Функции крови выполняются благодаря непрерывной работе системы органов кровообращения.
Кровообращение — это движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между всеми тканями организма и внешней средой.
Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды. Циркуляция крови в организме человека по замкнутой сердечно-сосудистой системе обеспечивается ритмическими сокращениями сердца — ее центрального органа.
Сосуды, по которым кровь от сердца разносится к тканям и органам, называют артериями, а те, по которым кровь доставляется к сердцу, — венами. В тканях и органах тонкие артерии (артериолы) и вены (венулы) соединены между собой густой сетью кровеносных капилляров.
Внешнее строение сердца
Сердце асимметрично расположено в грудной клетке между легкими, за грудиной. Большая часть сердца находится влево от срединной линии.
Сердце повернуто таким образом, что его правый венозный отдел лежит больше кпереди, левый артериальный — кзади. Самый нижний и более всего выступающий влево заостренный конец сердца — его верхушка сформирован левым желудочком (рис. 1).
Рис. 1. Сердце, вид спереди и сзади: 1 - плечеголовной ствол; 2 - левая общая сонная артерия; 3 - левая подключичная артерия; 4 - дуга аорты; 5 - правая легочная артерия; 6 - легочный ствол; 7 - левое ушко; 8 - нисходящая часть аорты; 9 - грудино-реберная поверхность; 10 - передняя межжелудочковая борозда; 11 - левый желудочек; 12 - верхушка сердца; 13 - правый желудочек; 14 - венечная борозда; 15 - правое ушко; 16 - восходящая часть аорты; 17 - верхняя полая вена; 18 - переход перикарда в эпикард; 19 - правые легочные вены; 20 - правое предсердие; 21 - нижняя полая вена; 22 - задняя межжелудочковая борозда; 23 - левое предсердие; 24 - левые легочные вены; 25 - левая легочная артерия
Оболочки сердца
Сердце располагается в грудной полости позади грудины и окружено соединительнотканной оболочкой — околосердечной сумкой, или перикардом.
Наружный слой перикарда состоит из нерастяжимой белой фиброзной ткани (фиброзный перикард), а внутренний — из серозной ткани (серозный перикард).
Серозный перикард имеет два слоя: внутренний слой сращен с сердцем — висцеральный слой (эпикард), а наружный слой срастается с фиброзной тканью перикарда — париетальный слой. В щель между слоями серозного перикарда выделяется перикардиальная жидкость, которая уменьшает трение между стенками сердца и окружающими тканями.
Функции перикарда:
препятствует излишнему растяжению сердца;
препятствует переполнению сердца кровью;
защищает сердце от механических повреждений;
перикардиальная жидкость уменьшает трение при сокращении сердца.
Стенка сердца состоит из трех слоев (рис. 2):
эпикард (он же — внутренний слой околосердечной сумки) — наружная соединительнотканная оболочка, покрыта однослойным эпителием;
миокард (сердечная мышца) — средняя мышечная оболочка;
эндокард — внутренняя эпителиальная оболочка; образует клапанный аппарат сердца.
Рис. 2. Оболочки сердца
Стенки сердца состоят из сердечных поперечно-полосатых мышечных волокон (миокарда), соединительной ткани и мельчайших кровеносных сосудов (рис. 3).
Каждое мышечное волокно содержит множество крупных митохондрий. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, заключенную в общую саркоплазматическую мембрану. Это обеспечивает быстрое распространение волн сокращения по волокнам, так что каждая камера сокращается как одно целое.
В сердце различают два типа волокон:
мышечные волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков (основная масса сердца). Функция: обеспечение нагнетания крови.
мышечные волокна водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы сердца. Функция: генерация возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.
Рис. 3. Миокард
Строение сердца
Сердце человека четырехкамерное.
Оно разделено сплошной продольной перегородкой на левую (артериальную) и правую (венозную) половины (рис. 4).
Каждая половина, в свою очередь, подразделяется на две камеры — предсердие и желудочек.
Стенки предсердий относительно тонкие, а желудочков — толстые.
Рис. 4. Строение сердца
В правое предсердие впадают нижняя и верхняя полые вены, приносящие венозную кровь.
В левое предсердие впадают четыре легочные вены, приносящие артериальную (богатую кислородом) кровь.
От правого желудочка отходит легочная артерия, несущая венозную кровь в легкие для обогащения кислородом.
От левого желудочка отходит дуга аорты: по аорте артериальная кровь идет ко всем органам человека, в том числе в коронарные артерии сердца.
В перегородке между предсердиями и желудочками есть отверстия, снабженные створчатыми клапанами (рис. 5). В левой половине сердца располагается двустворчатый клапан (митральный), в правой — трехстворчатый.
Клапаны открываются только в сторону желудочков и поэтому пропускают кровь только в одном направлении: из предсердий в желудочки.
Открываться в сторону предсердий створкам клапанов мешают сухожильные нити, отходящие от поверхности и краев клапанов и прикрепляющиеся к мышечным выступам желудочков. Мышечные выступы, сокращаясь вместе с желудочками, натягивают сухожильные нити, чем препятствуют выворачиванию створок клапанов в сторону предсердий и обратному оттоку крови в предсердия.
Рис. 5. Клапанный аппарат
В месте отхождения из желудочков легочного ствола и аорты расположены полулунные клапаны в виде трех кармашков, открывающихся в сторону тока крови. Они препятствуют обратному току крови в желудочки. Таким образом, благодаря работе створчатых и полулунных клапанов в сердце ток крови осуществляется только в одном направлении: из предсердий в желудочки, а затем из желудочков в аорту и легочную артерию.
Клапанный аппарат сердца образован за счет выростов внутреннего слоя сердца — эпителия эндокарда.
Сердечный цикл
К физиологическим свойствам сердечной мышцы относятся возбудимость, сократимость, проводимость и автоматия.
Работа сердца слагается из ритмично сменяемых друг друга сердечных циклов — периодов, охватывающих одно сокращение и последующее расслабление сердца.
Сокращение сердечной мышцы называется систолой, расслабление — диастолой.
В сердце кровь поступает по венам в предсердия. Далее следует систола (сокращение) предсердий, створчатые клапаны открываются, и кровь поступает в желудочки. Таким образом, предсердия являются как бы вспомогательными насосами, способствующими заполнению желудочков.
Во время систолы (сокращения) желудочков, полулунные клапаны открываются, и кровь выбрасывается из желудочков в артерии.
Во время сердечной диастолы (расслабления) полулунные клапаны закрываются, препятствуя забрасыванию крови из артерий обратно в желудочки.
При частоте сокращений сердца 75 раз в минуту продолжительность сердечного цикла составляет 0,8 с.
В цикле выделяют три фазы:
сокращение (систола) предсердий — 0,1 с;
сокращение (систола) желудочков — 0,3 с;
общее расслабление (пауза = диастола) предсердий и желудочков — 0,4 с.
Последовательные ритмические сокращения и расслабления предсердий и желудочков и деятельность клапанов сердца обеспечивают однонаправленное движение крови из предсердий в желудочки, а из желудочков — в артерии.
При каждой систоле желудочки сердца выбрасывают в аорту и легочную артерию по 65 — 70 мл крови.
В покое минутный объем сердца человека (количество крови, которое выбрасывается желудочком за одну минуту) составляет около 5 л, а при тяжелой физической нагрузке минутный объем сердца может достигать 30 л.
Тоны СЕРДца
Во время сокращения желудочков верхушка сердца ударяется о внутреннюю поверхность грудной клетки, вызывая ее вибрацию (колебания), которая и появляется в виде сердечного толчка.
Сердечный толчок можно записать при помощи прибора кардиографа. Такой метод называется метод электрокардиограммы.
К внешним проявлениям деятельности сердца относятся звуковые явления — тоны сердца. Сердечные тона можно услышать, используя специальный прбор — стетоскоп (рис. 5а).
Рис. 5а. Стетоскоп
В сердце различают четыре тона:
первый тон (систолический): возникает в момент сокращения сердца. Обусловлен сокращением сердечной мышцы, закрытием створчатых клапанов (вибрация створок и сухожильных нитей) и колебанием стенок артерий в момент выброса крови;
второй тон (диастолический): расправление полулунных клапанов в начале диастолы (когда кровь в силу разности давлений из артериальных сосудов стремится в сторону желудочков);
Третий и четвертый тоны могут услышать только опытные врачи.
