Работа клапанов сердца во время сердечного цикла видео

Сердце — это пульсирующая мышца, которая перекачивает кровь по всему организму. Внутри сердца четыре клапана открываются и закрываются в определенной последовательности, чтобы поддерживать движение крови в нужном направлении.

Два сердечных клапана управляют потоком крови, поступающей из верхних камер сердца, или предсердий, в нижние камеры, или желудочки. Два других сердечных клапана контролируют ток крови из желудочков к легким и остальным органам и тканям. При открытии и закрытии четыре сердечных клапана издают два отдельных «сердечных звука», которые и называют сердцебиением.

В норме во время сердцебиения бедная кислородом кровь возвращается из организма, заполняя правое предсердие, которое затем сокращается и выталкивает кровь через трехстворчатый клапан в правый желудочек. Затем правый желудочек сокращается и перекачивает кровь через легочный клапан в легочную артерию. Легочная артерия переносит кровь в легкие, где она насыщается кислородом.

В это же время обогащенная кислородом кровь возвращается из легких, поступая в левое предсердие, которое выталкивает кровь через митральный клапан в левый желудочек. При сокращении левого желудочка кровь перекачивается через аортальный клапан в аорту и далее распределяется по организму.

Кровь проходит в сердце через клапаны. При сокращении предсердий клапаны этих верхних камер, трехстворчатый и митральный, открываются и пропускают кровь в желудочки. При сокращении желудочков трехстворчатый и митральный клапаны захлопываются, в то время как выходные клапаны желудочков, легочный и аортальный, открываются под давлением крови, изгоняемой из желудочка. Герметичное смыкание створок аортального и легочного клапанов препятствует обратному току выталкиваемой из желудочков крови. Существует несколько типов нарушений функций клапанов, в том числе, регургитация клапана и стеноз клапана.

© Автор: Сазыкина Оксана Юрьевна, кардиолог, специально для СосудИнфо.ру (об авторах)

Для того, чтобы понимать, как возникают, проявляются и лечатся те или иные кардиологические заболевания, любой студент-медик и тем более врач должны знать основы нормальной физиологии деятельности сердечно-сосудистой системы. Порой кажется, что в основе сердцебиения лежат простые сокращения сердечной мышцы. Но на самом деле в механизме сердечного ритма заложены более сложные электро-биохимические процессы, приводящие к возникновению механической работы гладкомышечных волокон. Ниже мы попробуем разобраться, что же поддерживает регулярные и бесперебойные сердечные сокращения на протяжении всей жизни человека.

Электро-биохимические предпосылки цикла сердечной деятельности начинают закладываться еще во внутриутробном периоде, когда у плода формируются внутрисердечные структуры.  Уже на третьем месяце беременности сердце ребенка имеет четырехкамерную основу с почти полным формированием внутрисердечных структур, и именно с этого момента осуществляются полноценные сердечные циклы.

Чтобы проще было разобраться во всех нюансах сердечного цикла, необходимо определиться с такими понятиями, как фазы и продолжительность сердечных сокращений.

Под сердечным циклом понимают одно полное сокращение миокарда, в процессе которого за определенный промежуток времени осуществляется последовательная смена:

• Систолического сокращения предсердий,
• Систолического сокращения желудочков,
• Общего диастолического расслабления всего миокарда.

Таким образом, за один сердечный цикл, или за одно полное сердечное сокращение весь объем крови, которая находится в полости желудочков, проталкивается в отходящие от них крупные сосуды – в просвет аорты слева и легочной артерии справа. Благодаря этому в непрерывном режиме кровь получают все внутренние органы, в том числе головной мозг (большой круг кровообращения – от аорты), а также легкие (малый круг кровообращения – от легочной артерии).

Видео: механизм сердечного сокращения

Сколько длится сердечный цикл?

Нормальная продолжительность времени цикла сердечных сокращений задается генетически, оставаясь практически одинаковой для человеческого организма, но в то же время может варьировать в пределах нормы у разных лиц. Обычно продолжительность одного полного сердечного сокращения составляет 800 милисекунд, в которые укладываются сокращение предсердий (100 милисек), сокращение желудочков (300 милисек) и расслабление сердечных камер (400 милисек).  При этом частота сердцебиения в спокойном состоянии составляет от 55 до 85 ударов в минуту, то есть сердце за минуту способно осуществить указанное число сердечных циклов. Индивидуальная продолжительность сердечного цикла рассчитывается по формуле ЧСС:60.

Что происходит во время сердечного цикла?

