Во время сердечного цикла сокращение предсердий длится. Цикл работы сердца и фазы сердечного цикла

Октябрь 23, 2017 Нет комментариев

Функциональной мерой насосной функции сердца принято считать сердечный цикл, который включает 2 фазы - систолу и диастолу.

Фаза диастолы

В начале диастолы, сразу после закрытия аортального клапана давление в левом желудочке меньше аортального, но превышает предсердное, т.к. аортальный и митральный клапаны закрыты. Это короткий изоволюмический период диастолы (период изометрической релаксации желудочка). Затем давление в желудочке падает ниже предсердного давления, что вызывает открытие митрального клапана и поступление крови из предсердия в желудочек.

В наполнении желудочка выделяют три периода:

1) фазу раннего (быстрого) наполнения, в течение которой происходит наибольшее поступление в желудочек крови, накопившейся в предсердии. Затем наполнение желудочка замедляется; при этом предсердие выполняет роль каната для возврата крови в сердце (диастаз);

2) диастаз [(греч. diastasis - разделение) в кардиологии - это показатель сократительной функции левого предсердия, представляющий собой разность давлений в левом предсердии в конце и начале диастолы] и

3) сокращение предсердия, которое обеспечивает наполнение желудочка до его конечного диастолического объема.

В эту фазу кровь частично течет ретроградно через отверстия легочных вен из-за отсутствия в них клапанов.

Во время диастолы потоки крови из периферических сосудов системного кровообращения направляются в правое предсердие, а из малого круга кровообращения - в левое. Перемещение крови из предсердий в желудочки происходит при открытии трикуспидального и митрального клапанов.

В фазу ранней диастолы кровь свободно поступает из венозных сосудов в предсердия и при открытии трикуспидального и митрального клапанов заполняет соответственно правый и левый желудочки. Происходящее в конце диастолы желудочков сокращение предсердий (систола предсердий) обеспечивает дополнительный активный приток крови в желудочковые камеры. Это заключительное поступление крови составляет 20-30% от всего объема диастолического наполнения желудочков.

Фаза систолы

Затем начинается процесс сокращения желудочков - систола. Во время систолы внутрижелудочковое полостное давление увеличивается и когда оно превышает давление в предсердиях, митральный и трикуспидальный клапаны принудительно захлопываются. В процессе сокращения желудочков существует короткий промежуток времени, когда все четыре клапана (отверстия) сердца закрыты.

Это детерминировано тем, что давление в желудочках может быть достаточно высоким, чтобы захлопнуть митральный и трикуспидальный клапаны, но недостаточно высоким, чтобы открыть аортальный и легочный. При закрытии всех сердечных клапанов желудочковые объемы не изменяются. Этот кратковременный период в начале систолы желудочков называют периодом изоволюмического сокращения.

В процессе дальнейшего сокращения желудочков давление в них начинает превышать давление в аорте и легочной артерии, что обеспечивает открытие аортального и легочного клапанов и выброс крови из желудочков (период гетерометрического сокращения, или фаза выброса). Когда систола заканчивается и давление в желудочках падает ниже давления в легочной артерии и аорте, легочный и аортальный клапаны захлопываются.

Несмотря на то, что сердечные циклы правого и левого сердца полностью идентичны, физиология этих двух систем различается. Это различие имеет функциональный характер и в современной кардиологии дифференцируют по признаку комплаенса (от англ, compliance - соответствие, согласие) систем. В аспекте обсуждаемого вопроса «соответствие» - это мера зависимости между давлением (Р) и объемом (V) в закрытой гемодинамической системе. Комплаенс отражает регуляторный компонент системы. Различают системы с высоким и низким комплаенсом. Для системы правого сердца, осуществляющей кровоток через правое сердце (правое предсердие и желудочек) и в сосудах легочной артерии, характерен высокий комплаенс. В этой “венозной системе” значительные колебания объема крови, включая его повышение, в правом желудочке при нормальных физиологических условиях существенно не влияют на давление в сосудах малого круга кровообращения.

