Ознакомить с методами изучения сердечной деятельности и формами ее регуляции.

Чеченский государственный университет

Медицинский институт

Кафедра нормальной и патологической физиологии

Лекции по дисциплине – нормальная физиология (2 курс,3-й семестр)

(автор-составитель-Ахмедова К.С.- доцент кафедры)

Лекция №6 – Тема: Кровообращение

Морфо-функциональная характеристика сердечно-сосудистой системы, ее роль в поддержании жизнедеятельности организма. Методы изучения сердечной деятельности. Регуляция сердечной деятельности.

Цель –

Дать студентам представление о деятельности сердечно- сосудистой системы, ее роли для всего организма.

Ознакомить с методами изучения сердечной деятельности и формами ее регуляции.

Система кровообращения состоит из сердца и сосудов: кровеносных и лимфатических.

Основное значение системы кровообращения состоит в снабжении кровью органов и тканей. Сердце за счет своей нагнетательной деятельности обеспечивает движение крови по замкнутой системе сосудов.

Кровь непрерывно движется по сосудам, что дает ей возможность выполнять все жизненно важные функции, а именно транспортную (перенос кислорода и питательных веществ), защитную (содержит антитела), регуляторную (поддерживает температуру, рН, объемы воды).

Систолический объём и минутный объём – основные показатели, которые характеризуют сократительную функцию миокарда.

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.

Факторы, влияющие на систолический объём и минутный объём:

1. масса тела, которой пропорциональна масса сердца. При массе тела 50 – 70 кг – объём сердца 70 – 120 мл;

2. количество крови, поступающей к сердцу (венозный возврат крови) – чем больше венозный возврат, тем больше систолический объём и минутный объём;

3. сила сердечных сокращений влияет на систолический объём, а частота – на минутный объём.

Принято так же рассчитывать величину сердечного индекса, представляющего собой отношение МОК в л/мин к поверхности тела в м². Средняя величина этого показателя для «стандартного» мужчины равна 3 л/мин×м². Минутный и систолический объемы крови и сердечный индекс объединяются общим понятием – сердечный выброс.

Систолический и минутный объемы кровотока – величины непостоянные. Их значения изменяются в зависимости от того, в каких условиях находится организм, и какую работу он совершает. При мышечной работе отмечается значительное увеличение МОК до 25 – 30 л, что может быть обусловлено учащением сердечных сокращений и увеличением систолического объема за счет использования резервного объема. У нетренированных лиц МОК увеличивается обычно за счет учащения ритма сердечных сокращений. У тренированных при работе средней тяжести происходит увеличение систолического объема и гораздо меньшее, чем у нетренированных, учащение ритма сердечных сокращений. В случае очень тяжелой работы, например при требующих огромного мышечного напряжения спортивных соревнованиях, даже у хорошо тренированных спортсменов наряду с увеличением систолического объема отмечается учащение сердечных сокращений, а, следовательно, и увеличение кровоснабжения работающих мышц, в результате чего создаются условия, обеспечивающие большую работоспособность. Число сердечных сокращений у тренированных может достигать при большой нагрузке 200 – 220 в минуту.

Основные физиологические свойства сердечной мышцы.

Сердечная мышца, как и скелетная, обладает возбудимостью, способностью проводить возбуждение и сократимостью.

Возбудимость сердечной мышцы. Сердечная мышца менее возбудима, чем скелетная. Для возникновения возбуждения в сердечной мышце необходимо применить более сильный раздражитель, чем для скелетной. Установлено, что величина реакции сердечной мышцы не зависит от силы наносимых раздражений (электрических, механических, химических и т. д.). Сердечная мышца максимально сокращается и на пороговое, и на более сильное по величине раздражение(закон «Все или ничего»).

Проводимость. Волны возбуждения проводятся по волокнам сердечной мышцы и так называемой специальной ткани сердца с неодинаковой скоростью. Возбуждение по волокнам мышц предсердий распространяется со скоростью 0,8—1,0 м/с, по волокнам мышц желудочков— 0,8—0,9 м/с, по специальной ткани сердца—2,0—4,2 м/с.