Электрические механизмы сердечного цикла включают в себя функции автоматизма, возбуждения, проведения и сократимости, то есть способность генерировать в клетках миокарда электричество, проводить его по электрически активным волокнам далее, а также способность отвечать механическим сокращением в ответ на электрическое возбуждение.

Благодаря таким сложным механизмам на протяжении всей жизни человека поддерживается способность сердца правильно и регулярно сокращаться, в то же время тонко реагируя на постоянно изменяющиеся условия окружающей среды. Так, например, систола и диастола происходят быстрее и активнее в том случае, если человеку угрожает опасность. При этом под влиянием адреналина коры надпочечников активизируется древний, эволюционно сложившийся принцип трех «Б» – бей, бойся, беги, для выполнения которого требуется большее кровоснабжение мышц и головного мозга, что, в свою очередь, напрямую зависит от активности сердечно-сосудистой системы, в частности, от ускоренного чередования фаз сердечного цикла.

Если говорить о гемодинамике (продвижении крови) по камерам сердца во время полного сердечного сокращения, то стоит отметить следующие особенности. В начале сердечного сокращения после того, как получено электрическое возбуждение мышечными клетками предсердий, в них задействуются биохимические механизмы. В каждой клетке находятся миофибриллы из белков миозина и актина, которые под влиянием микротоков ионов в клетку и из клетки начинают сокращаться. Совокупность сокращений миофибрилл приводит к сокращению клетки, а совокупность сокращений мышечных клеток – к сокращению всей сердечной камеры. В начале сердечного цикла сокращаются предсердия. При этом кровь, посредством открытия атрио-вентрикулярных клапанов (трикуспидального справа и митрального слева), поступает в полость желудочков. После того, как электрическое возбуждение распространилось на стенки желудочков, происходит систолическое сокращение желудочков. Кровь при этом изгоняется в указанные выше сосуды. После изгнания крови из полости желудочков наступает общая диастола сердца, при этом стенки сердечных камер расслаблены, а полости пассивно наполняются кровью.

Фазы сердечного цикла в норме

Одно полноценное сердечное сокращение складывается из трех фаз, называемых систолой предсердий, систолой желудочков и общей диастолой предсердий и желудочков. Каждая из фаз имеет свои особенности.

Первая фаза сердечного цикла, как уже было описано выше, заключается в излитии крови в полость желудочков, для чего необходимо открытие предсердно-желудочковых клапанов.

Вторая фаза сердечного цикла, включает в себя периоды напряжения и изгнания, при этом в первом случае происходит начальное сокращение мышечных клеток желудочков, а во втором – излитие крови в просвет аорты и легочного ствола с последующим продвижением крови по организму. Первый период подразделяется на асинхронный и изоволюметрический сократительные типы, при этом мышечные волокна миокарда желудочков сокращаются по отдельности, а затем в синхронном порядке, соответственно. Период изгнания также подразделяется на два типа – быстрое изгнание крови и медленное изгнание крови, в первом случае осуществляется выброс максимального объема крови, а во втором – не столь значительного объема, так как оставшаяся кровь двигается в крупные сосуды под влиянием незначительной разницы давления между полостью желудочков и просветом аорты (легочного ствола).

Третья фаза, характеризуется стремительным расслаблением мышечных клеток желудочков, в результате чего кровь быстро и пассивно (также под действием градиента давления между наполненными полостями предсердий и «пустых» желудочков), начинает заполнять последние. В итоге сердечные камеры наполняются объемом крови, достаточным для следующего сердечного выброса.

Сердечный цикл при патологии

На продолжительность сердечного цикла могут влиять многие патологические факторы. Так, в частности, ускоренный ритм сердечных сокращений вследствие уменьшения времени одного сердечного сокращения возникает при лихорадке, интоксикации организма, воспалительных заболеваниях внутренних органов, при инфекционных заболеваниях, при шоковых состояниях, а также при травмах. Единственным физиологичным фактором, способным вызвать укорочение сердечного цикла, является физическая нагрузка. Во всех случаях уменьшение продолжительности одного полного сердечного сокращения обусловлено возрастающей потребностью клеток организма в кислороде, что и обеспечивается более частыми сердечными сокращениями.

Удлинение продолжительности сердечного сокращения, приводящее к уменьшению частоты сердцебиения, возникает при нарушении работы проводящей системы сердца, что, в свою очередь, клинически проявляется аритмиями по типу брадикардии.

Как можно оценить сердечный цикл?

