интенсивности деятельности сердца в диастолический период, когда кровь не успевает наполнять желудочки.

Таблица

Выше подробно описано, как протекает сердечный цикл. Таблица, представленная ниже, отражает все этапы кратко.

Всего доброго и не болейте!

text_fields

text_fields

arrow_upward

Работа сердца пред­ставляет собой непрерывное чередование периодов сокращения (сис­тола) и расслабления (диастола). Сменяющие друг друга, систола и диастола составляют сердечный цикл.

Поскольку в покое частота сокращений сердца составляет 60- 80 циклов в минуту, то каждый из них продолжается около 0.8 с. При этом 0.1 с занимает систола предсердий, 0.3 с - систола желудочков, а остальное время - общая диастола сердца.

К началу систолы миокард расслаблен, а сердечные камеры за­полнены кровью, поступающей из вен. Атриовентрикулярные клапа­ны в это время раскрыты и давление в предсердиях и желудочках практически одинаково. Генерация возбуждения в синоатриальном узле приводит к систоле предсердий, во время которой за счет разности давлений конечнодиастолический объем желудочков воз­растает приблизительно на 15%. С окончанием систолы предсердий давление в них понижается.

Рис.7.11. Изменения объема левого желудочка и колебания давления в левом предсердии, левом желудочке и аорте в течение сердечного цикла.

Поскольку клапаны между магистральными венами и предсердиями отсутствуют, во время систолы предсердий происходит сокращение кольцевой мускулатуры, окружающей устья полых и легочных вен, что препятствует оттоку крови из предсердий обратно в вены. В то же время систола предсердий сопровождается некоторым повышением давления в полых венах. Важное значение в систоле предсердий имеет обеспечение турбулентного характера потока крови, поступающего в желудочки, что способствует захлопыванию атриовентрикулярных кла­панов. Максимальное и среднее давление в левом предсердии во время систолы составляют соответственно 8-15 и 5-7 мм рт.ст., в правом предсердии - 3-8 и 2-4 мм рт.ст. (рис.7.11).

I - начало систолы предсердий;
II - начало систолы желудочков и момент захлопывания атриовентрикулярных клапанов;
III - момент раскрытия полулунных клапанов;
IV - конец систолы желудочков и момент закрытия полулунных клапанов;
V - раскрытие атриовентрикупярных клапанов. Опускание пинии, показывающей объем желудочков, соответствует динамике их опорожнения.

Фазы сердечного сокращения

text_fields

text_fields

arrow_upward

С переходом возбуждения на атриовентрикулярный узел и прово­дящую систему желудочков начинается систола последних. Ее на­чальный этап (период напряжения) продолжается 0.08 с и состоит из двух фаз:

1. Фаза асинхронного сокращения . Длится (0.05 с) и представляет собой процесс распространения возбуждения и сокращения по ми­окарду. Давление в желудочках при этом практически не меняется.

2. Фаза изоволюмического или изометрического сокращения. Наступает в ходе дальнейшего сокращения, когда давление в желудочках воз­растает до величины, достаточной для закрытия атриовентрикуляр­ных клапанов, но недостаточной для открытия полулунных.

Дальнейшее повышение давления приводит к раскрытию полулун­ных клапанов и началу периода изгнания крови из сердца, общая длительность которого составляет 0.25 с.

Этот период состоит из

• фазы быстрого изгнания (0.13 с), во время которой давление про­должает расти и достигает максимальных значений (200 мм рт.ст. в левом желудочке и 60 мм рт.ст. в правом), и
• фазы медленного изгнания (0.13 с), во время которой давление в желудочках начи­нает снижаться (соответственно до 130-140 и 20-30 мм рт.ст.), а после окончания сокращения оно резко падает.

В магистральных артериях давление снижается значительно медленнее, что обеспечи­вает захлопывание полулунных клапанов и предотвращает обратный ток крови. Промежуток времени от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом.

После окончания систолы желудочков возникает начальный этап диастолы - фаза изоволюмического (изометрического) расслабления , проявляющаяся при закрытых еше клапанах и продолжающаяся примерно 80 мс, т.е. до того момента, когда давление в предсердиях оказывается выше давления в желудочках (2-6 мм рт.ст.), что при­водит к открытию атриовентрикулярных клапанов, вслед за которым кровь в течение 0.2-0.13 с переходит в желудочек. Этот период называется фазой быстрого наполнения . Перемещение крови в этот период обусловлено исключительно разностью давлений в предсер­диях и желудочках, в то время как его абсолютная величина во всех сердечных камерах продолжает снижаться. Заканчивается диастола фазой медленного наполнения (диастазиса), который продолжается около 0.2 с. В течение этого времени происходит непрерывное поступление крови из магистральных вен как в предсердия, так и в желудочки.

Частота генерации возбуждения клетками проводящей системы и, соответственно, сокращений миокарда определяется длительностью рефрактерной фазы, возникающей после каждой систолы. Как и в других возбудимых тканях, в миокарде рефрактерность обусловлена инактивацией натриевых ионных каналов, возникающей в результате деполяризации (рис.7.8).

Для восстановления входящего натриевого тока необходим уровень реполяризации около - 40 мВ.

До этого момента имеет место период абсолютной рефрактерности , который продолжается около 0.27 с.

Далее следует период относительной рефрактерности , в течение которого возбудимость клетки постепен­но восстанавливается, но остается еще сниженной (длительность 0.03 с). В этот период сердечная мышца может ответить дополнительным сокращением, если стимулировать ее очень сильным раздражителем.

За периодом относительной рефрактерности следует короткий пери­од супернормальной возбудимости . В этот период возбудимость ми­окарда высока и можно получить дополнительный ответ в виде сокращения мышцы, нанося на нее подпороговый раздражитель.

Длительный рефрактерный период имеет для сердца важное био­логическое значение, т.к. он предохраняет миокард от быстрого или повторного возбуждения и сокращения. Этим исключается возмож­ность тетанического сокращения миокарда и предотвращается воз­можность нарушения нагнетательной функции сердца.

Частота сердечных сокращений определяется длительностью по­тенциалов действия и рефрактерных фаз, а также скоростью рас­пространения возбуждения по проводящей системе и временными характеристиками сократительного аппарата кардиомиоцитов. К тетаническому сокращению и утомлению, в физиологическом понима­нии этого термина, миокард не способен. При сокращении сердеч­ная ткань ведет себя, как функциональный синцитий, и сила каж­дого сокращения определяется по закону «все или ничего», согласно которому при возбуждении, превышающем пороговую величину, сокращающиеся волокна миокарда развивают максимальную силу, не зависящую от величины надпорогового раздражителя.