Благодаря высокому комплаенсу правого желудочка и сосудов системы легочной артерии обеспечивается полноценный систолический выброс крови из правого желудочка в легочную артерию, в которой давление очень низкое - находится в диапазоне от 25 до 30 мм рт. ст., что составляет примерно 1/4-1/5 часть от уровня нормального системного артериального давления (100-140 мм рт. ст.).

Таким образом, в норме тонкостенный, т. е. относительно маломощный, правый желудочек справляется с перекачиванием больших объемов крови благодаря его высокой функциональной совместимости (высокому комплаенсу) с легочной артерией. Если бы в эволюции не сформировался данный комплаенс, то в условиях повышенного кровенаполнения правого желудочка (напр., незаращение межжелудочковой перегородки со сбросом крови из левого желудочка в правый, гиперволемия) развивалась бы легочная гипертензия (т. е. повышение давления в легочной артерии) - тяжелая форма патологии с высоким риском летального исхода.

В отличие от правого сердца и легочного кровообращения, левое сердце и большой круг кровообращения представляют собой систему с низким комплаенсом. Входящие в эту артериальную систему «высокого давления» структуры существенно отличаются от системы правого сердца: левый желудочек толще и массивнее правого; аортальный и митральный клапаны более толстые, чем легочный и трикуспидальный; системные артерии мышечного типа, т. е. артериолы - это довольно «толстостенные трубки».

В норме даже небольшое уменьшение минутного объема сердца приводит к заметному увеличению тонуса артериол - резистивных сосудов («кранов сосудистой системы», как их называл И.М. Сеченов) и, соответственно, повышению уровня системного диастолического давления крови, которое в основном зависит от тонуса артериол. Напротив, увеличение минутного объема сердца сопровождается снижением тонуса резистивных сосудов и снижением диастолического давления.

Эти факты, т. е. разнонаправленность изменений объема крови и кровяного давления, свидетельствуют о том, что «артериальная система» левого сердца является системой с низким комплаенсом. Итак, основным фактором, детерминирующим кровоток в венозной системе правого сердца, является объем крови, а в артериальной системе левого сердца - тонус сосудов, т. е. кровяное давление.

ЦИКЛ РАБОТЫ СЕРДЦА

Серде́чный цикл - понятие, отражающее последовательность процессов, происходящих за одно сокращение сердца и его последующее расслабление. Каждый цикл включает в себя три большие стадии: систола предсердий , систола желудочков и диастола . Термин систола означает сокращение мышцы. Выделяют электрическую систолу - электрическую активность, которая стимулирует миокард и вызывает механическую систолу - сокращение сердечной мышцы и уменьшение сердечных камер в объёме. Термин диастола означает расслабление мышцы. Во время сердечного цикла происходит повышение и снижение давления крови, соответственно высокое давление в момент систолы желудочков называется систолическим , а низкое во время их диастолы - диастолическим .

Частота повторения сердечного цикла называется частотой сердечных сокращений , её задаёт водитель ритма сердца .

Периоды и фазы сердечного цикла

Схематичное соотношение фаз сердечного цикла, ЭКГ , ФКГ , сфигмограммы . Обозначены зубцы ЭКГ, номера тонов ФКГ и части сфигмограммы: а - анакрота, д - дикрота, к - катакрота. Номера фаз соответствуют таблице. Сохранен масштаб шкалы времени.

Сводная таблица периодов и фаз сердечного цикла с примерными давлениями в камерах сердца и положением клапанов приведена внизу страницы.

Систола желудочков

Систола желудочков - период сокращения желудочков, что позволяет протолкнуть кровь в артериальное русло.

В сокращении желудочков можно выделить несколько периодов и фаз:

Период напряжения - характеризуется началом сокращения мышечной массы желудочков без изменения объёма крови внутри них.

Асинхронное сокращение - начало возбуждения миокарда желудочков, когда только отдельные волокна вовлечены. Изменения давления в желудочках хватает для закрытия предсердно-желудочковых клапанов в конце этой фазы.
Изоволюметрическое сокращение - вовлечен практически весь миокард желудочков, но изменения объёма крови внутри них не происходит, так как закрыты выносящие (полулунные - аортальный и лёгочный) клапаны. Термин изометрическое сокращение не совсем точен, так как в это время происходит изменение формы (ремоделирование) желудочков, натяжение хорд.