Непосредственно полноценность одного полного сердечного сокращения вполне возможно исследовать и оценить с помощью функциональных методов диагностики. «Золотым» стандартом в этом случае является эхокардиоскопия (УЗИ сердца), позволяющий зарегистрировать и интерпретировать такие показатели, как ударный объем и фракция выброса, составляющие в норме 70 мл крови за один сердечный цикл, и 50-75%, соответственно.

Таким образом, нормальная работа сердца обеспечивается непрерывным чередованием описанных фаз сердечных сокращений, последовательно сменяющих друг друга. Если же возникают какие-либо отклонения в нормальной физиологии цикла сердечной деятельности, развиваются нарушения систолической и диастолической функции. Как правило, это является признаком нарастающей сердечной недостаточности, и в обоих случаях страдает фракция выброса. Вот для того, чтобы знать, как лечить данные типы дисфункции сердца, и необходимо четко понимать основы нормального цикла сердечной деятельности.

Видео: лекции по сердечному циклу

Рекомендации читателям СосудИнфо дают профессиональные медики с высшим образованием и опытом профильной работы.

На ваш вопрос в форму ниже ответит один из ведущих авторов сайта.

На вопросы данного раздела в текущий момент отвечает: Сазыкина Оксана Юрьевна, кардиолог, терапевт

Поблагодарить специалиста за помощь или поддержать проект СосудИнфо можно произвольным платежом по ссылке.

Сердце человека работает, как насос. Благодаря свойствам миокарда (возбудимости, возможности сокращаться, проводимости, автоматизму) оно способно нагнетать в артерии кровь, которая поступает в него из вен. Она двигается без остановок за счет того, что на концах сосудистой системы (артериальной и венозной) образуется разность давлений (0 мм ртутного столба в магистральных венах и 140 мм в аорте).

Работа сердца состоит из сердечных циклов – непрерывно сменяющих друг друга периодов сокращения и расслабления, которые называются систолой и диастолой соответственно.

Продолжительность

Как показывает таблица, сердечный цикл продолжается примерно 0, 8 сек, если считать, что средняя частота сокращений составляет от 60 до 80 ударов в минуту. Систола предсердий занимает 0,1 с, систола желудочков — 0,3 с, общая диастола сердца – все оставшееся время, равное 0,4 с.

Фазовая структура

Цикл начинается с систолы предсердий, которая занимает 0,1 секунды. Их диастола длится 0,7 секунды. Сокращение желудочков продолжается 0,3 секунды, их расслабление – 0,5 секунды. Общее расслабление камер сердца называют общей паузой, и занимает она в данном случае 0,4 секунды. Таким образом, выделяют три фазы сердечного цикла:

• систола предсердий – 0,1 сек.;
• систола желудочков – 0,3 сек.;
• диастола сердца (общая пауза) – 0,4 сек.

Общая пауза, предшествующая началу нового цикла, очень важна для наполнения сердца кровью.

Перед началом систолы миокард находится в расслабленном состоянии, а камеры сердца наполнены кровью, которая поступает из вен.

Давление во всех камерах примерно одинаковое, поскольку атриовентрикулярные клапаны раскрыты. В синоатриальном узле происходит возбуждение, что приводит к сокращению предсердий, из-за разницы давлений в момент систолы объем желудочков увеличивается на 15%. Когда систола предсердий заканчивается, давление в них понижается.

Систола (сокращение) предсердий

Перед началом систолы кровь движется к предсердиям и они последовательно ею заполняются. Часть ее остается в этих камерах, остальная направляется в желудочки и попадает в них через атриовентрикулярные отверстия, которые не закрыты клапанами.

В этот момент и начинается систола предсердий. Стенки камер напрягаются, их тонус растет, давление в них повышается на 5-8 мм рт. столба. Просвет вен, которые несут кровь, перекрывается кольцевыми пучками миокарда. Стенки желудочков в это время расслаблены, их полости расширены, и кровь из предсердий быстро без затруднений устремляется туда через атриовентрикулярные отверстия. Продолжительность фазы – 0,1 секунды. Систола наслаивается на конец фазы диастолы желудочков. Мышечный слой предсердий довольно тонкий, поскольку им не требуется много силы для заполнения кровью соседних камер.

Систола (сокращение) желудочков

Это следующая, вторая фаза сердечного цикла и начинается она с напряжения мышц сердца. Фаза напряжения длится 0,08 секунд и в свою очередь делится еще на две фазы:

• Асинхронного напряжения – длительностью 0,05 сек. Начинается возбуждение стенок желудочков, их тонус повышается.
• Изометрического сокращения – длительностью 0,03 сек. В камерах растет давление и достигает значительных значений.

