Особенности возбудимости сердечной мышцы. Рефрактерность, фазы рефрактерности. Желудочковая экстрасистола, компенсаторная пауза.

Клетки миокарда обладают возбудимостью, но им не присуща автоматия. В период диастолы мембранный потенциал покоя этих клеток стабилен, и его величина выше, чем в клетках водителей ритма (80-90 мВ). ПД (потенциал действия) в этих клетках возникает под влиянием возбуждения клеток водителей ритма, которое достигает кардиомиоцитов, вызывая деполяризацию их мембран.

Потенциал действия клеток рабочего миокарда состоит из фазы быстрой деполяризации, начальной быстрой реполяризации, переходящей в фазу медленной реполяризации (фаза плато) и фазы быстрой конечной реполяризации.

Фаза быстрой деполяризации создается резким повышением проницаемости мембраны для ионов натрия, что приводит к возникновению быстрого входящего натриевого тока. Последний при достижении мембранного потенциала 30-40 мВ, инактивируется и вплоть до инверсии потенциала (около +30 мВ) и в фазу «плато», ведущее значение имеют кальциевые ионные токи. Деполяризация мембраны вызывает активацию кальциевых каналов, возникает дополнительный деполяризующий входящий кальциевый ток.

Конечная реполяризация в клетках миокарда обусловлена постепенным уменьшением проницаемости мембраны для кальция и повышением проницаемости для калия. В результате входящий ток кальция уменьшается, выходящий ток калия возрастает, что обеспечивает быстрое восстановление мембранного потенциала покоя. Длительность ПД кардиомиоцитов - 300-400 мс, что соответствует длительности сокращения миокарда.

Рефрактерность – способность ткани терять или снижать возбудимость в процессе возбуждения. При этом в ходе ответной реакции ткань перестает воспринимать раздражитель. Показатель рефрактерности (рефрактерный период) - время, в течение которого возбудимость ткани снижена. Рефрактерный период тем короче, чем выше возбудимость ткани.

Абсолютный рефрактерный период — интервал, в течение которого возбудимая ткань не способна генерировать повторный ПД, каким бы сильным ни был инициирующий стимул.

Относительный рефрактерный период — интервал, в течение которого возбудимая ткань постепенно восстанавливает способность формировать ПД. В ходе относительного рефрактерного периода стимул, более сильный, чем тот, который вызвал первый ПД, может привести к формированию повторного.

Желудочковая экстрасистолия - преждевременное возбуждение, возникающее под влиянием импульсов, исходящих из различных участков проводящей системы желудочков. Источником желудочковой экстрасистолии в большинстве случаев являются разветвления пучка Гиса и волокна Пуркинье.

Желудочковая экстрасистолия возникает как при отсутствии органических заболеваний сердца, так и при их наличии. В первом случае связана со стрессом, курением, употреблением кофе и спиртных напитков, вызывающими повышение активности симпатико-адреналовой системы. Но у значительной части здоровых лиц экстрасистолы возникают без видимой причины.

Компенсаторная пауза — продолжительность периода электрической диастолы после экстрасистолы. Делят на полную и неполную:

1)полная — суммарная продолжительность укороченной диастолической паузы до и удлинённой диастолической паузы после экстрасистолы равна продолжительности двух нормальных сердечных циклов. Возникает при отсутствии распространения импульса в ретроградном направлении до синусно-предсердного узла (не происходит его разряжения);

2)неполная — суммарная продолжительность укороченной диастолической паузы до и удлинённой диастолической паузы после экстрасистолы меньше продолжительности двух нормальных сердечных циклов. Обычно равна продолжительности нормального сердечного цикла. Возникает при условии разрядки синусно-предсердного узла. Удлинения постэктопического интервала не происходит при интерполированных (вставочных) экстрасистолах, поздних замещающих экстрасистолах.

Сократимость миокарда: законы, показатели. Методы оценки насосной функции сердца.

Механизм сокращения миокарда не отличается от механизма сокращения поперечнополосатой скелетной мышцы, в процессе сокращения волокон миокарда происходит скольжение актиновых нитей вдоль миозиновых. Как и в поперечнополосатой мышце процесс сокращения запускается ионами кальция. Особенность механизма сокращения кардиомиоцитов - клетки сердца для запуска процесса сокращения используют не только внутриклеточный кальций, но и кальций поступивший в клетку в процессе развития потенциала действия (фазу плато). Объясняется недостаточным количеством кальция, запасенном в цистернах саркоплазматического ретикулума.

