Сердечный цикл и его фазовая структура физиология. Сердечный цикл и его фазы. Фазы сердечного 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:

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.

Работает, как насос. Благодаря свойствам миокарда (возбудимости, возможности сокращаться, проводимости, автоматизму) оно способно нагнетать в артерии кровь, которая поступает в него из вен. Она двигается без остановок за счет того, что на концах сосудистой системы (артериальной и венозной) образуется разность давлений (0 мм ртутного столба в магистральных венах и 140 мм в аорте).

Работа сердца состоит из сердечных циклов – непрерывно сменяющих друг друга периодов сокращения и расслабления, которые называются систолой и диастолой соответственно.

Продолжительность

Как показывает таблица, сердечный цикл продолжается примерно 0, 8 сек, если считать, что средняя частота сокращений составляет от 60 до 80 ударов в минуту. Систола предсердий занимает 0,1 с, систола желудочков - 0,3 с, общая диастола сердца – все оставшееся время, равное 0,4 с.

Фазовая структура

Цикл начинается с систолы предсердий, которая занимает 0,1 секунды. Их диастола длится 0,7 секунды. Сокращение желудочков продолжается 0,3 секунды, их расслабление – 0,5 секунды. Общее расслабление камер сердца называют общей паузой, и занимает она в данном случае 0,4 секунды. Таким образом, выделяют три фазы сердечного цикла:

• систола предсердий – 0,1 сек.;
• систола желудочков – 0,3 сек.;
• диастола сердца (общая пауза) – 0,4 сек.

Общая пауза, предшествующая началу нового цикла, очень важна для наполнения сердца кровью.

Перед началом систолы миокард находится в расслабленном состоянии, а камеры сердца наполнены кровью, которая поступает из вен.

Давление во всех камерах примерно одинаковое, поскольку атриовентрикулярные клапаны раскрыты. В синоатриальном узле происходит возбуждение, что приводит к сокращению предсердий, из-за разницы давлений в момент систолы объем желудочков увеличивается на 15%. Когда систола предсердий заканчивается, давление в них понижается.

Систола (сокращение) предсердий

Перед началом систолы кровь движется к предсердиям и они последовательно ею заполняются. Часть ее остается в этих камерах, остальная направляется в желудочки и попадает в них через атриовентрикулярные отверстия, которые не закрыты клапанами.

В этот момент и начинается систола предсердий. Стенки камер напрягаются, их тонус растет, давление в них повышается на 5-8 мм рт. столба. Просвет вен, которые несут кровь, перекрывается кольцевыми пучками миокарда. Стенки желудочков в это время расслаблены, их полости расширены, и кровь из предсердий быстро без затруднений устремляется туда через атриовентрикулярные отверстия. Продолжительность фазы – 0,1 секунды. Систола наслаивается на конец фазы диастолы желудочков. Мышечный слой предсердий довольно тонкий, поскольку им не требуется много силы для заполнения кровью соседних камер.

Систола (сокращение) желудочков

Это следующая, вторая фаза сердечного цикла и начинается она с напряжения мышц сердца. Фаза напряжения длится 0,08 секунд и в свою очередь делится еще на две фазы:

• Асинхронного напряжения – длительностью 0,05 сек. Начинается возбуждение стенок желудочков, их тонус повышается.
• Изометрического сокращения – длительностью 0,03 сек. В камерах растет давление и достигает значительных значений.

Свободные створки атриовентрикулярных клапанов, плавающих в желудочках, начинают выталкиваться в предсердия, но попасть туда они не могут из-за напряжения сосочковых мышц, которые натягивают сухожильные нити, удерживающие клапаны и препятствующие их попаданию в предсердия. В момент, когда клапаны смыкаются и сообщение между сердечными камерами прекращается, заканчивается фаза напряжения.