Сократимость. Сократимость сердечной мышцы имеет свои особенности. Первыми сокращаются мышцы предсердий, затем—папиллярные мышцы и субэндокардиальный слой мышц желудочков. В дальнейшем сокращение охватывает и внутренний слой желудочков, обеспечивая тем самым движение крови из полостей желудочков в аорту и легочной ствол.

Физиологическими особенностями сердечной мышцы является удлиненный рефрактерный период и автоматия.

Рефрактерный период. В сердце в отличие от других возбудимых тканей имеется значительно выраженный и удлиненный рефрактерный период. Он характеризуется резким снижением возбудимости ткани в течение ее активности. Выделяют абсолютный и относительный рефрактерный период. Во время абсолютного рефрактерно периода какой бы силы не наносили раздражения на сердечную мышцу, она не отвечает на него возбуждением и сокращением. Он соответствует по времени систоле и началу диастолы предсердий и желудочков(0,27 сек.). Во время относительного рефрактерного периода возбудимость сердечной мышцы постепенно возвращается к исходному уровню. В этот период мышца может ответить на раздражитель сильнее порогового. Он обнаруживается во время диастолы предсердий и желудочков(0,03 сек.).

Сокращение миокарда продолжается около 0.3 с, по времени примерно совпадает с рефрактерной фазой. Следовательно, в период сокращения сердце неспособно реагировать на раздражители. Благодаря выраженному рефрактерному периоду. который длится больше, чем период систолы, сердечная мышца неспособна к тетаническому (длительному) сокращению и совершает свою работу по типу одиночного мышечного сокращения.

Автоматия сердца –это способность к самовозбуждению. Вне организма при определенных условиях сердце способно сокращаться и расслабляться, сохраняя правильный ритм. Следовательно, причина сокращений изолированного сердца лежит в нем самом. Способность сердца ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом, носит название автоматии. Морфологически она связана с проводящей системой сердца, построенной из скоплений атипичных мышечных клеток(нейрокардиомиоцитов, гибридных клеток), похожих на эмбриональную мышечную ткань с невысоким содержанием сократительных элементов и более»жидкой» цитоплазмой.Части проводящее системы сердца называются узлами автоматии и расположены следующим образм:1. Сино - атриальный(синусно – предсердный, Кис – Фляка, пейсмекер 1 – го порядка, водитель ритма 1 – го порядка)- расположен в правом предсердии. В месте впадения в правое предсердие двух полых вен.Имеет нормальную частоту -60 – 80 возбуждений в одну минуту.

2.Атрио – вентрикулярный (предсердно – желудочковый, Ашофф – Тавара, пейсмекер 2 –го порядка. Водтитель ритма 2 –го порядка) расположен на границе правого и левого предсердий и межжелудочковой перегородке. В норме он не генерирует спонтанные потенциалы действия, а «подчиняется «синоатриальному узлу и, скорее всего, играет роль передаточной станции. А также осуществляет функцию «атриовентрикулярной» задержки. Его собственная частота его возбуждений – 30 40;

3. Пучок Гиса – тянется по межжелудочковой перегородке(собственная частота – до 20-30 возбуждений в минуту; Плавно переходит в волокна Пуркинье(4).

В нормальных физиологических условиях сердце работает в ритме первого узла автоматии.и его роль огромна. И только при его выходе из строя по разным причинам переходит на пониженные режимы сокращений. Все три остальных узла проводящей системы сердца могут обеспечить его работу только на определенное время.Все регулирующие воздействия, меняющие ритм сердечной деятельности, оказывают свое влияние на водитель первого порядка. Если этот водитель «выходит» из работы, ни симпатическая, нипарасимпатическая нервные системы сами по себе не смогут запустить деятельность сердца. В случае, когда синоатриальный узел повреждается и при этом человеку успевают оказатьквалифицированную помощь, больному вживляют стимулятор. Задающий самостоятельно римт для работы сердца. Благодаря такому способу удалось сохранить жизнь многих пациентов.

