Сердечный цикл – это работа человеческого сердца от начала одного сердечного сокращения до начала следующего. Он состоит из двух периодов: один, во время которого сердечная мышца расслабляется и наполняется кровью, называется диастолой , за которым следует период сильного сокращения и перекачивания крови, называемый систолой . После опорожнения сердце расслабляется и расширяется, чтобы получить новый приток крови, возвращающейся из легких и других систем организма, прежде чем снова сократиться, чтобы перекачивать кровь в легкие и эти системы. Нормально работающее сердце должно быть полностью расширено, прежде чем оно сможет снова эффективно перекачивать кровь. Если предположить, что сердце здоровое и его типичная частота составляет от 70 до 75 ударов в минуту, то для завершения каждого сердечного цикла или сердцебиения требуется около 0,8 секунды. [2] В сердце имеются две предсердные и две желудочковые камеры; они объединены в пару: левое и правое сердце , то есть левое предсердие с левым желудочком, правое предсердие с правым желудочком, и работают согласованно, непрерывно повторяя сердечный цикл (см. диаграмму цикла справа). . В начале цикла, во время диастолы желудочков (ранней) , сердце расслабляется и расширяется, при этом кровь поступает в оба желудочка через оба предсердия; затем, ближе к концу диастолы желудочков (позднее) , два предсердия начинают сокращаться ( систола предсердий ), и каждое предсердие перекачивает кровь в желудочек, расположенный ниже него. [3] Во время систолы желудочков желудочки сокращаются и энергично пульсируют (или выбрасывают) два отдельных источника крови от сердца — один к легким и один ко всем другим органам и системам тела — в то время как два предсердия расслаблены ( диастола предсердий ). Эта точная координация гарантирует, что кровь эффективно собирается и циркулирует по всему телу. [4]
Митральный и трикуспидальный клапаны, также известные как атриовентрикулярные или АВ-клапаны , открываются во время диастолы желудочков , обеспечивая их наполнение. В конце периода наполнения предсердия начинают сокращаться (систола предсердий), выбрасывая последнюю порцию крови в желудочки под давлением — см. диаграмму цикла. Затем, под действием электрических сигналов из синоатриального узла , желудочки начинают сокращаться (систола желудочков), и по мере того, как обратное давление на них увеличивается, AV-клапаны вынуждены закрываться, что останавливает поток крови в желудочках внутрь или наружу; это известно как стадия изоволюмического сокращения . [5]
За счет сокращений систолы давление в желудочках быстро возрастает, превышая давление в стволах аорты и легочных артерий и вызывая открытие необходимых клапанов ( аортального и легочного клапанов), в результате чего разделенные объемы крови сокращаются. выбрасывается из двух желудочков. Это стадия выброса сердечного цикла; это изображается (см. круговую диаграмму) как систола желудочков – первая фаза, за которой следует систола желудочков – вторая фаза . После того, как давление в желудочках падает ниже своего пика (пиков) и ниже давления в стволах аорты и легочных артерий, аортальный и легочный клапаны снова закрываются — см. справа диаграмму Виггерса , обведенную синей линией.
Затем следует изоволюмическое расслабление , во время которого давление внутри желудочков начинает значительно падать, и после этого предсердия начинают наполняться кровью, возвращающейся в правое предсердие (из полой вены ) и в левое предсердие (из легочных вен ). Когда желудочки начинают расслабляться, митральный и трикуспидальный клапаны снова открываются, и завершенный цикл возвращается к диастоле желудочков и новому «старту» сердечного цикла. [5] [6]
На протяжении сердечного цикла артериальное давление повышается и снижается. Движения сердечной мышцы координируются серией электрических импульсов, вырабатываемых специализированными клетками-водителями ритма , расположенными в синоатриальном и атриовентрикулярном узлах . Сердечная мышца состоит из миоцитов , которые инициируют свои внутренние сокращения, не воздействуя на внешние нервы, за исключением изменений частоты сердечных сокращений из-за метаболических потребностей. [7]
На электрокардиограмме электрическая систола инициирует систолу предсердий при отклонении зубца P устойчивого сигнала; и начинаются сокращения (систола).
