Общие представления о работе сердца

1. Насосная функция сердца
2. Цель работы сердца — перекачивать кровь из вен в артерии.
3. 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;
• Клапаны сердца расположены на входе и выходе желудочков, открываясь в направлении от венозного конца к артериальному. Тем самым клапаны препятствуют обратному току крови.

Работа сердца состоит из трех основных фаз:

1.Систола предсердий, во время которой кровь из предсердий вбрасывается в артерии (аорту и легочную артерию).

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

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

Физиологические свойства сердечной мышцы

§ автоматизм – способность самовозбуждаться, генерировать ПД (потенциал действия) самопроизвольно, без раздражителя,

§ возбудимость – способность возбуждаться, генерировать ПД в ответ на раздражители,

§ проводимость – способность проводить ПД, то есть передавать возбуждение на соседние невозбужденный участки.

§ сократимость – способность сокращаться.

Эти свойства обеспечивают:

• ритмичность сокращения,
• последовательность сокращения камер сердца,
• чередование сокращения и расслабления.

Сердце состоит из двух типов мышечных клеток:

• рабочих кардиомиоцитов, обеспечивающих сокращения сердца, им присущи такие свойства сердечной мышцы как возбудимость и сократимость,
• атипичных кардиомиоцитов, обеспечивающих ритмичность и последовательность сокращения камер сердца, им свойственны автоматизм, возбудимость и проводимость.

Атипичные клетки формируют проводящую систему сердца состоящую из:

• синусового узла,
• атриовентрикулярного узла,
  внутрижедудочковой проводящей системы: (пучок Гиса, ножки пучка Гиса правая и левая, последняя образует две ветви переднюю и заднюю; волокна Пуркинье.

Автоматизм – это способность сердца сокращаться самопроизвольно. Автоматизм сердца обусловлен способностью атипичных кардиомиоцитов (клеток проводящей системы сердца) самопроизвольно возбуждаться - генерировать ПД. Поэтому эти клетки проводящей системы сердца называют водителями ритма, или пейсмекерам В проводящей системе существует градиент автоматизма – разная способность генерировать частоту сердечного сокращения.

Синусовый узел в покое генерирует 60-80 импульсов в минуту (водитель ритма I порядка), предсердно-желудочковый узел – 60-40 (водитель ритма II порядка), пучок Гиса – 40-30 в минуту (водитель ритма III порядка), ножки пучка Гиса, волокна Пуркинье – 30-25 в минуту (водитель ритма IV порядка). Синусовый узел подвержен нейрогуморальным механизмам регуляции. При стрессе, физической нагрузке, то есть при раздражении симпатической нервной системы и выбросе в кровь катехоламинов, он способен генерировать до 160-170 импульсов в минуту, благодаря чему сердце ускоряет свою работу и поддерживается адекватный кровоток в организме. При распаде адреналина, норадреналина и активизации парасимпатической нервной системы сердце замедляет свой бег.

Водители ритма II, III и IV порядка не подвержены нейрогуморальным механизмам регуляции и не способны вырабатывать большего числа импульсов, и сердце, в итоге, становится неспособно обеспечивать необходимый уровень кровообращения.

В норме автоматизм проявляет только синусовый узел, поэтому он называется истинным, ведущим. Остальные структуры включаются при нарушении поступления импульса от синусового узла – их называют скрытыми, латентными водителями ритма.

Проводимость, возбудимость, сократимость

Возбуждение и последующее сокращение камер сердца, должно происходить в строго определенной последовательности:

1. Начаться в синусовом узле – ушке правого предсердия, в области устья полых вен, для того чтобы они могли сдавиться и не было обратного тока крови при сокращении предсердий; охватив предсердия, перейти на желудочки с задержкой в a-v узле, чтобы:

2. предсердия могли сократиться перед систолой желудочка;

3. не более 200-220 импульсов в минуту прошло к желудочкам при избыточном образовании их в предсердиях – функция привратника (фильтрация);

4. распространиться по желудочкам с большой скоростью, чтобы их сокращение было как можно более синхронным и мощным.