Сердечный цикл и его фазы. Насосная функция сердца заключается в том, что сердце принимает определеннуй порцию крови(венозный возврат) и эту же порцию кровивыталкивает в выходящие из желудочков сосуды. Оба сердца –правое и левое- работают как единое целое.

В норме сердце совершает в среднем 70 ударов за 1 минуту. Это означает, что один сердечный цикл длится 0, 8 с. В деятельности сердца можно выделить две фазы: систола (сокращение) и диастола (расслабление). Систола предсердий слабее и короче систолы желудочков: в сердце человека она длится 0,1с, а систола желудочков – 0,33 с. диастола предсердий занимает 0,7с, а желудочков – 0,47 с. Общая пауза (одновременная диастола предсердий и желудочков) сердца длится 0,4 с. Весь сердечный цикл продолжается 0,8с. Длительность различных фаз сердечного цикла зависит от частоты сердечных сокращений. При более частых сердечных сокращений деятельность каждой фазы уменьшается, особенно диастолы.

Систола предсердий: сокращения предсердий начинаются при распространении возбуждения от синоатриального узла по миокардиоцитам предсердий. А также по пучкам. Повышается внутрипредсердное давление (в левом – 5-8 и в правом – 4-6 мм РТ.ст.) и кровь через атриовентрикулярные клапаны устремляется в желудочки. После окончания систолы предсердий закрываются атриовентрикулярные клапаны и начинаются два процесса: в предсердиях в течение 0,7 с имеет место диастола, а в желудочках начинается систола.

Систола желудочков -0,33 с. Ее принято делить на два периода - период напряжения(0,08с) с фазой асинхронного сокращения-0,05с. И изометрического сокращения -0,03с. и период изгнания(0,25с.). который, в свою очередь, делится на период быстрого изгнания(912с.) и период медленного изгнания(0,13с.) Значение периода напряжения состоит в том, что в это время происходит повышение внутрижелудочкового давления(в левом-120 -130мм.рт.ст. и в левом – 25 -30 мм.рт.ст.), что обеспечивает выброс крови в аорту(большой круг кровообращения) и в легочную артерию(малый круг кровообращения).

Диастола желудочков – занимает около 0,47с. Закрываются полулунные клапаны, начинает понижаться давление в желудочках. При его снижении до 0 мм РТ.ст. открываются атриовентрикулярные клапаны. Ижелудочки наполняются кровьью, которая накопилась в предсердиях..Цифры фаз и периодов работы сердца показывают, что 40 % времени миокардиоциты желудочков находятся в активном состоянии, а 60% - «отдыхают». Для того, чтобы сердце выполняло функцию насоса, необходима строгая упорядоченность работы всех его отделов: предсердий и желудочков, левого и правого отделов сердца. Венозного притока и артериального оттока. Во многом это достигается за счет физиологических свойств сердечной мыщцы.

Значение клапанного аппарата - в движении крови через камеры сердца. Во время диастолы предсердий атриовентрикулярные клапаны открыты и кровь, поступающая из соответствующих сосудов, заполняет не только их полости, но и желудочки. Во время систолы предсердий желудочки полностью заполняются кровью. При этом исключается обратное движение крови в полые и легочные вены. Это связано с тем, что в первую очередь сокращается мускулатура предсердий, образующая устья вен. По мере наполнения полостей желудочков кровью створки атриовентрикулярных клапанов плотно смыкаются и отделяют полость предсердий от желудочков. В результате сокращения папиллярных мышц желудочков в момент их систолы сухожильные нити створок атриовентрикулярных клапанов натягиваются и не дают им вывернуться в сторону предсердий. К концу систолы желудочков давление в них становится больше давления в аорте и легочной стволе.

Это способствует открытию полулунных клапанов, и кровь из желудочков поступает в соответствующие сосуды. Во время диастолы желудочков давление в них резко падает, что создает условия для обратного движения крови в сторону желудочков. При этом кровь заполняет кармашки полулунных клапанов и обусловливает их смыкание.

Таким образом, открытие и закрытие клапанов сердца связано с изменением величины давления в полостях сердца.

Имеются следующие методы исследования деятельности сердца: