Общая диастола сердца длится. Сердечный цикл. Систола и диастола предсердий. Цикл сердечной работы

Организм человека функционирует за счет наличия системы кровообращения и клеточного питания. Сердце как основной орган кровеносной системы способно обеспечивать бесперебойное снабжение тканей энергетическими субстратами и кислородом. Достигается это за счет сердечного цикла, последовательности фаз работы органа, связанной с постоянным чередованием отдыха и нагрузки.

Данное понятие следует рассматривать с нескольких точек зрения. Во-первых, с морфологической, то есть с точки зрения базового описания фаз работы сердца как чередования систолы с диастолой. Во-вторых, с гемодинамической, связанной с расшифровкой емкостных и барометрических характеристик в полостях сердца на каждой стадии систолы и диастолы. В рамках этих точек зрения ниже будет рассмотрено понятие сердечного цикла и составляющих его процессов.

Характеристика работы сердца

Бесперебойная работа сердца от момента его закладки в эмбриогенезе и до гибели организма обеспечивается чередованием систолы с диастолой. Это значит, что орган не работает постоянно. Большую часть времени сердце даже отдыхает, что и позволяет ему обеспечивать нужды организма в течение жизни. Работа одних структур органа происходит в момент отдыха других, что необходимо для обеспечения постоянства кровообращения. В этом контексте уместно рассмотреть цикл сердечных сокращений с морфологической точки зрения.

Основы морфофизиологии сердца

Сердце у млекопитающих животных и человека состоит из двух предсердий, впадающих в вентрикулярные полости (ВП) через атриовентрикулярные (АВ) отверстия с клапанами (АВК). Систола и диастола чередуются, а цикл заканчивается общей кардиальной паузой. Как только из ВП кровь выбросилась в аорту и легочную артерию, давление в них падает. Развивается ретроградный ток из этих сосудов обратно в желудочки, что быстро пресекается раскрытием клапанов. Но в это время предсердное гидростатическое давление выше вентрикулярного, и АВК вынуждены раскрываться. В результате на разнице давления, в момент, когда систола желудочков прошла, а у предсердий не наступила, происходит вентрикулярное наполнение.

Этот период еще называется общей кардиальной паузой, которая длится до момента, пока давление в полостях желудочков (ПЖ) и предсердий (ПП) соответствующей стороны не выровняется. Как только это произошло, для проталкивания оставшейся порции крови в ПЖ наступает систола предсердий. После нее, когда остаток крови выдавлен в вентрикулярные полости, давление в ПП падает. Это вызывает пассивный приток крови: в левое предсердие осуществляется венозный сброс от легочных вен, а в правое - из полых.

Системное представление о кардиальном цикле

Цикл сердечной деятельности начинается с вентрикулярной систолы - выталкивания крови из их полостей вместе с одновременной диастолой предсердий и началом их пассивного наполнения на разности давления в приносящих сосудах, где в этот момент оно выше, чем в предсердиях. После вентрикулярной систолы происходит общая кардиальная пауза - продолжение пассивного атриального наполнения при отрицательном давлении в желудочках.

Из-за более высокого гемодинамического давления в ПП и низкого в ПЖ вместе с продолжением пассивного атриального наполнения происходит открытие АВ-клапанов. Результатом является пассивное вентрикулярное наполнение. Как только давление в предсердных и желудочковых полостях выравнивается, пассивный ток становится невозможным, и прекращается атриальное пополнение, что вызывает их сокращение с целью докачки дополнительной порции в желудочковые полости.

От предсердной систолы существенно вырастает давление в вентрикулярных полостях, провоцируется желудочковая систола - мышечное сокращение его миокарда. Результатом является повышение давления в полостях и закрытие атрио-вентрикулярных соединительнотканных клапанов. За счет сброса в устье аорты и легочного ствола формируется давление на соответствующие клапаны, которые вынуждены открываться в сторону кровотока. Этим завершается сердечный цикл: сердце снова начинает пассивное наполнение предсердий в их диастолу и далее в момент общей кардиальной паузы.