Как только напряжение станет максимальным, начинается период сокращения желудочков, продолжительностью 0,25 сек. Систола этих камер происходит как раз в это время. Около 0,13 сек. длится фаза быстрого изгнания – выброс крови в просвет аорты и легочного ствола, во время которого клапаны прилегают к стенкам. Это возможно, благодаря росту давления (до 200 мм ртутного столба в левом и до 60 в правом). Остальное время приходится на фазу медленного изгнания: кровь выбрасывается под меньшим давлением и с меньшей скоростью, предсердия расслаблены, в них из вен начинает поступать кровь. Систола желудочков накладывается на диастолу предсердий.

Время общей паузы

Начинается диастола желудочков, и их стенки начинают расслабляться. Это длится в течение 0,45 сек. Период расслабления этих камер накладывается на еще продолжающуюся диастолу предсердий, поэтому эти фазы объединяют и называют общей паузой. Что происходит в это время? Желудочек, сократившись, выгнал из своей полости кровь и расслабился. В нем образовалось разреженное пространство с давлением близким к нулю. Кровь стремится попасть обратно, но полулунные клапаны легочной артерии и аорты, смыкаясь, не дают ей этого сделать. Тогда она направляется по сосудам. Фаза, которая начинается с расслабления желудочков и заканчивается перекрыванием просвета сосудов полулунными клапанами, называется протодиастолической и продолжается 0,04 сек.

После этого начинается фаза изометрического расслабления продолжительностью 0,08 сек. Створки трехстворчатого и митрального клапанов сомкнуты и не дают крови поступать в желудочки. Но когда давление в них становится ниже, чем в предсердиях, атриовентрикулярные клапаны открываются. За это время кровь наполняет предсердия и теперь свободно попадает в другие камеры. Это фаза быстрого наполнения длительностью 0, 08 сек. В течение 0,17 сек. продолжается фаза медленного наполнения, во время которой кровь продолжает поступать в предсердия, и небольшая ее часть через атриовентрикулярные отверстия перетекает в желудочки. Во время диастолы последних в них поступает кровь из предсердий во время их систолы. Это пресистолическая фаза диастолы, которая продолжается 0,1 сек. Так завершается цикл и вновь начинается.

Звуки сердца

Сердце издает характерные звуки, похожие на стук. Каждый удар состоит из двух основных тонов. Первый – результат сокращения желудочков, а если быть точнее, захлопывания клапанов, которые при напряжении миокарда перекрывают атриовентрикулярные отверстия, чтобы кровь не могла вернуться в предсердия. Характерный звук получается, когда смыкаются их свободные края. Кроме клапанов, в создании удара принимает участие миокард, стенки легочного ствола и аорты, сухожильные нити.

Второй тон формируется во время диастолы желудочков. Это результат работы полулунных клапанов, которые не дают крови попасть обратно, преграждая ей путь. Стук раздается, когда они соединяются в просвете сосудов своими краями.

Кроме основных тонов, есть еще два – третий и четвертый. Первые два можно услышать с помощью фонендоскопа, а два других может зарегистрировать только специальный прибор.

Удары сердца имеют важное диагностическое значение. По их изменениям определяют, что в работе сердечной деятельности произошли нарушения. При заболеваниях удары могут раздваиваться, быть тише или громче, сопровождаться дополнительными тонами и другими звуками (писками, щелчками, шумами).

Заключение

Подводя итог фазового анализа сердечной деятельности, можно сказать, что систолическая работа занимает примерно столько же времени (0,43 с), сколько и диастолическая (0,47 с), то есть сердце половину жизни трудится, половину – отдыхает, и суммарное время цикла составляет 0,9 секунды.

При расчете общего хронометража цикла нужно помнить, что его фазы накладываются друг на друга, поэтому это время не учитывается, и в результате получается, что сердечный цикл длится не 0,9 секунды, а 0,8.