Период изгнания - характеризуется изгнанием крови из желудочков.

Быстрое изгнание - период от момента открытия полулунных клапанов до достижения в полости желудочков систолического давления - за этот период выбрасывается максимальное количество крови.
Медленное изгнание - период, когда давление в полости желудочков начинает снижаться, но все ещё больше диастолического давления. В это время кровь из желудочков продолжает двигаться под действием сообщенной ей кинетической энергии, до момента выравнивания давления в полости желудочков и выносящих сосудов.

В состоянии спокойствия желудочек сердца взрослого человека за каждую систолу выбрасывает от 60 мл крови (ударный объём). Сердечный цикл длится до 1 с, соответственно, сердце делает от 60 сокращений в минуту (частота сердечных сокращений, ЧСС). Нетрудно подсчитать, что даже в состоянии покоя сердце перегоняет 4 л крови в минуту (минутный объём сердца, МОС). Во время максимальной нагрузки ударный объём сердца тренированого человека может превышать 200 мл, пульс - превышать 200 ударов в минуту, а циркуляция крови может достигать 40 л в минуту.

Диастола

Диастола - период времени, в течение которого сердце расслабляется для приема крови. В целом характеризуется снижением давления в полости желудочков, закрытием полулунных клапанов и открытием предсердно-желудочковых клапанов с продвижением крови в желудочки.

Диастола желудочков

Протодиастола - период начала расслабления миокарда с падением давления ниже, чем в выносящих сосудах, что приводит к закрытию полулунных клапанов.
Изоволюметрическое расслабление - аналогична фазе изволюметрического сокращения, но с точностью до наоборот. Происходит удлинение мышечных волокон, но без изменения объёма полости желудочков. Фаза заканчивается открытием предсердно-желудочковых (митрального и трехстворчатого) клапанов.

Период наполнения

Быстрое наполнение - желудочки стремительно восстанавливают свою форму в расслабленном состоянии, что значительно снижает давление в их полости и засасывает кровь из предсердий.
Медленное наполнение - желудочки практически полностью восстановили свою форму, кровь течет уже из-за градиента давления в полых венах, где оно выше на 2-3 мм рт. ст.

Систола предсердий

Является завершающей фазой диастолы. При нормальной частоте сердечных сокращений вклад сокращения предсердий невелик (около 8 %), так как за относительно длинную диастолу кровь уже успевает наполнить желудочки. Однако, с увеличением частоты сокращений, в основном снижается длительность диастолы и вклад систолы предсердий в наполнение желудочков становится весьма существенным

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.

Цели урока

Образовательная: изучение строения сердца; формирование у учащихся новых понятий о сердечном цикле и автоматизме работы сердца, представлений об особенностях регуляции сердечных сокращений.

Развивающая: развитие у учащихся общебиологических представлений о взаимосвязи строения и функции сердца.

Воспитательная: формирование научного мировоззрения на конкретных примерах научных открытий, успехов медицины.

Оборудование : разборная модель сердца, таблица с изображением строения сердца, сердечного цикла, карточки-задания, ножницы, клей, фломастеры; магнитофон, компьютер, проектор.

Форма проведения : урок в музее – заочная экскурсия.

Оформление : на доске «Маршрутный лист по экспозиции музея «Кардиология»», эпиграф: «Сердце, подобно жернову, дающему муку, когда засыпано достаточно зерна, но стирающемуся, когда его не подсыпают» (К.Вебер).

Ход урока

I. Мотивационный этап (подготовка к активному восприятию темы)

Раздается звук биения сердца. Учитель читает отрывок из стихотворения Э.Межелайтиса «Сердце».

Что такое сердце?
Камень твердый?
Яблоко с багрово-красной кожей?
Может быть, меж ребер и аортой
Бьется шар, на шар земной похожий?
Так или иначе, все земное
Умещается в его пределы,
Потому что нет ему покоя,
До всего есть дело.