Сердечный цикл включает четыре основных этапа деятельности: 1) «Изоволюмическое расслабление», 2) Приток, 3) «Изоволюмическое сокращение», 4) «Выброс». (См. диаграмму Виггерса, на которой стадии представлены по меткам в порядке 3,4,1,2, слева направо.) При движении слева по диаграмме Виггерса показаны действия в пределах четырех стадий в течение одного сердечного цикла. . (См. последовательные панели с надписью внизу справа «Диастола», затем «Систола»). [ нужна цитата ]
Стадии 1 и 2 вместе — «Изоволюмическое расслабление» плюс приток (равно «Быстрый приток», «Диастаз» и «Систола предсердий») — составляют желудочковый период «Диастолы», включая систолу предсердий, во время которого кровь возвращается в сердце. через предсердия в расслабленные желудочки. Стадии 3 и 4 вместе — «Изоволюмическое сокращение» плюс «Выброс» — представляют собой желудочковый период «систолы», который представляет собой одновременную перекачку отдельных источников крови из двух желудочков: одного в легочную артерию, а другого в аорту. Примечательно, что ближе к концу «диастолы» предсердия начинают сокращаться, а затем перекачивают кровь в желудочки; эта доставка под давлением во время релаксации желудочков (диастолы желудочков) называется систолой предсердий , или ударом предсердий . [ нужна цитата ]
Поучительно наблюдать также увеличение и уменьшение объема крови в сердце во времени (см. диаграмму Виггерса). Отслеживание «объема желудочка» красной линией обеспечивает превосходное отслеживание двух периодов и четырех стадий одного сердечного цикла. Начиная с периода диастолы: плато малого объема стадии «изоволюмического расслабления», за которым следует быстрый подъем и два более медленных подъема, все компоненты «стадии притока» - возрастают до плато большого объема «изоволюмического сокращения». этап; (найдите метку в левой части диаграммы). Затем систола, включая стадию сильного «изоволюмического сокращения», до быстрого уменьшения объема крови (т. е. вертикального падения красной линии), что означает опорожнение желудочков во время стадии «выброса» завершенного цикла. — все равно одному удару сердца. [ нужна цитата ]
Стадии 1, 2а и 2б вместе составляют период «Диастолы»; этапы 3 и 4 вместе составляют период «систолы».
+ На основе Ганонга [8]
# Быстрый наполняющий приток, создаваемый систолой предсердий во время «диастолы желудочков – поздно»
* Атриовентрикулярные (АВ) клапаны = трехстворчатый клапан; митральный клапан
† Полулунные клапаны = клапан легочной артерии; аортальный клапан
Закрытие аортального клапана вызывает быстрое изменение давления в аорте, называемое инцизурой. Это короткое резкое изменение давления быстро ослабляется по артериальному дереву. Форма пульсовой волны также отражается от ветвей артериального дерева и приводит к образованию дикротической вырезки в магистральных артериях. Сумма отраженной пульсовой волны и систолической волны может повысить пульсовое давление и улучшить перфузию тканей. С возрастом аорта становится более жесткой и может стать менее эластичной, что снижает пик пульса на периферии.