Подробности

Сердце выполняет функцию насоса. Предсердия - емкости, принимающие кровь, которая непрерывно притекает к сердцу; в них расположены важные рефлексогенные зоны, где расположены волюморецепторы (для оценки объема притекающей крови), осморецепторы (для оценки осмотического давления крови) и др.; кроме того, они выполняют эндокринную функцию (секреция в кровь предсердного натрийуретического гормона и других предсердных пептидов); также характерна насосная функция.
Желудочки выполняют, главным образом, насосную функцию.
Клапаны сердца и крупных сосудов: атрио-вентрикулярные створчатые клапаны (левый и правый) между предсердиями и желудочками; полулунные клапаны аорты и легочной артерии.
Клапаны препятствуют обратному току крови. Для этой же цели у места впадения полых и легочных вен в предсердия имеются мышечные сфинктеры.

ЦИКЛ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Электрические, механические, биохимические процессы, которые происходят во время одного полного сокращения (систола) и расслабления (диастола) сердца называются циклом сердечной деятельности. Цикл состоит из 3-х основных фаз:
(1) систола предсердий (0.1 сек),
(2) систола желудочков (0.3 сек),
(3) общая пауза или общая диастола сердца (0.4 сек).

Общая диастола сердца: предсердия расслаблены, желудочки расслаблены. Давление = 0. Клапаны: атриовентрикулярные открыты, полулунные закрыты. Происходит наполнение желудочков кровью, объем крови в желудочках увеличивается на 70%.
Систола предсердий: давление крови 5-7 мм рт.ст. Клапаны: атриовентрикулярные открыты, полулунные закрыты. Происходит дополнительное наполнение желудочков кровью, объем крови в желудочках увеличивается на 30%.
Систола желудочков состоит из 2-х периодов: (1) период напряжения и (2) период изгнания.

Систола желудочков:

Непосредственно систола желудочков

1) период напряжения

• фаза асинхронного сокращения
• фаза изометрического сокращения

2) период изгнания

• фаза быстрого изгнания
• фаза медленного изгнания

Фаза асинхронного сокращения : возбуждение распространяется по миокарду желудочков. Отдельные мышечные волокна начинают сокращаться. Давление в желудочках около 0.

Фаза изометрического сокращения : сокращаются все волокна миокарда желудочков. Давление в желудочках увеличивается. Закрываются атриоветрикулярные клапаны (т.к.давление в желудочках становится больше, чем в предскрдиях). Полулунные клапаны еще закрыты (т.к.давление в желудочках пока еще меньше, чем в аорте и легочной артерии). Объем крови в желудочках не меняется (в это время нет ни притока крови из предсердий, ни оттока крови в сосуды). Изометрический режим сокращения (длина мышечных волокон не меняется, напряжение растет).

Период изгнания : продолжают сокращаться все волокна миокарда желудочков. Давление крови в желудочках становится больше, чем диастолическое давление в аорте (70 мм Hg) и легочной артерии (15 мм Hg). Полулунные клапаны открываются. Кровь поступает из левого желудочка в аорту, из правого желудочка - в легочную артерию. Изотонический режим сокращения (мышечные волокна укорачиваются, их напряжение не меняется). Давление растет до 120 мм Hg в аорте и до 30 мм Hg в легочной артерии.

ДИАСТОЛИЧЕСКИЕ ФАЗЫ ЖЕЛУДОЧКОВ.

ДИАСТОЛА ЖЕЛУДОЧКОВ

• фаза изометрического расслабления
• фаза быстрого пассивного наполнения
• фаза медленного пассивного наполнения
• фаза быстрого активного наполнения (за счет систолы предсердий)

Электрическая активность в разные фазы сердечного цика.

Левое предсердие: Зубец P =>систола предсердий (волна а) =>дополн.наполнение желудочков (играет сущ.роль только при возр.физ.нагрузке) =>предсерд.диастола =>приток вен.крови из лег.вен в лев.atrium =>атриальн.давления (волна v) =>волна с (Р за счет закрытия митр.клапана – в сторону предсердия).
Левый желудочек: QRS =>желуд.систола =>жел.давление >атриальное Р =>закрытие митр.клапана. Аорт.клапан все еще закрыт =>изоволюметрич.сокращение =>желуд.Р >аортальн.Р (80 мм Hg) =>открытие аорт.клапана =>выброс крови, уменьшение V желудочка =>инерционн.ток крови через клапан =>↓Р в аорте
и желудочке.