Много литературных произведений посвящено сердцу. Все, наверное, помнят «смелое сердце Данко» из рассказа М.Горького, «Старуха Изергиль»; сказку Гауфа «Холодное сердце». Горячее сердце и холодное, бескорыстное и жадное, отзывчивое, доброе и жестокое, смелое, гордое и злое… Какое оно, мое сердце? Об этом и пойдет речь на нашем уроке, который пройдет в музее.

Чтобы попасть в музей, нужно получить билет, который выдается только выполнившим задание.

Задание 1 (индивидуальный опрос)

Заполните пропуски.

Кровь, межклеточное вещество и лимфа образуют … (внутреннюю среду организма ).

Жидкая соединительная ткань – … (кровь ).

Растворенный в плазме белок, необходимый для свертывания крови, – … (фибриноген ).

Плазма крови без фибриногена называется … (сывороткой крови ).

Безъядерные форменные элементы крови, содержащие гемоглобин, – … (эритроциты ).

Состояние организма, при котором в крови уменьшается количество эритроцитов либо содержание гемоглобина в них, – … (анемия ).

Человек, дающий свою кровь для переливания, – … (донор ).

Защитная реакция организма, например против инфекций – … (воспаление ).

Способность организмов защищать себя от болезнетворных бактерий и вирусов – … (иммунитет ).

Ослабленные или убитые микроорганизмы – возбудители заболеваний, вводимые в организм человека для повышения активности иммунной системы, – … (вакцина ).

Белки, вырабатываемые лимфоцитами при контакте с чужеродным организмом или белком, – … (антитела ).

К органам кровообращения относятся … (сердце и сосуды ).

Сосуды, по которым кровь течет от сердца, – … (артерии ).

Мельчайшие кровеносные сосуды, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями, – … (капилляры ).

Путь крови от левого желудочка до правого предсердия – … (большой круг кровообращения ).

Задание 2 (групповая работа по проблемным вопросам)

В одной популярной книге по физиологии образно сказано: «Каждую секунду в красном море миллионы кораблей терпят крушение и опускаются на дно. Но миллионы новых кораблей выходят из гаваней вновь в плавание». Что подразумевается под «кораблями» и «гаванями»? (Корабли – эритроциты, гавани – красный костный мозг. )

И.П. Павлов сказал: «В организме имеется «чрезвычайная» реакция, при которой организм жертвует какой-то частью для спасения целого». О чем это сказано? (О фагоцитозе .)

Известно, что за сутки у человека заменяется около 25 г крови. Сколько крови образуется за 70 лет? (Около 640 кг. )

Рассмотрите микропрепараты крови человека и лягушки. Укажите сходство и различие.

II. Изучение нового материала (рассказ с элементами беседы)

Директор музея. Я рад, что вы заинтересовались экспонатами нашего музея. Наш музей называется «Кардиология». Кардиология – раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики. Образован музей в 2005 г., на базе 8-го класса школы № 5. С музеем вас познакомят наши сотрудники.

Экскурсовод (демонстрация на экране пульсирующего сердца ). Прислушайся. Что бы ты ни делал – спал, ел, бежал, – всегда раздается приглушенный, ритмичный стук. Это бьется твое сердце. Сожми свою руку в кулак – ты увидишь, какого оно размера. Сердце представляет собой мышечный орган, который постоянно сокращается и заставляет кровь двигаться по твоему телу.

Сердце расположено в грудной полости за грудиной, от середины сдвинуто несколько влево, масса его около 300 г.

Оно покрыто тонкой и плотной оболочкой, образующей замкнутый мешок – околосердечную сумку, или перикард.

Ученик. Хотелось бы знать, какова роль околосердечной сумки?

Экскурсовод. В околосердечной сумке содержится серозная жидкость, увлажняющая сердце и уменьшающая трение при его сокращениях.

