Физиология кровообращения

     Рефрактерность миокарда и экстрасистола. Под рефрактерностью понимают неспособность сердечной мышцы отвечать второй вспышкой возбуждения на искусственное раздражение или на приходящий к мышце импульс от водителя ритма. Это определяется большой длительностью периода рефрактерное. Такое временное состояние невозбудимости называют абсолютной рефрактерностью. Период рефрактерности длится столько же времени, сколько продолжается систола. Если в синусном узле возникает внеочередное возбуждение в момент, когда рефрактерный период окончился, наступает экстрасистола, причем пауза, следующая за ней, длится столько же времени, сколько и обычная пауза после систолы. Экстрасистола может возникнуть вследствие возбуждения и самого желудочка (желудочковая экстрасистола), что приводит к продолжительной так называемой компенсаторной паузе. Экстрасистолы регистрируют и при внеочередном возбуждении атриовентрикулярного узла[1].

     Трепетание и мерцание предсердия. Мерцание (фибрилляция) предсердий – это подергивание отдельных мышечных пучков мышцы предсердия. В результате полное эффективное сокращение предсердия отсутствует. В предсердно-желудочковое соединение поступает большое количество электрических импульсов. Часть их задерживается, оставшиеся достигают мышц желудочков, вызывая их сокращения. Ритм этих сокращений непостоянный. Число сокращений желудочков может быть большим, до 200 в минуту. Такая форма мерцательной аритмии называется тахисистолической. При нарушении проведения электрического импульса в предсердно-желудочковом соединении до желудочков может доходить значительно меньшее количество импульсов. Тогда частота сокращений желудочков бывает 60 и меньше ударов в минуту. Такая форма называется брадиситолической.

     При фибрилляции предсердий отсутствует так называемая предсердная добавка, когда предсердия сокращаясь, нагнетают кровь в желудочки. Эффективного сокращения предсердий нет, поэтому желудочек в фазу диастолы заполняется только под действием свободного тока крови из предсердий в желудочки. При частых сокращениях мышц желудочков периодически желудочки не успевают заполниться и тогда при сокращении выброса крови в аорту не происходит. К мерцанию предсердий приводят атеросклероз сосудов сердца, инфаркт миокарда, пороки сердца, особенно ревматические, заболевания щитовидной железы, отравления, кардиомиопатии, дефицит калия. Способствуют развитию мерцательной аритмии курение, психическое и физическое перенапряжение, употребление алкоголя.

     Фибрилляция предсердий может быть постоянным или возникать периодически. При этом больные ощущают сердцебиение, «трепетание сердца», перебои в сердце. Иногда мерцательная аритмия может протекать незаметно для пациента. При аускультации выслушиваются неритмичные сердцебиения, различной громкости. Пульс неритмичный, разного наполнения. Имеется так называемый дефицит пульса – число сердечных сокращений в минуту оказывается большим, чем количество пульсовых волн. Это происходит потому, что не каждое сердечное сокращение заканчивается выбросом крови в аорту. На электрокардиограмме отсутствуют признаки сокращения предсердий, желудочковые комплексы расположены хаотично.

     Трепетание предсердий – это частые сокращения всей мышцы предсердий, следующие друг за другом почти без перерыва. Практически отсутствует диастолическая пауза – период, когда мышца предсердия расслабляется. Поскольку предсердия почти все время находятся в состоянии систолы их заполнение кровью затруднено, и это не способствует заполнению кровью желудочков. Частота сокращения предсердий может достигать 220 в минуту. К желудочкам через предсердно-желудочковое соединение может доходить каждый второй, третий или четвертый импульсы, тогда ритм сокращения желудочков постоянный – и такая форма называется правильным трепетанием предсердий. Если проводимость предсердно-желудочкового узла изменяется, ритм сокращения желудочков хаотичный и, соответственно форма трепетания предсердий называется неправильной. При аускультации выслушивается нормальный ритм. На электрокардиограмме вместо зубца, соответствующего сокращению предсердий, находят предсердные волны[6].

