Общие представления о работе сердца. Насосная функция сердца

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Оглавление

Физиологические свойства сердца. Общие принципы работы сердца. Общий план строения сердца

Общие представления о работе сердца. Насосная функция сердца

Физиологические свойства сердца

Автоматизм

Проводимость

Возбудимость

Сократимость

Электрокардиография. Сущность, значение и элементы ЭКГ. Сущность и клиническое значение ЭКГ

Элементы ЭКГ

ЭКГ и последовательность возбуждения камер сердца

Усиленные отведения от конечностей

Происхождение зубцов ЭКГ

Насосная функция сердца. Сердечный цикл

Работа клапанов сердца

Последовательность сердечного цикла

Регуляция деятельности сердца

Список литературы

1. Физиологические свойства сердца. Общие принципы работы сердца. Общий план строения сердца

Основные структуры сердца:

камеры;

магистральные сосуды (входные и выходные);

Клапаны.

Камеры сердца:

правое предсердие;

правый желудочек;

левое предсердие;

Левый желудочек.

Магистральные сосуды:

в правое предсердие впадают верхняя и нижняя полые вены;

из правого желудочка выходит легочная артерия (ее начальная часть — легочный ствол);

в левое предсердие впадают четыре легочные вены;

Из левого желудочка выходит аорта.

Клапаны сердца:

между предсердиями и желудочками — атриовентрикулярные клапаны:

между правым предсердием и правым желудочком — трехстворчатый, или трикуспидальный клапан;

между левым предсердием и левым желудочком — двустворчатый, или митральный клапан;

между желудочками и магистральными артериями — полулунные клапаны:

между правым желудочком и легочной артерией — клапан легочной артерии;

Между левым желудочком и аортой — аортальный клапан.

Таким образом, сердце связано с сосудистой системой следующим образом:

левый желудочек через аорту выбрасывает кровь в большой круг;

из большого круга через полые вены кровь возвращается в правое предсердие;

из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, и далее выбрасывается через легочную артерию в малый круг;

Из малого круга через четыре легочные вены кровь оттекает в левое предсердие, и оттуда — в левый желудочек.

Общие представления о работе сердца. Насосная функция сердца

Цель работы сердца — перекачивать кровь из вен в артерии. Способ работы сердца — принцип пульсирующего насоса: чередование выброса крови в артерии и заполнения кровью из вен.

Работа сердца осуществляется за счет трех главных особенностей:

чередования сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) каждой из камер. При систоле происходит выброс крови из камеры, при диастоле — ее заполнение;

последовательности сокращения предсердий и желудочков. Сначала сокращаются предсердия, вбрасывая кровь в желудочки, затем желудочки, выбрасывая кровь в артерии;

деятельности клапанов. Клапаны сердца расположены на входе и выходе желудочков (см. выше, разд. «Общий план строения сердца»), открываясь в направлении от венозного конца к артериальному (то есть пропускают кровь из предсердий в желудочки и из желудочков — в артерии). Тем самым клапаны препятствуют обратному току крови.

Таким образом, работа сердца состоит из трех основных фаз.

Систола предсердий, во время которой кровь из предсердий вбрасывается в желудочки.

Систола желудочков, во время которой кровь из желудочков выбрасывается в артерии (аорту и легочную артерию).

Общая пауза, во время которой расслабленное сердце заполняется кровью из вен.

Физиологические свойства сердца

Физиологические свойства сердца следующие:

возбудимость (способность генерировать ПД в ответ на раздражитель);

автоматизм (способность генерировать ПД самопроизвольно, без раздражителя);

проводимость (способность проводить ПД);

Сократимость (способность сокращаться).

Даже изолированное сердце, лишенное какой-либо внешней регуляции, способно сокращаться не только ритмично, но и в обычной последовательности (сокращение предсердий — сокращение желудочков — общая пауза). Очевидно, что это может быть обусловлено исключительно особенностями физиологических свойств самого сердца. Следовательно, эти свойства должны обеспечивать:

ритмичные сокращения сердца;

последовательность сокращения камер сердца;

Чередование сокращения и расслабления.