Свободные створки атриовентрикулярных клапанов, плавающих в желудочках, начинают выталкиваться в предсердия, но попасть туда они не могут из-за напряжения сосочковых мышц, которые натягивают сухожильные нити, удерживающие клапаны и препятствующие их попаданию в предсердия. В момент, когда клапаны смыкаются и сообщение между сердечными камерами прекращается, заканчивается фаза напряжения.

Как только напряжение станет максимальным, начинается период сокращения желудочков, продолжительностью 0,25 сек. Систола этих камер происходит как раз в это время. Около 0,13 сек. длится фаза быстрого изгнания – выброс крови в просвет аорты и легочного ствола, во время которого клапаны прилегают к стенкам. Это возможно, благодаря росту давления (до 200 мм ртутного столба в левом и до 60 в правом). Остальное время приходится на фазу медленного изгнания: кровь выбрасывается под меньшим давлением и с меньшей скоростью, предсердия расслаблены, в них из вен начинает поступать кровь. Систола желудочков накладывается на диастолу предсердий.

Время общей паузы

Начинается диастола желудочков, и их стенки начинают расслабляться. Это длится в течение 0,45 сек. Период расслабления этих камер накладывается на еще продолжающуюся диастолу предсердий, поэтому эти фазы объединяют и называют общей паузой. Что происходит в это время? Желудочек, сократившись, выгнал из своей полости кровь и расслабился. В нем образовалось разреженное пространство с давлением близким к нулю. Кровь стремится попасть обратно, но полулунные клапаны легочной артерии и аорты, смыкаясь, не дают ей этого сделать. Тогда она направляется по сосудам. Фаза, которая начинается с расслабления желудочков и заканчивается перекрыванием просвета сосудов полулунными клапанами, называется протодиастолической и продолжается 0,04 сек.

После этого начинается фаза изометрического расслабления продолжительностью 0,08 сек. Створки трехстворчатого и митрального клапанов сомкнуты и не дают крови поступать в желудочки. Но когда давление в них становится ниже, чем в предсердиях, атриовентрикулярные клапаны открываются. За это время кровь наполняет предсердия и теперь свободно попадает в другие камеры. Это фаза быстрого наполнения длительностью 0, 08 сек. В течение 0,17 сек. продолжается фаза медленного наполнения, во время которой кровь продолжает поступать в предсердия, и небольшая ее часть через атриовентрикулярные отверстия перетекает в желудочки. Во время диастолы последних в них поступает кровь из предсердий во время их систолы. Это пресистолическая фаза диастолы, которая продолжается 0,1 сек. Так завершается цикл и вновь начинается.

Звуки сердца

Сердце издает характерные звуки, похожие на стук. Каждый удар состоит из двух основных тонов. Первый – результат сокращения желудочков, а если быть точнее, захлопывания клапанов, которые при напряжении миокарда перекрывают атриовентрикулярные отверстия, чтобы кровь не могла вернуться в предсердия. Характерный звук получается, когда смыкаются их свободные края. Кроме клапанов, в создании удара принимает участие миокард, стенки легочного ствола и аорты, сухожильные нити.

Второй тон формируется во время диастолы желудочков. Это результат работы полулунных клапанов, которые не дают крови попасть обратно, преграждая ей путь. Стук раздается, когда они соединяются в просвете сосудов своими краями.

Кроме основных тонов, есть еще два – третий и четвертый. Первые два можно услышать с помощью фонендоскопа, а два других может зарегистрировать только специальный прибор.

Удары сердца имеют важное диагностическое значение. По их изменениям определяют, что в работе сердечной деятельности произошли нарушения. При заболеваниях удары могут раздваиваться, быть тише или громче, сопровождаться дополнительными тонами и другими звуками (писками, щелчками, шумами).

Заключение

Подводя итог фазового анализа сердечной деятельности, можно сказать, что систолическая работа занимает примерно столько же времени (0,43 с), сколько и диастолическая (0,47 с), то есть сердце половину жизни трудится, половину – отдыхает, и суммарное время цикла составляет 0,9 секунды.

При расчете общего хронометража цикла нужно помнить, что его фазы накладываются друг на друга, поэтому это время не учитывается, и в результате получается, что сердечный цикл длится не 0,9 секунды, а 0,8.

Содержание:

• § 1  Система кровообращения. Сердце. Его строение
• § 2  Работа сердца
• § 3  Кровеносные сосуды
• § 4  Круги кровообращения
• § 5  Краткие итоги по теме урока