Желудочковая диастола. Р в желуд. <Р в предсерд. =>открытие митр.клапана =>пассивное наполнение желудочков еще до систолы предсердий.
КДО = 135 мл (когда открывается аортальнвй клапан)
КСО = 65 мл (когда открывается митральный клапан)
УО = КДО – КСО = 70 мл
ФВ = УО/КДО = в норме 40-50%

Сердце является главным органом человеческого организма. Его важная функция заключается в поддержании жизни. Процессы, происходящие в этом органе, приводят сердечную мышцу в возбуждение, запуская процесс, в котором чередуются сокращения и расслабления, который является жизненно необходимым циклом для поддержания ритмического кровообращения.

Работа сердца по своей сути является сменой циклических периодов и продолжается без остановки. От качества работы сердца в первую очередь зависит жизнеспособность организма.

По механизму действия сердце можно сравнить с насосом, который нагнетает в артерии кровяные потоки, поступающие из вен. Эти функции обеспечиваются особыми свойствами миокарда, такими, как возбудимость, возможность сокращаться, служить проводником, работать в автоматическом режиме.

Особенностью движения миокарда является его непрерывность и цикличность благодаря наличию на окончаниях системы сосудов (венозных и артериальных) разности давлений, один из показателей которого в магистральных венах составляет 0 мм по рт.ст., тогда как в аорте может доходить до 140 мм.

Продолжительность цикла (систола и диастола)

Для того чтобы понять суть циклической функции сердца следует разобраться в том, что такое систола и что такое диастола. Первая характеризуется освобождением сердца от кровяной жидкости, т.о. сокращение сердечной мышцы называется систолой, тогда как диастолы сопровождается заполнением полостей кровяным потоком.

Процесс чередования систолы и диастолы желудочков и предсердий, а также наступающее затем общее расслабление, носит название цикла сердечной деятельности.

Т.е. открытие створчатых клапанов происходит в момент систолы. При сокращении створки во время диастолы кровь приливает к сердцу . Период паузы также имеет большое значение, т.к. створчатые клапаны закрыты в течение этого времени для отдыха.

Таблица 1. Длительность цикла у человека и животных в сравнении

Продолжительность систолы составляет у человека по существу такой же период, как и диастола, тогда как у животных этот период длится несколько дольше.

Длительность разных фаз цикла работы сердца определяется по частоте сокращений. Их учащение влияет на протяженность всех фаз, в большей степени, это относится к диастоле, становящейся заметно меньше. В стадии покоя здоровые организмы имеют частоту сердечных циклов в минуту в количестве до 70. В этом же время они могут иметь длительность до 0,8 с.

До сокращений миокард бывает расслаблен, его камеры заполняются кровяной жидкостью, поступившей из вен. Отличием этого периода служит полное раскрытие клапанов, а давление в камерах — в предсердиях и желудочках сохраняется на одинаковом уровне. Импульс возбуждения миокарда берет начало от предсердий.

Затем он провоцирует рост давления и вследствие разницы кровяной поток постепенно выталкивается.

Цикличность работы сердца отличает уникальная физиология, т.к. он самостоятельно обеспечивает себе импульс для активности мышцы, посредством аккумулирования электрической стимуляции.

Фазовая структура с таблицей

Для проведения анализа изменений в сердце нужно также знать из каких фаз состоит этот процесс. Существуют такие фазы, как: сокращение, изгнание, расслабление, наполнение. Каковы периоды, последовательность и место в цикле работы сердца отдельных видов каждой из них можно увидеть в Таблице 2.

Таблица 2. Показатели сердечного цикла

К ардиоцикл подразделяется на несколько фаз, имеющих определенное назначение и длительность, обеспечивая правильное направление тока крови по порядку, точно установленному природой.

