Глава 4.2. Анатомия и физиология сердца.

Сердце (cor)

Расположение

В грудной полости, позади грудины, между легкими на диафрагме, преимущественно слева от срединной плоскости.

Внешнее строение (Рис.4/2.)

Форма конусовидная. Расширенная часть – основание направлено вверх, кзади и направо, а верхушка – вперед, влево и чуть вниз. Различают следующие поверхности: диафрагмальную (нижнюю), которую в клинике называют задней, грудино-реберную (переднюю) и легочные (боковые). Края: правый, более острый, прилежит к правому легкому, и левый – тупой, прилежит к левому легкому. Борозды: венечная и две (передняя и задняя) межжелудочковые. Венечная борозда походит вокруг сердца на границе между предсердиями и ниже расположенными желудочками. Межжелудочковые борозды идут от венечной борозды по направлению к верхушке сердца: передняя – на грудино-реберной поверхности, а задняя – на диафрагмальной.

Размер сердца соответствует кисти, сжатой в кулак, а вес около 300 грамм.

Анатомическая ось

Условная длинная ось сердца, проходящая косо сверху вниз, справа налево, сзади наперед, образуя с осью всего тела угол приблизительно в 40 градусов.

Проекция на поверхность грудной клетки

Верхушка сердца определяется в левом пятом межреберье на 1 см кнутри от среднеключичной линии. Верхняя граница – на уровне верхнего края III правого и левого реберных хрящей; правая граница – на 2 см от правого края грудины от III до Y реберного хряща; левая граница – от хряща III ребра до верхушки сердца на уровне середины расстояния между левым краем грудины и левой среднеключичной линии; нижняя граница – от хряща Y правого ребра до верхушки.

Границы сердца меняются в зависимости от пола, возраста, конституции и положения тела. Определить величину, конфигурацию и положение сердца можно методом перкуссии (выстукивания). Принцип перкуссии основан на том, что легкие, окружающие сердце, при перкуссии дают громкий звук, а сердце как плотный орган – тупой звук. Большая часть передней поверхности сердца покрыта легкими, и только небольшой участок непосредственно прилежит к грудной клетке.

Камеры сердца (Рис. 4/3.)

Сердце межпредсердной и межжелудочковой перегородками разделяется на 4 камеры: верхние - два предсердия и нижние - два желудочка, которые сообщаются посредством предсердно-желудочковых (атриовентрикулярных) отверстий. Особые выпячивания предсердий образуют правое и левое сердечные ушки. На внутренней поверхности правого ушка – гребенчатые мышцы. В правое предсердие входят верхняя и нижняя полая вены, венечный синус наименьшие вены сердца. В левое предсердие впадают 4 легочные вены. Из левого желудочка выходит аорта, из правого – легочный ствол. На внутренней поверхности желудочков имеются сосочковые мышцы.

Отверстия и клапаны сердца (Рис. 4/4.) (Рис.4/5.)

Предсердия соединяются с желудочками при помощи правого и левого предсердно-желудочковых отверстий. Отверстия закрываются клапанами: левый состоит из двух створок – двустворчатый или митральный (по форме напоминает головной убор высшего духовенства – митру), а правый – трехстворчатый. Края створок клапанов с помощью сухожильных нитей соединяются с сосочковыми мышцами, что не позволяет им выворачиваться в сторону предсердий и не допускает обратного тока крови из желудочков в предсердия. В месте выхода аорты и легочного ствола из желудочков имеются полулунные клапаны аорты и легочной артерии. Каждый из них состоит из трех карманов, открывающихся по направлению тока крови в сосудах. Во время сокращения желудочков заслонки клапанов прижимаются к стенкам сосудов, и кровь свободно течет из желудочков в сосуды. При расслаблении желудочков карманы заполняются кровью, их края смыкаются, просветы отверстий аорты и легочного ствола закрываются, и обратный ток крови не допускается.