Все эти требования удовлетворяются благодаря:

1) разной скорости проведения импульса ПД:

в рабочем миокарде до 1 м/сек

в атриовентрикулярном узле несколько сантиметров в секунду;

во внутрижелудочковой проводящей системе до 5 метров в секунду;

2) наличию фиброзого кольца, который играет роль каркаса для МК и ТК, и роль изолятора отделяя мышечные волокна предсердий от мышечных волокон желудочков, что «заставляет» импульс следовать через в норме только через a-b узел.

Возбуждение миокарда приводит к сокращению камер сердца (систоле), прекращение возбуждения покой к расслаблению (диастоле). В сердце, в отличие от скелетной мышцы, всегда сокращаются все мышечные волокна, но сила сокращения отдельного мышечного волокна может регулироваться.

Сокращение мышечных волокон происходит благодаря вхождению Са в клетку в период возбуждения, что обеспечивает взаимодействие сократительных белков актина и миозина. Расслабление мышечной клетки происходит при удалении Са кальциевыми насосами из внутриклеточного пространства.

Резюме:

В норме сердце сокращается под влиянием электрических импульсов (ПД), исходящих из синусового узла.

При непоступлении электрического импульса из синусового узла роль водителя ритма принимают на себя латентные, скрытые водители ритма: a-v узел, пучок Гиса, ножки пучка Гиса – волокна Пуркинье.

Распространяется возбуждение по миокарду в строго определенной последовательности:

СУ ® предсердия ® a-v узел с задержкой 0,1-0,2 секунды ® пучок Гиса ® ножки пучка Гиса ® волокна Пуркинье ® миокард желудочков.

Благодаря строгой последовательности, распространение возбуждения и сокращение камер сердца также происходит синхронно и последовательно, сначала предсердия, а потом желудочки.

Основы электрокардиографии

Общие положения

Электрокардиограмма (ЭКГ) – это графическая запись электрической активности сердца с поверхности тела, то есть регистрация чередования процессов возбуждения миокарда и покоя.

Аппарат, с помощью которого происходит графическая запись электрических процессов в сердце, называется электрокардиограф, а сама запись электрокардиограммой. Основой любого кардиографа служит гальванометр – прибор, с помощью которого можно замерить электрическое поле, которое всегда существует вокруг электрических зарядов. Если меняется электрический заряд, то меняется электрическое поле, что ведет к отклонению стрелки гальванометра и пера кардиографа, связанных воедино. Если при этом осуществлять запись отклонений пера на бумаге в течение определенного времени, то получится электрокардиограмма.

История электрокардиографии относится к 1786 году, когда Гальвани установил наличие электрических явлений и электрических сил, возникающих при мышечном движении.

• 1849 год - Дюбуа-Реймон установил, что в нервах и мышцах возбужденная часть электроотрицательна по отношению к находящейся в покое.
• 1854 год - Гельмгольц показал, что каждая точка мышцы в момент своего возбуждения перед началом сокращения становится электроотрицательной по отношению к участкам мышцы, находящимся в покое.
• 1887 год - Уоллер впервые зарегистрировал электродвижущую силу.
• 1903 год - Эйнтховен впервые записал электрокардиограмму, используя струйный гальванометр, который в последующем стал прообразом электрокардиографа.
• 1924 год - Эйнтховен за это открытие стал лауреатом Нобелевской премии.

По ЭКГ можно судить:

ü откуда выходит электрический импульс;

ü как он распространяется по отделам сердца;

ü в какой последовательностивозбуждаются камеры сердца.

По ЭКГ признакам можно выявить и определить:

ü очаги патологических источников возбуждения, вызывающие нарушения сердечного ритма:

ü участки блокад проведения;

ü очаги ишемии и некроза миокарда, гипертрофии, перегрузки и т.д.

Электрическая активность сердца характеризуется сменой состояния покоя и возбуждения. В состоянии покоя все клетки поляризованы: наружная мембрана имеет положительный заряд, а внутренняя отрицательный. Положительный заряд на внешней стороне мембраны обусловлен тем, что концентрация ионов натрия в 10 -20 раз больше чем внутри.

