Сердечный цикл. 
Физиология кровообращения

Сердце является центральным органом в системе кровообращения. Задача сердца как насоса создать разность давлений на артериальном и венозном концах сосудистой системы (140 и 0 мм рт. ст. соответственно), что является одним из главных условий для непрерывного движения крови по сосудам. Сердечный цикл это правильное, последовательное чередование сокращений и расслаблений предсердий и желудочков (рис. 1).

Рис. 1. Фазы сердечного цикла: I — предсердия, II — желудочки; серое поле — систола, светлое поле — диастола. а — асинхронное сокращение, б — изометрическое сокращение, а+б — фаза напряжения, в — фаза изгнания, г — протодиастолический период, д — изометрическое расслабление, е — фаза наполнения желудочков.

Сердечный цикл начинается с систолы предсердий. Но мы начнём его рассмотрение с общей паузы, периода, который предшествует систоле предсердий и очень важен для наполнения желудочков.

Во время общей паузы одновременно расслаблены и предсердия, и желудочки, атриовентрикулярные клапаны раскрыты, а полулунные закрыты, и кровь свободно поступает из магистральных вен в предсердия и далее в желудочки. В этот период в желудочки притекает около 80% интравентрикулярного объёма крови. Во время последующей систолы предсердия подкачивают в желудочки остальные 20%. Клапаны между магистральными венами и предсердиями отсутствуют, но обратного движения крови в вены при сокращении предсердий не происходит благодаря сокращению кольцевых сфинктеров в устьях полых и лёгочных вен. Обращаем внимание на то, что большую часть крови желудочки получают именно во время общей паузы. При учащении ритма сердца, когда происходит укорочение её длительности, время наполнения желудочков будет уменьшаться, что приведёт к снижению их ударного и минутного объёма и к ухудшению кровоснабжения органов и тканей.

Итак, сердечный цикл начинается с систолы предсердий, точнее правого предсердия, т.к. именно в нём находится главный водитель ритма сердца. Сокращаясь, предсердия создают толчок давления, который передаётся на кровь в желудочках, волна давления отражается от их стенок, и это облегчает закрытие атриовентрикулярных клапанов в начале систолы желудочков. Первый период систолы желудочков период напряжения (табл.1). Начальная его фаза фаза асинхронного сокращения соответствует последовательному «включению» сократительных кардиомиоцитов. Внутрижелудочковое давление при этом растёт незначительно, но оно достаточно, чтобы закрылись предсердножелудочковые клапаны. С момента охвата возбуждением всего миокарда желудочков начинается фаза изометрического или изоволюмического сокращения. Она характеризуется синхронным сокращением всех кардиомиоцитов. В этот период атриовентрикулярные клапаны уже закрыты, а полулунные ещё не открылись, поскольку давление в аорте и лёгочном стволе ещё выше, чем в желудочках. В эту фазу объём желудочков не изменяется (отсюда и название изоволюмическое сокращение), т.к. кровь, как всякая жидкость не сжимаема, но напряжение растёт, и давление в них резко возрастает. Когда оно превысит диастолическое давление в аорте и лёгочном стволе (соответственно 70 и 15 мм рт. ст.) открываются полулунные клапаны и начинается период изгнания крови из желудочков в магистральные артерии. Он в свою очередь разделяется на период быстрого и медленного изгнания. В период быстрого изгнания желудочки сокращаются в режиме близком к изотоническому, т. е. идёт быстрое сокращение желудочков, давление крови в них продолжает расти и достигает своего максимума (140 мм рт. ст.). После окончания сокращения начинается период расслабления — диастола. Давление в желудочках начинает снижаться, и как только оно станет ниже давления в аорте и лёгочном стволе, закрываются полулунные клапаны. Время от начала периода расслабления до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом. После закрытия полулунных клапанов желудочки продолжают расслабляться при пока ещё закрытых атриовентрикулярных клапанах, т.к. давление в них пока ещё выше, чем давление в предсердиях. Данный период называется фазой изометрического или изоволюмического расслабления. Когда давление в желудочках упадет настолько, что станет меньше, чем в предсердиях, открываются атриовентрикулярные клапаны, и начинается период наполнения желудочков, во время которого в них поступает кровь из предсердий. Вначале кровь движется быстро фаза быстрого наполнения, т.к. давление в желудочках близко к нулю. Именно в этот период происходит основное кровенаполнение желудочков. Затем по мере наполнения желудочков давление крови в них возрастает, и движение крови замедляется фаза медленного наполнения.