Сердечные паузы

В работе сердца имеется множество эпизодов отдыха: диастола у предсердий и желудочков, а также общая пауза. Их продолжительность можно посчитать, хотя она очень сильно зависит от частоты сердцебиения. При 75 уд/мин время сердечного цикла составит 0,8 секунд. В этот период включена предсердная систола (0,1с) и желудочковое сокращение - 0,3 секунды. Это означает, что предсердия отдыхают примерно 0,7 с, а желудочки - 0,5. Во время отдыха входит и общая пауза (0,5 с).

Около 0,5 секунд сердце пассивно наполняется, а 0,3 секунды - сокращается. У предсердий время расслабления в 3 раза больше, чем в желудочках, хотя ими перекачиваются аналогичные объемы крови. Однако в желудочки они по большей части попадают путем пассивного тока по градиенту давления. Кровь самотеком в момент низкого давления в сердечных полостях попадает в полости, где накапливается для последующего сокращения и изгнания в выносящие сосуды.

Значение периодов расслабления сердца

В полости сердца кровь поступает по отверстиям: в предсердия - по устьям полых и легочных вен, а в желудочки - через АВК. Их пропускная способность ограничена, и фактическое наполнение занимает больше времени, чем ее изгнание по кругам кровообращения. И фазы сердечного цикла именно такие, какие нужны для достаточного наполнения сердца. Чем меньше данные паузы, тем меньше будут наполняться предсердия, тем меньше крови будет направлено в желудочки и, соответственно, по кругам кровообращения.

При увеличении фактической частоты сокращений, что достигается укорочением периода расслабления, наполняемость полостей падает. Этот механизм все же остается эффективным для быстрой мобилизации функциональных резервов организма, но увеличение частоты сокращений дает прирост минутного объема кровообращения лишь до некоторого предела. По достижению высокой частоты сокращений наполняемость полостей из-за предельно короткой диастолы будет существенно падать, как и уровень артериального давления.

Тахиаритмии

Описанный выше механизм - основа снижения физической выносливости у пациента с тахиаритмиями. И если синусовая тахикардия при необходимости позволяет повысить давление и мобилизовать ресурсы организма, то фибрилляция предсердий, наджелудочковая и желудочковая тахикардия, фибрилляция желудочков, а также вентрикулярная тахисистолия при синдроме WPW приводят к падению давления.

Проявление жалоб пациента и тяжести его состояния начинается от дискомфорта и одышки до потери сознания и клинической смерти. Фазы сердечного цикла, рассмотренные выше с точки зрения важности пауз и их укорочения при тахиаритмиях, являются единственным простым объяснением, почему аритмии следует лечить, если они имеют негативный гемодинамический вклад.

Особенности атриальной систолы

Атриальная (предсердная) систола длится около 0,1 с: мышцы предсердий сокращаются одномоментно в соответствии с ритмом, сгенерированным синусовым узлом. Ее важность заключается в докачке примерно 15% крови в полости желудочков. То есть, если левого желудочка составляет около 80 мл, то около 68 мл этой порции пассивно наполнило желудочек в атриальную диастолу. И только 12 мл докачивается систолой предсердий, что позволяет повысить уровень давления для того, чтобы закрыть клапаны в период желудочковой систолы.

Фибрилляция предсердий

В условиях фибрилляции предсердий их миокард постоянно находится в состоянии хаотичного сокращения, что не позволяет сформировать цельную атриальную систолу. Из-за этого аритмия вносит негативный гемодинамический вклад - обедняет приток крови в вентрикулярные полости примерно на 15-20%. Их наполнение осуществляется самотеком при общей кардиальной паузе и в период вентрикулярной систолы. Оттого некоторая часть порции крови всегда задерживается в предсердиях и постоянно взбалтывается, многократно увеличивая риск тромбозов в системе кровообращения.

Задержка крови в полостях сердца, а в данном случае в предсердиях, приводит к их постепенному растяжению и обуславливает невозможность удержания ритма при успешной кардиоверсии. Тогда аритмия станет постоянной, что на 20-30% ускоряет развитие кардиальной недостаточности с застоем и гемодинамическими нарушениями по кругам кровообращения.

