Сердечный цикл — это работа человеческого сердца от начала одного сердечного сокращения до начала следующего. [1] Он состоит из двух периодов: один, во время которого сердечная мышца расслабляется и наполняется кровью, называется диастолой , после чего следует период сильного сокращения и перекачивания крови, называемый систолой . [1] После опорожнения сердце расслабляется и расширяется, чтобы принять очередной приток крови, возвращающейся из легких и других систем организма, прежде чем снова сократиться, чтобы перекачать кровь в легкие и эти системы.
При здоровом сердце и типичной частоте 70–75 ударов в минуту каждый сердечный цикл или удар сердца занимает около 0,8 секунды для завершения цикла. [2] [3] Продолжительность сердечного цикла обратно пропорциональна частоте сердечных сокращений. [4]
В сердце есть две предсердные и две желудочковые камеры; они парные как левое сердце и правое сердце — то есть левое предсердие с левым желудочком, правое предсердие с правым желудочком — и они работают согласованно, чтобы непрерывно повторять сердечный цикл (см. диаграмму цикла на правом краю). [1] В начале цикла, во время желудочковой диастолы — рано , сердце расслабляется и расширяется, получая кровь в оба желудочка через оба предсердия; затем, ближе к концу желудочковой диастолы — поздно , два предсердия начинают сокращаться ( систола предсердий ), и каждое предсердие перекачивает кровь в желудочек под ним. [5] Во время желудочковой систолы желудочки сокращаются и энергично пульсируют (или выбрасывают) два отдельных потока крови из сердца — один в легкие и один во все другие органы и системы тела — в то время как два предсердия расслабляются ( диастола предсердий ). Эта точная координация обеспечивает эффективный сбор и циркуляцию крови по всему телу. [1] [2]
Митральный и трехстворчатый клапаны, также известные как атриовентрикулярные или AV-клапаны , открываются во время желудочковой диастолы, чтобы обеспечить наполнение. В конце периода наполнения предсердия начинают сокращаться (систола предсердий), выталкивая последний объем крови в желудочки под давлением — см. схему цикла. Затем, побуждаемые электрическими сигналами от синоатриального узла , желудочки начинают сокращаться (систола желудочков), и по мере увеличения противодавления на них AV-клапаны вынуждены закрываться, что останавливает поток крови из желудочков внутрь или наружу; это известно как стадия изоволюмического сокращения . [1] [6]
Из-за сокращений систолы давление в желудочках быстро растет, превышая давление в стволах аорты и легочных артериях и заставляя необходимые клапаны ( аортальный и легочный клапаны) открываться, что приводит к выбросу разделенных объемов крови из двух желудочков. [1] Это стадия выброса сердечного цикла; она изображена (см. круговую диаграмму) как желудочковая систола — первая фаза, за которой следует желудочковая систола — вторая фаза . [2] После того, как желудочковое давление падает ниже своего пика(ов) и ниже давления в стволах аорты и легочных артериях, аортальный и легочный клапаны снова закрываются — см. справа, диаграмму Виггерса , синюю линию. [2]
Далее следует изоволюмическая релаксация , во время которой давление внутри желудочков начинает значительно падать, и после этого предсердия начинают заполняться, поскольку кровь возвращается, чтобы течь в правое предсердие (из полой вены ) и в левое предсердие (из легочных вен ). [1] Когда желудочки начинают расслабляться, митральный и трехстворчатый клапаны снова открываются, и завершенный цикл возвращается к желудочковой диастоле и новому «старту» сердечного цикла. [1] [2]
На протяжении сердечного цикла артериальное давление повышается и понижается. Движения сердечной мышцы координируются серией электрических импульсов, производимых специализированными клетками водителя ритма, находящимися в синоатриальном узле и атриовентрикулярном узле . Сердечная мышца состоит из миоцитов , которые инициируют свои внутренние сокращения без получения сигналов от внешних нервов — за исключением изменений частоты сердечных сокращений из-за метаболических потребностей. [1] [2]
На электрокардиограмме электрическая систола инициирует систолу предсердий при отклонении зубца P устойчивого сигнала; и она начинает сокращения (систолу). [2]
Сердечный цикл включает четыре основные стадии активности: 1) «изоволюмическое расслабление», 2) приток, 3) «изоволюмическое сокращение», 4) «выброс». [1] [2] Стадии 1 и 2 вместе — «изоволюмическое расслабление» плюс приток (равнозначно «быстрому притоку», «диастазу» и «систоле предсердий») — составляют период желудочковой диастолы, включая систолу предсердий, во время которой кровь, возвращающаяся в сердце, течет через предсердия в расслабленные желудочки. [1] [2] Стадии 3 и 4 вместе — «изоволюмическое сокращение» плюс «выброс» — составляют период желудочковой систолы, который представляет собой одновременную перекачку отдельных запасов крови из двух желудочков, одного в легочную артерию, а другого в аорту. [1] [2] Примечательно, что ближе к концу диастолы предсердия начинают сокращаться, а затем перекачивать кровь в желудочки; эта подача под давлением во время желудочковой релаксации (желудочковая диастола) называется систолой предсердий . [1] [2]
Закрытие аортального клапана вызывает быстрое изменение давления в аорте, называемое инцизурой. Это короткое резкое изменение давления быстро ослабляется вниз по артериальному дереву. Форма пульсовой волны также отражается от ветвей артериального дерева и приводит к образованию дикротической выемки в основных артериях. Суммирование отраженной пульсовой волны и систолической волны может увеличить пульсовое давление и помочь перфузии тканей. С возрастом аорта становится жесткой и может стать менее эластичной, что приведет к снижению пикового пульса на периферии.
