8-Процесс кровообращения. Сердце, анатомия и физиология

Лекция № 8. Процесс кровообращения. Сердце, анатомия и физиология

Кровообращение – непрерывное движение крови по замкнутой системе полостей сердца и сосудов (Слайд 2). Кровообращение позволяет крови выполнять все еѐ функции (транспорт газов, питательных веществ, продуктов метаболизма).

Движение крови осуществляется за счѐт работы мышечного насоса – сердца.

Строение сердца. Клапанный аппарат сердца

Расположение. Сердце расположено асимметрично в средней части грудной клетки (Слайд 4). Большая его часть находится слева от срединной линии, справа расположены только правое предсердие и впадающие в него полые вены. Длинная ось сердца ориентирована косо сверху вниз, справа налево, сзади наперед. Сердце повернуто таким образом, что его правая половина лежит спереди, а левая – сзади.

Размеры сердца здорового человека зависят от размеров его тела, а также интенсивности обмена веществ. В среднем длина сердца составляет 10

– 13 см, ширина 9 – 10,5 см, переднезадний размер – 6 – 7 см. Масса сердца у женщин примерно равна 250 г, у мужчин – 300 г.

Строение (Слайды 5, 6). Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре полости (камеры): правое и левое предсердия, правый и левый желудочки. Предсердия занимают верхнюю часть сердца, желудочки — нижнюю. Каждое предсердие сообщается с одноименным желудочком через соответствующее предсердно-желудочковое отверстие. Предсердно-желудочковые отверстия закрыты створчатыми

(атриовентрикулярными) клапанами.

У сердца человека выделяют две поверхности: это передняя грудино-

реберная поверхность и нижняя диафрагмальная. Широкая верхняя часть сердца, образованная предсердиями, называется основанием; оно обращено вверх, вправо и кзади. Суживающаяся часть сердца – верхушка – ориентирована влево и вниз.

Предсердия. Правое предсердие имеет кубовидную форму. В него впадают верхняя и нижняя полые вены. Спереди и справа предсердие образует выпячивание — правое ушко. В левое предсердие открываются четыре легочные вены, по две с каждой стороны, несущие к сердцу от легких артериальную кровь. Кпереди и влево предсердие также имеет выпячивание

– левое ушко.

Желудочки. Венозная кровь из правого предсердия поступает в правый желудочек через правое предсердно-желудочковое отверстие. В этом отверстии расположен правый предсердно-желудочковый (трехстворчатый)

клапан, состоящий из трех створок (передней, задней и перегородочной). Створки образованы складками эндокарда и покрыты эндотелием. Своим

основанием они прикрепляются к фиброзному кольцу, окружающему правое предсердно-желудочковое отверстие. К створкам клапана крепятся

сухожильные хорды, отходящие от сосочковых мышц. Эти мышцы,

расположены на внутренней поверхности правого желудочка.

Из правого желудочка выходит крупный сосуд — легочный ствол

(лѐгочная артерия), в основании которого находится клапан легочного ствола. Клапан состоит из трех полулунных заслонок (левой, правой и передней), он свободно пропускает кровь из желудочка в легочный ствол и препятствует обратному току крови.

Левый желудочек имеет форму конуса, стенки его в 2 – 3 раза толще стенок правого желудочка, что связано с большей его работой. Полость левого предсердия сообщается с левым желудочком через предсердножелудочковое отверстие, закрытое левым предсердно-желудочковым двухстворчатым клапаном (митральным).

На внутренней поверхности левого желудочка, также как и правого, имеются две сосочковые мышцы (передняя и задняя). От сосочковых мышц отходят тонкие сухожильные хорды, прикрепляющиеся к створкам левого предсердно-желудочкового клапана. Во время систолы (сокращения) желудочков сосочковые мышцы напрягаются, сухожильные нити натягиваются, удерживают створки клапана и препятствуют обратному току крови в предсердие.

Из левого желудочка выходит аорта, в отверстии которой находится

аортальный клапан, также состоящий из трех полулунных заслонок (задней,

правой и левой) и имеющий такое же строение и назначение, как и клапан легочного ствола.

Клапаны сердца (Слайд 7) обеспечивают однонаправленное движение крови. Створки клапанов, смыкаясь, препятствуют движению крови из желудочков в предсердия во время систолы (створчатые) и из сосудов в желудочки во время диастолы (полулунные).