Стенка сердца имеет три слоя. Эпикард – наружный серозный слой, покрывающий сердце (срастается с перикардом). Миокард – средний мышечный слой, образованный поперечнополосатой сердечной мышцей. Каждое мышечное волокно содержит 1–2 ядра, множество митохондрий. Эндокард – внутренний эпителиальный слой.

Давайте разберемся, из чего же состоит сердце. Условно оно делится перегородкой на две половинки: левую и правую. Левая состоит из левого желудочка и левого предсердия. Между ними находится двухстворчатый клапан – у него только две створки (также он называется митральным). Правая половина сердца состоит из правого желудочка и правого предсердия. Они тоже отделены друг от друга клапаном, но этот клапан имеет три створки и поэтому называется трехстворчатым (трикупсидальным). Клапаны открывают и закрывают проход между предсердиями и желудочками, заставляя кровь течь в одном направлении.

Между желудочками и артериями расположены полулунные клапаны, каждый из которых состоит из трех кармашков. Клапаны сердца и сосудов обеспечивают движение крови строго в одном направлении: по артериям от сердца, по венам к сердцу, из предсердий в желудочки.

Внешнее строение сердца

Стенки камер сердца различаются по толщине в зависимости от выполняемой работы. При сокращении стенок предсердия выполняется небольшая работа: кровь подается в желудочки, поэтому стенки предсердий относительно тонкие. Правый желудочек проталкивает кровь по малому кругу кровообращения, а левый выбрасывает кровь в большой круг кровообращения, поэтому его стенки в 2–3 раза толще стенок правого.

В сердце чрезвычайно интенсивно протекают обменные процессы: клетки мышечной ткани содержат множество митохондрий, и ткань хорошо снабжается кровью. Масса сердца составляет около 0,5% от массы тела, при этом 10% крови, выбрасываемой аортой, идет в коронарные или венечные сосуды, питающие само сердце. Аорта (греч.) – «прямая артерия».

Ученик. Что обеспечивает быстрое сокращение камеры сердца?

Экскурсовод. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, за счет чего и обеспечивается быстрое сокращения камеры как единой структуры.

Ученик. Как же работает сердце?

Экскурсовод. Сердце – это неутомимый мотор, который не знает ни выходных, ни праздников, ни каникул. За день сердце сокращается почти 100 тыс. раз, а за 1 ч перекачивает около 300 л крови (демонстрация «сердце – насос»). На один удар сердце затрачивает столько энергии, что ее хватило бы, чтобы поднять груз весом 200 г на высоту 1 м, а за 1 мин сердце могло бы поднять этот груз на высоту 20-этажного дома.

Внутреннее строение сердца

А сейчас рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла.

Сердечный цикл – это последовательность событий, происходящий за время одного сокращения сердца, которое длится менее 1 с. Сердечный цикл состоит из трех фаз.

Во время сокращения (систолы) предсердий, которое длится около 0,1 с, желудочки расслаблены, створчатые клапаны открыты, полулунные закрыты. Сокращение (систола) желудочков длится около 0,3 с. При этом предсердия расслаблены, створчатые клапаны закрыты (сухожильные нити не дают им прогибаться, а крови затекать в предсердие), кровь устремляется в легочную артерию и аорту. Полное расслабление сердца – сердечная пауза, или диастола, – длится около 0,4 с.

Воронежские ученые Ю.Д. Сафонов и Л.И. Якименко определили, что в течение одного сердечного цикла клапаны и сердечная мышца участвуют в 40 последовательных движениях. Оптимальный режим работы сердца: предсердия работают 0,1 с и отдыхают 0,7 с, а желудочки работают 0,3 с и 0,5 с отдыхают.

Самостоятельная работа: заполнить таблицу «Сердечный цикл».

Таблица. Сердечный цикл

Фазы сердечного цикла	Продолжительность фаз (с)	Состояние клапанов	Движение крови
Сокращение предсердий (систола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	предсердие – желудочек
Сокращение желудочков (систола)		створчатые закрыты, полулунные открыты	желудочек – предсердие
Пауза. Расслабление предсердий и желудочков (диастола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	вены – предсердие, желудочек

Задача (для экскурсантов). Человеку 80 лет. Определите, сколько лет отдыхали у него желудочки сердца, считая, что средняя частота биений сердца составляла 70 ударов в одну минуту. (46 лет. )

Ученик. Чем обусловлена высокая работоспособность сердца?

