Физиология сердечно-сосудистой системы
Сердечно-сосудистая система обеспечивает циркуляцию крови в организме человека. В состав сердечно-сосудистой системы входит сердце — полый мышечный орган, который последовательно сокращаясь и расслабляясь заставляет кровь двигаться, и кровеносные сосуды — полые трубки, по которым она движется.
Сосуды, несущие кровь от сердца к органам называются артериями, а от органов к сердцу — венами. В артериях и венах не осуществляется газообмен и диффузия питательных веществ.
Рисунок 1 .1. Сердце и сосуды
В основе сердечной деятельности (сокращение и расслабление) лежат электрические процессы, возникающие при изменении мембранного потенциала клеток.
К основным свойствам сердечной мышцы относятся автоматия, возбудимость, проводимость и сократимость.
Автоматия - это способность к ритмическому сокращению без внешних воздействий под влиянием импульсов, возникающих в некоторых участках сердца. Первый такой участок называется синусный, или синоатриальный (СА) узел. В атипических волокнах этого узла спонтанно возникают импульсы с частотой 60-80 раз в минуту. Он является главным центром автоматии сердца. Совокупность всех уровней атипической мышечной ткани составляют проводящую систему сердца. Благодаря проводящей системе волна возбуждения, возникшая в синусном узле, последовательно распространяется по всему миокарду и наблюдается последовательное сокращение частей сердца: сначала сокращаются предсердия, затем желудочки.
Возбудимость сердечной мышцы заключается в том, что под действием различных раздражителей (химических, механических, электрических и др.) сердце способно приходить в состояние возбуждения. В основе процесса возбуждения лежит перестройка мембранного потенциала (калий - натриевый насос), в результате возникает потенциал действия, распространяющийся и на другие клетки. Таким образом, происходит распространение возбуждения по всему сердцу.
Сократимость - это способность миокарда сокращаться. Оно основано на способности самих клеток миокарда отвечать на возбуждение сокращением.
Суммарный электрический потенциал сердца достаточно велик, чтобы можно было зарегистрировать его на теле человека, т.о. получают важную диагностическую информацию.
Основными параметрами, характеризующими системную гемодинамику, являются: артериальное давление (АД), системное сопротивление сосудов (ССС), сердечный выброс (СВ), работа сердца (А), мощность сокращения (М), артериальный пульс.
Мышечная сила сердца, преодолевая сопротивление сосудов, создаёт давление, с которым очередная порция крови вводится в кровеносную систему.
Артериальное давление (АД) - это давление, которое оказывает кровь на стенки сосудов.
Значение АД изменяется в зависимости от периода сердечного цикла.
Под диастолическим давлением (ДАД) понимают наименьшее давление в артерии во время диастолы (расслабления) сердца. Оно во многом определяется величиной тонуса периферических артериальных сосудов. Систолическое (максимальное) давление (САД) возникает в период систолы (сокращения). Оно обусловлено в основном ударным объемом сердца и эластичностью аорты и крупных артерий.
Прерывистый режим работы сердца определяет пульсирующий характер всех параметров кровотока. Амплитуды пульсаций, как и уровень давления крови, снижаются с удалённостью от центра (сердца) к периферии.
В плечевой артерии здорового человека в возрасте 20-40 лет АД составляет в среднем 110-120/70-80 мм рт. ст. Различают пульсовое, среднее и боковое АД. Пульсовым давлением (ПД) называют разницу между САД и ДАД, в норме она составляет 40 мм рт.ст.
Графически пульсирующий процесс изменения давления крови в артерии можно представить кривой квазипериодической функции, приподнятой над осью абсцисс на величину ДАД (Рис.2).
Зависимость давления крови (Р) от времени (t) в крупном кровеносном сосуде
Рисунок 1. 2 . Величина 1- пульсового, 2-диастолического, 3-среднего, 4-систолического давлений
Среднее динамическое АД – усредненное за один цикл колебания сердца значение всех мгновенных давлений. Боковое систолическое АД (АДбок)- это давление, действующее на боковую стенку артерии в период систолы желудочков.
Величина АД зависит от многих факторов:
состояния сердца и сосудов (эластичность), физико–химических свойств крови (вязкость);
индивидуальных анатомо-физиологических особенностей человека, возраста;
психо-эмоционального состояния (давление повышается в стрессовой ситуации);
При измерении АД необходимо учитывать, что даже у здорового человека в течение суток происходят значительные колебания как систолического, так и диастолического АД. Оно изменяется под влиянием физической нагрузки, и умственного напряжения, употребления лекарственных препаратов, тонизирующих напитков (чая, кофе), курения.
Под сердечным выбросом (СВ) понимают количество крови, выбрасываемой сердцем в сосуды в единицу времени. В клинической литературе используют понятия: минутный объем кровообращения и систолический (ударный) объем крови.
Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального состояния сердца и называется минутным объемом крови (МО). Он одинаков для правого и левого желудочков. Когда человек находится в состоянии покоя, МОК составляет в среднем 4,5—5,0 л. Разделив минутный объем на число сокращений сердца в минуту, можно вычислить ударный объем (УО) крови т.е. объем крови, выбрасываемый желудочком сердца за одну систолу. При ритме сердечных сокращений 70—75 в минуту систолический объем равен 65—70 мл крови.
Принято так же рассчитывать величину сердечного индекса, представляющего собой отношение МОК в л/мин к поверхности тела в м2. Средняя величина этого показателя для взрослого человека равна 3 л/мин*м2.
К внешним проявлениям деятельности сердца относят артериальный пульс— это ритмические толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с изменением их кровенаполнения. Артериальный пульс отражает ритм сердца, скорость изгнания крови, позволяет судить о силе сердечных сокращений.
В норме частота пульса (ЧП) равна частоте сердечных сокращений (ЧСС) и в покое составляет от 60 до 80 ударов в минуту.
Важным показателем системной гемодинамики является работа сердца, которая вычисляется как произведение массы крови, выброшенной в аорту за единицу времени, на среднее артериальное давление за этот же промежуток. Рассчитанная таким образом, работа характеризует деятельность левого желудочка. Считается, что работа правого желудочка составляет 25 % от этой величины.
Мощность сокращения левого желудочка (М) - работа, выполняемая левым желудочком в единицу времени, например в 1 с. Мощность сокращения левого желудочка у молодых здоровых людей в условиях основного обмена колеблется в пределах от 2 до 4,5 Вт, составляя в среднем 2,65 Вт.
Под термином системное сосудистое сопротивление (ССС) понимают общее сопротивление всей сосудистой системы выбрасываемому сердцем потоку крови.
В обычных физиологических условиях ССС может составлять от 1 200 до 1 600 дин*с*см-5; при гипертонической болезни эта величина может возрастать в два раза против нормы и составлять от 2 200 до 3 000 дин* с*см-5.
Величина ССС состоит из сумм (не арифметических) сопротивлений регионарных отделов. При этом в зависимости от большей или меньшей выраженности изменений регионарного сопротивления сосудов в них будет поступать меньший или больший объем крови, выбрасываемый сердцем. На этом механизме построен так называемый эффект «централизации» кровообращения, обеспечивающий в тяжелых или угрожающих организму условиях (шок, кровопотеря и др.) направление крови, прежде всего, к головному мозгу и миокарду.
Объемная скорость выброса (ОСВ) - количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в начальный отрезок аорты, величина конкретизирующая представление о силе сердечных сокращений