Правый и левый желудочки отделены друг от друга межжелудочковой перегородкой. Нижние две трети межжелудочковой перегородки состоят из мышечной ткани, а верхняя треть – из фиброзной.

Строение стенки сердца

Стенка сердца состоят из трех слоев (Слайд 8). Внутренний слой (эндокард) выстилает полости предсердий и желудочков, он покрыт тонкими, плоскими эндотелиальными клетками.

Средний слой (миокард) образован сердечной мышечной тканью. В стенках предсердий миокард более тонкий, состоит из двух мышечных слоев. В стенках желудочков миокард более толстый, трехслойный, особенно у левого желудочка, из которого выходит аорта. Миокард предсердий и желудочков не переходит друг в друга. Между мышечными пучками этих отделов сердца находятся фиброзные кольца. Они отделяют предсердия от желудочков и служат местом прикрепления клапанов сердца.

Сердечная мышца, как и скелетная, является исчерченной. Однако в

отличие от скелетных мышц миокард имеет клеточное строение – он состоит из клеток кардиомиоцитов. Клетки миокарда соединены плотно друг с другом при помощи так называемых вставочных дисков, которые обеспечивают механическую прочность мышечной оболочки сердца, а также осуществляют быстрое проведение возбуждения от одной мышечной клетке к другой. Проведение возбуждения в миокарде сразу ко всем кардиомиоцитам выполняет проводящая система.

Наружный слой сердца (эпикард) покрывает его снаружи и продолжается на начальную часть аорты, легочного ствола и на конечные отделы верхней и нижней полых вен и переходит в серозный перикард.

Проводящая система сердца

Вмиокарде кроме сократительных клеток есть атипичные. Эти клетки не принимают участия в сокращении, они обеспечивают генерацию возбуждения (потенциала действия) и распространение его по миокарду. Атипичные клетки формируют проводящую систему сердца (Слайд 10), которая состоит из узлов и пучков.

Вправом предсердии в месте впадения полых вен расположен синусно- предсердный узел. Между предсердиями и желудочками в межпредсердной перегородке находится атриовентрикулярный узел. От этого узла отходит пучок Гиса, который проходит в верхней части межжелудочковой перегородки, а затем делится на правую и левую ножки. Ножки Гиса разветвляются на волокна Пуркинье, передающие возбуждение на рабочий миокард. Синусно-предсердный узел связан с атриовентрикулярным

внутрипредсердными трактами (передним – Бахмана, средним – Венкебаха

изадним – Тореля).

Физиологические свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца обладает свойствами возбудимости, проводимости, автоматии и сократимости (Слайд 12).

Возбудимость – способность сердечной мышцы отвечать на раздражение пороговой или надпороговой силы генерацией потенциала действия. В состоянии покоя мембрана клеток миокарда поляризована – еѐ внутренняя поверхность заряжена отрицательно по отношению к наружной (- 80 – -90 мВ). При действии раздражителей происходит открытие натриевых каналов, ионы натрия поступают внутрь клетки. При этом заряд мембраны меняется на противоположный, то есть внутренняя поверхность мембраны становится заряженной положительно по отношению к наружной (фаза деполяризации). Затем заряд в течение 0,27 секунд не меняется (фаза плато), в это время в клетку через медленные каналы входят ионы кальция. После фазы плато заряд восстанавливается за счѐт выхода из клетки ионов калия

(фаза реполяризации) (Слайд 13).

Следует отметить, что фаза плато в потенциале действия скелетных мышц отсутствует. В течение фаз деполяризации и плато клетки миокарда теряют возбудимость, то есть они не реагируют на раздражители. Состояние

невозбудимости называется рефрактерностью. Период рефрактерности совпадает по времени с сокращением желудочков (Слайд 14), поэтому в сердечной мышце невозможно слитное сокращение (тетанус). Тетанус в сердечной мышце, по сути, означает остановку сердца.

Сократимость – способность миокарда сокращаться под действием импульсов, которые передаются на кардиомиоциты с проводящей системы. Сокращение в сердечной мышце, как и в скелетной, осуществляется за счѐт скольжения нитей актина вдоль нитей миозина, при этом происходит укорочение саркомера. Для взаимодействия актина с миозином необходимо наличие в саркоплазме ионов кальция. В сердечной мышце в отличие от скелетной кальций попадает внутрь клетки в основном из внеклеточной среды во время фазы плато (Слайды 15, 16).

Сила сокращения сердечной мышцы напрямую зависит от степени еѐ растяжения. Другими словами, чем больше крови поступит в желудочки в период расслабления, тем сильнее будет сокращение сердца (закон Франка-

Старлинга) (Слайд 17).