Сердце — это четырехкамерный орган , состоящий из правой и левой половин, называемых правым сердцем и левым сердцем . Верхние две камеры, левое и правое предсердия , являются точками входа в сердце для потока крови, возвращающегося из кровеносной системы , в то время как две нижние камеры, левый и правый желудочки , выполняют сокращения, которые выталкивают кровь из сердца, чтобы она текла через кровеносную систему. Кровообращение делится на легочное кровообращение — во время которого правый желудочек перекачивает обедненную кислородом кровь в легкие через легочный ствол и артерии; или системное кровообращение — в котором левый желудочек перекачивает/выбрасывает недавно обогащенную кислородом кровь по всему телу через аорту и все другие артерии. [1] [2]
В здоровом сердце все действия и состояния покоя в течение каждого отдельного сердечного цикла или сердцебиения инициируются и организуются сигналами электропроводящей системы сердца, которая представляет собой «проводку» сердца, которая переносит электрические импульсы по всему телу кардиомиоцитов , специализированных мышечных клеток сердца. [1] [2] Эти импульсы в конечном итоге стимулируют сердечную мышцу сокращаться и тем самым выталкивать кровь из желудочков в артерии и сердечную кровеносную систему ; и они обеспечивают систему сложно синхронизированных и постоянных сигналов, которая управляет ритмичным биением клеток сердечной мышцы, особенно сложной генерацией импульсов и мышечными сокращениями в камерах предсердий.
Ритмическая последовательность (или синусовый ритм ) этой сигнализации через сердце координируется двумя группами специализированных клеток: синоатриальным (СА) узлом, который расположен в верхней стенке правого предсердия, и атриовентрикулярным (АВ) узлом, расположенным в нижней стенке правого сердца между предсердием и желудочком. [1] [2] Синоатриальный узел, часто известный как сердечный водитель ритма , является точкой происхождения для создания волны электрических импульсов, которая стимулирует сокращение предсердий, создавая потенциал действия через клетки миокарда. [7] [8]
Импульсы волны задерживаются при достижении узла AV, который действует как ворота для замедления и координации электрического тока, прежде чем он будет проведен ниже предсердий и через цепи, известные как пучок Гиса и волокна Пуркинье — все они стимулируют сокращения обоих желудочков. Запрограммированная задержка в узле AV также обеспечивает время для того, чтобы объем крови прошел через предсердия и заполнил желудочковые камеры — как раз перед возвращением систолы (сокращений), выбрасывая новый объем крови и завершая сердечный цикл. [8] (См. диаграмму Виггерса: трассировка «Объем желудочков» (красная), на панели «Систола».)
Сердечная диастола — это период сердечного цикла, когда после сокращения сердце расслабляется и расширяется, наполняя себя кровью, возвращающейся из кровеносной системы . [1] [2] Оба атриовентрикулярных (АВ) клапана открываются, чтобы облегчить «негерметичный» поток крови 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 она показывает уровни давления как в предсердиях, так и в желудочках как близкие к нулю в течение большей части диастолы. (См. серые и светло-голубые кривые, обозначенные как «давление в предсердиях» и «давление в желудочках» — диаграмма Виггерса.) Здесь также можно увидеть красную линию «объема желудочков», показывающую увеличение объема крови от низкого плато стадии «изоволюмического расслабления» до максимального объема, происходящего на подстадии «систолы предсердий». [1] [2]
Систола предсердий — это сокращение сердечных мышечных клеток обоих предсердий после электрической стимуляции и проведения электрических токов через камеры предсердий (см. выше, Физиология ). [1] [2] Хотя номинально систола предсердий является компонентом последовательности систолического сокращения и выброса сердца, на самом деле она выполняет жизненно важную роль завершения диастолы, которая заключается в завершении наполнения обоих желудочков кровью, пока они расслаблены и расширены для этой цели. Систола предсердий перекрывает конец диастолы, происходящий в подпериод, известный как желудочковая диастола — поздняя (см. диаграмму цикла). В этот момент систола предсердий применяет давление сокращения для «дополнения» объемов крови, отправленных в оба желудочка; это сокращение предсердий закрывает диастолу непосредственно перед тем, как сердце снова начинает сокращаться и выбрасывать кровь из желудочков (систола желудочков) в аорту и артерии. [1] [2]
Систола желудочков — это сокращения, вызванные электрической стимуляцией, желудочкового синцития сердечных мышечных клеток в левом и правом желудочках . Сокращения в правом желудочке обеспечивают легочное кровообращение , пульсируя кровь, обедненную кислородом, через легочный клапан, а затем через легочные артерии в легкие. Одновременно сокращения систолы левого желудочка обеспечивают системное кровообращение оксигенированной крови во все системы организма, перекачивая кровь через аортальный клапан, аорту и все артерии. (Кровяное давление обычно измеряется в более крупных артериях от левого желудочка во время систолы левого желудочка). [1] [2]