Сердце состоит из двух типов мышечных волокон:

рабочих кардиомиоцитов, обеспечивающих сокращение сердца;

Атипичных кардиомиоцитов, обеспечивающих ритмичность и последовательность сокращения камер сокращения сердца.

Атипичные кардиомиоциты образуют так называемую проводящую систему сердца. Эта система состоит из:

синусового узла, расположенного в правом верхнем углу правого предсердия в области устьев полых вен;

атриовентрикулярного узла, расположенного в правом предсердии на границе между правым предсердием и правым желудочком;

внутрижелудочковой проводящей системы (системы Гиса—Пуркинье). Эту систему образуют:

пучок Гиса, отходящий от атриовентрикулярного узла;

правая и левая ножки пучка Гиса, последняя делится на левую переднюю и левую заднюю ветви;

Волокна Пуркинье — конечные ветвления внутрижелудочковой проводящей системы, отходящие от ножек пучка Гиса вглубь миокарда1.

Описаны также пучки проводящей системы сердца в предсердиях (пучки Бахмана, Венкебаха и Тореля); их функциональное значение спорно, но, во всяком случае, невелико по сравнению с другими структурами проводящей системы сердца.

Автоматизм

Важнейшее требование, предъявляемое к сердцу — это ритмичность его сокращений. Это требование удовлетворяется благодаря автоматизму сердца.

Автоматизм сердца — это его способность сокращаться самопроизвольно (без внешних раздражителей). Автоматизм сердца обусловлен способностью определенных его клеток самопроизвольно генерировать ПД.

Способностью к автоматизму обладают все атипичные кардиомиоциты (клетки проводящей системы сердца), но не обладают рабочие кардиомиоциты. В связи с этим клетки и структуры проводящей системы сердца называют водителями ритма, или пейсмекерами.

Автоматизм обусловлен электрофизиологическими особенностями атипичных кардиомиоцитов. Главная из этих особенностей заключается в том, что у этих клеток нет стабильного потенциала покоя: по окончании ПД эти клетки медленно самопроизвольно деполяризуются, в результате мембранный потенциал постепенно приближается к Eкр (гл. 1, разд. «Возбудимость») и по достижении этого уровня возникает следующий ПД. Это так называемая спонтанная диастолическая деполяризация. Ионные механизмы спонтанной диастолической деполяризации и других электрофизиологических свойств пейсмекерных клеток рассматриваются ниже в разд. «Ионно-молекулярные механизмы возбудимости и сократимости».

В проводящей системе сердца существует так называемый градиент автоматизма. Он проявляется в том, что способность к автоматизму у разных структур проводящей системы сердца выражена по-разному: частота самопроизвольных разрядов убывает в направлении от основания к верхушке сердца, составляя:

у синусового узла — 80—100 в минуту;

у атриовентрикулярного узла — 40—60 в минуту;

Итак, в норме автоматизм проявляет только синусовый узел, и поэтому он называется истинным, или ведущим, водителем ритма (пейсмекером). Остальные структуры проводящей системы сердца проявляют автоматизм лишь при нарушении поступления импульсов от синусового узла, и поэтому называются скрытыми, или латентными, водителями ритма (пейсмекерами). При выходе из строя синусового узла роль водителя ритма принимает атриовентрикулярный узел, а при его повреждении — волокна Пуркинье. Естественно, частота сердечных сокращений при этом последовательно уменьшается.

Еще одна особенность латентных водителей ритма заключается в наличии так называемой преавтоматической паузы. Это явление заключается в том, что при внезапной остановке ведущего водителя ритма латентные водители ритма включаются не сразу, а после более или менее длительной паузы. Механизмы преавтоматической паузы сложны и не до конца изучены, но она имеет большое клиническое значение: из-за этого явления внезапный отказ синусового узла чреват временной остановкой кровообращения с соответствующими последствиями.

