Сердечный цикл состоит из систолы желудочков, систолы предсердий и диастолы (систола - это сокращение, диастола - расслабление).
Длительность систолы предсердий равна 0,1 с, длительность систолы желудочков - 0,33 с. Диастола предсердий длится 0,7 с, желудочков - 0,47 с. Таким образом, предсердия большую часть цикла (0,7 с) находятся в состоянии диастолы, а у желудочков период отдыха значительно меньше. Именно вследствие большой нагрузки и малого периода отдыха в желудочках чаще, чем в предсердиях, развиваются патологические процессы (инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца и т.д.).
Систола предсердий. Сокращения предсердий начинаются при распространении возбуждения от синоатриального узла по кардиомиоцитам предсердий, а также по пучкам. В процесс сокращения вовлекаются все кардиомиоциты и правого, и (чуть позже) левого предсердия. В результате сжимаются устья вен, впадающих в предсердия, повышается внутрипредсердное давление - в левом до 5-8 мм рт.ст., в правом - до 4-6 мм рт.ст. В результате вся кровь, которая за время диастолы предсердия накопилась в нем, изгоняется в желудочки: примерно за всю систолу предсердий, т.е. за 0,1 с в желудочки дополнительно входит около 40 мл крови, около 30% конечно-диастолического объема. Благодаря этому, во-первых, возрастает кровенаполнение желудочков, а во-вторых, создается сила, которая вызывает дополнительное растяжение кардиомиоцитов желудочка.
После окончания систолы предсердий начинаются два процесса: в предсердиях, в течение 0,7 с - диастола, а в желудочках начинается систола.
Систола желудочков. Принято систолу желудочков делить на два периода - период напряжения и период изгнания крови, а диастолу на три периода - протодиастолический период, период изометрического расслабления, период наполнения. Все периоды, за исключением протодиастолического и периода изометрического расслабления, делятся на отдельные фазы.
Принятая в литературе классификация цикла систола-диастола желудочков дается в таком виде.
• Систола желудочков - 0,33 с.
- Период напряжения желудочков - 0,08 с.
◊ Фаза асинхронного сокращения - 0,05 с.
◊ Фаза изометрического сокращения - 0,03 с.
- Период изгнания крови - 0,25 с.
◊ Фаза быстрого изгнания крови - 0,12 с.
◊ Фаза медленного изгнания крови - 0,13 с.
• Диастола желудочков - 0,47 с.
- Протодиастолический период - 0,04 с.
- Период изометрического расслабления - 0,08 с.
- Период наполнения кровью - 0,35 с.
◊ Фаза быстрого наполнения - 0,08 с.
◊ Фаза медленного наполнения - 0,17 с.
◊ Фаза наполнения кровью, обусловленная систолой предсердия, -0,1 с.
Период напряжения необходим для повышения давления внутри желудочка, для того чтобы закрылся атриовентрикулярный клапан. Это произойдет в том случае, когда давление в желудочке станет чуть выше, чем в предсердии. Промежуток времени от начала возбуждения и сокращения кардиомиоцитов желудочка до закрытия атриовентрикулярного клапана получил название фазы асинхронного сокращения.
В оставшиеся 0,03 с происходит быстрое повышение внутрижелудочкового давления: кровь находится в замкнутом пространстве - атриовентрикулярный клапан закрылся, а полулунный еще не открылся. Из-за несжимаемости крови и неподатливости стенок желудочка в результате продолжающегося сокращения кардиомиоцитов возрастает давление. Это фаза изометрического сокращения (длина кардиомиоцитов не меняется, а напряжение в них растет). Конец этой фазы - открытие полулунных клапанов. В левом желудочке это происходит при достижении давления 70-80 мм рт.ст., т.е. такого давления, которое чуть выше, чем в аорте в период диастолы, а в правом желудочке - 15-20 мм рт.ст., т.е. чуть выше, чем в легочной артерии.
Открытие полулунных клапанов создает возможность изгнания крови. Поэтому в остальное время систолы желудочков - 0,25 с - происходит изгнание крови. Вначале процесс изгнания совершается быстро - давление в выходящих из желудочка сосудах (аорте, легочной артерии) сравнительно небольшое, а в желудочках продолжает нарастать, в левом желудочке возрастает до 120-130 мм рт.ст., а в правом - до 25-30 мм рт.ст. Такое же давление создается соответственно в аорте и легочной артерии. По мере заполнения аорты и легочной артерии выходящей из желудочков кровью сопротивление выходящему потоку крови увеличивается, поэтому фаза быстрого изгнания крови сменяется фазой медленного, или редуцированного, изгнания.
Диастола желудочков. Занимает около 0,47 с. Начинается с периода протодиастолы: это промежуток времени от начала снижения давления внутри желудочков до момента закрытия полулунных клапанов, т.е. до того момента, когда давление в желудочке станет меньше давления в аорте и легочной артерии. Этот период длится около 0,04 с. Давление в желудочке в следующие 0,08 с продолжает очень быстро падать. Как только оно снизится почти до 0, открывается атриовентрикулярный клапан, затем желудочки наполняются кровью, которая накопилась в предсердиях. Период от закрытия полулунных клапанов до открытия атриовентрикулярных клапанов - это период изометрического (изоволюмического) расслабления.
Период наполнения кровью желудочков длится 0,35 с. Начинается он с момента открытия атриовентрикулярного клапана: вся кровь (около 33 мл) быстро устремляется в желудочки. Затем наступает фаза медленного пассивного наполнения, или фаза диастазиса (17 с). В этот период вся кровь, поступающая к предсердиям, протекает сразу же из вен в желудочки. И в завершение наступает систола предсердий, которая за 0,1 с «выжимает» около 40 мл крови из предсердий в желудочки. Поэтому фазу называют фазой быстрого активного наполнения, или пресистолической фазой.
Таким образом, длительность систолы предсердий составляет 0,1 с, длительность диастолы-0,7 с. У желудочков соответственно 0,33 и 0,47 с. Эти цифры указывают на то, что 40% времени кардиомиоциты желудочков находятся в активном состоянии, а 60% - «отдыхают».
Биоэлектрические проявления сердечной деятельности: электрокардиография. Суть метода, различные отведения, правила снятия электрокардиограммы (ЭКГ), наложения электродов, расшифровка нормальной ЭКГ.
Более широко в клинике и в научных исследованиях используются различные модификации электрокардиографии. Последняя представляет собой метод исследования сердца, основанный на регистрации и анализе электрических потенциалов, возникающих при деятельности сердца.
Электрокардиограмма
Метод электрокардиографии основан на том, что в процессе распространения возбуждения по миокарду поверхность невозбужденных (поляризованных) кардиомиоцитов несет положительный заряд, а возбужденных (деполяризованных) - отрицательный. При этом возникает электрическое поле, которое можно зарегистрировать с поверхности тела. Поскольку между различными тканями тела создается в этом случае разность потенциалов, изменяющаяся в соответствии с колебаниями величины и направления электрического поля сердца, регистрируемые изменения разности потенциала во времени и составляют суть метода электрокардиографии. Кривая изменений этой разницы потенциалов, определяемая с помощью высокочувствительного вольтметра, называется электрокардиограммой (ЭКГ), а соответствующий прибор для записи этой кривой - электрокардиографом. ЭКГ отражает возбуждение сердца, но не его сокращение.
Для регистрации ЭКГ используют различные схемы наложения электродов - отведения ЭКГ. К обязательно регистрируемым в клинике относятся следующие 12 отведений: 3 стандартных (двухполюсные от конечностей), 3 усиленных (однополюсные от конечностей), 6 грудных (однополюсные от грудной клетки).
При использовании двухполюсных (биполярных) отведений электроды регистрируют разность потенциалов между двумя точками тела, потенциал каждой из которых меняется в течение сердечного цикла. Электроды по этой схеме накладываются на обе руки и левую ногу, образуя три так называемых стандартных отведения, обозначаемых римскими цифрами I,II, III.
■ I отведение: правая рука (-) - левая рука (+);
■ II отведение: правая рука (-) - левая нога (+);
■ III отведение: левая рука (-) - левая нога (+).
Правую руку всегда соединяют с отрицательным, а левую ногу - с положительным полюсом прибора. Левую руку в I стандартном отведении соединяют с положительным полюсом, а в III стандартном - с отрицательным.
При регистрации ЭКГ в однополюсных (униполярных) отведениях один из электродов - активный - накладывают на участок тела с меняющимся электрическим потенциалом и подключают к положительному полюсу измерительного прибора. Потенциал второго электрода, называемого индифферентным, остается практически постоянным и условно принимается за нулевой. Этот электрод подключают к отрицательному полюсу измерительного прибора.
На теле человека сложно и трудно найти участок с постоянным электрическим потенциалом, поэтому для получения индифферентного электрода используют искусственные приемы. Один из них состоит в том, что соединяются вместе провода от трех электродов, наложенных на обе руки и левую ногу. Полученный таким способом условный электрод называют объединенным, а производимые с его помощью однополюсные отведения обозначают латинской буквой V(от англ. voltage). Этот электрод применяют для регистрации однополюсных грудных отведений (V1-V6).
Другой способ получения индифферентного электрода используется при регистрации однополюсных отведений от конечностей. В этом случае его получают, соединяя электроды только от двух конечностей - тех, на которых не находится активный электрод, и присоединяют к отрицательному полюсу прибора.
Амплитуда ЭКГ при этом способе в 1,5 раза больше, чем в предыдущем случае. Поэтому эти однополюсные отведения от конечностей получили название «усиленных» и обозначаются символом - aVR, aVL, aVF (от англ. augmented - усиленный, right - правый, left - левый, foot - нога).
При графической записи электрокардиограммы в любом отведении в каждом цикле отмечается совокупность характерных зубцов, которые принято обозначать буквами P, Q, R, S и Т. Считается, что зубец Р отражает процессы деполяризации в области предсердия, интервал P-Q характеризует процесс распространения возбуждения в предсердиях и атриовентрикулярном узле, комплекс зубцов QRS - процессы деполяризации в желудочках, а интервал ST и зубец Т - процессы реполяризации в желудочках. Таким образом, комплекс зубцов QRST характеризует распространение электрических процессов в миокарде или электрическую систолу. Важное диагностическое значение имеют временные и амплитудные характеристики составляющих электрокардиограммы. Во втором стандартном отведении при нормальном положении электрической оси сердца амплитуда зубца R составляет 0,8-1,2 мВ, а амплитуда Q не должна превышать 1/4 этой величины. Длительность интервала P-Q в норме составляет 0,12-0,20 секунды, комплекса QRS - не более 0,08 секунды, а интервала S-T - 0,36-0,44 секунды.