Таблица 1. Фазы систолы желудочков (в секундах)

Таблица 2. Давление крови в полостях сердца в разные фазы сердечного цикла.

Объёмы крови желудочков

Количество крови, находящееся в каждом желудочке в конце общей паузы, составляет примерно 130 мл и называется конечным диастолическим объемом (КДО). Количество крови, изгоняемое желудочком при каждом сокращении, называется ударным или систолическим объёмом (СО) и составляет в норме 60% от КДО, т. е. около 75 мл. Эта относительная величина называется фракцией выброса. В норме ударный объём обоих желудочков одинаков. Таким образом, в конце периода изгнания в каждом желудочке остаётся около 60 мл, это так называемый конечный систолический или резервный объём, за счёт которого при необходимости можно срочно увеличить ударный объём сердца.

Для студентов педиатрического факультета

Возрастные особенности сердечно-сосудистой системы наиболее четко выражены в период новорожденности, в грудном возрасте и в период полового созревания.

• 1. Дети рождаются с относительно большим сердцем в сравнении со взрослыми, о чём свидетельствуют данные таблицы (А).
• 2. В отличие от взрослых, размеры и вес правого и левого желудочков у новорождённого одинаковы. Это объясняется тем, что в период эмбрионального развития в связи с большим сопротивлением сосудов легких, давление в лёгочном стволе равно давлению в аорте.

С момента рождения и оформления большого и малого кругов кровообращения в легочном стволе давление падает, а в аорте постепенно нарастает. Увеличивается нагрузка на левый желудочек, он постепенно гипертрофируется и становится больше правого (Б).

3. Сердечный ритм у новорожденных определяется влиянием симпатической нервной системы. В соответствии с этим частота сердцебиений у них больше и сердечный цикл короче. Укорочение сердечного цикла происходит, главным образом, за счёт уменьшения диастолы и общей паузы (Табл. 3. В. Г. Д. Е).

Адаптационные возможности сердца при таком режиме работы значительно меньше, однако это не отражается отрицательно на развитии ребенка, поскольку его потребности в этот период невелики: ребенок находится все время в горизонтальном положении и большую часть суток спит.

Таблица 3. Характеристика сердечного цикла у детей разного возраста

А — отношение веса сердца к весу тела в %

Б — отношение массы правого желудочка к левому

В — сердечный ритм (в минуту)

Г — длительность сердечного цикла в сек.

Д — продолжительность систолы левого желудочка в сек.

Е — продолжительность диастолы левого желудочка в сек.

Таблица 4. Систолический и минутный объем сердца у детей разного возраста.

Как следует из таблицы 4, величина систолического объема (СО), как абсолютная, так и относительная, у новорожденных мала. Она увеличивается по мере роста ребенка. Однако, потребность в кислороде, а следовательно, и в кровоснабжении у новорожденных выше, так как энергетические расходы организма в первые месяцы после рождения наиболее велики: относительно большая поверхность тела и обильное кровоснабжение кожи является причиной большей, чем у взрослых, потери энергии. Восполнение этих потерь и нормальная терморегуляция обеспечиваются высокой теплопродукцией, которая достигается интенсивным обменом веществ и обильным кровоснабжением органов и тканей. Повышенная потребность в кровоснабжении у детей обеспечивается за счет большей частоты сердцебиений, в результате минутный объем (МО) (относительный) у новорожденных детей выше, чем у детей старшего возраста (см. таблицу).

Вопросы для самоконтроля

Какова роль сердца в кровообращении?

Величина давления крови в камерах сердца во время общей паузы?

В какой период систолы желудочков происходит закрытие атриовентрикулярных клапанов?

При каком давлении в левом желудочке открываются полулунные клапаны в аорте?