Проводимость

Возбуждение должно охватывать сердце в строго определенной последовательности:

начаться в предсердиях для нормальной последовательности сокращений: предсердия — желудочки;

начаться от области устьев полых вен для того, чтобы устья этих крупных сосудов были пережаты и не было обратного тока крови при сокращении предсердий;

охватив предсердия, перейти на желудочки с некоторой задержкой, чтобы предсердия успели сократиться перед систолой желудочков;

На тканевом уровне проводимость сердца отличается наличием между кардиомиоцитами (и рабочими, и атипичными) щелевых контактов, или нексусов. Через эти контакты возбуждение свободно переходит с одного кардиомиоцита на другой. Следовательно, импульс, возникший в одной клетке сердца, способен охватить все сердце.

На органном уровне проводимость сердца отличается наличием проводящей системы, отвечающей за последовательность распространения возбуждения по сердцу. Эта последовательность обусловлена:

локализацией структур (узлов и пучков) проводящей системы;

Возбудимость

Помимо определенной последовательности сокращения, к работе сердца предъявляется еще одно важное требование: сокращение обязательно должно чередоваться с расслаблением. Это требование удовлетворяется благодаря особенностям возбуждения (потенциала действия) кардиомиоцитов.

ПД рабочего кардиомиоцита отличается от ПД волокна скелетной мышцы наличием фазы плато: после пика ПД сначала начинается, как и в скелетной мышце, реполяризация, но затем она прекращается и мембранный потенциал на 100—300 мс «застывает» на постоянном уровне (около 0 мВ). Это и есть фаза плато. После нее следует быстрая реполяризация.

Благодаря фазе плато сердце обладает длительным рефрактерным периодом: он примерно соответствует по времени этой фазе. Вследствие этого в сердце невозможен тетанус.

Тетанус в скелетной мышце возникает, если очередное раздражение наносится и вызывает ПД (а следовательно, и сокращение) в тот момент, когда мышца еще не расслабилась, но рефрактерный период предыдущего ПД уже закончился. В сердечной же мышце рефрактерный период по времени соизмерим с длительностью сокращения; следовательно, очередной раздражитель может вызвать возбуждение (и сокращение) только тогда, когда сердечная мышца успела расслабиться. Именно поэтому сокращение сердца всегда чередуется с расслаблением.

Сократимость

Электрокардиограмма (ЭКГ) — это запись электрической активности сердца с поверхности тела. По ЭКГ можно судить о том, в какой последовательности проходит по сердцу волна возбуждения — откуда импульс выходит и как он распространяется по отделам сердца. Соответственно, можно выявить и локализовать патологические источники возбуждения и участки блокад проведения, обнаружить гипертрофии камер сердца и т. п. В то же время это простой и дешевый метод: кроме особых случаев, ЭКГ регистрируют с помощью обычных металлических электродов, наложенных на поверхность тела. В этом огромное клиническое значение ЭКГ.

Элементы ЭКГ

Сегменты.

Зубцы ЭКГ

Выделяют шесть зубцов, обозначаемых последовательными латинскими буквами, начиная от P:

зубец P отражает возбуждение (то есть деполяризацию) предсердий;

зубцы Q, R и S отражают возбуждение желудочков, поэтому они составляют единый комплекс, называемый комплексом QRS. Подробнее о зубцах комплекса QRS см. ниже, разд. «Номенклатура зубцов комплекса QRS»;

зубец T отражает реполяризацию желудочков;

Сегменты ЭКГ

Интервалы ЭКГ

Далее возбуждение медленно распространяется по атриовентрикулярному узлу; электрическая активность при этом слишком слабая, чтобы ее можно было зарегистрировать с поверхности тела, и на ЭКГ в это время записывается изолиния — сегмент PQ.

Затем на протяжении времени, соответствующего фазе плато ПД, все клетки желудочков остаются деполяризованными, и поэтому участков с разными потенциалами в желудочках нет; в это время записывается изолиния — сегмент ST.

Это однополюсные отведения. Нулевой электрод для этих отведений модифицирован: он образуется путем отсоединения от стандартного нулевого электрода той конечности, на которую наложен активный электрод.