1. Сердечный цикл

     Сердечный  цикл - понятие, отражающее последовательность процессов, происходящих за одно сокращение сердца и его последующее расслабление. Каждый цикл включает в себя три большие стадии: систола предсердий, систола желудочков и диастола. Термин систола означает сокращение мышцы. Выделяют электрическую систолу - электрическую активность, которая стимулирует миокард и вызывает механическую систолу - сокращение сердечной мышцы и уменьшение сердечных камер в объёме. Термин диастола означает расслабление мышцы. Во время сердечного цикла происходит повышение и снижение давления крови, соответственно высокое давление в момент систолы желудочков называется систолическим, а низкое во время их диастолы - диастолическим.

     Частота повторения сердечного цикла называется частотой сердечных сокращений, её задаёт водитель ритма сердца.

     Систола желудочков. Систола желудочков — период сокращения желудочков, что позволяет протолкнуть кровь в артериальное русло.

В сокращении желудочков можно выделить несколько периодов и фаз:

• Период напряжения — характеризуется началом сокращения мышечной массы желудочков без изменения объёма крови внутри них.
• Асинхронное сокращение — начало возбуждения миокарда желудочков, когда только отдельные волокна вовлечены. Изменения давления в желудочках хватает для закрытия предсердно-желудочковых клапанов в конце этой фазы.
• Изоволюметрическое сокращение — вовлечен практически весь миокард желудочков, но изменения объёма крови внутри них не происходит, так как закрыты выносящие (полулунные — аортальный и лёгочный) клапаны. Термин изометрическое сокращение не совсем точен, так как в это время происходит изменение формы (ремоделирование) желудочков, натяжение хорд.
• Период изгнания — характеризуется изгнанием крови из желудочков.
• Быстрое изгнание — период от момента открытия полулунных клапанов до достижения в полости желудочков систолического давления — за этот период выбрасывается максимальное количество крови.
• Медленное изгнание — период, когда давление в полости желудочков начинает снижаться, но все ещё больше диастолического давления. В это время кровь из желудочков продолжает двигаться под действием сообщенной ей кинетической энергии, до момента выравнивания давления в полости желудочков и выносящих сосудов.

     В состоянии спокойствия желудочек сердца взрослого человека за каждую систолу выбрасывает от 60 мл крови (ударный объём). Сердечный цикл длится до 1 с, соответственно, сердце делает от 60 сокращений в минуту (частота сердечных сокращений, ЧСС). Нетрудно подсчитать, что даже в состоянии покоя сердце перегоняет 4 л крови в минуту (минутный объём сердца, МОС). Во время максимальной нагрузки ударный объём сердца тренированого человека может превышать 200 мл, пульс — превышать 200 ударов в минуту, а циркуляция крови может достигать 40 л в минуту.

Рисунок 4. Систола желудочков

     Диастола. Диастола - период времени, в течение которого сердце расслабляется для приема крови. В целом характеризуется снижением давления в полости желудочков, закрытием полулунных клапанов и открытием предсердно-желудочковых клапанов с продвижением крови в желудочки.

     Диастола желудочков

• Протодиастола — период начала расслабления миокарда с падением давления ниже, чем в выносящих сосудах, что приводит к закрытию полулунных клапанов.
• Изоволюметрическое расслабление — аналогична фазе изволюметрического сокращения, но с точностью до наоборот. Происходит удлинение мышечных волокон, но без изменения объёма полости желудочков. Фаза заканчивается открытием предсердно-желудочковых (митрального и трехстворчатого) клапанов.
• Период наполнения
• Быстрое наполнение — желудочки стремительно восстанавливают свою форму в расслабленном состоянии, что значительно снижает давление в их полости и засасывает кровь из предсердий.
• Медленное наполнение — желудочки практически полностью восстановили свою форму, кровь течет уже из-за градиента давления в полых венах, где оно выше на 2-3 мм рт. cт[3].

Рисунок 5. Диастола

2. Тоны сердца

     Если над проекцией клапанных створок или в ближайшей к аорты и легочной артерии области к груди приложить стетоскоп или микрофон фонокардиографа, то можно услышать звуки, которые сопровождают каждое сокращение сердца. Ухом можно различить 2 звуки (тона). Чувствительный прибор позволяет зафиксировать появление 4 тонов.

     Первый (систолическое) тон совпадает по времени с началом систолы желудочков. В его формировании участвуют С компоненты - клапанный, мышечный и сосудистый. Клапанный компонент обусловлен закрытием створок предсердно-желудочковых клапанов, вибрацией этих створок и сухожильных нитей, которые содержат эти створки, турбулентным движением крови, вибрацией  стенки желудочков в фазу изометрического сокращения, а также колебанием начальных отделов аорты и легочного ствола в фазу быстрого выброса крови.

