Фазовый анализ цикла сердечной деятельности.

Циклом сердечной деятельности называется период от начала одной систолы сердца до начала следующей. Сердечный цикл связан с нагнетательной и резервуарной функцией сердца, работой клапанов и изменениями давления в его полостях. При 75 сокращениях сердца в минуту общая продолжительность сердечного цикла равна 0,8 с.

Сердечный цикл состоит из 3 основных фаз: систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы, покоя (рис.5).

Рис.5 Сердечный цикл (при ЧСС 75 в 1мин).

Систола предсердий длится 0,1 с, диастола – 0,7 с. Давление в предсердиях во время систолы повышается до 5-8 мм рт. ст. При этом АВ клапаны открыты, а полулунные закрыты. Обратим внимание, что диастола предсердий на механокардиограмме не видна, т.к. перекрывается систолой и диастолой желудочков. По этой причине диастола предсердий не является фазой цикла сердца.

Систола желудочков длится 0,33 с. Состоит из двух периодов и четырех фаз. Период напряжения (0,08 с) состоит из двух фаз:

1) асинхронного сокращения (0,05 с). В эту фазу происходит асинхронное (неодновременное) сокращение кардиомиоцитов миокарда желудочков, т.к. возбуждение неодновременно достигает всех кардиомиоцитов. При этом давление в желудочках незначительно возрастает, что приводит к закрытию атриовентрикулярных клапанов;

2) изометрического сокращения (0,03 с). В эту фазу происходит изометрическое сокращение миокарда желудочков, т.е. длина мышечных волокон не изменяется, но увеличивается их напряжение. В начале этой фазы атриовентрикулярные клапаны сердца закрываются, а полулунные клапаны еще не открыты, следовательно, полость желудочков замкнута. Жидкость (кровь), как известно, несжимаема, поэтому длина кардиомиоцитов не меняется.

В период напряжения давление в желудочках резко возрастает и, когда оно становится равным 70-80 мм рт. ст. в левом желудочке и 15-20 мм рт. ст. в правом, происходит открытие полулунных клапанов аорты и легочной артерии.

Наступает второй период систолы желудочков – период изгнания крови (0,25 с), который состоит также из двух фаз.

Первая фаза – фаза быстрого изгнания крови (0,12 с). В это время давление в полостях желудочков продолжает быстро нарастать, что обеспечивает переход большей части крови из желудочков в аорту и легочную артерию. По мере уменьшения объема крови в желудочках нарастание давления в них замедляется, и, следовательно, уменьшается отток крови в аорту и легочную артерию.

Наступает вторая фаза периода изгнания крови – фаза медленного изгнания (0,13 с), на высоте которой давление в желудочках достигает максимальных величин: 120-130 мм рт. ст. в левом и 25-30 мм рт. ст. в правом.

Далее наступает следующий этап сердечного цикла диастола желудочков (0,47 с). Давление крови в желудочках становится меньше ее давления в аорте и легочной артерии и кровь из них устремляется обратно в желудочки. При этом кровь, затекая в карманы полулунных клапанов аорты и легочной артерии, смыкает их и, тем самым, перекрывает сообщение этих сосудов с полостями желудочков, что предотвращает дальнейший отток крови в желудочки. Время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). Миокард желудочков продолжает расслабляться дальше, но уже при закрытых атриовентрикулярных и полулунных клапанах, т.е. в условиях замкнутости полостей желудочков. Этот этап диастолы называется периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу этого периода давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях, поэтому кровь, заполняющая предсердия, открывает атриовентрикулярные клапаны и поступает в желудочки. Наступает период наполнения желудочков кровью (0,35 с), состоящий из трех фаз. Фаза быстрого пассивного наполнения (0,08 с), в процессе которой поступление крови в желудочки обеспечивается более высоким ее давлением в предсердиях. По мере наполнения желудочков кровью давление в них постепенно увеличивается и скорость их наполнения снижается – это фаза медленного пассивного наполнения (0,17 с). Вслед за ней наступает фаза активного наполнения (0,1 с), формируемая систолой предсердий.

Как отмечалось выше, диастола предсердий длится 0,7 с. Из них 0,3 с совпадают с систолой желудочков, а 0,4 с – с диастолой желудочков, т.е. в течение 0,4 с предсердия и желудочки находятся в состоянии диастолы, поэтому этот период в деятельности сердца называется общей паузой сердца. За 0,1 с до окончания диастолы желудочков начинается следующая систола предсердий и кардиоцикл повторяется снова.

За одну систолу при ритме сокращений 70-75 в мин сердце выбрасывает в аорту 60-70 мл крови – это систолический объем крови (СО). Систолический объем (СО)– объем крови, которое сердце выбрасывает за один сердечный цикл.