Особенности сократительной функции миокарда:

1)сила сокращения миокарда не зависит от силы раздражителя ("все или ничего"). Объясняется особенностями строения миокарда. Его клетки образуют функциональный синцитий - возбуждение может распространяться непосредственно от клетки к клетке. Любой надпороговый раздражитель, независимо от его силы, приводит к возбуждению всех клеток миокарда;

2)сила сердечных сокращений зависит от степени исходного растяжения волокон миокарда: чем больше растяжение сердца в диастолу, тем сильнее его сокращение в систолу (закон сердца или Франка-Сгарлинга).

Сердце работает в непрерывном режиме. Поэтому имеет свою мощную кровеносную систему, необходимую для снабжения его достаточным количеством кислорода.

Насосная (нагнетательная) функция сердца реализуется за счет сердечного цикла. Сердечный цикл складывается из 2 процессов: сокращения (систолы) и расслабления (диастолы). Различают систолу и диастолу желудочков и предсердий.

1)период напряжения (0,1 с):

-фаза асинхронного сокращения - 0,05 с - нет слитного сокращения желудочков, давление в полостях желудочков практически не изменяется;

-фаза изометрического сокращения - 0,05 с – из-за слитного сокращения мускулатуры желудочков существенно повышается давление в их полостях (до величин в отводящих сосудах: 15-20 мм рт. ст. в правом желудочке и 80 - в левом); значительно повышается тонус при постоянной длине мышечных волокон, т.к. кровь, заполняющая желудочки несжимаема.

2)период изгнания (0,25 с):

Ударный (систолический) объем крови - количество крови, которое нагнетается каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца.

-фаза быстрого изгнания - 0,12 с – из-за большого перепада давления между полостями желудочков и отводящими сосудами в эту фазу изгоняется до 70% от ударного (систолического) объема;

-фаза медленного изгнания - 0,13 с - изгоняются 30% УО.

Конечносистолический объем желудочков (резервный объем) – объем желудочка при завершении систолы.

3)диастола желудочков (0,65 с):

-протодиастолический период - 0,05 с, предшествует диастоле - в этот момент на ЭКГ регистрируется зубец Т, характеризующий восстановление полярности кардиомиоцитов, характерной для ПП;

-фаза изометрического расслабления - 0,1 с - длится до того момента, когда давление в полостях желудочков упадет ниже давления крови в предсердиях.

4)период наполнения (0,5 с):

-фаза быстрого наполнения - 0,2 с – из-за того, что во время систолы желудочков в предсердиях давление крови последовательно возрастало из-за постоянного венозного притока, сразу после открытия а/в клапанов кровь под давлением устремляется в желудочки;

-фаза медленного наполнения - 0,2 с - из-за выравнивания давления процесс пассивного заполнения замедляется;

-фаза дополнительного наполнения желудочков - 0,1 с - соответствует систоле предсердий.

При этом активно загоняется последняя порция крови (5-10 % от СО), формируется конечный диастолический объем - объем желудочка в конце диастолы – отражает наполнения сердца кровь.

Нагнетательная функция сердца оценивается:

1)ударным (систолическим) объемом крови;

2)конечносистолическим объемом желудочков (резервный объем);

3)конечнодиастолическим объемом желудочков;

4)фракцией выброса/УО/КДО*100%/.

Функции клапанного аппарата сердца. Тоны сердца, механизмы их происхождения и методы исследования.

Клапан — часть сердца, образованная складками его внутренней оболочки, обеспечивает однонаправленный ток крови путём перекрывания венозных и артериальных проходов.

Клапаны сердца расположены на входе и выходе обоих желудочков сердца. Атриовентрикулярные клапаны сердца (в левом желудочке - митральный клапан, в правом - трехстворчатый) препятствуют обратному забросу крови в предсердия во время систолы желудочков. Аортальный клапан и легочный клапан, расположенные у основания крупных артериальных стволов, предупреждают обратный заброс крови в желудочки при диастоле.