Фазы желудочковой систолы

При продолжительности сердечного цикла в 0,8 с вентрикулярная систола составит 0,3 - 0,33 секунды с двумя периодами - напряжения (0,08 с) и изгнания (0,25 с). Миокард начинает сокращаться, но его усилий недостаточно для выдавливания крови из вентрикулярной полости. Но создаваемое давление уже позволяет закрыть предсердные клапаны. Фаза изгнания наступает в тот момент, когда систолическое давление в вентрикулярных полостях позволяет вытолкнуть порцию крови.

Фаза напряжения в сердечном цикле делится на период асинхронного и изометрического сокращения. Первый длится около 0,05 с. и является началом цельного сокращения. Развивается асинхронное (беспорядочное) сокращение миоцитов, которое не приводит к нарастанию давления в вентрикулярной полости. Затем после охвата возбуждением всей массы миокарда формируется фаза изометрического сокращения. Его важность заключается в значительном повышении давления в полости желудочков, что позволяет закрыть атрио-вентрикулярные клапаны и приготовиться к выталкиванию крови в легочный ствол и аорту. Его длительность в сердечном цикле составляет 0,03 секунды.

Период изгнания фазы вентрикулярной систолы

Желудочковая систола переходит к изгнанию крови в полости выносящих сосудов. Его длительность составляет четверть секунд, и оно состоит из fast и slow-фазы. Сначала давление в вентрикулярных полостях повышается до максимального систолического, а мышечное сокращение выталкивает из их полости порцию примерно в 70% от фактического объема. Вторая фаза - медленное изгнание (0,13 с.): сердце докачивает в выносящие сосуды остальные 30% систолического объема, однако, это происходит уже при снижении давления, что предшествует желудочковой диастоле и общей кардиальной паузе.

Фазы диастолы желудочков

Желудочковая диастола (0,47 с) включает период расслабления (0,12 секунд) и наполнения (0,25 секунд). Первый делится на протодиастолическую и фазу миокардиального изометрического расслабления. Период наполнения в сердечном цикле составляют две фазы - быстрого (0,08 сек) и медленного (0,17 сек).

В протодиастолическом периоде (0,04 с.), переходном этапе между систолой и диастолой желудочков, давление в вентрикулярных полостях падает, что вызывает закрытие аортального и легочного клапанов. Во второй фазе наступает период нулевого давления в вентрикулярных полостях при одновременно закрытых клапанах.

В период быстрого наполнения мгновенно раскрываются предсердно-желудочковые клапаны, и кровь по градиенту давления затекает в желудочковые полости из предсердий. Полости последних при этом еще постоянно дополняются притоком по приносящим венам, из-за чего при меньшем объеме полостей предсердия все равно перекачивают аналогичные порции крови, как и желудочки. После из-за пикового значения давления в вентрикулярных полостях приток замедляется, наступает медленная фаза. Она закончится атриальным сокращением, которая происходит в желудочковую диастолу.

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

Фазы сердечного цикла	Продолжительность фаз (с)	Состояние клапанов	Движение крови
Сокращение предсердий (систола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	предсердие – желудочек
Сокращение желудочков (систола)		створчатые закрыты, полулунные открыты	желудочек – предсердие
Пауза. Расслабление предсердий и желудочков (диастола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	вены – предсердие, желудочек

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)

	Варианты ответов
А. Какие клапаны находятся между желудочками и предсердиями?	1. Полулунные клапаны
Б. Как называются сосуды, по которым движется кровь от сердца?	2. Артерии
В. Какая камера сердца имеет стенки наибольшей толщины?	3. Усиливают работу сердца
Г. Какие клапаны находятся между левым желудочком и аортой, правым желудочком и легочной артерией?	4. Перикард
Д. Как называются сосуды, по которым движется кровь к сердцу?	5. Три
Е. Чему способствуют адреналин и соли калия?	6. Правый желудочек
Ж. Какова роль парасимпатического отдела ЦНС?	7. Двух- и трехстворчатые клапаны
З. Какая камера выбрасывает кровь в легочную артерию?	8. Уменьшает частоту и силу сокращений
И. Чем окружено сердце?	9. Вены
К. Что снабжает сердечную мышцу кровью?	10. Правая и левая коронарные артерии
Л. Сколько отделов в сердце?	11. Автоматизм
М. Каково число фаз в сердечном цикле?	12. Левый желудочек
Н. Как называется фаза сокращения предсердий или желудочков сердца?	13. Диастола
О. Как называется сердечная пауза?	14. Систола
П. Как называется способность сердца ритмически сокращаться?	15. Четыре

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?

