6.2. Работа сердца
Автоматизм сердца. Миокард, как все мышцы скелетной мускулатуры, обладает свойствами возбудимости, проводимости, сократимости. Благодаря имеющейся проводящей системе сердце способно сокращаться ритмично, работать автоматически под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце, – автоматизм сердца. Импульсы, вызывающие ритмические сокращения сердца, возникают вначале в синусо-предсердном узле, располагающемся у места впадения верхней полой вены, и передают его всем остальным проводящим структурам сердца, обусловливая постоянный ритм. Поэтому сокращение предсердий и желудочков происходят в определенной последовательности. Второй нервный узел располагается между правым предсердием и желудочками в перегородке сердца – преддверно-желудочковый (атриовентрикулярный узел). В этой области сердца возбуждение распространяется с предсердий на желудочки. Из предсердножелудочкового узла возбуждение направляется по предсердно-желудочковому пучку (пучок Гисса) волокон проводящей системы, который расположен в перегородке между желудочками. Ствол предсердно-желудочкового пучка разделяется на две ножки, одна из них направляется в правый желудочек, а другая – в левый.
Сердце работает по принципу «все или ничего» (закон Старлинга). Вначале сокращаются предсердия, затем желудочки (систола), затем наступает расслабление (диастола). В состоянии относительного покоя сердце взрослого человека сокращается 70–75 раз в минуту. Это значит, что весь сердечный цикл продолжается 0,8 с (систола предсердий длится 0,1 с, систола желудочков длится 0,3 с и диастола 0,4 с). Сокращение миокарда начинается с сокращения предсердий (систолы), при которой кровь из предсердий выталкивается в желудочки через предсердно-желудочковые клапаны. Давление во время систолы в желудочках повышается до 5–8 мм рт. ст. Сразу после систолы предсердий начинается систола желудочков, во время которой предсердно-желудочковые клапаны начинают закрываться, чтобы кровь из желудочков не проникла в предсердия. Как только желудочки наполнятся кровью, происходит сокращение желудочков, и кровь из них переходит в артериальные сосуды. После того, как кровь была вытолкнута из желудочков, давление в них резко падает и становится ниже, чем в аорте и легочном стволе. Поэтому полулунные клапаны этих сосудов захлопываются и не пропускают кровь обратно в желудочки. В это время наступает фаза общей паузы – диастола (отдыха сердца), при которой предсердно-желудочковые клапаны открыты и кровь из предсердий перетекает в желудочки. Затем начинается новый цикл.
Систолический и минутный объем крови. У взрослого человека при сокращении сердца выбрасывается в кровяное русло 60–80 мл крови, что называется систолическим объемом. У новорожденного систолический объем равен 2,5 мл. К первому году жизни объем выбрасываемой крови увеличивается в 4 раза, к семи годам – в 9 раз, а к 12 годам – в 16,5 раза. Частота сердечных сокращений у новорожденных составляет 100–140 ударов в минуту, к 13 годам снижается до 80. У молодых людей сокращение сердца происходит 60–70 ударов в минуту. В старческом возрасте сердечные сокращения вновь учащаются до 90–95 даров в одну минуту. Если сердце сокращается чаще, чем 90 ударов в минуту, то такое явление называется тахикардией, если меньше 60 – то брадикардией. Количество крови, выбрасываемое в 1 мин, называется минутным объемом (70 мл умножить на 75 = 5250 мл крови). У тренированных людей минутный объем увеличивается за счет систолического объема. При некоторых состояниях (высокая температура тела, при значительной мышечной нагрузке) сердце сокращается чаще, в некоторых случаях достигает 150–200 ударов в минуту, что является тяжелой нагрузкой на сердечную мышцу.
Сердечная активность обусловлена биохимическими и электрическими потенциалами. К биохимическим потенциалам относится изменение проницаемости клеточных мембран по отношению к химическим элементам натрия и калия, увеличение которых вызывает потенциал действия порядка 90-100 мВ. Возникший потенциал деполяризует мембраны соседних клеток проводящей системы и благодаря вставочным дискам быстро передается на кардиомиоциты – клетки рабочей мышечной ткани сердца, клеткам миокарда. Таким образом происходит распространение возбуждения в миокарде сердца. Начав сокращаться, сердечная мышца не может отвечать на другое воздействие до тех пор, пока в ней не начнется процесс расслабления. Отрезок времени, в течение которого мышца не отвечает ни на какие импульсы, называется периодом абсолютной рефрактерности (невозбудимости) сердечной мышцы. Это свойство позволяет сердечной мышце энергично и быстро сокращаться, не испытывая утомления.
В работающем сердце возбужденный участок становится электроотрицательным по отношению к невозбужденному участку. Эти различные физические (электрические) состояния сердца можно определить и зарегистрировать с помощью специального прибора – электрокардиографа, который объективно регистрирует деятельность сердца. По электрокардиограмме можно судить о последовательности распространения возбуждения по сердцу, что оказывает практической медицине неоценимую услугу в вопросах диагностики болезней сердца. Так, при наличии в сердце рубца после перенесенного инфаркта миокарда (нарушение кровообращения в сердечной мышце) или ишемии (недостаточное питание сердечной мышцы) на электрокардиограмме (ЭКГ) показываются определенные изменения.
Во время систолы и диастолы можно прослушать тоны сердца. Различают два тона: первый тон – систолический и второй тон – диастолический. Систолический тон более низкий, продолжительный. Он появляется в начале систолы желудочков и связан с сокращениями мускулатуры стенок желудочков, вибрацией натянутых сухожильных нитей и колебаний створок предсердно-желудочковых клапанов в момент их закрытия. Диастолический тон короткий и высокий, появляется в начале диастолы, когда закрываются заслонки полулунных клапанов аорты и легочного ствола. На определенных участках грудной стенки имеются места, где тоны особенно хорошо прослушиваются. Так, систолический тон закрытия левого предсердно-желудочкового клапана (митрального) прослушивается в области верхушки сердца в пятом межреберье, чуть левее от грудины. Систолический тон закрытия правого предсердно-желудочкового клапана и сокращения миокарда правого желудочка слышен в месте соединения грудины с ее мечевидным отростком. Диастолический тон закрытия аортального клапана прослушивается во втором межреберье справа от грудины, а закрытие клапана легочного ствола – во втором межреберье, слева от грудины.