Атриовентрикулярные клапаны образованы перепончатыми листками (створками), свешивающимися в желудочки сердца, образуя подобие воронки. Их свободные концы соединены тонкими сухожильными связками (нитями) с сосочковыми мышцами, что препятствует заворачиванию створок клапанов в предсердия во время систолы желудочков. Общая поверхность клапанов гораздо больше, чем площадь атриовентрикулярного отверстия, поэтому их края плотно прижимаются друг к другу. Благодаря этому клапаны надежно смыкаются даже при изменениях объема желудочков.

Аортальный клапан и легочный клапан устроены несколько по-другому - каждый из них из трех кармашков в виде полумесяцев, окружающих устье сосуда (полулунные клапаны). Когда эти клапаны замкнуты, их створки образуют фигуру в виде трехконечной звезды. Во время диастолы токи крови устремляются за створки клапанов и завихряются позади них, в результате чего клапаны быстро закрываются и обратный заброс крови в желудочки очень невелик. Чем выше скорость кровотока, тем плотнее смыкаются створки полулунных клапанов.

Тоны сердца — звуковое проявление механической деятельности сердца, определяемое при аускультации как чередующиеся короткие (ударные) звуки, которые находятся в определенной связи с фазами систолы и диастолы сердца. Тоны сердца образуются в связи с движениями клапанов сердца, хорд (ткань, соединяющая противоположно расположенные стенки левого желудочка), сердечной мышцы и сосудистой стенки, порождающими звуковые колебания. Выслушиваемая громкость тонов определяется амплитудой и частотой этих колебаний.

Первый (систолический) тон совпадает по времени с началом систолы желудочков. В его формировании участвуют клапанный, мышечный и сосудистый компоненты. Клапанный компонент обусловлен закрытием створок предсердно-желудочковых клапанов, вибрацией этих створок и сухожильных нитей, которые содержат эти створки, турбулентным движением крови, вибрацией стенки желудочков в фазу изометрического сокращения, колебанием начальных отделов аорты и легочного ствола в фазу быстрого выброса крови. Основной компонент названного тона - клапанный. Влияет на силу систолического тона. При повышении интенсивности сокращения желудочков в связи с быстрым нарастанием давления тон становится громче. Это наблюдается и в том случае, когда створки клапанов раскрыты шире при увеличении кровенаполнения желудочков. Продолжительность систолического тона - около 0,14 с.

Второй (диастолический) тон обусловлен ударом створок полулунных клапанов друг о друга при их закрытии в начале диастолы, их вибрации, турбулентным движением крови, которая бьется об закрытые створки клапанов, вибрацией крупных артерий (аорты и легочного ствола). Его продолжительность - от 0,08 до 0,11с.

Третий тон возникает из-за вибрации стенок желудочков в фазу быстрого заполнения их кровью, четвертый - при систоле предсердий и возврате части крови в предсердие, когда в начале систолы желудочков атриовентрикулярные клапаны еще открыты.

Тоны сердца хорошо слышен над клапанами: первый - над атриовентрикулярными, второй - над полулунным. Звук лучше проводится с током крови, поэтому отдельно клапаны лучше выслушивать за ходом соответствующего сосуда (аорты или легочной артерии).

При пороках клапанов, нарушении состояния сократительного миокарда тона меняются: повышается или снижается интенсивность звучания их, появляются шумы.

Графическая запись тонов сердца называется фонокардиограммой. Фонокардиография позволяет выявить третий и четвертый тоны сердца: менее интенсивные, чем первый и второй, поэтому неслышные при обычной аускультации. Третий тон отражает вибрацию стенок желудочков из-за быстрого поступления крови в начале фазы наполнения. Четвертый тон возникает во время систолы предсердий и продолжается до начала их расслабления.

Фазовая структура сердечного цикла. Состояние клапанного аппарата и динамика кровяного давления в полостях сердца и аорте в различные фазы сердечного цикла.

В сосудах кровь движется благодаря градиенту давления в направлении от высокого до низкого. Желудочки создают указанный градиент.

Изменение состояний сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) отделов сердца, которая повторяется циклически, - сердечный цикл. При частоте сокращений сердца (ЧСС) 75 в 1 мин длительность всего цикла составляет 0,8с.

Сердечный цикл удобно рассматривать, начиная с общей диастолы предсердий и желудочков (пауза сердца). При этом сердце находится в таком состоянии: полулунные клапаны закрыты, атриовентрикулярные открыты. Кровь из вен поступает свободно и полностью заполняет полости предсердий и желудочков. Давление крови в них, как и в венах, лежащие рядом, составляет около 0 мм рт. ст. В правой и левой половинах сердца взрослого человека в конце общей диастолы помещается примерно по 180-200 мл крови.