Зависит от:

1) ЧСС – при увеличении ЧСС, СО снижается;

2) зависит от конечного систолического (после изгнание крови в Ж остается 70 мл крови) и диастолического объемов (140-180 мл, это во время диастолы П и Ж наполняются кровью). Их увеличение приводит к увеличению СО.

3) на СО влияет пол, у мужчин больше на 10%;

4) положение тела в пространстве.

Умножив СО на частоту сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин., получим минутный объем крови (МОК), в среднем равный 4,5-5,0 л.

МОК – количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 мин.

МОК=СО х ЧСС

МОК – один наиболее информативных показателей эффективности насосной функции сердца.

Внешние проявления деятельности сердца.

Во время деятельности сердца возникает ряд механических, звуковых и электрических явлений, регистрируя и анализируя которые можно характеризовать состояние сердечно-сосудистой системы у человека.

К внешним проявлениям относятся верхушечный толчок, артериальный пульс, сердечные тоны, биопотенциалы, проецирующиеся на поверхность тела ЭКГ.

Верхушечный толчок возникает в результате того, что сердце при систоле желудочков меняет эллипсовидную форму на более округлую, а также получает реактивную отдачу от выбрасываемой в аорту крови. Это приводит к смещению сердца и толчку о стенки грудной клетки в области среднеключичной линии, в 5-ом межреберье слева. Верхушечный толчок служит признаком наличия сокращения желудочков.

При работе сердца возникают звуковые явления, которые называются тонами сердца. Существует 4 тона сердца, два из которых (I и II) являются основными и их можно прослушать с помощью фонендоскопа, а два других (III и IV) можно выявить только с помощью специального метода – фонокардиографии.

I тон возникает во время систолы желудочков. В его формировании принимают участие следующие компоненты: напряжение мышц желудочков, закрытие атриовентрикулярных клапанов, открытие полулунных клапанов аорты и легочной артерии, динамический эффект крови, выбрасываемой из желудочков, вибрация стенок начальных отделов магистральных сосудов (аорта, легочная артерия). Из этих компонентов основным является захлопывание атриовентрикулярных клапанов. Это позволяет прослушивать первый тон и судить о состоянии атриовентрикуляных клапанов – левого (митрального или двустворчатого) и правого (трехстворчатого).

II тон называется диастолическим, т.к. он возникает в начале диастолы желудочков и обусловлен в основном закрытием полулунных клапанов аорты и легочной артерии, а также динамическим эффектом крови, при этом возникающим. По характеру II тона можно судить о функциональном состоянии полулунных клапанов. Лучшим местом прослушивания клапанов аорты является II межреберье справа у края грудины, а легочной артерии – II межреберье слева также у края грудины. Кроме того, звуковые явления, связанные с функционированием клапанов аорты, можно прослушать слева у грудины на месте прикрепления III-IV ребер. II тон очень громкий.

III тон возникает в результате вибрации стенок желудочков в фазу их быстрого наполнения кровью.

IV тон связан с колебаниями стенок желудочков в фазу добавочного наполнения их кровью во время систолы предсердий.

Исследование звуковых явлений, сопровождающих работу сердца, имеет большое значение. При различной патологии клапанного аппарата сердца и магистральных сосудов наблюдаются изменения характера тонов, появление шумов, по особенностям которых судят о локализации и степени поражения клапанного аппарата.

Сужение отверстий между створками клапанов (стеноз) или неплотное их смыкание (недостаточность) вызывает появление сердечных шумов, возникающих вследствие вихреобразного (турбулентного) движения крови через отверстия клапанов. Эти шумы имеют диагностическое значение при поражениях клапанов сердца.

Артериальный пульс.

Артериальный пульс – колебание артериальной стенки, вызванное систолическим повышением давления в артериях. Артериальный пульс является результатом пульсовой волны, которая возникает в аорте при реализации (выбрасывании) сердцем систолического объема. Со скоростью которая возникает 5 м/с пульсовая волна прибегает от аорты по всем артериям вплоть до артериол, где затухает (исчезает). Обратим внимание, что скорость пульсовой волны в несколько раз выше скорости кровотока. Он отражает деятельность сердца и функциональное состояние артерий. Артериальный пульс можно исследовать путем пальпации любой доступной артерии. При этом можно выявить ряд клинических характеристик пульса (частоту, быстроту, амплитуду, напряжение, ритм, ритмичность).

Частота пульса характеризует частоту сердечных сокращений:

В состоянии покоя частота пульса колеблется от 60 до 80 в минуту. Урежение пульса (менее 60) называется брадикардией, а учащение (более 80) – тахикардией.

Быстрота пульса - это скорость, с которой происходит повышение давления в артерии во время подъема пульсовой волны и снижение во время ее спада. Различают быстрый и медленный пульс. Быстрый пульс наблюдается при недостаточности аортального клапана, когда давление в сосуде быстро падает после окончания систолы. Медленный пульс наблюдается при сужении аортального устья, когда давление в сосуде медленно нарастает во время систолы.

Амплитуда пульса – это амплитуда колебания стенки сосуда. Амплитуда пульса зависит в первую очередь от величины систолического объема сердца. На нее также влияет эластичность сосудов: при одинаковом ударном объеме амплитуда пульса тем больше, чем меньше эластичность сосуда и, наоборот. Например, амплитуда пульса увеличивается в старческом возрасте вследствие склерозирования стенок артерий.

Напряжение пульса (твердость пульса) оценивается тем усилием, которое необходимо приложить, чтобы сдавить артерию до прекращения ее колебаний. По этому признаку различают мягкий и твердый пульс.

В норме водителем ритма I порядка является синоатриальнй узел, и сердце сокращается с той частотой, с которой возникают импульсы в этом узле. Поэтому нормальный ритм называют синусовым. При некоторых видах патологии роль водителя ритма могут брать на себя участки проводящей системы, расположенные ниже синоатриального узла: в предсердиях, атриовентрикулярном узле или желудочках.

Ритмичность пульса. В норме сердце сокращается ритмично, т.е. циклы сердца имеют одинаковую продолжительность. Нарушение ритмичности называют аритмиями. Например, в конце фазы выдоха частота сокращений сердца уменьшается, что связано с повышением тонуса блуждающих нервов, а во время вдоха частота несколько возрастает. Это дыхательная аритмия, она является физиологической, наиболее ярко проявляется у детей. Выраженные аритмии пульса наблюдаются при некоторых патологиях сердца и возникают либо при экстрасистолах, либо при блокаде в проводящей системе. Существует понятие дефицита пульса – состояние, при котором число пульсовых колебаний меньше числа сердечных сокращений. Это обусловлено тем, что происходит выпадение отдельных пульсовых колебаний в результате значительного уменьшения объема сердечного выброса, который не создает повышения давления крови в аорте, достаточного для распространения пульсовой волны до периферических артерий.

Т.о. ритм и ритмичность тесно связанные, но тем не менее отличные друг от друга понятия. Например, эти два параметра работы сердца оцениваются как раздельные этапы анализа ЭКГ.

Для более детального анализа пульса производится его графическая регистрация, позволяющая регистрировать отдельные пульсовые волны. Запись пульса артериального сосуда получила название сфигмограммы. На сфигмограмме различают четыре части (рис.6).

Рис.6. Сфигмограмма.

Подъем волны – анакрота (сd) – возникает в систолу в результате повышения давления в артериальном сосуде и растяжения его стенки под влиянием крови, выброшенной в начале фазы изгнания. Спад волны – катакрота (gh) – возникает в начале диастолы в результате начавшегося понижения давления в сосуде. Повторный подъем волны – дикротический подъем(g) – возникает в следующий период диастолы в результате того, что уже закрывшиеся полулунные клапаны отражают устремившуюся к сердцу кровь, что создает в артериях вторичную волну повышения давления и растяжение их стенок. Четвертый компонент сфигмограммы – инцизура (f) (углубление, выемка) формируется условиями возникновения катакроты и дикротического подъема.

Венный пульс.

В мелких и средних венах пульсовые колебания давления отсутствуют, но в крупных венах они имеют место – венозный пульс. Природа венозного пульса принципиально отличается от артериального. Повторимся, в артериях пульс возникает в результате прохождения пульсовой волны по эластическим стенкам артерий. Вены и капилляры обладают эластическими свойствами, поэтому в них нет пульсовой волны. Венозный пульс (колебание стенок вен) прослеживается только в некоторых крупных венах, вследствие передачи на них колебании стенок артерий прилежащих к этим венам. Например, стенка яремной вены колеблется пульсовой волной, проходящей по сонной артерии, стенки полых вен – при ритмической работе сердца.

Наиболее отчетливо венозный пульс проявляется на яремной вене. Запись венозного пульса называется флебограммой, на которой различают три зубца: а, с, v (рис 7.).

Рис.7. Флебограмма.

Зубец а возникает во время систолы правого предсердия, смыкания устья полых вен, при этом кровь застаивается в яремной вене и происходит повышение давления в ней и стенки растягиваются.

Зубец с возникает в систолу левого желудочка в результате действия пульсирующей сонной артерии на лежащую рядом с ней вену и повышения при этом в ней давления.

Зубец v возникает в конце систолы и начале диастолы правого желудочка в результате того, что в это время предсердия наполнены кровью и ее дальнейшее поступление становится невозможным. Снова происходит застой крови в венах и растяжение их стенок.