Для перемещения крови по сосудам требуется создать перепад давления, так как кровоток осуществляется от высокого уровня к низкому. Это возможно благодаря сокращению (систоле) желудочков. В период диастолы (расслабление) они заполняются кровью, чем больше ее поступило, тем сильнее работают мышечные волокна, выталкивая содержимое в крупные сосуды.

При заболеваниях миокарда, эндокринной и нервной патологии синхронность и продолжительность частей сердечного цикла нарушается.

Читайте в этой статье

Сердечный цикл — систола и диастола

Поочередное сокращение и расслабление кардиомиоцитов обеспечивает синхронную работу всего сердца. Сердечный цикл состоит из:

паузы – общее расслабление (диастола) всех частей миокарда, предсердно-желудочковые клапаны раскрыты, кровь переходит в полости сердца;
систолы предсердий – передвижение крови в желудочки;
сокращения желудочков – выброс магистральные сосуды.

Предсердий

Импульс для сокращения миокарда возникает в синусовом узле. После того, как перекрываются отверстия сосудов, предсердная полость становится замкнутой. В момент охвата всего мышечного слоя возбуждением происходит сжатие волокон и выталкивание крови в желудочки. Клапанные створки при этом открываются под давлением. Затем предсердия расслабляются.

В норме предсердный вклад в общее заполнение желудочков незначителен, так как они на 80% уже заполнились в период паузы. Но при увеличении частоты сокращений (мерцание, трепетание, фибрилляция, суправентрикулярная форма тахикардии) их роль в наполнении существенно возрастает.

Желудочков

Первый период сокращений называется напряжением миокарда. Он длится до того времени, пока не раскроются заслонки клапанов крупных сосудов, выходящих из желудочков. Состоит из 2 частей: неодновременного сокращения (асинхронная) и изометрическая. Последняя означает вовлечение в работу всех клеток миокарда. Потоком крови перекрываются предсердные клапаны, а желудочек оказывается полностью закрытым со всех сторон.

Второй этап (изгнания) начинается с раскрытия клапанных створок пульмонального ствола и аорты. В нем также есть два периода – быстрый и медленный. По окончанию сердечного выброса давление возрастает уже в сосудистой сети, а когда оно становится равным сердечному, то систола прекращается и наступает диастола.

Разница между систолой и диастолой

Для сердечной мышцы расслабление не менее важно, чем сокращение. По меткому определению, диастола делает систолу. Этот период такой же активный. За его время в сердечной мышце происходит расхождение нитей актина и миозина, которое по закону Франка-Старлинга определяет силу сердечного выброса – чем больше растяжение, тем больше сокращение.

Способность расслабляться зависит от тренированности сердечной мышцы, у спортсменов за счет длительной диастолы урежается частота сокращений, а кровоток по коронарным сосудам в это время нарастает. В период расслабления выделяют две фазы:

протодиастолическую (обратное движение крови закрывает клапанные заслонки сосудов);
изометрическую – расправление желудочков.

Вслед за этим следует наполнение, а потом начинается предсердная систола. По их завершению полости желудочков оказываются готовыми к последующему сокращению.

Время систолы, диастолы, паузы

Если частота сердечных сокращений в норме, то примерная длительность всего цикла составляет 800 миллисекунд. Из них на отдельные этапы приходится (мс):

сокращение предсердий 100, расслабление 700;
систола желудочков 330 – асинхронного напряжения 50, изометрического 30, изгнания 250;
диастола желудочков 470 – расслабление 120, наполнение 350.