Калий же сосредоточен внутри клетки, здесь его в 30 раз больше чем снаружи. Отрицательный заряд на внутренней мембране объясняется тем, что калий связан с белковым комплексом, имеющим мощный отрицательный заряд.

В состоянии покоя открыты медленные калиевые каналы по которым калий медленно вытекает из клетки формируя на внешней стороне мембраны еще больший положительный заряд, а внутри клетки нарастает величина отрицательного заряда, так как отрицательно заряженный белок остается внутри клетки. При этом создается разность потенциала между наружной и внутренней мембраной, его называют потенциалом покоя. В разных клетках его величина варирует от – 40 до – 100 МВ.

По мере нарастания положительного заряда на внешней стороне мембраны а отрицательного на внутренней, при медленной утечке калия, разность потенциала увеличивается и при достижении некоторой критической величины натрий не может сдерживаться натриевыми каналами, они открываются и натрий устремляется внутрь клетки по концентрационному градиенту, из области с более высокой концентрацией натрия в область с более низкой, до выравнивания уровня концентрации натрия снаружи и внутри клетки. Возникает потенциал действия.

При этом определенное значение в движении натрия имеет электрический градиент по которому натрий отталкивается от одноименно заряженного калия и стремится к отрицательному заряду внутри клетки. В результате внутренняя мембрана приобретает положительный заряд (к калию добавился натрий) а наружная - отрицательный (анионы хлора, ОН). Этот процесс смены заряда характеризует первую фазу возбуждения и называется ДЕПОЛЯРИЗАЦИЕЙ.

Атипичные клетки (пейсмекеры) способны самовозбуждаться, то есть обладают способностью к спонтанной деполяризации, а типичные возбуждаются от соседних клеток или внешнего раздражителя. Минимальным критическим потенциалом, при котором начинается деполяризация обладают пейсмекерные клетки синусового узла, поэтому он в норме самовозбуждается первым и задает ритм работы сердца.

Вхождение натрия и изменение отрицательного внутриклеточного заряда на положительный приводит к открытию быстрых калиевых каналов, по которым калий выходит из клетки по электрическому (одноименные заряды калия и натрия отталкиваются) и концентрационному градиенту (калия внутри клетки больше чем снаружи) до их выравнивания. Вследствие чего наружная мембрана клетки вновь приобретает положительный заряд, а внутренняя - отрицательный. Этот процесс носит название РЕПОЛЯРИЗАЦИИ и является второй фазой возбуждения.

Кальций входит в клетки в период деполяризации и реполяризации делая возможным скольжение актиновых и миозиновых белковых нитей относительно друг друга и сокращение типичных кардиомиоцитов.

В период деполяризации и ранней реполяризации клетки не способны ответить возбуждением даже на сверхсильный раздражитель, это рефрактерный период.

Движение волны возбуждения по сердцу сопровождается сменой электрического заряда на поверхности сердца. На границе между возбужденной - деполяризованной тканью (имеющей отрицательный заряд) и невозбужденной тканью (имеющей положительный заряд) создается фронт волны, разность потенциалов. Эта разность потенциалов и есть источник электрического поля.

В области фронта волны возникают участки миокарда, обладающие дипольныммоментом – вектором, направленным перпендикулярно фронту волны от деполяризованной клетки к недеполяризованной (от – к +).

В каждый момент времени все дипольные моменты складываются по правилам сложения векторов, образуя результирующий или интегральныйвектор. Этот интегральный вектор и есть тот показатель электрического поля сердца, который регистрируется на ЭКГ с помощью регистрирующего устройства гальванометра, являющегося основой любого электрокардиографа.

При этом один электрод соединяют с положительным полюсом (положительный электрод), другой с отрицательным (отрицательный электрод). Если интегральный вектор направлен к положительному полюсу отведения, то формируется положительный зубец, если к отрицательному – отрицательный зубец.

Процесс возбуждения миокарда заканчивается тем, что в атипичных клетках практически выравнивается концентрация ионов калия, натрия на внутренней и внешней стороне мембраны, а для того чтобы в следующий раз возник потенциал действия калия должно стать в 30 раз больше внутри клетки а натрий должен сконцентрироваться на внешней стороне мембраны в 10-20 раз больше.