Экскурсовод. Она обеспечивается следующими факторами:

– высоким уровнем обменных процессов, происходящих в сердце;
– усиленным снабжением мышц сердца кровью;
– строгим ритмом деятельности сердца (фазы работы и отдыха каждого отдела строго чередуются).

Ученик. Требования, предъявляемые организмом к сердечно-сосудистой системе, постоянно изменяются. Сердце отвечает на это изменением частоты сокращений. Что же влияет на работу сердца?

Экскурсовод. Вспомним известные нам способы регуляции функций в организме.

Во-первых, это нервная регуляция, а во-вторых – это гуморальная регуляция активности сердца. ЦНС постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. В продолговатом мозге находится центр кровообращения, из которого выходит пара парасимпатических нервов, уменьшающих частоту и силу сокращений. Сильное возбуждение блуждающего нерва вызывает остановку сердца (опыт Гольца). Например, удар в живот может оказаться смертельным; раздражение органов брюшной полости замедляет сердечные сокращения. Из шейного симпатического узла выходят симпатические нервы, учащающие и усиливающие сердечные сокращения. Таким образом, сердце имеет двойную иннервацию: парасимпатическую и симпатическую.

Гуморальная регуляция активности сердца обеспечивается веществами, циркулирующими в крови. Работу сердца тормозят: ацетилхолин, соли натрия, увеличение рН крови. Усиливают работу сердца адреналин (при остановке сердца его вводят прямо в сердечную мышцу), соли калия, уменьшение рН. Влияют на сердечную деятельность гормоны – секреты эндокринных желез: тироксин (щитовидная железа), инсулин (поджелудочная железа), кортикостероидные гормоны (надпочечники), гормоны гипофиза.

Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и составляют единый механизм регуляции сокращений сердца.

Ученик. Почему сердце сокращается даже вне организма?

Экскурсовод. Оно имеет собственный «встроенный» механизм, обеспечивающий сокращение мышечных волокон. Импульсы идут от предсердий к желудочкам. Эту способность сердца ритмично сокращаться без внешних раздражений, а только под влиянием импульсов, возникающих в нем, называют автоматизмом .

Автоматизм обеспечивают особые мышечные клетки. Они иннервированы окончаниями вегетативных нейронов. В этих клетках мембранный потенциал может достигать 90 мВ, что и приводит к генерации волны возбуждения. Изменение этих потенциалов можно зарегистрировать специальной аппаратурой – их запись представляет собой электрокардиограмму.

Таким образом, сердце сокращается (в среднем) 70 раз в 1 мин, 100 тыс. раз в сутки, 40 млн раз в год, и около 2,5 млрд раз в течение жизни. При этом оно перекачивает следующие объемы крови: за 1 мин – 5,5 л, за сутки – 8 тыс. л, за 70 лет – около 200 млн л.

Ученик. Какие важные события были в истории кардиологии в нашей стране?

Экскурсовод. В 1902 г. А.А. Кулябко оживил сердце ребенка через 20 ч после его смерти, а позже проф. С.С. Брюхоненко оживил сердце даже через 100 ч после смерти. В 1897–1941 гг. было проведено 315 операций на сердце. В 1948 г. А.Н. Бакулев провел первую операцию на митральном клапане. В 1961 г. был создан Институт сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. В 1967 г. хирург из Кейптауна проф. Кристиан Барнард впервые провел операцию по трансплантации сердца человеку, а ровно через 20 лет такую же операцию осуществил проф. В.И. Шумаков в СССР.

Обобщение и систематизация знаний

Задание 1. Сопоставьте термины и понятия

Термины

Перикард.
Эпикард.
Миокард.
Эндокард.
Артерии.
Аорта.
Капилляры.
Правое предсердие.
Желудочки.
Клапаны.
Сердце.
Кардиология.

