(1, 2, 3), Полученные при этих отведениях.
Фазы сердечного цикла. Под сердечным циклом понимают период, охватывающий одно сокращение – систола и одно расслабление – диастола предсердий и желудочков – общая пауза. Общая длительность сердечного цикла при частоте сердечных сокращений 75 уд/мин равна 0,8 с.
Схема 4.1.
Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. Давление в предсердиях при этом поднимается до 5-8 мм. рт. ст. Систола предсердий сменяется систолой желудочков продолжительностью 0,33 с. Систола желудочков разделяется на несколько периодов и фаз (схема 4.1.).
Период напряжения длится 0,08 с и состоит из двух фаз. Фаза асинхронного сокращения миокарда желудочков длится 0,05 с. В течение этой фазы процесс возбуждения и следующий за ним процесс сокращения распространяются по миокарду желудочков. Давление в желудочках ещё близко к нулю. К концу фазы сокращение охватывает все волокна миокарда, а давление в желудочках начинает быстро нарастать.
Фаза изометрического сокращения (0,03 с) начинается с захлопывания створок предсердно-желудочковых клапанов. При этом возникает I, или систолический тон сердца. Смещение створок и крови в сторону предсердий вызывает подъём давления в предсердиях. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70-80 мм. рт. ст. в левом и до 15-20 мм. рт. ст. в правом.
Створчатые и полулунные клапаны ещё закрыты, объём крови в желудочках остаётся постоянным. Вследствие того, что жидкость практически несжимаема, длина волокон миокарда не изменяется, увеличивается только их напряжение. Стремительно растёт давление крови в желудочках. Левый желудочек быстро приобретает круглую форму и с силой ударяется о внутреннюю поверхность грудной стенки. В пятом межреберье на один см слева от среднеключичной линии в этот момент определяется верхушечный толчок.
К концу периода напряжения быстро нарастающее давление в левом и правом желудочках становится выше давления в аорте и лёгочной артерии. Кровь из желудочков устремляется в эти сосуды.
Период изгнания крови из желудочков длится 0,25 с и состоит из фазы быстрого (0,12 с) и фазы медленного изгнания (0,13 с). Давление в желудочках при этом нарастает: в левом до 120-130 мм. рт. ст., а в правом до 25 мм. рт. ст. В конце фазы медленного изгнания миокард желудочков начинает расслабляться, наступает его диастола (0,47 с). Давление в желудочках падает, кровь из аорты и лёгочной артерии устремляется обратно в полости желудочков и «захлопывает» полулунные клапаны, при этом возникает II, или диастолический, тон сердца.
Время от начала расслабления желудочков до «захлопывания» полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом (0,04 с). После захлопывания полулунных клапанов, давление в желудочках падает. Створчатые клапаны в это время еще закрыты, объём крови, оставшийся в желудочках, а следовательно, и длина волокон миокарда не изменяются, поэтому данный период назван периодом изометрического расслабления (0,08 с). К концу его давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях, открываются предсердно-желудочковые клапаны и кровь из предсердий поступает в желудочки. Начинается период наполнения желудочков кровью, который длится 0,25 с и делится на фазы быстрого (0,08 с) и медленного (0,17 с) наполнения.
Колебание стенок желудочков вследствие быстрого притока крови к ним вызывают появление III тона сердца. К концу фазы медленного наполнения возникает систола предсердий. Предсердия нагнетают в желудочки дополнительное количество крови (пресистолический период, равный 0,1 с), после чего начинается новый цикл деятельности желудочков.
Колебание стенок сердца, вызванное сокращением предсердий и дополнительным поступлением крови в желудочки, ведёт к появлению IV тона сердца.
При обычном прослушивании сердца хорошо слышны громкие I и II тоны, а тихие III и IV тоны выявляются лишь при графической регистрации тонов сердца.
У человека количество сердечных сокращений в минуту может колебаться в значительных пределах и зависит от различных внешних воздействий. При выполнении физической работы или спортивной нагрузки сердце может сокращаться до 200 раз в минуту. При этом длительность одного сердечного цикла составит 0,3 сек. Увеличение числа сердечных сокращений называют тахикардией, при этом сердечный цикл уменьшается. Во время сна число сердечных сокращений уменьшается до 60-40 ударов в минуту. В этом случае продолжительность одного цикла составляет 1,5 сек. Уменьшение числа сердечных сокращений называют брадикардией, при этом сердечный цикл увеличивается.
Нагнетательная функция сердца. Сердце нагнетает кровь в сосудистую систему благодаря периодическому синхронному сокращению мышечных клеток, составляющих миокард предсердий и желудочков. Сокращение миокарда вызывает повышение давления крови и изгнание её из камер сердца. Вследствие наличия общих слоёв миокарда у обоих предсердий и у обоих желудочков и одновременного прихода возбуждения к клеткам миокарда по сердечным проводящим миоцитам (волокнам Пуркинье) сокращение обоих предсердий, а затем и обоих желудочков осуществляется одновременно.