Мнение эксперта

Алена Арико

Эксперт в области кардиологии

То есть большую половину жизни (470 к 330) сердце находится в состоянии активного отдыха. В ответ на стрессовое воздействие частота сокращений возрастает именно за счет уменьшения времени расслабления. Ускоренный пульс считается одним из факторов риска болезней системы кровообращения, так как миокард не успевает восстановиться и накопить энергию для следующего удара, что приводит к ослаблению работы сердца.

От чего зависят фазы систолы и диастолы

К факторам, которые определяют растяжимость и последующую сократимость миокарда, относятся:

упругость стенок;
толщина сердечной мышцы, ее структура (рубцовые изменения, воспаление, дистрофия из-за недостаточного питания);
размер полостей;
строение и проходимость клапанов, аорты, легочной артерии;
активность синусового узла и скорость распространения волны возбуждения;
состояние околосердечной сумки;
вязкость крови.

Смотрите на видео о сердечном цикле:

Причины нарушения показателей

Нарушение сократимости миокарда и ослабление систолы вызывают ишемические и дистрофические процессы – , . Из-за сужения отверстий клапанов или затруднения выброса крови из желудочков повышается количество остаточной крови в их полостях, а в сосудистую сеть поступает уменьшенный объем.

Такие изменения характерны для врожденных и , гипертрофической кардиомиопатии, сужения магистральных сосудов.

Нарушение образования импульса или его продвижения по проводящей системе изменяет последовательность возбуждения миокарда, синхронность систолы и диастолы частей сердца, снижает сердечный выброс.Аритмии изменяют продолжительность фаз сердечного цикла, эффективность сокращений желудочков и возможность их полноценного расслабления.

К заболеваниям, которые сопровождаются диастолической, а затем и систолической дисфункцией, также относятся:

системные аутоиммунные патологии;
нарушения эндокринной регуляции – болезни щитовидной железы, гипофиза, надпочечников;
– дисбаланс между частями вегетативной нервной системы.

Сердечный цикл на ЭКГ и УЗИ

Исследовать синхронность работы сердца и изменений отдельных фаз сердечного цикла позволяет ЭКГ. На ней можно увидеть такие периоды:

зубец Р – систола предсердий, все остальное время продолжается их диастола;
желудочковый комплекс через 0,16 секунд после Р отражает процесс систолы желудочков;
возникает немного раньше, чем завершается систола и начинается расслабление (диастола желудочков).

Визуализировать и измерить параметры работы сердца помогает УЗИ с допплерографией. Этот метод диагностики дает информацию о скорости поступления крови в желудочки, ее изгнания, движении створок клапанов, величине сердечного выброса.

Пример speckle-tracking ЭхоКГ. ЛЖ по длинной оси из апикальной позиции (APLAX), размечены задние и передне-перегородочные сегменты ЛЖ

Систола означает период сокращения, а диастола – расслабления отделов сердца. Они последовательно и циклично сменяют друг друга. В свою очередь каждая часть сердечного цикла делится на фазы. По времени большая часть приходится на диастолу, от нее зависит полноценность сокращений мышечных волокон.

При патологии миокарда, клапанов, проводящей системы систолическая и диастолическая функции нарушаются. Изменения в работе сердца могут также возникать под влиянием нарушения гормональной или нервной регуляции.

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.

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:

		Продолжительность в секундах	Давление в правом желудочке в мм рт.ст.	В левом желудочке в мм рт.ст.	В предсердии в мм рт.ст.
	Сокращение предсердия		сначала нулевое, в конце 6-8
Период систолы	Асинхронное напряжение		6-8, в конце 9-10		6-8 постоянно
Период систолы	Изометрическое напряжение		10, в конце 16	10, в конце 81	6-8, в конце нулевое
Цикл изгнания			сначала 16, потом 30	сначала 81, потом 120
Цикл изгнания	Медленный		сначала 30, потом 16	сначала 120, потом 81
Расслабление желудочков	Протодиастолический период		16, потом 14	81, потом 79
Расслабление желудочков	Изометрическое расслабление		14, потом нулевое	79, в конце нулевое
Цикл наполнения
Цикл наполнения	Медленное

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.