Строение стенки сердца, физиологические свойства

Стенка сердца состоит из трех слоев: внутреннего – эндокарда, среднего – миокарда и наружного - эпикарда. Эндокард – это слой эндотелиальных клеток, выстилающий все полости сердца и плотно сращенный с подлежащим мышечным слоем. Эндотелиальные клетки плотно прилегают друг к другу и имеют гладкую поверхность, что предотвращает разрушение клеток протекающей крови и запуск реакций свертывания крови. Выросты эндокарда образуют клапаны сердца. Миокард – самая толстая часть стенки сердца, состоит из сердечной поперечнополосатой мышечной ткани. Мышечные волокна сердца начинаются от так называемого «скелета сердца»: фиброзные кольца, отделяющие предсердия от желудочков и расположенные вокруг правого и левого предсердно-желудочковых отверстий, кольца вокруг отверстий аорты, легочного ствола и прилегающие к ним правый и левый фиброзные треугольники. Особенности сердечной мышцы: 1 поперечная исчерченность и механика сокращения, аналогичная таковой для скелетной мускулатуры; 2 как у гладкой – имеет клеточную структуру и сокращается непроизвольно. Клетка сердечной мышцы – кардиомиоцит имеет актиново-миозиновый «забор», внутри вытянутое ядро, а также отростки, с помощью которых все клетки тесно связываются между собой и образуют узкопетлистую сеть. Кардиомиоциты объединяются в мышечные волокна. Места контакта отростков ближайших миоцитов называются вставочными дисками, которые пронизаны многочисленными шелочками, благодаря которым возбуждение одной клетки свободно переходит к другой. Практически мгновенно (за 0,4 сек) вся сердечная мышца охватывается возбуждением и отвечает сокращением. Важной особенностью является полная автономность (независимость) мышечных структур предсердий и желудочков. Мышечная стенка предсердий значительно тоньше, чем у желудочков, и состоит из двух слоев мышц: поверхностного, поперечно расположенного и охватывающего оба предсердия, и глубокого продольного, раздельного для двух предсердий. Мышечные пучки предсердий и желудочков не соединяются между собой. Миокард желудочков состоит из трех мышечных слоев: наружного, среднего и внутреннего. Наружный слой имеет косое направление волокон, идущих от фиброзных колец к верхушке сердца. Внутренний слой продольный и дает начало сосочковым мышцам и мясистым перекладинам, напоминающим столбики, заостряющиеся к своей верхушке. Волокна среднего слоя идут строго горизонтально круговыми пучками для каждого из желудочков раздельно. Эпикард – наружная оболочка сердца непосредственно прилегает к миокарду, а также к основанию крупных сосудов (аорта, легочный ствол, полые и легочные вены), состоит из тонкой соединительной ткани, покрытой мезотелием. Эпикард является внутренним листком серозного перикарда.

Строение перикарда

Околосердечная сумка – перикард имеет внутренний листок – эпикард и наружный. Между ними – щелевидное пространство – перикардиальная полость, в которой находится небольшое количество серозной жидкости, способствующей уменьшению трения между листками при сердечных сокращениях. Сердечная сумка также оберегает сердце от внезапного растяжения, защищает его от инфекции в окружающих тканях и органах, отчасти играет амортизирующую роль при падениях и ходьбе.

Сосуды сердца

Через сосуды сердца протекает 4-5 % крови, выбрасываемой сердцем. Сосудистая система сердца представлена правой и левой венечными (коронарными) артериями сердца – и сопровождающими их венами. Особенностью гемоциркуляции сердца является полное прекращение кровоснабжения во время сокращения сердца вследствие сдавления сосудов. Кровоснабжение сердца осуществляется только в период расслабления сердца.

Нервы сердца

Иннервация сердца осуществляется: 1 сердечными ветвями правого и левого блуждающих нервов, которые уменьшают частоту его сокращений и суживают просвет венечных артерий, 2 симпатическими нервами от ближайших симпатических нервных узлов, ускоряющими ритм сердца и расширяющими просвет венечных артерий, 3 чувствительными волокнами, которые идут в составе нервов к соответствующим центрам спинного и головного мозга..

Проводящая система сердца (Рис.4/6. А)

Помимо рабочей мускулатуры в сердце имеется специальная ткань – атипические мышечные волокна, которые обладают способностью к самопроизвольному сокращению под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце (автоматизм) независимо от раздражений, поступающих извне. Атипическая ткань состоит из: 1) синусно-предсердного узла, расположенного на задней стенке правого предсердия у места впадения верхней полой вены, 2) предсердно-желудочкового узла (узел Ашоффа-Тавары) - в стенке правого предсердия вблизи нижнего отдела межпредсердной перегородки, 3) предсердного-желудочкового пучка (пучок Гиса), который продолжается в межжелудочковую перегородку, где делится на правую и левую ножки, идущие соответственно к правому и левому желудочкам. Ножки Гиса разветвляются на волокна Пуркинье и заканчиваются в миокарде желудочков.

