Жүректің энергетикасы

Жүректің жұмыс істеуі кезінде энергия шығыны туралы сұрақ түрлі зерттеулермен қарастырылып зерттелген. Қанның итерілуі (ығыстырылуы) кезіндегі энергия шығынын анықтауға олар термодинамиканың бірінші заңын (энергияның сақталу заңын) қолданған. Энергия шығыны екі бөлікке бөлінеді: конвекциялық шығын және энергияның беттік шығыны.

Энергияның конвекциялық шығыны қанның ағуы кезінде жүзеге асырылады. Өкпенің артериясына және қолқаға қанның итеріп шығаруы кезінде олар мынадай ерекшеліктерге ие: кинетикалық энергияға, ағу кезіндегі жұмысқа, қысым мен көлемге тәуелді жұмысқа, тотығу энергиясына (жоғары тотығы бар қан қолқа арқылы жүрекпен итеріледі, ал төмен тотығы бар – өкпенің артериясы арқылы) потенциалдық энергиясына және жылу энергиясына.

Беттік шығындар, жүректің беттері арқылы жүзеге асады, олар мынадай ерекшеліктерге ие: көрші мүшелермен жүректің үйкеліс жұмысына және тамырлардың бетіндегі қанның үйкелісіне, жүректің беті арқылы жылу балансына, энергиясына, диастола кезінде жүрек арқылы таралатын көрші мүшелердің жиырылуына.

Мұнда жүректің барлық төрт камерасы да біруақытта қарастырылады. Бірақ та әрқайсысына жеке-жеке барлық теориялық жағдайды қолдануға болады.

Жүректі қоршап тұрған (4.13- сурет) және өзіне веналар мен артериялар бөлігін қосатын бақылау көлемі қарастырылады. Ганзенаға сәйкес осы көлемдегі энергияны сақтау мынадай жалпылама теңдеуге ие болады:

(4.34)

Мұндағы бақылау көлемі; бақылау көлемінің көлемі; омдық қызудың жылуы; электр өрісі; ағын тығыздығы; эпикардиалдық бет арқылы жүрекке жылуды жеткізу жылдамдығы; бақылау бетінің үйкеліс жұмысы; қанның тығыздығы; қан қысымы; ауырлық күшінің үдеуі; арақашықтық; ішкі энергия; тіркелген дене координаттарына қатысты бақылау бетінің (эпикардиумның) локальды жылдамдығы; бақылау бетімен салыстырғандағы қанның жылдамдығы (жүрек саңылауына кіруі және шығуы кезінде); перикардиалды кеңістіктің қысымы.

4.13- сурет. Ганзенаға сәйкес жүрек көлемін бақылау.

1-жоғаоғы қуыс вена; 2- оң жақ жүрекше; 3- төменгі қуыс вена; 4-үшжармалы қуыс; 5- өкпе қақпақшасы; 6- оң жақ қарынша; 7- өкпе венасы; 8- қолқа; 9- өкпе артериясы; 10- сол жақ жүрекше; 11- коронарлық артерия; 12- митраль қақпақша; 13- қолқа қақпақшасы; 14- сол жақ қарынша; 15-бақылау беті [4].

4.3. Бұлшықеттің қанмен қамтамасыз етілу сұлбасы

Бұлшықеттің қанмен қамтамасыз етілу жүйесін қарастырайық (4.14 сурет)[20].

4.14- сурет. Бұлшықеттің қанмен қамтамасыз етілудің принципиалдық сұлбасы [20].

Бұлшықет білемдемесіне перпендикуляр талшықтарға әдетте А артерия тамыры келеді, ал В көктамыры шығады. Екі тамырда магистральдық артерияларға және көктамырларға(веналарға) сәйкес қосылады. Бұлшықеттің ішінде артерия өте майда артериялық тамырларға бөлінеді, яғни артериолардан да өте майда, прекапиллярларға (капиллярларға дейінгі жіңішке артерия тармағы) және де ең соңында капилярларға бөлінеді. Капиллярлардың диаметрі не бәрі 7-20 мк тең.

