Период систолы. Цикл работы сердца. Период изгнания –
Октябрь 23, 2017 Нет комментариев
Функциональной мерой насосной функции сердца принято считать сердечный цикл, который включает 2 фазы - систолу и диастолу.
Фаза диастолы
В начале диастолы, сразу после закрытия аортального клапана давление в левом желудочке меньше аортального, но превышает предсердное, т.к. аортальный и митральный клапаны закрыты. Это короткий изоволюмический период диастолы (период изометрической релаксации желудочка). Затем давление в желудочке падает ниже предсердного давления, что вызывает открытие митрального клапана и поступление крови из предсердия в желудочек.
В наполнении желудочка выделяют три периода:
1) фазу раннего (быстрого) наполнения, в течение которой происходит наибольшее поступление в желудочек крови, накопившейся в предсердии. Затем наполнение желудочка замедляется; при этом предсердие выполняет роль каната для возврата крови в сердце (диастаз);
2) диастаз [(греч. diastasis - разделение) в кардиологии - это показатель сократительной функции левого предсердия, представляющий собой разность давлений в левом предсердии в конце и начале диастолы] и
3) сокращение предсердия, которое обеспечивает наполнение желудочка до его конечного диастолического объема.
В эту фазу кровь частично течет ретроградно через отверстия легочных вен из-за отсутствия в них клапанов.
Во время диастолы потоки крови из периферических сосудов системного кровообращения направляются в правое предсердие, а из малого круга кровообращения - в левое. Перемещение крови из предсердий в желудочки происходит при открытии трикуспидального и митрального клапанов.
В фазу ранней диастолы кровь свободно поступает из венозных сосудов в предсердия и при открытии трикуспидального и митрального клапанов заполняет соответственно правый и левый желудочки. Происходящее в конце диастолы желудочков сокращение предсердий (систола предсердий) обеспечивает дополнительный активный приток крови в желудочковые камеры. Это заключительное поступление крови составляет 20-30% от всего объема диастолического наполнения желудочков.
Фаза систолы
Затем начинается процесс сокращения желудочков - систола. Во время систолы внутрижелудочковое полостное давление увеличивается и когда оно превышает давление в предсердиях, митральный и трикуспидальный клапаны принудительно захлопываются. В процессе сокращения желудочков существует короткий промежуток времени, когда все четыре клапана (отверстия) сердца закрыты.
Это детерминировано тем, что давление в желудочках может быть достаточно высоким, чтобы захлопнуть митральный и трикуспидальный клапаны, но недостаточно высоким, чтобы открыть аортальный и легочный. При закрытии всех сердечных клапанов желудочковые объемы не изменяются. Этот кратковременный период в начале систолы желудочков называют периодом изоволюмического сокращения.
В процессе дальнейшего сокращения желудочков давление в них начинает превышать давление в аорте и легочной артерии, что обеспечивает открытие аортального и легочного клапанов и выброс крови из желудочков (период гетерометрического сокращения, или фаза выброса). Когда систола заканчивается и давление в желудочках падает ниже давления в легочной артерии и аорте, легочный и аортальный клапаны захлопываются.
Несмотря на то, что сердечные циклы правого и левого сердца полностью идентичны, физиология этих двух систем различается. Это различие имеет функциональный характер и в современной кардиологии дифференцируют по признаку комплаенса (от англ, compliance - соответствие, согласие) систем. В аспекте обсуждаемого вопроса «соответствие» - это мера зависимости между давлением (Р) и объемом (V) в закрытой гемодинамической системе. Комплаенс отражает регуляторный компонент системы. Различают системы с высоким и низким комплаенсом. Для системы правого сердца, осуществляющей кровоток через правое сердце (правое предсердие и желудочек) и в сосудах легочной артерии, характерен высокий комплаенс. В этой “венозной системе” значительные колебания объема крови, включая его повышение, в правом желудочке при нормальных физиологических условиях существенно не влияют на давление в сосудах малого круга кровообращения.
