Фазовая структура сердечного цикла

Насосная функция сердца

Основной физиологической функцией сердца является нагнетание крови в сосудистую систему. Деятельность сердца как насоса представляет собой непрерывное чередование периодов сокращения (систола) и расслабления (диастола) предсердий и желудочков, происходящих в определенной последовательности.

Сердечный цикл – это совокупность механических и электрических событий в сердце, повторяющихся при каждом сердцебиении. Длительность сердечного цикла – это величина, обратная ЧСС, и определяется по формуле:

60 с

Длительность (сек) = ________________

ЧСС уд/мин

Например, при средней частоте сердцебиений 75 ударов в минуту продолжительность сердечного цикла 0,8 с или 800 мс.

Фазы сердечного цикла обусловлены открытием и закрытием сердечных клапанов. Сердечный насос, подобно помпе с реципрокно работающими клапанами, пребывает в двух состояниях – наполненном и опустошенном. В норме длительность сердечного цикла определяется работой пейсмекера – синоатриального узла, а электрические свойства проводящей системы и кардиомиоцитов влияют на относительную длительность сокращения и расслабления сердца.

Предсердия – это очень небольшие камеры сердца. Правое предсердие получает дезоксигенированную венозную кровь из нижней и верхней полых вен. Левое предсердие получает оксигенированную в легких кровь из легочного круга кровообращения. Оба предсердия работают, скорее всего, как пассивные резервуары крови, а не как насосы. Однако они способны сокращаться и увеличивать наполнение желудочков и сердечный выброс, хотя и в небольшой степени.

Сердечный цикл подразделяют на фазы, однако это деление условно, т.к. все зависит от того, какие события берутся за основу. Если рассматривать сердечный цикл с точки зрения работы клапанов, то можно выделить 4 основные фазы.

1. Фаза наполнения сердца кровью. В этот момент внутренние - створчатые - клапаны открыты, а внешние - полулунные - закрыты.

2. Изоволюметрическое сокращение. Все клапаны закрыты, кровь никуда не движется.

3. Фаза изгнания крови из сердца. Наружные (полулунные) клапаны открыты, а внутренние (створчатые)- закрыты.

4. Изоволюметрическое расслабление.

Необходимо отметить, что и в правом и в левом сердце последовательность событий одна и та же (рис. 3.18.). Таким образом, сердечный цикл представляет собой чередование систолы (объединяющей 2 и 3 фазы) или сокращения желудочков, и диастолы (объединяющей 1 и 4 фазы) - расслабления желудочков. При частоте сердечных сокращений 75 ударов в минуту (то есть длительности одного сердечного цикла 0,8 с = 800 мс), систола желудочков длится примерно 0,3 с или 300 мс, а диастола - 0,5 с или 500 мс. При увеличении частоты сердечных сокращений и, следовательно, уменьшении длительности одного сердечного цикла, наблюдается большее укорочение диастолы, в в то время как систола изменяется в меньшей степени.

Таблица 3.4. События сердечного цикла

Положение клапанов	Состояние камер сердца	Фазы
Атриовентрикулярные клапаны – трехстворчатый и митральный – открыты	Быстрое заполнение желудочков кровью. Медленное заполнение желудочков. Сокращение предсердий, дополнительное заполнение желудочков.		Диастола   Диастола   Диастола
Атриовентрикулярные клапаны закрыты	Изоволюметрическое сокращение желудочков (все клапаны закрыты).		Систола
Полулунные клапаны – легочный и аортальный - открыты	Быстрое изгнание крови из желудочков (быстрое укорочение мышцы). Медленное изгнание крови (медленное укорочение мышцы).		Систола   Систола
Полулунные клапаны закрыты	Изоволюметрическое расслабление желудочков (все клапаны закрыты).		Диастола
Открытие атриовентрикулярных клапанов

В таблице отражены ключевые события сердечного цикла и соответствующее им положение клапанов.