Сокращение предсердий начинается в области устьев полых вен, вследствие чего устья сжимаются, поэтому кровь может двигаться только в одном направлении – в желудочки через предсердно-желудочковые отверстия. В этих отверстиях расположены клапаны. В момент диастолы желудочков створки клапанов расходятся, отверстия раскрываются и пропускают кровь из предсердий в желудочки. В левом желудочке находится левый предсердно-желудочковый (двустворчатый, или митральный) клапан, в правом – правый предсердно-желудочковый (трёхстворчатый). При сокращении желудочков кровь устремляется в сторону предсердий и захлопывает створки клапанов. Открыванию створок в сторону предсердий препятствуют сухожильные нити, при помощи которых края створок прикрепляются к сосочковым мышцам.
Повышение давления в желудочках при их сокращении приводит к изгнанию крови: из правого желудочка в лёгочную артерию, а из левого желудочка – в аорту. В устье аорты и лёгочной артерии имеются полулунные клапаны – клапан аорты – и клапан лёгочного ствола, соответственно. Каждый из них состоит из трёх лепестков, прикреплённых наподобие клапанных карманов к внутренней поверхности указанных артериальных сосудов. При систоле желудочков выбрасываемая ими кровь прижимает эти лепестки к внутренним стенкам сосудов. Во время диастолы кровь устремляется из аорты и лёгочной артерии обратно в желудочки и при этом заполняет клапанные карманы, захлопывая лепестки клапанов. Эти клапаны могут выдерживать большое давление, они не пропускают кровь из аорты и лёгочной артерии в желудочки.
Во время диастолы предсердий и желудочков давление в камерах сердца падает, вследствие чего кровь начинает притекать из вен в предсердие и далее через предсердно-желудочковые отверстия – в желудочки, в которых давление снижается до нуля и ниже.
Наполнение сердца кровью. Поступление крови в сердце обусловлено рядом причин:
Остаток движущей силы, вызванной предыдущим сокращением сердца. О наличии этой остаточной силы свидетельствует то, что из периферического конца нижней полой вены, перерезанной вблизи сердца, течёт кровь, что было бы невозможно в случае, если бы сила предыдущего сердечного сокращения была полностью израсходована. Сердце выбрасывает в артерии лишь ту кровь, которая притекает к нему из вен, поэтому прекращение венозного притока немедленно приводит к прекращению выброса крови в артериальную систему, падению артериального давления.
Сокращение скелетных мышц и происходящее при этом сдавливание вен конечностей и туловища. В венах имеются клапаны, пропускающие кровь только в одном направлении – к сердцу. Периодическое сдавливание вен вызывает систематическую подкачку крови к сердцу. Эта так называемая венозная помпа, («периферические сердца») вызывает значительное увеличение притока венозной крови к сердцу, а значит, и сердечного выброса при физической работе.
Присасывание крови грудной клеткой, особенно во время вдоха. Грудная клетка представляет собой герметически закрытую полость, в которой вследствие эластической тяги лёгких существует отрицательное давление. В момент вдоха сокращение наружных межрёберных мышц и диафрагмы увеличивает эту полость: органы грудной полости, в частности полые вены, подвергаются растяжению и давление в полых венах и предсердиях становится отрицательным. Именно поэтому к ним сильнее притекает кровь с периферии.
Во время диастолы в желудочки притекает около 70% общего объёма крови. При систоле предсердий в желудочки подкачивается ещё около 30% этого объёма. Таким образом, значение нагнетательной функции миокарда предсердий для кровообращения сравнительно невелико. Предсердия являются резервуаром для притекающей крови, легко изменяющим свою вместимость благодаря небольшой толщине стенок. Объём этого резервуара может возрастать за счёт наличия дополнительных ёмкостей – ушек предсердий, напоминающих кисеты, способные при расправлении вместить значительное количество крови.
Основные показатели насосной функции сердца. Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определённое количество крови. В этом основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и ударного (систолического) объёмов. Исследование величины минутного объёма имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.
Количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту, называют минутным объёмом крови (МОК). Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют ударным (систолическим) объёмом крови (УОК).
Минутный объём крови у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Ударный объём крови можно легко рассчитать, разделив МОК на число сердечных сокращений.
Большое значение в изменении величины минутного и ударного объемов крови имеет тренировка. При выполнении одной и той же работы у тренированного человека значительно возрастает величина систолического и минутного объёмов сердца при незначительном увеличении числа сердечных сокращений. У нетренированного человека, наоборот, значительно увеличивается частота сердечных сокращений и почти не изменяется систолический объём крови.
УОК увеличивается при повышении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объёма растёт и МОК.