Сердце — четырехкамерный орган , состоящий из правой и левой половин, называемый правым и левым сердцем . Две верхние камеры, левое и правое предсердия , являются точками входа в сердце для кровотока, возвращающегося из системы кровообращения , тогда как две нижние камеры, левый и правый желудочки , выполняют сокращения, которые выбрасывают кровь из сердца в течь по кровеносной системе. Кровообращение делится на малое кровообращение , во время которого правый желудочек перекачивает обедненную кислородом кровь в легкие через легочный ствол и артерии; или системное кровообращение , при котором левый желудочек перекачивает/выбрасывает вновь насыщенную кислородом кровь по всему телу через аорту и все другие артерии. [ нужна цитата ]
В здоровом сердце вся деятельность и отдых в течение каждого отдельного сердечного цикла или сердцебиения инициируются и управляются сигналами системы электропроводности сердца, которая представляет собой «проводку» сердца, передающую электрические импульсы по всему телу кардиомиоцитов . специализированные мышечные клетки сердца. Эти импульсы в конечном итоге стимулируют сердечную мышцу сокращаться и тем самым выбрасывать кровь из желудочков в артерии и систему кровообращения сердца ; и они обеспечивают систему сложно синхронизированной и постоянной передачи сигналов, которая контролирует ритмическое биение клеток сердечной мышцы, особенно генерацию сложных импульсов и мышечные сокращения в камерах предсердий. Ритмическая последовательность (или синусовый ритм ) этой передачи сигналов в сердце координируется двумя группами специализированных клеток: синоатриальным (СА) узлом, который расположен в верхней стенке правого предсердия, и атриовентрикулярным (АВ) узлом, расположенным в нижней стенке правых отделов сердца между предсердием и желудочком. Синоатриальный узел, часто известный как кардиостимулятор , является источником генерации волны электрических импульсов, которая стимулирует сокращение предсердий, создавая потенциал действия в клетках миокарда. [9] [10]
Импульсы волны задерживаются при достижении АВ-узла, который действует как ворота для замедления и координации электрического тока, прежде чем он пройдет ниже предсердий и через цепи, известные как пучок Гиса и волокна Пуркинье — все они стимулируют сокращения обоих желудочков. Программируемая задержка в АВ-узле также дает время, чтобы объем крови прошел через предсердия и заполнил камеры желудочков — непосредственно перед возвращением систолы (сокращением), выбросив новый объем крови и завершив сердечный цикл. [10] (См. диаграмму Виггерса: кривая «Объем желудочка» (красный) на панели «Систола».)
Сердечная диастола — это период сердечного цикла, когда после сокращения сердце расслабляется и расширяется, наполняя его кровью, возвращающейся из системы кровообращения . Оба атриовентрикулярных (АВ) клапана открываются, чтобы облегчить поток крови без давления непосредственно через предсердия в оба желудочка, где она собирается для следующего сокращения. Этот период лучше всего просматривать в середине диаграммы Виггерса — см. панель с надписью «Диастола». Здесь он показывает уровни давления как в предсердиях, так и в желудочках, близкие к нулю в течение большей части диастолы. (См. серую и голубую кривые, помеченные «Предсердное давление» и «Желудочковое давление» — диаграмма Виггерса.) Здесь также можно увидеть красную линию «Объема желудочка», показывающую увеличение объема крови от нижнего плато Стадия «Изоволюмического расслабления» до максимального объема, возникающая в подэтапе «Систола предсердий». [ нужна цитата ]
Систола предсердий — это сокращение клеток сердечной мышцы обоих предсердий в результате электрической стимуляции и проведения электрических токов через камеры предсердий (см. выше «Физиология »). Хотя номинально систола предсердий является компонентом последовательности систолического сокращения и выброса сердца, на самом деле она выполняет жизненно важную роль в завершении диастолы, которая заключается в завершении наполнения обоих желудочков кровью, в то время как они расслаблены и расширены для этой цели. Систола предсердий перекрывает конец диастолы и приходится на подпериод, известный как диастола желудочков – поздняя (см. диаграмму цикла). В этот момент систола предсердий оказывает давление сокращения, чтобы «пополнить» объемы крови, направляемые в оба желудочка; этот предсердный удар закрывает диастолу непосредственно перед тем, как сердце снова начинает сокращаться и выбрасывать кровь из желудочков (систола желудочков) в аорту и артерии. [11]
Удар предсердий отсутствует или нарушается, если в сердце нарушена нормальная электропроводность, например, вызванная фибрилляцией предсердий , трепетанием предсердий или блокадой сердца . Удар предсердий также может ухудшаться при любом ухудшении состояния сердца, например, при «жестком сердце» у пациентов с диастолической дисфункцией . [11]
Систола желудочков — это сокращения желудочкового синцития клеток сердечной мышцы в левом и правом желудочках , вызванные электрической стимуляцией . Сокращения правого желудочка обеспечивают легочное кровообращение за счет пульсации обедненной кислородом крови через клапан легочной артерии, а затем через легочные артерии в легкие. Одновременно сокращения систолы левого желудочка обеспечивают системную циркуляцию насыщенной кислородом крови ко всем системам организма путем перекачивания крови через аортальный клапан, аорту и все артерии. (Артериальное давление обычно измеряется в более крупных артериях левого желудочка во время систолы левого желудочка). [11]