Понятия

Околосердечная сумка.
Наружный серозный слой.
Средний мышечный слой.
Внутренний слой.
Сосуды, несущие кровь от сердца, «гладкие воздухоносители», «воздушные жилы».
Самый крупный артериальный сосуд в теле человека.
Самые тонкие (от лат. капиллярос – волосяной) кровеносные сосуды.
Камера сердца (от лат. атриум – передний двор), куда впадают полые вены.
Отделы сердца, проталкивающие кровь в артерии.
Образования (от нем. клаппе – крышка, заслонка, закрывание просвета), препятствующие прохождению крови из желудочков в предсердия.
Главный орган кровеносной системы.
Раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики.

Задание 2. Тест (взаимопроверка)

	Варианты ответов
А. Какие клапаны находятся между желудочками и предсердиями?	1. Полулунные клапаны
Б. Как называются сосуды, по которым движется кровь от сердца?	2. Артерии
В. Какая камера сердца имеет стенки наибольшей толщины?	3. Усиливают работу сердца
Г. Какие клапаны находятся между левым желудочком и аортой, правым желудочком и легочной артерией?	4. Перикард
Д. Как называются сосуды, по которым движется кровь к сердцу?	5. Три
Е. Чему способствуют адреналин и соли калия?	6. Правый желудочек
Ж. Какова роль парасимпатического отдела ЦНС?	7. Двух- и трехстворчатые клапаны
З. Какая камера выбрасывает кровь в легочную артерию?	8. Уменьшает частоту и силу сокращений
И. Чем окружено сердце?	9. Вены
К. Что снабжает сердечную мышцу кровью?	10. Правая и левая коронарные артерии
Л. Сколько отделов в сердце?	11. Автоматизм
М. Каково число фаз в сердечном цикле?	12. Левый желудочек
Н. Как называется фаза сокращения предсердий или желудочков сердца?	13. Диастола
О. Как называется сердечная пауза?	14. Систола
П. Как называется способность сердца ритмически сокращаться?	15. Четыре

Ответы: А – 7, Б – 2, В – 12, Г – 1, Д – 9, Е – 3, Ж – 8, З – 6, И – 4, К – 10, Л – 15, М – 5, Н – 14, О – 13, П – 11.

Самостоятельная работа по итогам экскурсии

Творческое задание: оформление и защита методического пособия «Сердце человека».

Подведение итогов

Домашнее задание

Изучить материал о строении и работе сердца в учебнике, решить задачу.

Задача. Известно, что сердце человека сокращается в среднем 70 раз в 1 мин., при каждом сокращении выбрасывая около 150 см3 крови. Какой объем крови перекачивает ваше сердце за 6 уроков в школе?

Сердечный цикл

Это период времени в течении которого происходит полное сокращение и расслабление всех отделов сердца. Сокращение – систола, расслабление – диастола. Продолжительность цикла будет зависеть от частоты сердечных сокращений. В норме частота сокращений колеблется от 60 до 100 ударов в минуту, но средняя частота составляет 75 ударов в минуту. Чтобы определить длительность цикла делим 60с на частоту.(60с / 75 с=0,8с).

Систола предсердий – 0,1 с

Систола желудочка – 0,3 с

Общая пауза 0,4 с

Состояние сердца в конце общей паузы. Створчатые клапаны находятся в открытом состоянии, полулунные клапаны закрыты и кровь поступает из предсердий в желудочки. К концу общей паузы желудочки наполнены на 70-80% кровью. Сердечный цикл начинается с

систолы предсердий , происходит сокращение предсердий, для завершения наполнения желудочков кровью. Именно сокращение миокарда предсердий и повышение давления крови в предсердия – в правом до 4-6, а в левом до 8-12мм обеспечивает нагнетание дополнительной крови в желудочки и систола предсердий завершает наполнение желудочков кровью. Кровь обратно поступать не может, так как сокращаются кольцевые мышцы. В желудочках будет находится конечный диастолический объем крови. В среднем 120-130 мл, но у людей занимающихся физической нагрузкой до 150-180 мл, что обеспечивает более эффективную работу, этот отдел переходит в состояние диастолы. Далее идет систола желудочков.