Автоматия – это способность сердца сокращаться под действием импульсов, возникающих в нѐм самом. Другими словами, сердце способно возбуждаться и сокращаться без внешних воздействий. Такая способность сердца обеспечивается проводящей системой. В синусно-предсердном узле импульсы генерируются с частотой 60 – 80/мин, в атриовентрикулярном – 40

– 50/мин, в пучке Гиса – 30 – 40/мин. Таким образом, способность к автоматии в наибольшей степени выражена у синусно-предсердного узла, и в наименьшей – у пучка Гиса. В норме импульсы возникают только в синуснопредсердном узле, который подавляет автоматию остальных отделов проводящей системы (Слайд 18). Таким образом, в разных отделах проводящей системы способность к автоматии выражена неодинаково – в области синусного узла она максимальна, а в клетках Пуркинье – минимальна. Уменьшение способности к автоматии по мере удаления от синусно-предсердного узла называется градиентом автоматии.

Проводимость. Миокард способен проводить возбуждение. Импульсы из синусно-предсердного узла передаются на атриовентрикулярный (скорость – 1 м/с). В атриовентрикулярном узле происходит задержка проведения возбуждения (0,02 – 0,05 м/с), необходимая для того, чтобы желудочки не сократились раньше, чем наступит диастола предсердий. Затем импульсы распространяются по пучку Гиса (2 – 4 м/с), переходят на волокна Пуркинье, а оттуда передаются на рабочий миокард (Слайд 19).

Сердечный цикл

Это период времени, в течение которого происходит полное сокращение (систола) и расслабление (диастола) всех камер сердца. Сердечный цикл является величиной, обратной частоте сердечных сокращений (ЧСС) и рассчитывается как 60/ЧСС. В покое сердце сокращается с частотой 55 – 85 уд/мин, среднее значение – 75 уд/мин. При такой ЧСС сердечный цикл равен 60/75 – 0,8 с.

Сердечный цикл включает в себя систолу предсердий, которая длится 0,1 с, систолу желудочков (0,3 с) и общую паузу, диастолу, когда и предсердия, и желудочки расслабляются (0,4 с). При этом диастола предсердий равна 0,7 с (0,8 минус 0,1), а диастола желудочков – 0,5 с (0,8 минус 0,3) (Слайд 21).

Сердечный цикл делится на периоды, некоторые периоды подразделяются на фазы. Последовательность и продолжительность периодов и фаз сердечного цикла описана в таблице.

Периоды и фазы сердечного цикла (частота сердечных сокращений

– 75 /мин, длительность сердечного цикла – 0,8 с)

Систола желудочков начинается с периода напряжения (0,08 с). К началу систолы желудочков створчатые клапаны открыты, полулунные – закрыты. Миокард желудочков начинает сокращаться, при этом давление повышается, и атриовентрикулярные клапаны закрываются. Время от начала систолы до закрытия клапанов называется фазой асинхронного сокращения

(0,05 с).

К концу этой фазы и створчатые, и полулунные клапаны оказываются закрытыми, все камеры сердца замкнуты. Давление в желудочках продолжает повышаться, но поскольку кровь несжимаема, их объѐм не меняется (фаза изометрического сокращения, 0,03 с). Как только давление в желудочках станет больше, чем в аорте (70 – 80 мм рт. ст.) и лѐгочном стволе (10 – 15 мм рт. ст.), полулунные клапаны открываются и кровь выбрасывается в сосуды, начинается период изгнания (0,25с). Давление продолжает нарастать и достигает в левом желудочке 120 – 130 мм рт. ст., а в правом – 25 – 30 мм рт. ст. Сначала кровь движется быстро из-за высокого градиента давления (фаза быстрого изгнания, 0,12 с), однако потом градиент

давлений снижается, и движение крови замедляется (фаза медленного изгнания, 0,13 с)

После этого желудочки перестают сокращаться, начинается диастола. Кровь стремится вернуться из сосудов (аорты и лѐгочной артерии) в желудочки, но не попадает туда, поскольку через 0,04 секунды закрываются полулунные клапаны (протодиастолический период).