     Основным компонентом названного тона является клапанный. Он главным образом влияет на силу систолического тона. Так, при повышении интенсивности сокращения желудочков в связи с быстрым нарастанием давления тон становится громче. Это же наблюдается и в том случае, когда створки клапанов раскрыты шире при увеличении кровенаполнения желудочков. Продолжительность систолического тона составляет около 0,14 с.

     Второй (диастойичний) тон обусловлен ударом створок полумесячной клапанов друг о друга при их закрытии в начале диастолы, их вибрации, турбулентным движением крови, которая бьется об закрытые створки клапанов, вибрацией крупных артерий (аорты и легочного ствола). Его продолжительность - от 0,08 до 0,11 с.

     Третий тон возникает вследствие вибрации стенок желудочков в фазу быстрого заполнения их кровью, четвертый - при си-. столе предсердий и возврате части крови в предсердие, когда в начале систолы желудочков атриовентрикулярные клапаны еще открыты.

     Тоны сердца хорошо слышен над клапанами: первый - над атриовентрикулярными, второй - над полумесячным. Звук лучше проводится с током крови, и поэтому отдельно клапаны лучше выслушивать за ходом соответствующей сосуда (аорты или легочной артерии).

     При пороках клапанов, нарушении состояния сократительного миокарда тона меняются: повышается или снижается интенсивность звучания их, появляются шумы. Регистрация дефекта тона над проекцией определенного клапана помогает установить природу нарушения[4].

3. Систолический и минутный объем кровотока

     Минутный объём кровотока - объём крови, проходящий через поперечное сечение аорты (и лёгочного ствола) за минуту. У взрослого человека минутный объём приблизительно равен 5-7 литров[3].

     Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального со­стояния сердца и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для правого и левого желудочков. Характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым или левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения – л/мин или мл/мин. С тем, чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса. Сердечный индекс – это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м2. Размерность сердечного индекса – л/(мин. м2).

     Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины МОК соответствуют диапазону 4–6 л/мин (чаще приводятся величины 5–5.5 л/мин). Средние величины сердечного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин. м2) – чаще приводятся величины порядка 3–3.5 л/(мин. м2).

     Поскольку объем крови у человека составляет только 5–6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиться до 25–30 л/мин, а у спортсменов – до 35–40 л/мин.

     В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве всей сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв самого сердца по его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300–400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3–4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше – он достигает 500–700 %.

     Разделив минутный объем на число сокращений сердца в минуту, можно вычислить систолический объем крови.

     Систолический объем крови - объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.

     Наибольший  систолический объем наблюдается  при частоте сердечных сокращений  от 130 до 180 удар/мин. При частоте сердечных  сокращений выше 180 удар/мин систолический  объем начинает сильно снижаться.

     При ритме  сердеч­ных сокращений 70 – 75 в минуту  систолический объем равен 65 – 70 мл крови. У человека при горизонтальном  положении тела в условиях  покоя систолический объем составляет  от 70 до 100 мл.

     В покое  объем крови, выбрасываемый из  желудочка, составляет в норме  от трети до половины общего  количества крови, содержащейся  в этой камере сердца к концу  диастолы. Оставшийся в сердце  после систолы резервный объем  крови является своеобразным  депо, обеспечивающим увеличение  сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая  интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном  стрессе и др.).

     Следует заметить, что в покое в систолу из  желудочков изгоняется примерно  половина находящейся в них  крови. Это создает резервный объем, который может быть мобилизован при необходимости быстрого и значительного увеличения сердечного выброса. Величина резервного объема крови является одним из главных детерминантов функционального резерва сердца по его специфической функции – перемещению крови в системе. При увеличении резервного объема, соответственно, увеличивается максимальный систолический объем, который может быть выброшен из сердца в условиях его интенсивной деятельности. При адаптационных реакциях аппарата кровообращения изменения систолического объема достигаются с помощью механизмов саморегуляции под влиянием экстракардиальных нервных механизмов. Регуляторные влияния реализуются в изменения систолического объема путем воздействия на сократительную силу миокарда. При уменьшении мощности сердечного сокращения систолический объем падает.