Бұлшықет арасындағы және қан плазмасының құрамындағы зат алмасу өте жұқа капиллярлар қабаты арқылы жүзеге асады. Бұлшықеттерге қоректік заттар оттегі келіп түседі, ал көмірқышқылдар және басқа да метаболизм заттары шығады, яғни организм тазартылады. Капиллярлар алдағы уақыттарда одан ірі тамырларға – посткапиллярларға (капиллярлардан кейін), ең соңында венулаларға (кішкентай веналарға), венулалар – бұлшықеттің ішінде орналасқан кішкентай веналарға, ал олар веналық тамырлар магистралына апартын веналық талшықтарға бірігеді.

Осылайша, барлық тіндер диаметрі әртүрлі қан жүретін тамырларға (қантамырға) тығыз байланыстырлған. Бұлшықетке сыртқы артериялар және веналар бір бума арқылы кіреді. 4.14 – суретте олар көрнектілік үшін бір жаққа орналастырылған.Бұл бұлшықет бумасына тағы қозғалыс нервісі кіреді. Бұлшықет капиллярлары арқылы осы тамырлардың диаметрлерін біршама жоғарылатын қанның пішінді элементтері өтеді. Бұл өте майда тамырлар арқылы өтуі кезінде қан пішінінің элементтерінің серпімді және пішінін өзгерте алатынына байланысты мүмкін болады. Әрине, капиллярлар арқылы қан ағының өтуі қиындау болады, бірақ сонымен қатар ол тамыр қабаттарымен тығыз байланысты қамтамасыз етеді және зат алмасуды жеңілдетеді.

Білемдемесі біреуден артық бұлшықеттерге қозғалыс нервтарды, веналарды және артерия талшықтарын сақтайтын көп мөлшердегі бумалар сәйкес келеді. Осы жағдайда бұлшықеттің сегментарлық қанайналымы туралы айтылады.

Веналық және артериалдық тамырлардың құрылымдары арасында үлкен айырмашылық бар екені белгілі. Соңғыларында қақпақшалар бар.

Пішіні бойынша олар тарылу аймағының соңы организмдегі қан ағынына қарай бағытталған құйғы (воронка) тәріздес болып келеді. Қарама-қарсы беттегі қан ағыны осы қақпақша арқасында өтуі қиынға түседі. Сирақтың(жіліншектің) беттік венасының қақпақшалары және қолдың сыртқы жағы қан жүретін тамырдың жуандауы түрінде жақсы қарастырылады және ұстап тексеріледі. Бұлшық еттің ішінде орналасқан кішкентай веналарда да қақпақшалар болады.

Жақында венула (кішкене вена) ішінде және капиллярдың венозды бөлігінде қалпақша қызметін атқаратын құрылымдар зерттеліп ашылған болатын. Мұндай құрылымдар 4.15 –суретте сұлба түрінде көрсетілген. Мұнда қан жүретін арнаның қабырғасының ішкі жағына кіріп жатқан тіндер өсіндісі көрінеді [20]. Бұл өсінділер, балдырлар сабағы секілді қан ағыны бағытының өзгерісі кезінде арнаның қимасын жабады және кері бағыттағы ағынды тежейді.

4.15-сурет. Қан жүретін арнаның сұлбасы.

4.16-сурет. Қақпақша қызметін атқаратын капиллярлық арна қабырғасының өсіндісі.

Бұлшықеттің құрылымына келтірілген мәліметтерге сүйене отырып, ойша тәжірибе жүргізейік. Екі жақтың соңынан бұлшық етті алып оны екі жаққа созайық. Бұлшықет талшықтарының бәріне жүктеме біркелкі берілетіндіктен, бұлшықет талшықтарының соңы сіңірге тінді-қосылыс арқылы байланысады. Олар өз кезегінде қан жүретін тамырларды және ондағы қанды, бұлшықеттен венаға және шығып бара жатқан артерияға қарай сығады. Бұлшық ет соңдарын босатайық. Серпінділік күші арқасында әсіресе қан жүретін тамырлардың серпінділігі, бұлшықеттің бастапқы пішінін қалыпқа келтіреді, сәйкесінше оның тамырларында вакумм пайда болады.