Усиленные отведения обозначаются трехбуквенным кодом: aVL, aVR и aVF, где:

a — augmented (усиленный);

V — обозначение активного электрода;

Грудные отведения

Это однополюсные отведения. Нулевой электрод для этих отведений стандартный (соединение электродов от трех конечностей, см. выше). Активный электрод накладывают на грудную клетку в шести определенных точках, обозначаемых 1—6; при этом точка 1 — самая правая, точка 6 — самая левая; точные координаты этих точек можно найти в любом практическом пособии по электрокардиологии. Таким образом, грудные отведения обозначаются V1—V6.

Системы отведений

Отведения группируют в системы. Существуют несколько способов такой группировки (однополюсные и двухполюсные отведения; стандартные, усиленные и грудные отведения), но в настоящее время наиболее распространен подход, согласно которому отведения объединяют в зависимости от того, в какой плоскости расположены их оси. Выделяют две системы отведений, одна из которых позволяет зарегистрировать поведение интегрального вектора во фронтальной, а вторая — в горизонтальной плоскости.

Систему отведений во фронтальной плоскости образуют отведения от конечностей — стандартные и усиленные:

оси отведений направлены к положительным полюсам;

направления осей отведений обозначают в градусах; за 0° принимают направление справа налево (то есть направление оси I отведения к его положительному полюсу);

отведения располагаются под углами 30° друг к другу.

Систему отведений в горизонтальной плоскости образуют грудные отведения:

оси отведений направлены к положительным полюсам;

Грудные электроды располагаются в непосредственной близости от сердца, поэтому грудные отведения отражают, с одной стороны, поведение интегрального вектора в горизонтальной плоскости, с другой — местную электрическую активность участков сердца, расположенных непосредственно под электродами.

Происхождение зубцов ЭКГ

Зубец P

Комплекс QRS

Происхождение

Сложная форма комплекса QRS обусловлена сложным распространением возбуждения в желудочках, при котором интегральный вектор несколько раз меняет свое направление. Такое распространение обусловлено наличием желудочковой проводящей системы. Основные закономерности распространения возбуждения в желудочках, важные для понимания ЭКГ, следующие:

ветви ножек пучка Гиса стелются по эндокарду;

волокна Пуркинье отходят от них перпендикулярно вглубь миокарда;

тонкий правый желудочек волокна Пуркинье прошивают насквозь (доходят до субэпикарда), толстый левый — лишь на 1/3;

от левой ножки пучка Гиса волокна Пуркинье отходят уже в области межжелудочковой перегородки, от правой — только в области верхушки правого желудочка;

возбуждение сначала быстро выводится на окончания волокон Пуркинье, затем медленнее распространяется по рабочему миокарду (см. выше, разд. «Физиологические свойства сердца»);

Первый участок, где возбуждение выходит на рабочий миокард, — это левая поверхность межжелудочковой перегородки (здесь появляются первые волокна Пуркинье). Волна возбуждения при этом распространяется слева направо; соответственно направлен и интегральный вектор. Это начальный вектор деполяризации желудочков.

Далее возбуждение охватывает верхушку, полностью проходит тонкий правый желудочек и остается только волна, распространяющаяся в толстом левом желудочке. Направление этой волны — справа налево (от эндокарда левого желудочка к его эпикарду); соответственно направлен и интегральный вектор. Это основной вектор деполяризации желудочков.

Последний участок, охватываемый возбуждением, это основание левого желудочка. Волна возбуждения при этом распространяется справа налево и снизу вверх; соответственно направлен и интегральный вектор. Это конечный вектор деполяризации желудочков.

Конфигурация комплекса QRS в том или ином отведении зависит от того, сколько раз меняет интегральный вектор свое направление относительно оси данного отведения. Рассмотрим два примера.

В отведении II (вверху справа):

начальный вектор направлен к отрицательному полюсу; следовательно, он проявится небольшим отрицательным зубцом;

основной вектор направлен к положительному полюсу; следовательно, он проявится высоким положительным зубцом;

Итак, комплекс QRS может иметь самую разную конфигурацию в зависимости от отведения. В некоторых отведениях отдельные зубцы этого комплекса могут вовсе отсутствовать. В связи с этим встает вопрос о том, как обозначать в разных случаях зубцы комплекса QRS, то есть об их номенклатуре.