Снова камеры сердца оказываются замкнутыми. Миокард расслабляется, давление в желудочках снижается. Поскольку кровь не растяжима, их объѐм не меняется (период изометрического расслабления,

0,08 с). Как только давление в желудочках становится меньше, чем в предсердиях, открываются створчатые клапаны, и кровь устремляется в желудочки. Сначала желудочки наполняются кровью быстро (фаза быстрого наполнения, 0,09 с), а затем движение крови замедляется (фаза медленного наполнения, 0,16 с). Большая часть крови попадает в желудочки пассивно, однако последние порции (10 – 15%) поступает за счѐт систолы предсердий.

Верхушечный толчок

При пальпации (ручном обследовании) передней грудной стенки слева определяется ритмическая пульсация поверхности грудной клетки – верхушечный толчок (Слайд 23). Появление верхушечного толчка связано с ударом верхушки сердца о грудную клетку во время систолы. Этот удар обусловлен двумя причинами: во-первых, изменением формы сердца во время его сокращения с шаровидной на конусовидную, а во-вторых, во время систолы в направлении верхушки сердца действует сила отдачи.

При исследовании верхушечного толчка определяют его локализацию (V межреберье на 1 – 1,5 см кнутри от левой среднеключичной линии), площадь (в норме – 1,5 – 2 см2), частоту, ритмичность, амплитуду, силу

(Слайд 24).

Исследование верхушечного толчка позволяет выявить различные нарушения работы сердца. Например, смещение верхушечного толчка влево (на уровень среднеключичной линии или за неѐ) может быть признаком увеличения (гипертрофии) левого желудочка, неритмичный верхушечный толчок свидетельствует о наличии сердечных аритмий и т.д.

Тоны сердца

Происхождение тонов и их характеристика. При работе сердца возникают звуковые явления – тоны. Всего выделяют четыре тона.

Iтон называется систолическим, он низкий, глухой и протяжный, его длительность составляет 0,1 – 0,17 с. В происхождении I тона различают три компонента – закрытие створчатых клапанов, напряжение сердечной мышцы

итурбулентный ток крови в период быстрого изгнания.

IIтон – диастолический, он высокий, звонкий и короткий (0,06 – 1 с). Этот тон связан с закрытием полулунных клапанов в начале диастолы желудочков (протодиастолический период).

III тон обусловлен наполнением желудочков кровью, IV тон связан с систолой предсердий (Слайд 26).

Методы исследования тонов сердца. Звуковые явления, возникающие при работе сердца, исследуются методом аускультации (выслушивание фонендоскопом) или с помощью специального прибора – фонокардиографа.

Методом аускультации можно определить только первые два тона (у детей иногда III тон).

На поверхности грудной клетки имеется четыре точки выслушивания, каждая из которых соответствует определѐнному сердечному клапану. Эти точки соответствуют местам наилучшего проведения звуков, возникающих при работе сердца.

Левый атриовентрикулярный клапан (двухстворчатый, митральный) выслушивается в области верхушки сердца – в V межреберье на 1 – 1,5 см кнутри от среднеключичной линии. Аортальный клапан выслушивается во II межреберье справа от грудины, клапан лѐгочного ствола – во II межреберье слева от грудины. Место выслушивания правого предсердно-желудочкового клапана находится на нижней трети грудины, у основания мечевидного отростка (Слайд 27).

При исследовании тонов определяют их ясность, частоту, ритмичность, наличие шумов. В норме тоны ясные, ритмичные, отсутствует их расщепление, шумы.

Фонокардиография представляет собой графическую регистрацию тонов. Звуковые исследования регистрируют с помощью микрофона, а затем записывают в виде кривых – фонокардиограмм (Слайд 28).

Основные функциональные показатели кровообращения.

Частота сердечных сокращений (ЧСС) в состоянии покоя лежит в диапазоне 55 – 85 раз в 1 мин. Увеличение ЧСС более 90 называется тахикардией, снижение меньше 55 – брадикардия.

Сердечный выброс – количество крови, выталкиваемое сердцем в единицу времени.

Систолический (ударный) объем – количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одну систолу (одинаков для правого и левого желудочков и составляет в покое 65 – 75 мл). Объѐм крови, который остаѐтся в желудочке после систолы называется конечно-систолическим, он равен 50 мл.

Минутный объем крови (МОК) – количество крови, которое проходит через сердце за одну минуту. Минутный объѐм крови равен произведению ударного объѐма на частоту сердечных сокращений (Слайд 29).

При физической нагрузке МОК может увеличиваться до 25 – 30 л, при этом у тренированных людей главным образом за счѐт увеличения ударного объѐма, у нетренированных – за счѐт увеличения частоты сердечных сокращений.