Систола желудочков – наиболее сложная фаза циклов, продолжительность 0,№-0,№3 с. В систоле выделяют период напряжения , он длится 0,08 с и период изгнания . Каждый период подразделяется на 2 фазы –

период напряжения –

1. фаза асинхронного сокращения – 0,05 с и

2.фазы изометрического сокращения – 0,03 с. Это фаза изовалюмического сокращения.

Период изгнания –

1. фаза быстрого изгнания 0,12с и

2. фаза медленного 0,!3 с.

Систола желудочков начинается с фазы асинхронного сокращения. Часть кардиомиоцитов оказываются возбужденными и вовлекаются в процесс возбуждения. Но возникающее напряжение в миокарде желудочков обеспечивает повышение давления в нем. Эта фаза заканчивается закрытием створчатых клапанов и полость желудочков оказывается замкнутой. Желудочки наполнены кровью и полость их замкнута, а кардиомиоциты продолжают развивать состояние напряжения. Длина кардиомиоцита не может изменится. Это связано со свойствами жидкости. Жидкости не сжимают. При замкнутом пространстве, когда происходит напряжение кардиомиоциттов сжать жидкость невозможно. Длина кардиомиоцитов не меняется. Фаза изометрического сокращения. Сокращение при низменной длине. Эту фазу называют изовалюмической фазой. В эту фазу не меняется объем крови. Пространство желудочков замкнуто, повышается давление, в правом до 5-12 мм РТ.ст. в левом 65-75 мм.рт.ст, при этом давление желудочков станет больше диастолического давления в аорте и легочном стволе и превышенеи давленяи в желудочках над давлением крови в сосудах приводит к открытию полулунных клапанов. Полулунные клапаны открываются и кровь начинает поступать в аорту и легочный ствол.

Наступает фаза изгнания , при сокращении желудочков кровь выталкивается в аорту, в легочный ствол, изменяется длина кардиомиоцитов, давлении повышает и на высоте систолы в левом желудочке 115-125 мм, в правом 25-30мм. Вначале фаза быстрого изгнания, а затем изгнание становится более медленным. За время систолы желудочков выталкивается 60 – 70 мл крови и вот это количество крови – систолический объем. Систолический объем крови =120-130 мл, т.е. в желудочках в конце систолы остается еще достаточный объем крови – конечный систолический объем и это своеобразный резерв, чтобы если потребуется – увеличить систолический выброс. Желудочки завершают систолу и в них начинается расслабление. Давление в желудочках начинает падать и кровь, которая выброшена в аорту, легочный ствол устремляется обратно в желудочек, но на своем пути она встречает кармашки полулунного клапана, которые наполняюсь закрывают клапан. Этот период получил название протодиастолический период – 0,04с. Когда полулунные клапаны закрылись, створчатые клапаны тоже закрыты, начинается период изометрического расслабления желудочков. Он длится 0,08с. Здесь происходит спад напряжения без изменения длины. Это вызывает понижение давления. В желудочках скопилась кровь. Кровь начинает давить на атрио-вентрикялрыне клапаны. Происходит их открытие в начале диастолы желудочков. Наступает период наполнения крови кровью - 0,25 с, при этом выделяют фазу быстрого наполнения – 0,08 и фазу медленного наполнения – 0,17 с. Кровь свободно из предсердий поступает в желудочек. Это пассивный процесс. Желудочки на 70-80% будут наполняться кровью и завершится наполнение желудочков уже следующей систолой.

Сердечная мышца имеет клеточное строение и клеточное строение миокарда было установлено еще в 1850 году Келликером, но длительное время считалось, что миокард представляет собой сеть – сенсиций. И только электронная микроскопия подтвердила, что каждый кардиомиоцит имеет свою мембрану и отделены друг от друга. Область контактов – вставочные диски. В настоящее время клетки сердечной мышцы подразделяют на клетки рабочего миокарда – кардиомиоциты рабочего миокрада предсердий и желудочки клетки проводящей системы сердца, в которой выделяют