Вакумм арқасында қан, бұрынырақ сыртқы тамырлар арқылы сығылған, бұлшықеттің ішіне қарай ұмтылады. Бірақ та венаның соңы жағынан бұл қайтымды ағын қиындайды, оны қақпақшалар тежейді. Бұлшықет тамырларының сыйымдылығы бастапқы қалпына келгеннен кейін қантамыр жүйесінің артериалдық соңы жағынан келіп құйылатын артық қандармен толтырылады.

Егер деформация сияқты тізбектелген қатарларды орындай беретін болсақ, онда бұлшықет сорғы тәрізді жұмыс істейді, және қан артериядан венаға қарай жеке үлестермен айдалады (қуылады). Неғұрлым деформацияның амплитудасы жиі және көп болған сайын, соғұрлым бір бағытқа бағытталған қан ағыны белсенді болады. Сорғы эффектісіне (әсеріне)жетуі үшін мұндай деформациялардың көп болуы шарт емес, қан жүретін тамырлардың өлшемдес қимасы үшін қажет.

Деформацияны ширақтандыру үшін сіңірге кәдімгі діріл түрінде жүктеме беру жеткілікті. Бұл жағдайда механикалық мпульстер бұлшықет талшықтарына тігінен бағытталады. Бірақ та бұлшықет механикалық дірілге жауап қайтару үшін және қантамырларында деформация болуы үшін міндетті түрде діріл жиілігін бұлшықеттің қатаңдығымен сәйкестендіру қажет.

Қатаң, серпімді заттар үлкен жиілікпен тербелетіні белгілі. Ішек тәрізді, егер оны созатын болсақ, өте жоғары дыбыс шығарады (бұл оның өзіндік тербелуінің жиілігі ), осы сияқты бұлшықетте үлкен амплитуда кезінде дірілдің ықпал етуімен деформацияланады, егер бұлшықеттің дірілінің әсер ету жиілігі мен өзіндік тербелу жиілігі сәйкес келетін болса. Бұл жағдайда бұлшықетте механикалық резонанс тәрізді жағдай орын алады. Бұлшықеттің қатаңдығын белсенді немесе әлсіз жүктеу арқылы немесе оны ішкі күшті есепке ала отырып созу арқылы реттеуге болады.

Қолдың және иық алды бұлшықеттерінің бойлық дірілі қантамыр функциясын орта есеппен 10% күшейтетінін тәжірибе көрсетіп отыр. Бұл бұлшықеттің (бұлшықет үздіксіз жүктелген кезінде) статикалық жұмысы кезінде болады, сондай-ақ бұлшықеттер белгілі бір кезеңде жүктелген және әлсіреген кезде динамикалық жұмыс жүрісінде болады. Бұлшықеттің ритмдік (ырғақтық) жұмысында оның қан жүретін тамырлар функциясы жуық шамамен статикалық жұмысқа қарағанда 3 есе көп болады.

Жұмыс істеп жатқан бұлшықеттің қан жүретін тамырлар функциясын алғаш рет 1974 жылы Н.И.Аринич пен Г.Д.Недвецкой екеуі ашқан болатын.

Бойлық діріл бұлшықет тамырларында вакуммның мерзімді құрылуы үшін ғана емес, пішінді элементтердің транспортировкасын жеңілдетеді, сонымен қатар тамыр ішіндегісімен оларға іргелес бұлшықет талшықтарының арасындағы зат алмасу.

Қызыл және ақ қан түйіршіктері дұрыс емес сопақ пішінге ие. Сондықтан тамырлар тарыла келе пішінді элементтерді бүйірлерінен соққылай отырып арнада бойлай бағытттайды. Осыдан қанның тамырлар арқылы өтуі жеңілдейді. Бұл әсіресе қақпақшалары бар тар жерлерде қолайлы. Тамырлар материалы серпімді болғандықтан діріл кезінде тамырлар арнасы көлденеңінен үлкейеді. Бұлшықеттердегі қан ағуы осымен түсіндіріледі.

Басқа да бұлшықеттер тобымен жұмыс істей отырып, нәтижелерді алуға болады. Олар бұлшықеттерге бойлай дірілмен әсер ете өз білгенімізше

кез келген бөлікте қанның артық циркуляциясын (гиперемия) жасай отырып ағзадағы қанйналымды реттеуге болатынын растайды.