третий тон (диастолический): вибрация стенок желудочков, возникающая в момент наполнения их кровью;
четвертый тон (предсердный): сокращение мышц предсердий.
Автоматия
Сердечная мышца способна к сокращениям, будучи изолированной от организма.
Автоматия — периодически возникающее возбуждение в самой сердечной мышце.
Возбуждение возникает в стенке правого предсердия в области впадения в него верхней полой вены. Это область называется синусно-предсердным (синоатриальным) узлом или водителем ритма. От нее берут начало нервные проводящие пути, по которым возникшее возбуждение проводится в левое предсердие. Оба предсердия сокращаются более - менее одновременно.
Частота разрядов этого узла в покое составляет около 70 в минуту.
Мышечные волокна предсердий и желудочков полностью разделены соединительнотканной предсердно - желудочковой перегородкой, и связь между ними осуществляется только в одном участке правого предсердия — предсердно-желудочковом (атриовентрикулярном) узле.
Возбуждение миокарда
Миокард, подобно нервной ткани и скелетным мышцам, принадлежит к возбудимым тканям, то есть волокна миокарда обладают потенциалом покоя, отвечают на надпороговые стимулы генерацией потенциалов действия и способны проводить эти потенциалы без затухания.
В клетках синоатриального узла за счет разности концентраций ионов поддерживается мембранный потенциал около -90 мВ. Мембране этих клеток всегда свойственна высокая проницаемость для натрия, поэтому ионы натрия непрерывно диффундируют внутрь клетки. Поступление ионов натрия ведет к деполяризации мембраны, в результате чего в клетках, соседствующих с синоатриальным узлом, возникают распространяющиеся потенциалы действия. Волна возбуждения проходит по мышечным волокнам сердца и заставляет их сокращаться.
Возбуждение, возникающее в каком-то одном отделе сердца, охватывает все без исключения невозбужденные волокна. Благодаря этому сердце подчиняется закону "все или ничего": на раздражение оно отвечает либо возбуждением всех волокон, либо (если раздражитель подпороговый) не реагирует вовсе.
Проводящая система сердца включает пучок Гиса, разветвляющийся на левую и правую ножку, и их конечные разветвления — волокна Пуркинье (рис. 6).
Скорость проведения импульсов в проводящей системе 1 — 2 м/с, поэтому желудочки синхронно охватываются возбуждением и сокращаются.
Рис. 6. Проводящая система сердца
Предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный узел) расположен в правом предсердии.
От него отходит пучок специализированных волокон (атриовентрикулярный пучок) — единственный путь, по которому волна возбуждения передается от предсердий к желудочкам.
Передача импульсов от синоатриального узла к атриовентрикулярному происходит с задержкой, составляющей около 0,15 с, благодаря чему систола предсердий успевает закончиться раньше, чем начнется систола желудочков.
Атриовентрикулярный пучок переходит в пучок Гиса, который состоит из видоизмененных сердечных мышечных волокон. Пучок Гиса делится на правую и левую ножку, от которых отходят более тонкие веточки — волокна Пуркинье.
Импульсы проходят по пучку и распространяются по всему миокарду желудочков. Оба желудочка сокращаются одновременно, причем волна их сокращения начинается в верхушке сердца и распространяется вверх, выталкивая кровь из желудочков в артерии, которые отходят от сердца вертикально вверх.
Реаниматология
Используя автоматию сердечной мышцы, можно "оживить" сердце. Впервые методику оживления сердца предложил профессор Неговский. Она заключается в том, что в артерию человека под давлением вводится кровь определенной температуры, содержащая большое количество кислорода. Данная методика успешно применялась во время Великой Отечественной войны. В настоящее время это целая наука — реаниматология. Оживление организма включает в себя такие манипуляции, как искусственное дыхание, массаж сердца, применение кардиостимуляторов, конденсаторного разряда и другие.
