Загальна характеристика роботи серця

Основні поняття

Загалом, серце - це насос, який перекачує кров по судинам.Анатомічно складається з чотирьох камер:

• Праве передсердя
• Правий шлуночок
• Ліве передсердя
• Лівий шлуночок

Між передсердям та шлуночком є атріовентрикулярна(передсерношлуночкова) перегородка, яка запобігає перетіканню крові з одного відділу в інший.В склад цієї перегородки входить атріовентрикулярний клапан, який складається зі стулок.
Наприклад, клапан між правим передсердям та правим шлуночком отримав назву трикуспідального клапану та складається з трьох стулок, а клапан між лівим передсердям та лівим шлуночком отримав назву мітрального, складається з двох стулок.
До кожної стулки зі сторони шлуночка кріпиться сухожильна нитка("серцеві струни").Потім, на міокарді є такі утвори, як сосочкові м'язи.Так от, ці серцеві струни натягуються між стулкою клапану та сосочковим м'язом.Можна подумати, що коли міокард скорочується, то ці сосочкові м'язи також якось скорочуються і відкривають стулки клапанів, забезпечуючи прохідність крові між камерами, але ні: все ось це кріплення стулок потрібне не для їх відкриття при скороченні серця, а для того, щоб ці стулки не випинались в передсердя.Коли шлуночок скорочується, то в ньому дуже сильно підвищується тиск, і ось цей тиск може тиснути на стулки та спричинити їх відкриття/випинання в передсердя, таким чином кров із шлуночку піде в передсердя, але нам цього не потрібно, тому існують сосочкові м'язи та серцеві струни, які запобігають всьому цьому дійству.
Між шлуночком та артерією існує півмісяцевий клапан.Так наприклад, між правим шлуночком та легеневими артеріями знаходиться легеневий клапан, між лівим шлуночком та аортою - аортальний клапан.Основна функція цих клапанів - попередження ретроградному току крові.Тобто, коли кров з шлуночку переходить в артерію, то ці клапани закриваються, таким чином запобігаючи потраплянню цієї крові назад з артерії в шлуночок.
Нижче описано, як і що спричиняє відкриття клапанів серця. Про те, які вени куди впадають та які артерії звідки виходять говорити не будемо, а перейдемо вже до справи.
Фізіологічно виділяють дві частини серця:

• Ліве серце працює з артеріальною кров'ю
• Праве серце працює з венозною кров'ю

Серце має дві фази роботи(серцевий цикл):

• Систола - скорочення камер серця
• Діастола - розслаблення камер серця

Про автоматизм, збудливість, механізм скорочення серця буде написано окремо.

Ударний об'єм - це кількість крові, яку лівий шлуночок викидає в аорту під час свого скорочення, в середньої здорової людини = 70 мл.
Серцевий викид - це кількість крові, яка викидається з лівого шлуночку в аорту за одну хвилину, в середньої здорової людини = 5000мл.Щоб це розрахувати використовують формулу:

СВ = УО х ЧСС

СВ - серцевий викид;
УО - ударний об'єм;
ЧСС - частота серцевих скорочень;

Все, що описане вище стосується саме лівої частини серця, а тепер декілька слів про праве серце.В праве передсердя поступає венозна кров по венам, об'єм цієї крові за хвилину отримав назву венозного притоку(venous return).Потім з правого передсердя ця кров потрапляє в правий шлуночок, а далі іде в мале коло кровообігу і впадає в ліве передсердя, а потім - в лівий шлуночок.Так от, вважають, що серце нормально працює, коли венозний приток до правого передсердя дорівнює серцевому викиду(венозна кров прийшла в праву частину серця, пройшла через легені - наситилась киснем, потрапила в ліве серце і знову пішла в велике коло кровообігу, таким чином відбувається постійна циркуляція).

Закон Франка-Старлінга
Наприклад, під час фізичних навантажень підвищується венозний притік до правого передсердя(посилюється кровообіг), а значить більше крові потрапить в правий шлуночок, а значить більше крові вийде в мале коло кровообігу, а це призведе до підвищенного об'єму крові, яка потрапить в ліве передсердя, а значить більше крові потрапить в лівий шлуночок.Так от, закон Франка-Старлінга говорить про те, що якщо збільшується об'єм крові в камерах серця(в даному випадку лівий шлуночок), то підвищується сила скорочення міокарда цієї камери серця.
Це пояснюється тим, що чим більше крові в камері, тим більше тут тиск, а це призводить до "звуження кардіоміоцитів"(під дією тиску), в результаті чого молекули актину та міозину в клітині стають ближче один до одного, таким чином вони можуть утворити більше актин-міозинових містків, і як наслідок - викликати сильніше скорочення клітини.

Рефлекс Бейнбріджа
Коли в правому передсерді підвищується об'єм венозного притоку, то це активує певні нервові закінчення, які в свою чергу стимулюють активацію симпатичної системи, а остання в свою чергу підсилює роботу синоатріального вузла, тобто, підвищує збудливість та провідність, і як наслідок - збільшується частота серцевих скорочень.
Два вище описаних механізми призводять до підвищення серцевого викиду(один підвищує ударний об'єм, інший - частоту серцевих скорочень).