Названия фаз цикла:

Видео: Сердечный цикл

Звуки сердца

Деятельность сердца характеризуются издаваемыми циклическими звуками, они напоминают постукивание. Составляющими каждого удара служат два легко различимых тона.

Один из них возникает от сокращений в желудочках, импульс которых возникает от захлопывающихся клапанов, закрывающих атриовентрикулярные отверстия во время напряженности миокарда, препятствуя проникновению кровяного потока назад в предсердия.

Звук в это время появляется непосредственно при смыкании свободных краев. Этот же удар производится при участии миокарда, стенок легочного ствола и аорты, сухожильных нитей.

Следующий тон возникает в период диастолы от движения желудочков, являясь в тоже время следствием деятельности полулунных клапанов, не дающих кровяному потоку проникнуть обратно, выполняя функции преграды. Стук становится слышен в момент соединения в просвете краев сосудов.

Помимо двух наиболее заметных тонов в цикле работы сердца существуют еще два, называемых третьим и четвертым. Если для того чтобы услышать первые два достаточно фонендоскопа, то остальные могут быть зарегистрированы лишь специальным прибором.

Прослушивание ударов сердца крайне важно для диагностики его состояния и возможных изменений, позволяющих судить о развитии патологий. Некоторым недугам этого органа характерно нарушение цикличности, раздваивание ударов, изменение их громкости, сопровождение дополнительными тонами или иными звуками, включая писки, щелчки, шумы.

Видео: Аускультация сердца. Основные тоны

Сердечный цикл – уникальная, созданная природой физиологическая реакция организма, необходимая для поддержания его жизнедеятельности. Этот цикл имеет определенные закономерности, к которым относятся периоды сокращения и расслабления мышц.

По итогам фазового анализа деятельности сердца можно сделать вывод, что два основных его цикла промежутки активности и отдыха, т.е. между систолой и диастолой, по существу примерно одинаковые.

Важным показателем здоровья человеческого организма, определяемого по деятельности сердца, является характер его звуков, в особенности должны вызывать настороженное отношение шумы, щелчки и т.п.

Для того чтобы избежать развития патологий в сердце необходимо своевременное прохождение диагностики в медицинском учреждении, где специалист сможет оценить изменения в сердечном цикле по его объективным и точным показателям.

Цели урока

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

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

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

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

Форма проведения : урок в музее – заочная экскурсия.

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

Ход урока

I. Мотивационный этап (подготовка к активному восприятию темы)

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

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

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

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

Задание 1 (индивидуальный опрос)

Заполните пропуски.

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

Жидкая соединительная ткань – … (кровь ).

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

Плазма крови без фибриногена называется … (сывороткой крови ).

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

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

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

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

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

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

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

К органам кровообращения относятся … (сердце и сосуды ).

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

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

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

Задание 2 (групповая работа по проблемным вопросам)

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

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

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

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

II. Изучение нового материала (рассказ с элементами беседы)

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

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

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

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

Ученик. Хотелось бы знать, какова роль околосердечной сумки?

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

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

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

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

Внешнее строение сердца

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

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

Ученик. Что обеспечивает быстрое сокращение камеры сердца?

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

Ученик. Как же работает сердце?

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

Внутреннее строение сердца

А сейчас рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла.

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

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

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

Самостоятельная работа: заполнить таблицу «Сердечный цикл».

Таблица. Сердечный цикл

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

Ученик. Чем обусловлена высокая работоспособность сердца?

Экскурсовод. Она обеспечивается следующими факторами:

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

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

Экскурсовод. Вспомним известные нам способы регуляции функций в организме.

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

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

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

Ученик. Почему сердце сокращается даже вне организма?

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

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

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

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

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

Обобщение и систематизация знаний

Задание 1. Сопоставьте термины и понятия

Термины

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

Понятия

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

Задание 2. Тест (взаимопроверка)

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

Самостоятельная работа по итогам экскурсии

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

Подведение итогов

Домашнее задание

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

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