Отведение aVF — RS.

Особые случаи:

когда зубец R полностью отсутствует, комплекс QRS представлен одним отрицательным зубцом. Такой комплекс называется QS;

если зубцы R меньше отрицательных зубцов комплекса QRS, такие зубцы R часто обозначают r;

если зубцов R (r) несколько, то их нумеруют арабскими цифрами (например, rSr1).

Зубец T

Реполяризация, в отличие от деполяризации, не распространяется по сердцу единой волной, а представляет собой просто окончание ПД то в одной, то в другой клетке. Поэтому зубец T гораздо более изменчив и менее предсказуем, чем зубцы P и QRS. В то же время существует одна закономерность: в норме зубец T конкордантен комплексу QRS, то есть направлен в ту же сторону, что и этот комплекс. В случае, если зубец T направлен в обратную сторону по сравнению с комплексом QRS, его называют дискордантным.

Причина такого поведения зубца T в следующем:

в клетках субэпикардиальных слоев по не совсем понятным причинам ПД заканчивается быстрее;

следовательно, реполяризация в стенке желудочка идет от эпикарда к эндокарду, то есть в направлении, обратном деполяризации (последняя, напомним, идет от эндокарда к эпикарду);

Итак, направления распространения деполяризации и реполяризации противоположны; но и изменения заряда при этих процессах также противоположны (при деполяризации знак наружной поверхности клеток меняется с минуса на плюс, при реполяризации — с плюса на минус). В результате вектор реполяризации направлен в ту же сторону, что и вектор деполяризации.

Электрическая ось сердца

Определение. Как описано выше, во время деполяризации желудочков интегральный вектор постоянно меняет свое направление, постепенно переходя от начального к основному, а затем — к конечному. При этом он описывает во фронтальной плоскости петлю, которая называется векторкардиограммой. Итак, векторкардиограмма отражает поведение вектора в плоскости, например фронтальной.

Векторкардиографическая петля характерным образом ориентирована справа налево и сверху вниз. Иными словами, у интегрального вектора во время деполяризации желудочков есть некоторое преобладающее направление — в норме справа налево и сверху вниз. Это преобладающее направление интегрального вектора деполяризации желудочков называется электрической осью сердца. Электрическая ось сердца приблизительно и в отсутствие грубой патологии совпадает с направлением самого большого вектора деполяризации желудочков, то есть основного вектора.

Более точное определение электрической оси сердца — среднее (за время деполяризации желудочков) направление интегрального вектора.

Положение. Для оценки положения электрической оси сердца используют систему отведений во фронтальной плоскости (см. выше, разд. «Системы отведений»), выражая положение электрической оси сердца в градусах:

нормальное положение — 30—70°;

горизонтальное положение — 0—30°;

вертикальное положение — 70—90°;

отклонение влево — < 0°;

отклонение вправо — > 90°.

Измерение. Существует ряд способов определения электрической оси сердца, но самый простой из них следующий: направление электрической оси сердца примерно совпадает с осью того отведения, в котором амплитуда комплекса QRS максимальна.

При этом под амплитудой комплекса QRS следует понимать абсолютную величину алгебраической суммы всех его зубцов. Иными словами, электрическая ось сердца будет совпадать с отведением № 2 из трех приведенных ниже, так как по абсолютной величине амплитуда комплекса QRS в нем больше, чем в отведении № 1, а алгебраическая сумма зубцов отведения № 3 близка к нулю.

Изменения. Существуют три причины изменений электрической оси сердца:

изменения анатомической оси сердца;

гипертрофии желудочков;

Электрическая ось сердца по понятным причинам всегда отклоняется в ту же сторону, что и анатомическая ось сердца. При вертикальном положении сердца («висячее сердце») наблюдается и вертикальное положение электрической оси сердца, при горизонтальном положении сердца («лежачее сердце») — горизонтальное положение электрической оси сердца.