Изменения объема и давления крови в желудочках в соответствии с фазами сердечного цикла. На рис. 3.18. показаны изменения давления и объема крови в желудочках, наблюдаемые в различные фазы сердечного цикла отдельно в правом и левом сердце. Четыре вертикальные линии отделяют четыре фазы сердечного цикла (см. табл. 3.4.), которые заканчиваются при определенном положении клапанов:

. Атриовентрикулярные клапаны закрываются и заканчивают фазу 1.

. Полулунные клапаны открываются и заканчивают фазу 2.

. Полулунные клапаны закрываются и заканчивают фазу 3.

. Атриовентрикулярные клапаны открываются и заканчивают фазу 4.

Форма кривых изменения давления в правом сердце (рис. 3.18) и в левом сердце одинакова. В обоих случаях кривые начинаются с середины фазы 1 - то есть к концу диастолы.

Рис. 3. 17. Сопоставление временного хода сокращения правого и левого желудочков.

Необходимо отметить, что изменения объема левого и правого желудочков также идентичны, поскольку их сердечный или систолический выброс фактически одинаков. Для большей иллюстративности разберем события, происходящие в левом желудочке (рис. 3.18.).

Период медленного наполнения (середина фазы 1). В течение этого периода митральный клапан открыт, однако поток крови из левого предсердия в левый желудочек еще невелик; объем желудочка медленно увеличивается и достигает плато. Давление в левом предсердии и в левом желудочке, обусловленное давлением в легочных венах, медленно нарастает. Давление в предсердии нарастает параллельно давлению в желудочках, хотя и остается чуть выше, т.к. атриовентрикулярный клапан широко открыт и поток крови между двумя камерами минимален.

Рис. 3.18. Изменение давления и объемов желудочка во время сердечного цикла.

В конце этой фазы на кривой ЭКГ возникает зубец Р, который соответствует возбуждению предсердий.

Систола предсердий (конец фазы 1). Сразу после появления на ЭКГ зубца Р предсердия сокращаются и кровь поступает в левый желудочек. Количество поступающей в желудочек крови широко варьирует.В спокойном состоянии количество крови, поступающей в левый желудочек при сокращении предсердия, не превышает 20% от последующего ударного объема. При выполнении физических упражнений эта цифра увеличивается до 40%. Сокращение предсердий вызывает повышение внутрипредсердного давления от 0 (в диастоле) до 5-8 мм рт. ст. С окончанием систолы предсердий заканчивается и диастола желудочков.

Изоволюметрическое сокращение (фаза 2). Во время деполяризации желудочков на ЭКГ появляется комплекс QRS, т.е. начинается систола. Желудочек сокращается и очень скоро давление в желудочке становится больше, чем в предсердии, в результате чего митральный клапан закрывается. Аортальный клапан пока также закрыт. Таким образом, желудочек сокращается, в то время как, и митральный и аортальный клапаны остаются закрытыми. Давление крови в левом желудочке составляет 60-70 мм рт. ст., а в правом не превышает 25-30 мм рт. ст. Поскольку кровь никуда не движется и объем желудочка остается неизменным, это сокращение назвали изоволюметрическим. Давление в левом желудочке быстро повышается и в какой-то момент превышает давление в аорте, в результате чего аортальный клапан открывается.

Изгнание крови (фаза 3). После открытия аортального клапана начинается фаза изгнания крови. В ходе первого периода фазы 3 - быстрого изгнания - давление в желудочках продолжает увеличиваться, что сопровождается быстрым повышением аортального давления. По мере того, как кровь выходит в аорту, объем желудочка резко уменьшается. Давление в аорте продолжает повышаться и вскоре превышает давление в желудочке - створки полулунного клапана захлопываются. В конце фазы 3 - медленного изгнания крови - объем желудочка уменьшается гораздо медленнее, давление в желудочках и аорте падает. На протяжении фазы 3 сердце выбрасывает в аорту примерно 70 мл крови и 50 мл остается в желудочке.

Изоволюметрическое расслабление (фаза 4). В конце фазы изгнания поток крови через аортальный клапан резко снижается и направление кровотока меняется на противоположное (так называемый ретроградный поток). В этот момент аортальный клапан закрывается и начинается диастола сердца. Направление кровотока в аорте снова меняется, т.к. кровь, ударившись о закрытый аортальный клапан, опять устремляется в аорту. Это вызывает появление на кривой артериального пульса инцизуры («выемки или вырезки») и затем дикротической волны (от греческого dikrotos -«двойной удар»). Поскольку в этот период все клапаны закрыты и кровь в левый желудочек не поступает, его назвали периодом изоволюметрического расслабления. Давление в левом желудочке быстро падает до 0 мм рт.ст.

Период быстрого наполнения желудочков (начало фазы 1). Когда давление в левом желудочке становится ниже, чем давление в левом предсердии (рис. 3.18.), открывается митральный клапан. Сразу после этого объем левого желудочка начинает быстро увеличиваться. В этот период быстрого наполнения желудочков, митральный клапан широко открыт, поэтому давление в предсердии и в желудочке развиваются параллельно. Затем следует период медленного наполнения, с которого мы и начали описание сердечного цикла. Таким образом, диастола включает в себя период медленного и быстрого наполнения желудочков. Как мы уже отмечали выше, при увеличении частоты сердцебиений продолжительность диастолы снижается, в первую очередь, за счет укорочения периода медленного наполнения.

Значение сокращения предсердий для нормального функционирования сердца. Особое значение нормальной деятельности предсердий становится очевидным тогда, когда их функция нарушается, например, у больных с фибрилляцией предсердий, то есть аритмией предсердий. При такой патологии электрическая активность предсердий имеет хаотичный характер, частота возникновения импульсов достигает 500 импульсов в секунду, что мешает координированной работе предсердий. В результате фибрилляции в предсердиях наблюдаются “червеобразные” сокращения. У людей, имеющих здоровое в остальных отношениях сердце, утрата сократительных функций предсердий может и не давать, в условиях покоя, каких-либо симптомов. Однако, если у человека имеются какие-либо патологии миокарда (ишемическая болезнь сердца, длительная гипертензия или стеноз митрального клапана), или патологии других органов (например, хроническая эмфизема), то утрата предсердиями своих сократительных функций приведет к значительному снижению сердечного выброса. У таких людей развивается сердечная недостаточность, может возникнуть потеря сознания, т.к. артериальное давление снижается настолько, что страдает кровоснабжение периферических тканей.

Правое предсердие сокращается раньше левого, а правый желудочек - позже левого. В предыдущих главах мы упоминали о том, что события в правом и левом сердце происходят практически одновременно, однако временной ход этих событий слегка различается (рис. 3.17.). Поскольку синоатриальный узел расположен в правом предсердии, сокращение предсердий начинается и заканчивается в правом предсердии немного раньше, чем в левом. Сокращение желудочков начинается чуть раньше с левой стороны, поэтому митральный клапан (М₁) закрывается раньше, чем трехстворчатый (Т₁). Однако это временное различие настолько невелико, что оно не вызывает какого-либо слышимого раздвоения или расщепления первого тона (рис. 3.17. внизу). С другой стороны, у правого желудочка период изоволюметрического расслабления более короткий, поскольку ему не нужно развивать большое давление для выталкивания крови в легочный круг. Поэтому клапан легочной артерии (пульмональный – П₂) открывается немного раньше, чем аортальный (А₂), закрывающийся первым, а затем закрывается клапан легочной артерии (П₂). Такое небольшое различие в динамике работы во втором тоне также не прослушивается (рис. 3.17. внизу) Выход крови из правого желудочка длится немного дольше, чем из левого.

Дата добавления: 2014-11-08