Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Открывание и закрывание сердечных клапанов связаны прежде всего с изменениями давления в тех полостях сердца и сосудах, которые отграничиваются этими клапанами. Движение клапанов в свою очередь влияет на сократительную функцию сердца. Систолу и диастолу разделяют на несколько периодов. Каждый из этих периодов характеризуется либо изменением давления при постоянном объеме, либо изменением объема при относительно небольшом изменении давления (рис. 22.30).

При ЧСС, равной 75 уд./мин, общая длительность сердечного цикла — систолы, диастолы и паузы — равна 0,8 с. Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. Давление в предсердиях при этом поднимается

Рис. 22.30. Сердечный цикл. Изменение давления в левом желудочке, левом предсердии, аорте, изменение объема желудочка, электрокардиограмма, фонокардиограмма: ЛП — левое предсердие; ЭКГ — электрокардиограмма

до 5–8 мм рт.ст. После окончания систолы предсердий начинается систола желудочков продолжительностью 0,33 с.

Систола желудочков разделяется на несколько периодов и фаз.

Период напряжения длится 0,08 с и состоит из двух фаз. Фаза асинхронного сокращения волокон миокарда желудочков длится 0,05 с. В течение этой фазы процесс возбуждения и следующий за ним процесс сокращения распространяются по миокарду желудочков. Фаза изометрического сокращения (0,03 с) начинается с захлопывания створок предсердно-желудочковых (атриовентрикулярных) клапанов, при этом возникает первый, или систолический, тон сердца. Смещение створок и захлопывающей их крови в сторону предсердий вызывает подъем давления в предсердиях. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70–80 мм рт.ст. в левом и до 15–20 мм рт.ст. в правом. Створчатые и полулунные клапаны («вход» и «выход» из желудочков) еще закрыты, объем крови в желудочках остается постоянным. Длина волокон миокарда не изменяется, увеличивается только их напряжение. Стремительно растет и давление крови в желудочках. Левый желудочек быстро приобретает круглую форму и с силой ударяет о внутреннюю поверхность грудной стенки. В пятом межреберье, на 1 см слева от срединно-ключичной линии, в этот момент ощущается верхушечный толчок.

К концу этого периода напряжения быстро нарастающее давление в левом и правом желудочках становится выше давления в аорте и легочной артерии. Кровь из желудочков устремляется в эти сосуды, прижимает лепестки полулунных клапанов к внутренним стенкам сосудов и с силой выбрасывается в аорту и легочную артерию. Наступает следующий период.

Период изгнания крови из желудочков длится 0,25 с и состоит из фазы быстрого (0,12 с) и медленного изгнания (0,13 с). Давление в желудочках при этом нарастает: в левом до 120–130 мм рт.ст., а в правом до 25 мм рт.ст.

Колебания стенок желудочков вследствие быстрого притока крови к ним вызывают появление III тона сердца. К концу фазы медленного наполнения возникает систола предсердий. Предсердия нагнетают в желудочки дополнительное количество крови (пресистолический период 0,1 с), после чего начинается новый цикл деятельности желудочков.

Во время диастолы объем каждого желудочка возрастает в среднем до 110–120 мл. Этот объем известен как конечно-диастолический. После систолы желудочков объем крови уменьшается примерно на 70 мл — так называемый систолический (ударный) объем сердца. Остающийся после завершения систолы желудочков конечно-систолический объем составляет 40–50 мл.

При увеличении силы сокращений сердце выбрасывает значительно больше крови; дополнительную порцию выбрасываемой при этом крови называют резервным объемом. Часть крови, остающейся в желудочке после максимального его сокращения, называется остаточным объемом. Резервный и остаточный объемы составляют примерно по 30–40 мл. Общая емкость желудочка колеблется в пределах 123–230 мл и зависит от отношения ее к 1 м2 поверхности тела (в среднем 39 мл/м2).

Отношение ударного объема к конечно-диастолическому называют фракцией выброса. Она обычно равна 0,5–0,7 (50–70%).

При поступлении в сердце большого количества крови во время диастолы конечно-диастолический объем желудочков может возрасти и до 150–180 мл. Суммарное возрастание конечно-диастолического объема и уменьшение конечно-систолического объема могут увеличить ударный объем сердца вдвое по сравнению с нормой.

Минутный объем сердца. Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального состояния сердца и называется минутным объемом (МО) сердца или сердечным выбросом. Он одинаков для правого и левого желудочков.

Минутный объем равен произведению ударного объема (УО) на частоту сокращений (ЧСС) в минуту:

МО = УО × ЧСС. (22.1)

Когда человек находится в состоянии покоя, МО равен 4–5 л.

Изменение минутного объема кровотока при работе. Систолический и минутный объемы кровотока — величины непостоянные; значения изменяются в зависимости от того, в каких условиях находится организм и какую работу он совершает. При мышечной работе происходит увеличение минутного объема до 25–30 л.

Преднагрузка и постнагрузка. Преднагрузка для сокращающегося сердца — величина конечно-диастолического давления, создаваемая наполнением желудочка. Постнагрузка работающего сердца — давление в артерии, выходящей из желудочка.