Благодаря высокому комплаенсу правого желудочка и сосудов системы легочной артерии обеспечивается полноценный систолический выброс крови из правого желудочка в легочную артерию, в которой давление очень низкое - находится в диапазоне от 25 до 30 мм рт. ст., что составляет примерно 1/4-1/5 часть от уровня нормального системного артериального давления (100-140 мм рт. ст.).
Таким образом, в норме тонкостенный, т. е. относительно маломощный, правый желудочек справляется с перекачиванием больших объемов крови благодаря его высокой функциональной совместимости (высокому комплаенсу) с легочной артерией. Если бы в эволюции не сформировался данный комплаенс, то в условиях повышенного кровенаполнения правого желудочка (напр., незаращение межжелудочковой перегородки со сбросом крови из левого желудочка в правый, гиперволемия) развивалась бы легочная гипертензия (т. е. повышение давления в легочной артерии) - тяжелая форма патологии с высоким риском летального исхода.
В отличие от правого сердца и легочного кровообращения, левое сердце и большой круг кровообращения представляют собой систему с низким комплаенсом. Входящие в эту артериальную систему «высокого давления» структуры существенно отличаются от системы правого сердца: левый желудочек толще и массивнее правого; аортальный и митральный клапаны более толстые, чем легочный и трикуспидальный; системные артерии мышечного типа, т. е. артериолы - это довольно «толстостенные трубки».
В норме даже небольшое уменьшение минутного объема сердца приводит к заметному увеличению тонуса артериол - резистивных сосудов («кранов сосудистой системы», как их называл И.М. Сеченов) и, соответственно, повышению уровня системного диастолического давления крови, которое в основном зависит от тонуса артериол. Напротив, увеличение минутного объема сердца сопровождается снижением тонуса резистивных сосудов и снижением диастолического давления.
Эти факты, т. е. разнонаправленность изменений объема крови и кровяного давления, свидетельствуют о том, что «артериальная система» левого сердца является системой с низким комплаенсом. Итак, основным фактором, детерминирующим кровоток в венозной системе правого сердца, является объем крови, а в артериальной системе левого сердца - тонус сосудов, т. е. кровяное давление.
Сердечный цикл - это время, за которое происходит одна систола и одна диастола предсердий и желудочков. Последовательность и продолжительность сердечного цикла являются важными показателями нормальной работы проводящей системы сердца и его мышечного аппарата. Определение последовательности фаз сердечного цикла возможно при одновременной графической регистрации изменяющегося давления в полостях сердца, начальных отрезках аорты и легочного ствола, тонов сердца - фонокардиограммы.
Из чего состоит сердечный цикл?
Сердечный цикл включает в себя одну систолу (сокращение) и диастолу (расслабление) камер сердца. Систола и диастола, в свою очередь, делятся на периоды, включающие фазы. Такое деление отображает последовательные изменения, происходящие в сердце.
Согласно нормам, принятым в физиологии, средняя продолжительность одного сердечного цикла при частоте сокращений сердца 75 ударов в минуту составляет 0,8 секунд. Сердечный цикл берет начало с момента сокращения предсердий. Давление в их полостях в этот момент составляет 5 мм рт.ст. Систола продолжается в течение 0,1 с.
Предсердия начинают сокращаться у устьев полых вен, в результате чего они сжимаются. По этой причине кровь во время систолы предсердий может двигаться исключительно в направлении из предсердий в желудочки.
Вслед за этим наступает сокращение желудочков, которое занимает по времени 0,33 с. Оно включает периоды:
- напряжения;
- изгнания.
Диастола состоит из периодов:
- изометрического расслабления (0,08 с);
- наполнения кровью (0,25 с);
- пресистолический (0,1 с).
Систола
Период напряжения, продолжающийся 0,08 с, разделяется на 2 фазы: асинхронного (0,05 с) и изометрического сокращения (0,03 с).
В фазу асинхронного сокращения волокна миокарда последовательно вовлекаются в процесс возбуждения и сокращения. В фазу изометрического сокращения все волокна миокарда напряжены, в результате давление в желудочках превышает давление в предсердиях и происходит захлопывание атриовентрикулярных клапанов, что соответствует I тону сердца. Напряжение волокон миокарда нарастает, давление в желудочках резко повышается (до 80 мм рт.ст. в левом, до 20 - в правом) и значительно превосходит давление в начальных отрезках аорты и легочного ствола. Раскрываются створки их клапанов, и кровь из полости желудочков быстро нагнетается в эти сосуды.
Далее следует период изгнания, продолжающийся 0,25 с. Он включает фазы быстрого (0,12 с) и медленного (0,13 с) изгнания. Давление в полостях желудочков в этот период достигает максимальных значений (120 мм рт.ст. в левом желудочке, 25 мм рт.ст.- в правом). В конце фазы изгнания желудочки начинают расслабляться, начинается их диастола (0,47 с). Внутрижелудочковое давление понижается и становится гораздо ниже давления в начальных отрезках аорты и легочного ствола, в результате чего кровь из этих сосудов по градиенту давления устремляется обратно в желудочки. Захлопываются полулунные клапаны и регистрируется II тон сердца. Период от начала расслабления до захлопывания клапанов называется протодиастолическим (0,04 секунды).
Диастола
Во время изометрического расслабления клапаны сердца находятся в закрытом состоянии, количество крови в желудочках неизменно, следовательно, и длина кардиомиоцитов остается одинаковой. Отсюда и происходит название периода. По окончании давление в желудочках становится ниже давления в предсердиях. Далее следует период наполнения желудочков. Он разделяется на фазу быстрого (0,08 с) и медленного (0,17 с) наполнения. При быстром потоке крови из-за сотрясения миокарда обоих желудочков регистрируется III тон сердца.
В конце периода наполнения происходит систола предсердий. Относительно желудочкового цикла она является пресистолическим периодом. В желудочки при сокращении предсердий поступает дополнительный объем крови, вызывающий колебания стенок желудочков. Регистрируется IV тон сердца.
У здорового человека в норме выслушиваются только I и II тоны сердца. У худощавых людей, у детей иногда можно определить III тон. В остальных случаях наличие III и IV тонов свидетельствует о нарушении способности кардиомиоцитов к сокращению, возникающем по различным причинам (миокардиты, кардиомиопатии, миокардиодистрофии, сердечная недостаточность).
Сердце является главным органом человеческого организма. Его важная функция заключается в поддержании жизни. Процессы, происходящие в этом органе, приводят сердечную мышцу в возбуждение, запуская процесс, в котором чередуются сокращения и расслабления, который является жизненно необходимым циклом для поддержания ритмического кровообращения.
Работа сердца по своей сути является сменой циклических периодов и продолжается без остановки. От качества работы сердца в первую очередь зависит жизнеспособность организма.
По механизму действия сердце можно сравнить с насосом, который нагнетает в артерии кровяные потоки, поступающие из вен. Эти функции обеспечиваются особыми свойствами миокарда, такими, как возбудимость, возможность сокращаться, служить проводником, работать в автоматическом режиме.
Особенностью движения миокарда является его непрерывность и цикличность благодаря наличию на окончаниях системы сосудов (венозных и артериальных) разности давлений, один из показателей которого в магистральных венах составляет 0 мм по рт.ст., тогда как в аорте может доходить до 140 мм.
Продолжительность цикла (систола и диастола)
Для того чтобы понять суть циклической функции сердца следует разобраться в том, что такое систола и что такое диастола. Первая характеризуется освобождением сердца от кровяной жидкости, т.о. сокращение сердечной мышцы называется систолой, тогда как диастолы сопровождается заполнением полостей кровяным потоком.
Процесс чередования систолы и диастолы желудочков и предсердий, а также наступающее затем общее расслабление, носит название цикла сердечной деятельности.
Т.е. открытие створчатых клапанов происходит в момент систолы. При сокращении створки во время диастолы кровь приливает к сердцу . Период паузы также имеет большое значение, т.к. створчатые клапаны закрыты в течение этого времени для отдыха.
Таблица 1. Длительность цикла у человека и животных в сравнении
Продолжительность систолы составляет у человека по существу такой же период, как и диастола, тогда как у животных этот период длится несколько дольше.
Длительность разных фаз цикла работы сердца определяется по частоте сокращений. Их учащение влияет на протяженность всех фаз, в большей степени, это относится к диастоле, становящейся заметно меньше. В стадии покоя здоровые организмы имеют частоту сердечных циклов в минуту в количестве до 70. В этом же время они могут иметь длительность до 0,8 с.
До сокращений миокард бывает расслаблен, его камеры заполняются кровяной жидкостью, поступившей из вен. Отличием этого периода служит полное раскрытие клапанов, а давление в камерах — в предсердиях и желудочках сохраняется на одинаковом уровне. Импульс возбуждения миокарда берет начало от предсердий.
Затем он провоцирует рост давления и вследствие разницы кровяной поток постепенно выталкивается.
Цикличность работы сердца отличает уникальная физиология, т.к. он самостоятельно обеспечивает себе импульс для активности мышцы, посредством аккумулирования электрической стимуляции.
Фазовая структура с таблицей
Для проведения анализа изменений в сердце нужно также знать из каких фаз состоит этот процесс. Существуют такие фазы, как: сокращение, изгнание, расслабление, наполнение. Каковы периоды, последовательность и место в цикле работы сердца отдельных видов каждой из них можно увидеть в Таблице 2.
Таблица 2. Показатели сердечного цикла
| Систола в предсердиях | 0.1 с | |
|---|---|---|
| Периоды | Фазы | |
| Систола в желудочках0,33 с | напряжения - 0,08 с | асинхронного сокращения - 0,05 с |
| изометрического сокращения - 0.03 с | ||
| изгнания 0,25 с | быстрого изгнания - 0,12 с | |
| медленного изгнания - 0,13 с | ||
| Диастола желудочков 0,47 с | расслабления - 0,12 с | Протодиастолический интервал - 0.04 с |
| изометрического расслабления - 0.08 с | ||
| наполнения - 0,25 с | быстрого наполнения - 0,08 с | |
| медленного наполнения - 0.17 с |
К ардиоцикл подразделяется на несколько фаз, имеющих определенное назначение и длительность, обеспечивая правильное направление тока крови по порядку, точно установленному природой.
Названия фаз цикла:
Видео: Сердечный цикл
Звуки сердца
Деятельность сердца характеризуются издаваемыми циклическими звуками, они напоминают постукивание. Составляющими каждого удара служат два легко различимых тона.
Один из них возникает от сокращений в желудочках, импульс которых возникает от захлопывающихся клапанов, закрывающих атриовентрикулярные отверстия во время напряженности миокарда, препятствуя проникновению кровяного потока назад в предсердия.
Звук в это время появляется непосредственно при смыкании свободных краев. Этот же удар производится при участии миокарда, стенок легочного ствола и аорты, сухожильных нитей.
Следующий тон возникает в период диастолы от движения желудочков, являясь в тоже время следствием деятельности полулунных клапанов, не дающих кровяному потоку проникнуть обратно, выполняя функции преграды. Стук становится слышен в момент соединения в просвете краев сосудов.
Помимо двух наиболее заметных тонов в цикле работы сердца существуют еще два, называемых третьим и четвертым. Если для того чтобы услышать первые два достаточно фонендоскопа, то остальные могут быть зарегистрированы лишь специальным прибором.
Прослушивание ударов сердца крайне важно для диагностики его состояния и возможных изменений, позволяющих судить о развитии патологий. Некоторым недугам этого органа характерно нарушение цикличности, раздваивание ударов, изменение их громкости, сопровождение дополнительными тонами или иными звуками, включая писки, щелчки, шумы.
Видео: Аускультация сердца. Основные тоны
Сердечный цикл – уникальная, созданная природой физиологическая реакция организма, необходимая для поддержания его жизнедеятельности. Этот цикл имеет определенные закономерности, к которым относятся периоды сокращения и расслабления мышц.
По итогам фазового анализа деятельности сердца можно сделать вывод, что два основных его цикла промежутки активности и отдыха, т.е. между систолой и диастолой, по существу примерно одинаковые.
Важным показателем здоровья человеческого организма, определяемого по деятельности сердца, является характер его звуков, в особенности должны вызывать настороженное отношение шумы, щелчки и т.п.