Синусно-предсердный узел – водитель ритма. Он определяет частоту и ритм сердечных сокращений, так как именно в нем возникают импульсы (с частотой 60- 80 импульсов в 1 минуту), которые распространяются на рабочие клетки миокарда предсердий и по проводящим внутрисердечным путем достигают узла Ашофа-Тавары. В норме предсердно-желудочковый узел и пучок Гиса являются только передатчиками импульсов, хотя и обладают автоматизмом. При патологии, например, когда импульсы в водителе ритма не возникают или блокируется его передача, то роль водителя ритма берет на себя предсердно-желудочковый узел (генерирует 40-60 импульсов в 1 мин), а пучок Гиса генерирует 10-20 импульсов в 1 мин.

Сердечный цикл

Работа сердца совершается циклически, и состоит из чередования трех фаз: сокращения предсердий – систолы предсердий, сокращения желудочков – систолы желудочков и общей паузы - диастолы. По некоторым данным, сердечные ушки играют роль для придания необходимого начального мышечного напряжения и способствуют закрытию отверстий между желудочками и предсердиями. Весь сердечный цикл продолжается 0,8-0,86 с. Систола предсердий длится 0,1-0,16 с, систола желудочков – 0,3 с и более мощная, диастола предсердий – 0,7-0,75 с, желудочков – 0,5-0,56 с. Общая пауза (расслаблены предсердия и желудочки) длится 0,4 с. Каждый цикл начинается с возникновения возбуждения в синусно-предсердном узле, в результате чего сокращаются предсердия (систола предсердий). Давление в них повышается, и кровь выбрасывается в желудочки, которые в это время расслаблены, а створки атриовентрикулярных клапанов свисают. Затем электрический импульс по пучку Гиса распространяется и, достигая желудочки, вызывают их сокращение. Давление в желудочках нарастает, как только становится выше давления в предсердиях, захлопываются створчатые клапаны. Когда внутрижелудочковое давление начинает превышать давление в аорте и легочной артерии, полулунные клапаны открываются, и кровь изгоняется в артерии. При этом предсердия расслаблены и начали принимать кровь из вен, то есть систола желудочков наслаивается на диастолу предсердий. Когда давление в артериях повышается, полулунные клапаны закрываются, желудочки расслабляются. Наступает общая пауза. При этом полулунные клапаны закрыты, а створчатые открыты. Затем начинается следующий цикл.

Внешние проявления деятельности сердца

1 Верхушечный толчок

Во время систолы левый желудочек принимает округлую форму и производит удар о внутреннюю поверхность грудной клетки. Этот верхушечный толчок можно прощупать в пятом левом межреберье. верхушка сердца

2 Тоны сердца (Рис.4/7.)

Это звуки, возникающие в работающем сердце. Различают 2 тона: I тон – систолический и II тон – диастолический. I тон порождается систолой желудочков, формируется вследствие смыкания створок предсердно-желудочковых клапанов, а также напряжения миокарда, дрожания сухожильных нитей и колебания стенок аорты и легочного ствола – протяжный и низкий «лабб». II тон возникает в начале диастолы желудочков, когда закрываются клапаны аорты и легочного ствола – короткий и высокий «дап»

Тоны сердца прослушиваются непосредственно ухом, с помощью стетоскопа или фонендоскопа. Наилучшие места их прослушивания (аускультация): для I тона – в области верхушечного толчка и у основания мечевидного отростка, для II тона – второе межреберье слева и справа от грудины.

3 Электрические явления в сердце

Мембрана рабочих клеток сердца, как и любых возбудимых клеток, поляризована: снаружи заряжена положительно, а внутри отрицательно. При действии раздражителя возникает потенциал действия, который деполяризует мембраны соседних клеток. В них возникают собственные потенциалы действия, то есть происходит распространение возбуждения по клеткам миокарда.

Физиологические особенности сердечной мышцы: 1) для возникновения возбуждения необходим более сильный раздражитель, нежели для скелетной; 2) независимо от силы раздражений сердечная мышца сокращается максимально; 3) скорость распространения возбуждения по волокнам сердечной мышцы меньше, чем по волокнам скелетной мускулатуры (4,7-5 м/с) и разная в различных отделах: в предсердиях – 1 м/с, в желудочках – 0,8-0,9 м/с, по атипической ткани сердца – 2,0-4,2 м/с; 4) удлиненный рефрактерный период. Во время сокращения сердца и вначале периода расслабления сердце не отвечает на раздражения, это абсолютный рефрактерный период. Во время расслабления предсердий и желудочков сердца наступает относительный рефрактерный период. В это время возбудимость сердечной мышцы постепенно возвращается к исходному уровню и действие раздражителя выше порогового уровня вызовет внеочередное сокращение - экстрасистолу, после которой наступает продолжительная пауза, называемая компенсаторной.

