Во время фазы общего расслабления сердца. Цикл работы сердца. Нагнетательная функция сердца

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).

Сердечный цикл

Это период времени в течении которого происходит полное сокращение и расслабление всех отделов сердца. Сокращение – систола, расслабление – диастола. Продолжительность цикла будет зависеть от частоты сердечных сокращений. В норме частота сокращений колеблется от 60 до 100 ударов в минуту, но средняя частота составляет 75 ударов в минуту. Чтобы определить длительность цикла делим 60с на частоту.(60с / 75 с=0,8с).

Систола предсердий – 0,1 с

Систола желудочка – 0,3 с

Общая пауза 0,4 с

Состояние сердца в конце общей паузы. Створчатые клапаны находятся в открытом состоянии, полулунные клапаны закрыты и кровь поступает из предсердий в желудочки. К концу общей паузы желудочки наполнены на 70-80% кровью. Сердечный цикл начинается с

систолы предсердий , происходит сокращение предсердий, для завершения наполнения желудочков кровью. Именно сокращение миокарда предсердий и повышение давления крови в предсердия – в правом до 4-6, а в левом до 8-12мм обеспечивает нагнетание дополнительной крови в желудочки и систола предсердий завершает наполнение желудочков кровью. Кровь обратно поступать не может, так как сокращаются кольцевые мышцы. В желудочках будет находится конечный диастолический объем крови. В среднем 120-130 мл, но у людей занимающихся физической нагрузкой до 150-180 мл, что обеспечивает более эффективную работу, этот отдел переходит в состояние диастолы. Далее идет систола желудочков.

Систола желудочков – наиболее сложная фаза циклов, продолжительность 0,№-0,№3 с. В систоле выделяют период напряжения , он длится 0,08 с и период изгнания . Каждый период подразделяется на 2 фазы –

период напряжения –

1. фаза асинхронного сокращения – 0,05 с и

2.фазы изометрического сокращения – 0,03 с. Это фаза изовалюмического сокращения.

Период изгнания –

1. фаза быстрого изгнания 0,12с и

2. фаза медленного 0,!3 с.

Систола желудочков начинается с фазы асинхронного сокращения. Часть кардиомиоцитов оказываются возбужденными и вовлекаются в процесс возбуждения. Но возникающее напряжение в миокарде желудочков обеспечивает повышение давления в нем. Эта фаза заканчивается закрытием створчатых клапанов и полость желудочков оказывается замкнутой. Желудочки наполнены кровью и полость их замкнута, а кардиомиоциты продолжают развивать состояние напряжения. Длина кардиомиоцита не может изменится. Это связано со свойствами жидкости. Жидкости не сжимают. При замкнутом пространстве, когда происходит напряжение кардиомиоциттов сжать жидкость невозможно. Длина кардиомиоцитов не меняется. Фаза изометрического сокращения. Сокращение при низменной длине. Эту фазу называют изовалюмической фазой. В эту фазу не меняется объем крови. Пространство желудочков замкнуто, повышается давление, в правом до 5-12 мм РТ.ст. в левом 65-75 мм.рт.ст, при этом давление желудочков станет больше диастолического давления в аорте и легочном стволе и превышенеи давленяи в желудочках над давлением крови в сосудах приводит к открытию полулунных клапанов. Полулунные клапаны открываются и кровь начинает поступать в аорту и легочный ствол.

Наступает фаза изгнания , при сокращении желудочков кровь выталкивается в аорту, в легочный ствол, изменяется длина кардиомиоцитов, давлении повышает и на высоте систолы в левом желудочке 115-125 мм, в правом 25-30мм. Вначале фаза быстрого изгнания, а затем изгнание становится более медленным. За время систолы желудочков выталкивается 60 – 70 мл крови и вот это количество крови – систолический объем. Систолический объем крови =120-130 мл, т.е. в желудочках в конце систолы остается еще достаточный объем крови – конечный систолический объем и это своеобразный резерв, чтобы если потребуется – увеличить систолический выброс. Желудочки завершают систолу и в них начинается расслабление. Давление в желудочках начинает падать и кровь, которая выброшена в аорту, легочный ствол устремляется обратно в желудочек, но на своем пути она встречает кармашки полулунного клапана, которые наполняюсь закрывают клапан. Этот период получил название протодиастолический период – 0,04с. Когда полулунные клапаны закрылись, створчатые клапаны тоже закрыты, начинается период изометрического расслабления желудочков. Он длится 0,08с. Здесь происходит спад напряжения без изменения длины. Это вызывает понижение давления. В желудочках скопилась кровь. Кровь начинает давить на атрио-вентрикялрыне клапаны. Происходит их открытие в начале диастолы желудочков. Наступает период наполнения крови кровью - 0,25 с, при этом выделяют фазу быстрого наполнения – 0,08 и фазу медленного наполнения – 0,17 с. Кровь свободно из предсердий поступает в желудочек. Это пассивный процесс. Желудочки на 70-80% будут наполняться кровью и завершится наполнение желудочков уже следующей систолой.