Для того чтобы избежать развития патологий в сердце необходимо своевременное прохождение диагностики в медицинском учреждении, где специалист сможет оценить изменения в сердечном цикле по его объективным и точным показателям.
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.
Для того, чтобы понимать, как возникают, проявляются и лечатся те или иные кардиологические заболевания, любой студент-медик и тем более врач должны знать основы нормальной физиологии деятельности сердечно-сосудистой системы. Порой кажется, что в основе сердцебиения лежат простые сокращения сердечной мышцы. Но на самом деле в механизме сердечного ритма заложены более сложные электро-биохимические процессы, приводящие к возникновению механической работы гладкомышечных волокон. Ниже мы попробуем разобраться, что же поддерживает регулярные и бесперебойные сердечные сокращения на протяжении всей жизни человека.
Электро-биохимические предпосылки цикла сердечной деятельности начинают закладываться еще во внутриутробном периоде, когда у плода формируются внутрисердечные структуры. Уже на третьем месяце беременности сердце ребенка имеет четырехкамерную основу с почти полным формированием внутрисердечных структур, и именно с этого момента осуществляются полноценные сердечные циклы.
Чтобы проще было разобраться во всех нюансах сердечного цикла, необходимо определиться с такими понятиями, как фазы и продолжительность сердечных сокращений.
Под сердечным циклом понимают одно полное сокращение миокарда, в процессе которого за определенный промежуток времени осуществляется последовательная смена:
- Систолического сокращения предсердий,
- Систолического сокращения желудочков,
- Общего диастолического расслабления всего миокарда.
Таким образом, за один сердечный цикл, или за одно полное сердечное сокращение весь объем крови, которая находится в полости желудочков, проталкивается в отходящие от них крупные сосуды – в просвет аорты слева и легочной артерии справа. Благодаря этому в непрерывном режиме кровь получают все внутренние органы, в том числе головной мозг (большой круг кровообращения – от аорты), а также легкие (малый круг кровообращения – от легочной артерии).
Видео: механизм сердечного сокращения
Сколько длится сердечный цикл?
Нормальная продолжительность времени цикла сердечных сокращений задается генетически, оставаясь практически одинаковой для человеческого организма, но в то же время может варьировать в пределах нормы у разных лиц. Обычно продолжительность одного полного сердечного сокращения составляет 800 милисекунд , в которые укладываются сокращение предсердий (100 милисек), сокращение желудочков (300 милисек) и расслабление сердечных камер (400 милисек). При этом частота сердцебиения в спокойном состоянии составляет от 55 до 85 ударов в минуту, то есть сердце за минуту способно осуществить указанное число сердечных циклов. Индивидуальная продолжительность сердечного цикла рассчитывается по формуле ЧСС:60 .
Что происходит во время сердечного цикла?
сердечный цикл с биоэлектрической точки зрения (импульс зарождается в синусовом узле и распространяется по сердцу)
Электрические механизмы сердечного цикла включают в себя функции автоматизма, возбуждения, проведения и сократимости, то есть способность генерировать в клетках миокарда электричество, проводить его по электрически активным волокнам далее, а также способность отвечать механическим сокращением в ответ на электрическое возбуждение.
Благодаря таким сложным механизмам на протяжении всей жизни человека поддерживается способность сердца правильно и регулярно сокращаться, в то же время тонко реагируя на постоянно изменяющиеся условия окружающей среды. Так, например, систола и диастола происходят быстрее и активнее в том случае, если человеку угрожает опасность. При этом под влиянием адреналина коры надпочечников активизируется древний, эволюционно сложившийся принцип трех «Б» – бей, бойся, беги, для выполнения которого требуется большее кровоснабжение мышц и головного мозга, что, в свою очередь, напрямую зависит от активности сердечно-сосудистой системы, в частности, от ускоренного чередования фаз сердечного цикла.