Регистрация электрических явлений в сердце (Рис.4/6. Б)

При работе сердца возникают условия для возникновения электрического тока. Во время систолы предсердия заряжаются отрицательно по отношению к желудочкам, находящимся в расслабленном состоянии. Возникшую разность потенциалов можно зарегистрировать с помощью прибора – электрокардиографа. Это становится возможным благодаря тому, что тело человека хорошо проводит электрический ток. Полученная запись биотоков сердца называется электрокардиограммой. Для регистрации биотоков сердца выбирают участки тела, дающие наибольшую разность потенциалов, и пользуются стандартными отведениями: I – электроды укрепляют на внутренней поверхности предплечий, II – на правой руке и левой ноге, III – на левой руке и левой ноге. Кроме стандартных отведений используют также и другие отведения. Нормальная электрокардиограмма состоит из положительных и отрицательных колебаний – зубцов, и интервалов между ними. Высота зубцов характеризует возбудимость, а продолжительность зубцов и интервалов – скорость проведения импульсов в сердце. Зубцов пять: 3 положительных зубца (P, R, T) направлены вверх, 2 (Q, S) - вниз (отрицательные).

- Зубец P отражает период возбуждения предсердий, продолжается 0,08-0,1 с;

- P – Q – предсердно-желудочковый интервал, характеризует скорость проведения возбуждения от водителя ритма к желудочкам – 0,12-0,20 с;

- Комплекс зубцов QRSТ отражает электрические явления, обусловленные возбуждением желудочков;

Комплекс зубцов QRS – скорость распространения возбуждения по мышцам желудочков – 0,06-0,1 с:

- зубец Q – возбуждение межжелудочковой перегородки и внутренних слоев миокарда;

- зубец R – охват возбуждением обоих желудочков;

- зубец S – завершение распространения возбуждения желудочков – их основания;

- зубец T – конец возбуждения желудочков (реполяризация);

- интервал ST означает. что оба желудочка охвачены возбуждением;. слегка отклонен от изоэлектрической линии на 0,5-1 мм;

- интервал TP – общая пауза (разность потенциалов отсутствует), это изоэлектрическая линия; интервал

QT – соответствует продолжительности электрической систолы желудочков – 0,34-0,4 с.

При анализе ЭКГ учитывают высоту, ширину, направление, форму зубцов и продолжительность интервалов между зубцами.

Регуляция сердечной деятельности

Механизмы регуляции

условно делят на: местные и центральные (нейрогуморальные).

I уровень регуляции - местные механизмы

II уровень регуляции - центральные механизмы

нервная регуляция

гуморальная регуляция

В стенке сердца имеются внутрисердечные сплетения, являющиеся персональной нервной системой сердца. Они приспосабливают работу сердца к условиям существования, поддерживают систолический и минутный объем сердца и функционируют по своим законам:

1. Закон Старлинга (закон сердечного волокна). Чем больше растянуто сердечное волокно, тем сильнее оно сокращается. Значит, чем больше к сердцу за диастолу притечет крови, тем сильнее растягиваются камеры сердца, и сильнее будет систола.

2. Рефлекс Бейнбриджа (закон сердечного ритма) Чем больше приток крови, тем больше сила и частота сердечных сокращений.

Сердечно-сосудистый центр продолговатого мозга.

В нем находится ядро блуждающего нерва (парасимпатический), идущий к сердцу и вызывающий замедление сердечного ритма, а также заложен симпатический сосудодвигательный центр, состоящий из двух зон: прессорной и депрессорной Раздражение прессорной зоны вызывает стимуляцию симпатических нервов, ядра которых локализованы в спинном мозге, а раздражение депрессорной зоны – подавление симпатическое действие этих нейронов. В норме сердце находится под тормозным действием блуждающих нервов, степень которого изменяется под влиянием центростремительных импульсов от разных рецепторов тела. При эмоциональном возбуждении и при физической нагрузке этот тормоз устраняется, и частота сердечных сокращений возрастает, В состоянии покоя сокращения сердца замедляются.

Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется путем воздействия на него химических веществ, находящихся в крови. Гуморальные влияния на сердце могут оказываться гормонами, продуктами распада углеводов и белков, изменениями рН, ионов калия и кальция, растворенными газами. Адреналин, норадреналин и тироксин, ионы кальция, АТФ, снижение рН, увеличение уровня мочевины и молочной кислоты усиливают работу сердца. Ацетилхолин, недостаток кислорода, закисление внутренней среды — ослабляют сердечную деятельность.