Гипертрофии желудочков

Здесь важно помнить, что электрическая ось сердца отражает среднее за время деполяризации желудочков направление интегрального вектора. При гипертрофии какого-либо желудочка по нему в течение большего времени будет идти волна возбуждения, следовательно (поскольку эта волна идет от эндокарда к эпикарду) интегральный вектор будет дольше направлен в сторону этого желудочка. Поэтому электрическая ось сердца всегда отклоняется в сторону гипертрофированного желудочка.

Грудные отведения

Особенности грудных отведений обусловлены двумя моментами:

эти отведения, соответственно расположениям их осей, отражают поведение интегрального вектора в горизонтальной плоскости;

Электроды при грудных отведениях располагаются непосредственно над сердцем, и потому на регистрируемую ЭКГ влияет как суммарная электрическая активность сердца (интегральный вектор), так и местная электрическая активность (непосредственно под электродом).

Однако поскольку главными насосами сердца служат желудочки, для описания насосной функции сердца под сердечным циклом понимают цикл работы желудочков, в котором чередуются заполнение желудочков кровью и выброс ими крови в артерии.

Работа клапанов сердца

На входе и выходе обоих желудочков располагаются клапаны. Деятельность клапанов в значительной степени обусловливает особенности сердечного цикла. Эта деятельность описывается следующими закономерностями.

Клапаны пропускают поток крови в направлении от венозного отдела к артериальному:

атриовентрикулярные — из предсердий в желудочки;

Фонокардиограмма.

Систола

1. Сокращению желудочков предшествует их возбуждение, которое отражается на ЭКГ комплексом QRS. Пока все сердце не охвачено возбуждением, кардиомиоциты сокращаются не синхронно, и такое сокращение не способно повысить давление в желудочке; следовательно, атриовентрикулярные клапаны остаются открытыми, а полулунные — закрытыми (см. выше, разд. «Работа клапанов сердца»). Это фаза асинхронного сокращения. Таким образом:

признаком начала этой фазы служит начало комплекса QRS на ЭКГ;

во время этой фазы давление в желудочке не меняется;

Диастола

1. После сокращения желудочек начинает расслабляться, и давление в нем падает. Через какое-то время давление в желудочке становится ниже, чем в аорте, и полулунные клапаны закрываются; на фонокардиограмме возникает II тон. Поскольку давление в желудочке все же остается выше, чем в предсердиях, атриовентрикулярные клапаны также закрыты. Поэтому по мере дальнейшего расслабления желудочка давление в нем продолжает падать, но кровь в желудочек не поступает и его объем не меняется. Это фаза изоволюмического расслабления. Таким образом:

признаком начала этой фазы служат: 1) захлопывание полулунных клапанов; 2) II тон на фонокардиограмме;

во время этой фазы давление в желудочке падает, а его объем не меняется;

Общие принципы. При изучении регуляции деятельности сердца надо ответить на два вопроса: 1) как устроены регулирующие системы? 2) как реагируют на их влияния регулируемые структуры? Первый вопрос мы рассмотрим в разделе «Иннервация сердца», второй — в разделе «Регуляторные влияния на различные свойства сердца».

В зависимости от того, какие системы регулируют деятельность сердца, выделяют влияния:

нервные;

гуморальные;

Нервные влияния на сердце осуществляются парасимпатическими (блуждающими) нервами, выделяющими медиатор ацетилхолин, и симпатическими нервами, выделяющими медиатор норадреналин. Главный гуморальный фактор, влияющий на деятельность сердца, — гормон мозгового вещества надпочечников адреналин.

Список литературы

Руководство по физиологии. Физиология кровообращения. Физиология сердца.- Л.: Наука, 1980.

Физиология человека. Учебник для мед. вузов. 2-е изд. Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. – М.: Медицина, 2003.

Нормальная физиология. Учебник для мед. вузов/ К.В. Судаков. – М. Мед. информ. агентство, 2006.

Фундаментальная и клиническая физиология. Учебник. Под ред. А.Г. Камкина, А.А. Каменского. М.: «Академия», 2004.

Оглавление

Физиологические свойства сердца. Общие принципы работы сердца. Общий план строения сердца

Общие представления о работе сердца. Насосная функция сердца

12 3 4 Следующая ⇒