Возбуждение, зарождаясь в синусном узле, прежде поступает в миокард предсердий - систола предсердий (0,1с). За счет сокращения мышечных волокон, расположенных вокруг отверстий вен, перекрывается их просвет. Образуется замкнутая атриовентрикулярная полость. При сокращении миокарда предсердий давление в них повышается до 3-8 мм рт. ст. (0,4-1,1 кПа). Из-за этого часть крови из предсердий через открытые атриовентрикулярные отверстия переходит в желудочки, доводя объем крови в них до 130-140 мл (конечно-диастолический объем желудочков - КДО). После этого - диастола предсердий (0,7с).

Возбуждение распространяется на кардиомиоциты желудочков и начинается систола желудочков, которая длится около 0,33 с. Ее делят на два периода. Каждый из периодов соответственно состоит из фаз.

Первый период напряжения продолжается, пока не откроются полулунные клапаны. Для их открытия давление в желудочках должно подняться до большего уровня, чем в соответствующих артериальных стволах. Диастолическое давление в аорте составляет около 70-80 мм рт. ст. (9,3-10,6 кПа), а в легочной артерии - 10-15 мм рт. ст. (1,3-2,0 кПа). Период напряжения длится около 0,08с. Начинается с фазы асинхронного сокращения (0,05 с), о чем свидетельствует неодновременное сокращение всех волокон желудочков. Первыми сокращаются кардиомиоциты, которые расположены вблизи волокон проводящей системы.

Следующая фаза изометрического сокращения (0,03 с) характеризуется вовлечением в процесс сокращения всех волокон желудочков. Начало сокращения желудочков приводит к тому, что при закрытых еще полулунных клапанах кровь устремляется к участку малого давления - в сторону предсердий. Атриовентрикулярные клапаны, лежащие на ее пути, током крови закрываются. Выворачивание их в предсердие предотвращают сухожильные нити, папиллярные мышцы, сокращаясь, делают их еще более устойчивыми. Из-за этого на время создаются замкнутые полости желудочков. И пока за счет сокращения в желудочках не поднимется давление крови выше уровня, необходимого для открытия полулунных клапанов, существенного сокращения волокон не происходит. В фазу изометрического сокращения все клапаны сердца закрыты.

Период изгнания крови начинается с открытия клапанов аорты и легочной артерии. Длится 0,25с и состоит из фаз быстрого (0,12с) и медленного (0,13с) изгнания крови. Аортальные клапаны открываются при давлении крови около 80ммрт. ст. (10,6 кПа), легочные - 15 мм рт. в (2,0 кПа). Относительно узкие отверстия артерий могут сразу пропустить весь объем выталкиваемой крови (70 мл), сокращение миокарда приводит к дальнейшему увеличению давления крови в желудочках. В левом оно повышается до 120-130 мм рт. ст. (16,0-17,3 кПа), а в правом - до 20-25 мм рт. ст. (2,6-3,3 кПа). Создаваемый высокий градиент давления между желудочком и аортой (легочной артерией) способствует быстрому выбрасыванию части крови в сосуд.

Из-за небольшой пропускной способности сосуды, в которых была кровь, переполняются. Теперь давление растет уже в сосудах. Градиент давления между желудочками и сосудами постепенно уменьшается, и скорость течения крови замедляется.

Т.к. диастолическое давление в легочной артерии ниже, открытия клапанов и изгнание крови из правого желудочка начинаются несколько раньше, чем из левого.

В конце, когда давление в сосудах повышается до уровня давления в полостях желудочков, изгнание крови прекращается. Начинается их диастола, которая длится около 0,47с. Время окончания систолического изгнания крови совпадает со временем прекращения сокращения желудочков. Обычно в желудочках остается 60-70 мл крови (конечно-систолический объем - КСО). Прекращение изгнания приводит к тому, что кровь, которая содержится в сосудах, обратным током закрывает полулунные клапаны. Этот период - протодиастолический (0,04с). После этого напряжение спадает, и наступает изометрический период расслабления (0,08с), после которого желудочки под влиянием поступающей крови начинают расправляться.