гемодинамическое отражение сердечного цикла
Если говорить о гемодинамике (продвижении крови) по камерам сердца во время полного сердечного сокращения, то стоит отметить следующие особенности. В начале сердечного сокращения после того, как получено электрическое возбуждение мышечными клетками предсердий, в них задействуются биохимические механизмы. В каждой клетке находятся миофибриллы из белков миозина и актина, которые под влиянием микротоков ионов в клетку и из клетки начинают сокращаться. Совокупность сокращений миофибрилл приводит к сокращению клетки, а совокупность сокращений мышечных клеток – к сокращению всей сердечной камеры. В начале сердечного цикла сокращаются предсердия. При этом кровь, посредством открытия атрио-вентрикулярных клапанов (трикуспидального справа и митрального слева), поступает в полость желудочков. После того, как электрическое возбуждение распространилось на стенки желудочков, происходит систолическое сокращение желудочков. Кровь при этом изгоняется в указанные выше сосуды. После изгнания крови из полости желудочков наступает общая диастола сердца, при этом стенки сердечных камер расслаблены, а полости пассивно наполняются кровью.
Фазы сердечного цикла в норме
Одно полноценное сердечное сокращение складывается из трех фаз, называемых систолой предсердий, систолой желудочков и общей диастолой предсердий и желудочков. Каждая из фаз имеет свои особенности.
Первая фаза сердечного цикла, как уже было описано выше, заключается в излитии крови в полость желудочков, для чего необходимо открытие предсердно-желудочковых клапанов.
Вторая фаза сердечного цикла, включает в себя периоды напряжения и изгнания, при этом в первом случае происходит начальное сокращение мышечных клеток желудочков, а во втором – излитие крови в просвет аорты и легочного ствола с последующим продвижением крови по организму. Первый период подразделяется на асинхронный и изоволюметрический сократительные типы, при этом мышечные волокна миокарда желудочков сокращаются по отдельности, а затем в синхронном порядке, соответственно. Период изгнания также подразделяется на два типа – быстрое изгнание крови и медленное изгнание крови, в первом случае осуществляется выброс максимального объема крови, а во втором – не столь значительного объема, так как оставшаяся кровь двигается в крупные сосуды под влиянием незначительной разницы давления между полостью желудочков и просветом аорты (легочного ствола).
Третья фаза , характеризуется стремительным расслаблением мышечных клеток желудочков, в результате чего кровь быстро и пассивно (также под действием градиента давления между наполненными полостями предсердий и «пустых» желудочков), начинает заполнять последние. В итоге сердечные камеры наполняются объемом крови, достаточным для следующего сердечного выброса.
Сердечный цикл при патологии
На продолжительность сердечного цикла могут влиять многие патологические факторы. Так, в частности, ускоренный ритм сердечных сокращений вследствие уменьшения времени одного сердечного сокращения возникает при лихорадке, интоксикации организма, воспалительных заболеваниях внутренних органов, при инфекционных заболеваниях, при шоковых состояниях, а также при травмах. Единственным физиологичным фактором, способным вызвать укорочение сердечного цикла, является физическая нагрузка. Во всех случаях уменьшение продолжительности одного полного сердечного сокращения обусловлено возрастающей потребностью клеток организма в кислороде, что и обеспечивается более частыми сердечными сокращениями.
Удлинение продолжительности сердечного сокращения, приводящее к уменьшению частоты сердцебиения, возникает при нарушении работы проводящей системы сердца, что, в свою очередь, клинически проявляется аритмиями по типу брадикардии.
Как можно оценить сердечный цикл?
Непосредственно полноценность одного полного сердечного сокращения вполне возможно исследовать и оценить с помощью функциональных методов диагностики. «Золотым» стандартом в этом случае является , позволяющий зарегистрировать и интерпретировать такие показатели, как ударный объем и фракция выброса, составляющие в норме 70 мл крови за один сердечный цикл, и 50-75%, соответственно.
Таким образом, нормальная работа сердца обеспечивается непрерывным чередованием описанных фаз сердечных сокращений, последовательно сменяющих друг друга. Если же возникают какие-либо отклонения в нормальной физиологии цикла сердечной деятельности, развиваются . Как правило, это является признаком нарастающей , и в обоих случаях страдает . Вот для того, чтобы знать, как лечить данные типы дисфункции сердца, и необходимо четко понимать основы нормального цикла сердечной деятельности.