В типичных кардиомиоцитах ионы кальция обеспечивают взаимодействие сократительных белков, актина и миозина, в результате чего миоциты сокращаются (систола), а для того чтобы они расслабились (диастола) кальций должен быть удален из внутриклеточного пространства.

Этот перенос ионов против градиента концентрации происходит активно, то есть с потреблением энергии: включатся специальные насосы, которые качают катионы по специальным каналам: калиевым, натриевым и кальциевым. Энергия при этом, в виде молекул АТФ, должна непрерывно образовываться внутри клеток, в митохондриях, ведь для переноса 4-х молекул натрия нужна 1 молекула АТФ, а в сутки в организме человека образуется до 34 кг АТФ.

Элементы нормальной электрокардиограммы.
QRS – соответствует возбуждению желудочков – длительность 0,08-0,10 сек.
T – фаза реполяризации желудочков.

Таким образом, выделяют следующие фрагменты ЭКГ:

1. Зубцы: P, Q, R, S, T

2. Сегменты – расстояние между зубцами.

3. Интервалы - это участок ЭКГ, включающий в себя сегмент и зубец.

Отведения ЭКГ

Общепринятыми являются 12 отведений ЭКГ:

• 3 стандартных по Эйнтховену;
• 3 усиленных от конечностей по Гольдбергу;
• 6 грудных отведений по Вильсону.

Три стандартные отведения – двухполюсные, остальные однополюсные.

При снятии отведений от конечностей регистрирующие электроды накладываются на:

· правую руку R – красного цвета;

· левую руку L – желтого цвета;

· левую ногу F – зеленого цвета;

· правую ногу – заземляющий электрод черного цвета.

Для однополюсного отведения:

· нулевой электрод (объединяющий электроды RLF) присоединен к отрицательному полюсу электрокардиографа;

· активный V к положительному полюсу электрокардиографа.

Стандартные отведения обозначаются римскими цифрами I, II, III, усиленные aVL, аVR, аVF.

Для снятия грудных отведений активный электрод накладывают на грудную клетку в определенной точке:

1. V1 – IV межреберье справа от грудины.

2. V2 – IV межреберье слева от грудины.

3. V3 – между V2 и V4

4. V4 – 5 ое межреберье по средней ключичной линии.

5. V5 – 5ое межреберье по передней подмышечной линии.

6. V6 - 5ое межреберье по средней подмышечной линии.

Грудные отведения характеризуют состояние миокарда в горизонтальной плоскости, а стандартные и усиленные - во фронтальной.

Выбор усиления электрокардиографа

Усиление каждого канала электрокардиографа подбирается таким образом, чтобы напряжение 1 mV вызывало отклонение гальванометра и регистрирующей системы, равное 10 мм. Для этого в положении переключателя отведений «О» регулируют усиление электрокардиографа и регистрируют калибровочный милливольт.

При необходимости можно изменить усиление: уменьшить при слишком большой амплитуде зубцов ЭКГ (1 mV = 5 мм) или увеличить при малой их амплитуде (1 mV= 15 или 20 мм).

Запись ЭКГ осуществляют при спокойном дыхании. Вначале записывают ЭКГ в стандартных отведениях (I, II, III), затем в усиленных отведениях от конечностей (aVR, aVL и aVF) и грудных отведениях (V1-V6). В каждом отведении регистрируют не менее 4 сердечных циклов. ЭКГ регистрируют, как правило, при скорости движения бумаги 50 мм • с-1. Меньшую скорость (25мм•с-1) используют при необходимости более длительной записи ЭКГ, например для диагностики нарушений ритма.

При анализе электрокардиограммы следует оценивать:

· регулярность сердечных сокращений;

· подсчет числа сердечных сокращений (600 разделить количество больших клеток между комплексами при скорости 50 мм/с;

· наличие и последовательность следования зубца Р по отношению к комплексу QRS;

· форма и ширина желудочковых комплексов QRS.