В рефлекторной регуляции работы сердца также участвуют, помимо центров продолговатого и спинного мозга, гипоталамус, мозжечок, а также рецепторы некоторых сенсорных систем (зрительной, слуховой, двигательной, вестибулярной), сосудов, легких, кишечника, кора больших полушарий, оказывающая эмоциональные и условнорефлекторные воздействия.

Регуляция сосудистого тонуса

I нервная

II гуморальная

1. Сосудодвигательный центр продолговатого мозга. Возбуждение нейронов прессорной зоны повышает тонус сосудов и уменьшает их просвет, а депрессорной зоны – уменьшает тонус сосудов и увеличивает их просвет.

2. Симпатические волокна вызывают сужение сосудов, парасимпатические – расширение.

В сложной нервной регуляции сосудов участвуют спинной мозг, продолговатый, средний, промежуточный мозг и кора головного мозга.

Гуморальные факторы делят на:

1) сосудосуживающие вещества: адреналин. норадреналин (гормоны надпочечников), серотонин (биологически активное вещество, носителями которого являются клетки соединительной ткани и тромбоциты), вазопрессин (гормон гипофиза), тироксин - гормон щитовидной железы);

2) сосудорасширяющие вещества: гистамин (белкового происхождения, образуется в клетках соединительной ткани, клетках крови – базофилах, в стенке желудка, кишечника и т. д.), ацетилхолин, гормон аурикулин, вырабатываемый в кардиомиоцитах ушков сердца, молочная кислота, ионы калия, магния и т. д.

Механизмы регуляции сосудистого тонуса.

Различают механизмы короткого, промежуточного и продолжительного действия.

I Механизмы короткого действия

развиваются быстро, в течение нескольких секунд

1 Баро- и хеморецепторный.

Во всех сосудах расположены чувствительные нервные окончания – ангиорецепторы. Особенно их много в области дуги аорты и общей сонной артерии. Барорецепторы реагируют на сжатие сосудистой стенки, импульсы поступают в сосудодвигательный центр, и давление снижается. Хеморецепторы раздражаются при изменении химисеского и газового состава плазмы крови. При снижении концентрации кислорода в плазме крови и повышении концентрации углекислоты, что наблюдается, например, при понижении давления в малом круге кровообращения ниже 80 мм рт. ст., подается сигнал в сосудодвигательный центр, и давление повышается

2 Ишемическая реакция ЦНС

При значительном кислородном голодании (ишемии), что наблюдается при падении артериального давления ниже 40 мм рт.ст., активизируется сосудодвигательный центр, и сосуды сужаются

II Механизмы промежуточного действия

Их действие начинается через несколько минут и продолжается в течение нескольких часов.

1 Стрессовое расслабление сосудов

При резком напряжении артерии начинают расслабляться.

2 Ренин-ангиотензиновый механизм

При падении систолического давления ниже 100 мм рт.ст. почки выбрасывают в кровь свой гормон – ренин, который вызывает сужение сосудов.

3 Механизм перемещения жидкости в капиллярах

Повышенное давление крови в капиллярах вызывает пропотевание плазмы крови в окружающие ткани. Снижается объем циркулирующей крови, сопротивление сосудистой стенке и артериальное давление. Например, при вливании большого количества жидкости в организм.

III Механизмы продолжительного действия

1 Почечная регуляция объема жидкости

При понижении артериального давления снижается выведение воды и солей (мочеобразование), объем циркулирующей крови не уменьшается. Постепенно повышается периферическое сопротивление, и артериальное давление повышается.

2 Альдостероновый механизм.

В отличие от предыдущего механизма он осуществляется активно. Гормон коры надпочечников – альдостерон действует на почки: снижает выведение воды и солей, увеличивая количество внутрисосудистой жидкости, а, следовательно, и артериальное давление.

Сердце

Сосуды

Кровяное давление

Симпатическая система

учащает и усиливает

суживает

повышает

Парасимпатическая система

замедляет и ослабляет

расширяет

понижает

Адреналин

учащает и усиливает

суживает (кроме коронарных и мозговых)

повышает

Ацетилхолин

замедляет и ослабляет

расширяет

понижает

Норадреналин

учащает и усиливает

суживает и повышает

повышает

Тироксин

учащает

суживает

повышает

Ионы кальция

учащает и усиливает

суживает

повышает

Ионы калия

замедляет и ослабляет

расширяет

понижает