Особливості роботи передсердь

Кров в передсердя потрапляє завжди, відповідно, чим більше крові в передсерді - тим більше тиск в цій камері серця.Ось ця кров, яка опинилась в передсердях, вона починає тиснути на атріовентрикулярні клапани, які під дією цього тиску починають відкриватись, таким чином пропускаючи кров з передсердя в шлуночок.Таким чином проходить 80% крові з передсердя в шлуночки(тобто, передсердя навіть не повинні скорочуватись, щоб перегнати кров в шлуночки), а інші 20% об'єму потрапляють в шлуночки вже як раз під час скорочення(систоли) передсердь.Якщо порушується скорочувальна функція передсердь, то ось ці 20% не відіграють майже ніякої ролі, бо той об'єм крові, який перекачує здорове людське серце перевищує потреби організму на 300-400%, тому навіть якщо ось ці 20% не будуть потрапляти в шлуночок, на організм це майже ніяк не вплине, хіба якщо людина буде займатись силовими навантаженнями.
Тобто, якщо підсумувати, то передсердя наповнюються кров'ю під час діастоли, коли тиск в цій камері досягає певного рівня, то відкриваються клапани між передсердям та шлуночком, що дозволяє 80% об'єму крові пройти пасивно в шлуночок, а інші 20% чекають систоли передсердя.
Після того, як ця кров опинилась в шлуночках, то вона починає тиснути на ті ж самі атріовентрикулярні клапани, але тепер ці клапани змикаються, таким чином попереджаючи потрапляння крові назад з шлуночку в передсердя.

Особливості роботи шлуночків

Шлуночки наповнюються кров'ю під час свого розслаблення(діастоли).Тобто, шлуночок розслаблений, а це означає, що тиск тут мінімальний.При цьому кров'ю наповнюється передсердя, таким чином тиск в цій камері росте.І ось саме цей "градієнт"(різниця) тисків між камерами робить можливим рух крові з передсердя в шлуночок.
Загалом, робота шлуночків складається з чотирьох етапів:

• Період наповнення характеризується розслабленням шлуночка, при цьому сюди потрапляє кров з передсердя, таким чином підвищується тиск в шлуночку, і як наслідок закривається атріовентрикулярний клапан, щоб попередити ретроградний рух крові.Зараз в камері(шлуночку) знаходиться приблизно 120мл крові - це називається кінцево-діастолічним об'ємом(КДО) крові(тобто, такий об'єм крові, який знаходиться в шлуночку по закінченню діастоли(розслаблення)).
• Ізоволюметричне скорочення представляє собою такий період, коли починається скорочення(систола) шлуночку, але кров не покидає камеру.
  Кров з лівого шлуночку повинна потрапити в аорту, але перед цим нам потрібно подолати перешкоду у вигляді півмісяцевого аортального клапану: зі сторони аорти знаходиться дуже великий об'єм крові, який тисне на цей клапан, не дозволяючи йому відкритись.Єдиним методом для нас, щоб відкрити цей клапан, буде підвищення тиску всередині лівого шлуночку.Тобто, нам потрібно створити "градієнт" тисків по сторонам клапану(в нашому випадку нам потрібно збільшити тиск в лівому шлуночку).І ось якраз під час ізоволюметричного скорочення, серце скорочується, тим самим підвищуюючи внутрішньокамерний тиск, але цього тиску ще не достатньо для того, щоб відкрити аортальний клапан.Чому цей період має таку назву? - бо "ізоволюметричне" означає, що об'єм крові в шлуночку не змінюється.
• Період вигнання крові настає тоді, коли в камері шлуночка розвивається достатній тиск(більший, ніж в аорті), щоб відкрити аортальний клапан, і ось зараз кров починає тікати з шлуночку в аорту.Ось тут важливий момент: якщо об'єм шлуночку = 120мл, то це не означає, що вся ця кров втіче в аорту: натомість, в судину вийде лише 70-80мл крові, тобто, після скорочення шлуночку, в ньому залишається ще приблизно 50мл крові, це отримало назву кінцево-систолічного об'єму крові
• Період ізоволюметричного розслаблення настає тоді, коли кров викинулась з шлуночку в аорту, при цьому в аорті дуже сильно підвищився тиск, що спричинило закриття аортального клапану.Але при цьому в нас ще також закритий атріовентрікулярний клапан.Під час цієї фази шлуночок розслаблюється, відповідно, зменшується тиск в цій камері, але при цьому об'єм крові ніяк не змінюється, ось чому ізоволюметричне.

Переднавантаження шлуночка

Переднавантаження - це така сила, з якою стінка шлуночку розтягується під дією крові наприкінці діастоли. Згадуємо про кінцево-діастолічний об'єм(який формується, коли закривається атріовентрикулярний клапан), так от переднавантаження цілком утворено як раз цим кінцево-діастолічним об'ємом.
Це важливо розуміти, бо чим більше переднавантаження(тобто, чим більше КДО і чим більше тиск цієї крові на стінки шлуночку), тим більш активується механізм Франка-Старлінга(чим більше тиск на стінки - тим сильніше скорочення).

Постнавантаження шлуночка

Постнавантаження - це така сила, з якою шлуночку потрібно скоротитись для того, щоб перекачати кров в аорту(в даному випадку ми говоримо про ліве серце).
Наприклад, у пацієнта спостерігається аортальна гіпертензія, а це означає, що лівому шлуночку потрібно скорочуватись з більшою силою(збільшується постнавантаження), щоб перегнати кров в аорту.Якщо серце не зможе розвинути достатньо сили, то може виникати серцева недостатність.