Сердечная мышца имеет клеточное строение и клеточное строение миокарда было установлено еще в 1850 году Келликером, но длительное время считалось, что миокард представляет собой сеть – сенсиций. И только электронная микроскопия подтвердила, что каждый кардиомиоцит имеет свою мембрану и отделены друг от друга. Область контактов – вставочные диски. В настоящее время клетки сердечной мышцы подразделяют на клетки рабочего миокарда – кардиомиоциты рабочего миокрада предсердий и желудочки клетки проводящей системы сердца, в которой выделяют

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.

Работа сердца сопровождается изменениями давления в полостях сердца и в сосудистой системе, возникновением тонов сердца, появлением пульсовых колебаний и т.д. Сердечный цикл ― это период, охватывающий одну систолу и одну диастолу. При частоте сердечных сокращений 75 в минуту общая продолжительность сердечного цикла будет 0,8 с, при частоте сокращений сердца 60 в мин., сердечный цикл займет 1 с. Если цикл занимает 0,8 с, то из них на систолу желудочков приходится 0,33 с, а на их диастолу – 0,47 с. Систола желудочков включает в себя следующие периоды и фазы:

1) период напряжения . Этот период состоит из фазы асинхронного сокращения желудочков. В эту фазу давление в желудочках еще близко к нулю и лишь в конце фазы начинается быстрое повышение давления в желудочках. Следующая фаза периода напряжения – это фаза изометрического сокращения, т.е. имеется в виду, что длина мышц остается неизменной (изо – равный). Эта фаза начинается с захлопывания створок атриовентрикулярных клапанов. В это время возникает 1-й (систолический) тон сердца. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70-80 в левом и до 15-20 мм рт.ст. в правом. В эту фазу створчатые и полулунные клапаны еще закрыты и объем крови в желудочках остается постоянным. Не случайно, некоторые авторы вместо фаз асиннхронного сокращения и изометрического напряжения выделяют так называемую фазу изоволюметрического, (изо – равный, волюме – объем) сокращения. С подобной классификацией есть все основания согласиться. Во-первых, весьма сомнительно утверждение о наличии асинхронного сокращения рабочего миокарда желудочков, работающего как функциональный синцитий и обладающего высокой скоростью распространения возбуждения. Во-вторых, асинхронное сокращение кардиомиоцитов возникает при трепетании и мерцании желудочков. В третьих, в фазу изометрического сокращения все же длина мускулатуры уменьшается (а это уже не соответствует названию фазы), а вот объем крови в желудочках в этот момент не изменяется, т.к. закрыты и атриовентрикулярные и полулунные клапаны. По существу это фаза изоволюметрического сокращения или напряжения.

2) период изгнания. Период изгнания состоит из фазы быстрого изгнания и фазы медленного изгнания. В этот период давление в левом желудочке нарастает до 120-130 мм рт.ст., в правом – до 25 мм рт.ст. В этот период полулунные клапаны открываются и кровь выбрасывается в аорту и в легочную артерию. Ударный объем крови, т.е. объем выбрасываемый за одну систолу составляет около 70 мл, а конечно- диастолический объем крови равно примерно 120-130 мл. В желудочках после систолы остается около 60-70 мл крови. Это так называемый конечно-систолический, или резервный, объем крови. Отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему (например, 70:120 = 0,57) называется фракцией выброса. Она обычно выражается в процентах, поэтому 0,57 надо умножить на 100 и мы получим в данном случае 57%, т.е. фракция изгнания = 57%.В норме она составляет 55-65%. Уменьшение величины фракции изгнания является важным показателем ослабления сократительной способности левого желудочка.

Диастола желудочков имеет следующие периоды и фазы: 1) протодиастолический период, 2) период изометрического расслабления и 3) период наполнения, который в свою очередь делится на а) фазу быстрого наполнения и б) фазу медленного наполнения. Протодиастолический период занимает время от начала расслабления желудочков до захлопывания полулунных клапанов. После закрытия этих клапанов давление в желудочках падает, но створчатые клапаны в это время еще закрыты, т.е. полости желудочков не имеют сообщения ни с предсердиями, ни с аортой и легочной артерией. В это время объем крови в желудочках не изменяется и поэтому этот период называется периодом изометрического расслабления (а правильнее следовало бы назвать периодом изоволюметрического расслабления, т.к. не меняется объем крови в желудочках). В период быстрого наполнения атриовентрикулярные клапаны открыты и кровь из предсердий быстро поступает в желудочки (принято считать, что кровь в этот момент поступает в желудочки самотеком.). Основной объем крови из предсердий в желудочки поступает именно в фазу быстрого наполнения и лишь около 8 % крови поступает в желудочки в фазу медленного наполнения. Систола предсердий возникает в конце фазы медленного наполнения и за счет систолы предсердий как бы выжимается из предсердий остаток крови. Этот период называется пресистолическим (имеется в виду пресистола желудочков), а затем начинается новый цикл работы сердца.

Таким образом, цикл работы сердца состоит из систолы и диастолы. Систола желудочков состоит из: 1) периода напряжения, который делится на фазу асинхронного сокращения и фазу изометричекого (изоволюметрического) сокращения, 2) периода изгнания, который делится на фазу быстрого изгнания и фазу медленного изгнания. До начала диастолы имеется протодиастолический период.

Диастола желудочков состоит из: 1) периода изометрического (изоволюметрического) расслабления, 2) периода наполнения кровью, который делится на фазу быстрого наполнения и фазу медленного наполнения, 3) пресистолического периода.

Фазовый анализ сердца проводится методом поликардиографии. Этот метод основан на синхронной регистрации ЭКГ, ФКГ (фонокардиограммы) и сфигмограммы (СГ) сонной артерии. По зубцам R–R определяют продолжительность цикла. По интервалу от начала зубца Q на ЭКГ до начала 2 тона на ФКГ определяют продолжительность систолы, по интервалу от начала анакроты до инцизуры на СГ определяют продолжительность периода изгнания, по разности между продолжительностью систолы и периода изгнания – период напряжения, по интервалу между началом зубца Q ЭКГ и началом 1 тона ФКГ – период асинхронного сокращения, по разнице между продолжительностью периода напряжения и фазы асинхронного сокращения – фазу изометрического сокращения.

Работа сердца представляет собой непрерывное чередование периодов сокращения (систола ) и расслабления (диастола ). Сменяющие друг друга систола и диастола составляют сердечный цикл . Поскольку в покое частота сокращений сердца составляет 60-80 циклов в минуту, то каждый из них продолжается около 0,8 с. При этом 0,1 с занимает систола предсердий, 0,3 с - систола желудочков, а остальное время - общая диастола сердца.

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

Поскольку клапаны между магистральными венами и предсердиями отсутствуют, во время систолы предсердий происходит сокращение кольцевой мускулатуры, окружающей устья полых и легочных вен, что препятствует оттоку крови из предсердий обратно в вены. В то же время систола предсердий сопровождается некоторым повышением давления в полых венах. Большое значение имеет обеспечение турбулентного характера потока крови, поступающего из предсердий в желудочки, что способствует захлопыванию атриовентрикулярных клапанов. Максимальное и среднее давление в левом предсердии во время систолы составляют соответственно 8- 15 и 5-7 мм рт. ст., в правом предсердии - 3-8 и 2-4 мм рт. ст. (рис. 9.11).

С переходом возбуждения на атриовентрикулярный узел и проводящую систему желудочков начинается систола последних. Ее начальный этап (период напряжения ) продолжается 0,08 с и состоит из двух фаз. Фаза асинхронного сокращения (0,05 с) представляет собой процесс распространения возбуждения и сокращения по миокарду. Давление в желудочках при этом практически не меняется. В процессе начинающегося синхронного сокращения миокарда желудочков, когда давление в них возрастает до величины, достаточной для закрытия атриовентрикулярных клапанов, но недостаточной для открытия полулунных, наступает фаза изоволюмического, или изометрического, сокращения.

Дальнейшее повышение давления приводит к раскрытию полулунных клапанов и началу периода изгнания крови из сердца, общая длительность которого составляет 0,25 с. Этот период состоит из фазы быстрого изгнания (0,13 с), во время которой давление в желудочках продолжает расти и достигает максимальных значений, и фазы медленного изгнания (0,13 с), во время которой давление в желудочках начинает снижаться, а после окончания сокращения оно резко падает. В магистральных артериях давление снижается значительно медленнее, что обеспечивает захлопывание полулунных клапанов и предотвращает обратный ток крови. Промежуток времени от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом.