Система кровообращения. Физиология сердца (фазы сердечной деятельности, тоны сердца, электрокардиограмма)

Система кровообращения обеспечивает непрерывное движение крови по сосудам. Она состоит из двух отделов: сердца и сосудов. Вы детально изучали на гистологии и анатомии их строение. А в курсе биофизики рассматривали отдельные механизмы их функционирования. Поэтому я опускаю в данной лекции многие вопросы, как морфологии, так и функции. Тем более, что на одной из первых лекций мы уже рассмотрели с Вами функциональные особенности сердечной мышцы. Целью данной лекции является изучение физиологических особенностей работы сердца, которые имеют особое значение для клиники.

Фазы сердечной деятельности. Началом работы сердца является систола предсердий. Правое предсердие сокращается раньше левого на 0,01 с в связи с тем, что именно в правом предсердии находится основной водитель ритма. От него начинается распространение возбуждения по сердцу. Продолжительность этой фазы работы сердца составляет 0,1 с. Во время систолы предсердий давление в них повышается: в правом до 5-8 мм рт. ст., а в левом – до 8-15 мм рт.ст. Кровь переходит в желудочки и это сопровождается закрытием атриовентрикулярных отверстий. С переходом возбуждения на атриовентрикулярный узел и проводящую систему желудочков начинается их систола. Систола желудочков происходит одновременно (предсердия в это время находятся в состоянии расслабления). Продолжительность систолы желудочков около 0,3 с. Систола желудочков начинается с фазы асинхронного сокращения. Она продолжается около 0,05 с и представляет собой процесс распространения возбуждения и сокращения по миокарду. Давление в желудочках при этом практически не меняется. В ходе дальнейшего сокращения, когда давление в желудочках возрастает до величины, достаточной для закрытия антиовентрикулярных клапанов, но недостаточной для открытия полулунных, наступает фаза изометрического сокращения. Ее продолжительность до 0,03 с. Иногда эти фазы объединяют в одну и называют фазой напряжения (0,05-0,08 с). В эту фазу давление в правом желудочке возрастает до 30 - 60 мм рт. ст., а в левом – до 150 – 200 мм рт. ст.

Во время асинхронного сокращения увеличивается напряжение (клапаны закрыты) и не меняется длина мышечного волокна. В конце фазы напряжения давление обеспечивает открытие полулунных клапанов и начинается следующая фаза систолы желудочков – быстрое изгнаниекрови. Во время этой фазы, которая длится от 0,05 до 0,12 с, давление достигает максимальных значений. В дальнейшем давление падает до 20-30- мм рт.ст. и 130-140 мм рт.ст. в соответствующих желудочках и этот момент их работы называется медленное изгнаниекрови. Продолжительность этой фазы систолы желудочков от 0,13 до 0,20 с. С ее окончанием давление резко падает. В магистральных артериях давление снижается значительно медленнее, что обеспечивает захлопывание, в последующем, полулунных клапанов и предотвращает обратный ток крови. Но это уже происходит в тот момент, когда мышца желудочка начинает расслабляться и наступает их диастола. Промежуток времени от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов составляют первую фазу диастолы, которая получила название протодиастолической.

После нее возникает фаза диастолы – спадения напряжения или изометрического расслабления. Она проявляется при еще закрытых клапанах и продолжается приблизительно 0,05-0,08 с до того момента, когда давление в предсердиях оказывается выше давления в желудочках (2-6 мм рт.ст.), что приводит к открытию антивентрикулярных клапанов, вслед за которым кровь переходит в желудочек. Вначале это происходит быстро (за 0.05 с) – фаза быстрого наполнения кровью желудочков, а потом медленно (за 0,25 с) – фаза медленного наполнения кровью желудочков. В течение этой фазы происходит непрерывное поступление крови из магистральных вен, как в предсердия, так и в желудочки. И, наконец, последней фазой диастолы желудочков является их наполнение за счет систолы предсердий (0.1 с). Вся диастола желудочков, таким образом, продолжается около 0,5 с. Если сложить время систолы желудочков и их диастолы, то мы получим время, которое соотвествует полному сердечному циклу, оно составляет у взрослого человека – 0,8 с.

Длительность сердечного цикла у новорожденных составляет 0,4-0,5 с. Длительность систолы желудочков у них немного больше, чем диастолы (0,24 и 0,21 с – соотвественно). С возрастом соответственно увеличивается длительность сердечного цикла. У грудных детей она составляет 0,40-0,54 с. Продолжительность систолы желудочков у грудных детей 0,27 с. У детей 7-15 лет она может быть даже большей. Длительность сердечного цикла увеличивается в основном за счет диастолы желудочков.

Во время работы сердца есть такой момент, когда и предсердия и желудочки вместе (одновременно) находятся в состоянии диастолы. Этот период работы сердца называется паузой сердца, продолжительность которой составляет 0,4 с.

За систолу сердце выбрасывает в кровоток до 70-100 мл крови. Этот объем крови получил название - систолический объем (СО). Если умножить СО на частоту сердечных сокращенией (ЧСС), то мы получим минутный объем (МО)работы сердца, величина которого составляет около 4,0 – 5,0 л.

Величина СО у грудных детей около 10,0 мл. К 6 месяцам в среднем удваивается, к 1 году – утраивается. У 8-летних детей СО в 10 раз, а у взрослых в 20 раз больше, чем у новорожденных. Увеличивается и МО, к году он имеет величину около 1250 мл, к 8 годам – 2800 мл.

Тоны сердца. Это звуковые явления, которые сопровождают работу сердца. В основе их возникновения лежат колебания различных структур сердца: клапанов, мышц, сосудистой стенки. Как и всякие колебания, тоны характеризуются интенсивностью (амплитудой), частотой и продолжительностью. В клинической практике методами их определения являются: выслушивание – аускультация и графическая регистрация – фонокардиография.

I тон – систолический - более низкий и протяжный, возникает в области атриовентрикулярных клапанов одновременно с началом систолы желудочков. Его причиной является закрытие и напряжение атриовентрикулярных клапанов, колебания стенок полостей сердца при систоле и сокращение мускулатуры желудочков. Длительность этого тона – 0,08-0,25 с, а частота – 15-150 Гц. Выслушивается этот тон оптимально в области верхушки сердца.

II тон – диастолический -более высокий и короткий. Его длительность составляет 0,04-0,12 с , а частота – 500-1250 Гц. Его причиной является колебание полулунных клапанов, иногда они бывают так выразительны, что различается раздвоение тона. Выслушивается этот тон во втором межреберье справа и слева от грудины.

III тон – желудочковый галоп – связан с колебаниями мышечной стенки желудочков при их растяжении (сразу же после второго тона). Его иногда называют тоном наполнения. Чаще всего его выслушивают или регистрируют на фонокардиограмме (ФКГ) у детей и спортсменов. Выслушивается этот тон как слабый, глухой звук, чаще всего на верхушке сердца (в положении лежа) и области грудины (в положении стоя). Регистрируется на ФКГ.

IV тон – предсердный галоп – связан с сокращением предсердий, когда они активно наполняют желудочек кровью. Выслушивается редко, чаще регистрируется на ФКГ

У новорожденных детей на ФКГ также имеются первый и второй тоны, а иногда третий и четвертый. У большинства детей этого возраста первый тон короче, а второй продолжительнее, чем у взрослых. У детей грудного возраста сохраняется относительная краткость первого тона. У большинства детей этого возраста, наблюдается расщепление второго тона. Это происходит вследствие захлопывания клапанов аорты и легочной артерии в разное время. У грудных детей на ФКГ нередко видны третий и четвертый тоны. С возрастом у детей постепенно увеличивается длительность первого тона. Расщепление второго тона может иметь место в возрасте 1-7 лет и у подростков.

Наиболее широкое распространение в клинической практике получила регистрация и анализ электрических потенциалов, возникающих при деятельности сердца.

Электрокардиограмма –это периодически повторяющаяся кривая, отражающая протекание процесса возбуждения сердца во времени. Отдельные элементы электрокардиограммы (ЭКГ), зубцы, сегменты, интервалы и комплексы, получили специальные наименования. Каждый элемент ЭКГ отражает распространение процесса возбуждения по определенным участкам сердца и имеет временную (в секундах) и высотную (в мВ) характеристику. Анализ ЭКГ, независимо от отведения (их характеристику Вы подробно изучали в курсе биофизики), дают на основании изучения зубцов (P,Q,R,S,T), интервалов (PQ, ST, TP, RR), сегментов (PQ,ST) и комплексов (P – предсердный и QRST – желудочковій).

Так как сердечный цикл начинается возбуждением предсердий, то первый зубец на ЭКГ – это зубец P.Он характеризует возбуждение предсердий. Его восходящая часть – правого, а нисходящая – левого предсердия. В норме его характеристика: продолжительность от 0,07 до 0,11 с, высота – от 0,12 до 0,16 мВ. В III стандартном отведении он может отсутствовать, быть двухфазным или отрицательным. В положениях V_1, V₂ – он положительный, V_3, V₄ –постепенно увеличивается. В однополюсных отведениях от конечностей: aVR- он отрицательный, aVL и aVF – положительный.

Сегмент PQ –это отрезок прямой на изоэлектрической оси, от конца зубца P до начала зубца Q. Он характеризует время атриовентрикулярной задержки и составляет 0,04- 0,1 с.

Интервал PQ-участок ЭКГ от начала зубца P до начала зубца Q, характеризует распространение возбуждения от предсердий к желудочкам. Продолжительность этого интервала от 0,12 до 0,21 с.

Зубец Q -характеризует возбуждение межжелудочковой перегородки и папиллярной мускулатуры. Его продолжительность в норме от 0,02 до 0,03 с, высота – до 0,1 мВ. Он может отсутствовать в первом стандартном отведении.

Зубец R -характеризует возбуждение основной мускулатуры желудочков. Его высота 0,8-1,6 мВ, продолжительность от 0,02 до 0,07 с. В грудных отведениях V₁ и V₂ он маленький, в положении V₃ и V₄ –возрастает, а в положении V₅ и V₆ он вновь уменьшается.

Зубец S – характеризует возбуждение в отдаленных участках желудочков. Его высота достигает до 0,1 мВ и продолжительность до 0,02-0,03 с. Иногда он отсутствует в I стандартном отведении. В грудных отведениях V₁ и V₂ - он глубокий, далее уменьшается, а в положении V₅ и V₆ – может отсутствовать.

Сегмент ST –отрезок прямой на изоэлектрической линии от конца зубца S до начала зубца Т и характеризует тот момент, когда оба желудочка одновременно возбуждены. Его продолжительность от 0,1 до 0,15 с.

Зубец Т – характеризует процесс реполяризации миокарда, его высота от 0,4 до 0,8 мВ и продолжительность от 0,1 до 0,25 с. В стандартном положении I – всегда положительній, во II – часто положительный и в III – может быть положительным, двухфазным и отрицательным. В положении V₁ и V₂ иногда он отрицательный, а в положении aVF – отрицательный.

Интервал ТР -характеризует общую паузу сердца, ее продолжительность составляет 0,4 с.

Интервал RR – характеризует полный сердечный цикл, его продолжительность составляет 0,8 с.

Комплекс Р –предсердный, QRST – желудочковый.

Так как возбуждение сердца начинается с его основания, то эта область является отрицательным полюсом, область же верхушки сердца – положительным. Электродвижущая сила (ЭДС) сердца имеет величину и направление. Направление ЭДС принято называть электрической осью сердца. Чаще всего она располагается параллельно анатомической оси сердца (нормограмма). Направление того или иного зубца на ЭКГ отражает ориентацию интегрального вектора. Когда вектор направлен к верхушке сердца, на ЭКГ записываются положительные (по отношении к электрической оси) зубцы, а если к основанию – отрицательные. Вследствие определенного положения сердца в грудной клетке и формы тела человека, электрические силовые линии, возникающие между возбужденным и невозбужденным участком сердца, распределяются по поверхности тела неравномерно. Если электрическая ось сердца становится горизонтальной (лежачее сердце), то это называется левограммой, а в случае ее вертикального положения (висячее сердце) – правограммой.

ЭКГ новорожденных имеет следующие особенности. В I стандартном отведении зубец R маленький, а зубец S глубокий, его амплитуда в 2-3 раза больше амплитуды зубца R. В III стандартном отведении, наоборот, зубец R имеет большую амплитуду, а зубец S мал. Электрическая ось сердца направлено вправо (правограмма является следствием относительно большой массы миокарда правого желудочка). Кроме того, у новорожденных велики зубцы Р и Т. Высокий зубец Р у них обусловлен относительно большой массой предсердий. Величина интервала PQ у новорожденных меньше (0,11 с), чем у взрослых (0,15 с). Длительность комплекса QRS (0,04 с) также меньше, чем у взрослых (0,08 с).

У грудных детей вследствие преимущественного роста левого желудочка электрическая ось сердца смещается влево. С 3-4 месяца у части детей правограмма сменяется нормограммой. На 1 –ом году жизни у детей наблюдаются как правограммы (у 45%), так и нормограммы (у 35 %). Изредка регистрируются левограммы. У грудных детей увеличиваются зубцы R в I и II отведениях, а в III отведении зубец R уменьшается. Зубец R становится выше зубца Р в 6 раз.

В период раннего и первого детства (1 год – 7 лет) продолжается увеличение амплитуды зубца R относительно зубца Р. Уменьшается зубец Q, а зубец Т - увеличивается.

У детей 4-6 лет значительно увеличивается интервал PQ, немного удлиняется желудочковый комплекс. В период первого детства почти одинаково встречаются нормограммы и правограммы. Несколько чаще, чем у грудных детей, регистрируются левограммы.

У детей 8-12 лет увеличивается различие амплитуд зубца Р в стандартных отведениях (в первом отведении – наибольшая амплитуда, в третьем – наименьшая). В III отведении зубец Р может быть отрицательным. Увеличивается зубец R в I отведении и уменьшается в III. Электрическая ось продолжает смещаться влево.

В подростковом возрасте ЭКГ приближается к ЭКГ взрослых. На них нередко имеется расщепление или зазубренность комплекса QRS в III отведении. Сегмент ST часто плавно поднимается и переходит в большой зубец Т. У 27% подростков зубец Т в III отведении отрицательный. У подростков чаще всего регистрируется «вертикальный тип» нормограммы (угол альфа от 71 до 90^о), реже «промежуточный» или «основной» тип, еще реже – правограммы.

Лекция 12.