Работа сердца

Определения и обозначения

Сердечный цикл — последовательность процессов, повторяющихся при одном сокращении и расслаблении сердца. В покое при частоте около 75 сокращений в минуту он длится примерно 0,8 секунды. Понятие цикла помогает рассматривать работу сердца как чередование фаз, а не как одно непрерывное сокращение.

Систола — сокращение отдела сердца, при котором кровь выталкивается из его полости или перемещается в желудочки. Например, при систоле предсердий кровь направляется в желудочки, а при систоле желудочков — в артерии. Этот термин нужен, чтобы точно назвать активную фазу работы каждой камеры.

Диастола — расслабление сердечной мышцы, во время которого полости сердца наполняются кровью. В этот период давление в расслабившихся камерах снижается, поэтому кровь может поступать в них. Термин помогает отличать фазу наполнения от фазы сокращения.

Автоматия сердца — способность сердца ритмично сокращаться под действием импульсов, возникающих в нём самом. Поэтому для каждого удара не требуется отдельная произвольная команда от человека. Это свойство позволяет сердцу поддерживать ритм, хотя его частота может меняться под влиянием организма.

Как это устроено

Работа сердца складывается из систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы. При частоте около 75 сокращений в минуту весь цикл занимает примерно 0,8 секунды: около 0,1 секунды приходится на сокращение предсердий, 0,3 секунды — желудочков, а 0,4 секунды — на общую паузу. Разделение на фазы необходимо, чтобы кровь успевала перейти из камер в камеры и затем попасть в артерии. Если бы отделы сокращались все сразу, наполнение желудочков нарушилось бы.

Сначала сокращаются предсердия, и их полости уменьшаются. Створчатые клапаны между предсердиями и желудочками открыты, потому что давление в предсердиях становится выше, чем в желудочках. Кровь проходит через эти клапаны вниз и заполняет желудочки. Предсердия сокращаются недолго, после чего расслабляются, готовясь принять новую порцию крови.

Затем начинается систола желудочков, длящаяся около 0,3 секунды. Сокращение повышает давление внутри желудочков: створчатые клапаны закрываются, чтобы кровь не вернулась в предсердия. Когда давление становится достаточным, открываются полулунные клапаны у выходов из желудочков. Кровь выбрасывается из правого желудочка в лёгочную артерию, а из левого — в аорту.

Во время общей паузы, которая длится около 0,4 секунды, расслабляются и предсердия, и желудочки. Кровь из вен поступает в предсердия, а оттуда постепенно проходит в желудочки через открытые створчатые клапаны. Наполнение происходит потому, что расслабленные камеры имеют низкое давление по сравнению с поступающей кровью. Пауза — полноценная часть цикла: сердце в это время не сокращается, но камеры наполняются для следующего удара.

Клапаны не проталкивают кровь самостоятельно: они открываются и закрываются при изменении давления по разные стороны от них. Такое устройство позволяет крови двигаться в заданном направлении и препятствует обратному току. При закрытии клапанов возникают сердечные тоны, которые можно услышать при прослушивании сердца. Ритмичные сокращения поддерживаются автоматией — импульсы возникают в самом сердце и запускают очередной цикл.

Фазы сердечного цикла

Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите фазу цикла, а затем сопоставьте ей состояние камер и клапанов. Так можно проследить путь крови и понять, почему она не возвращается назад. Продолжительность фаз складывается примерно в 0,8 секунды.

Разбор задач

Задача 1. Сердце сокращается с частотой 75 раз в минуту. Определите продолжительность одного сердечного цикла. Нужно найти время, которое приходится на один удар, поэтому минуту следует разделить на число сокращений за эту минуту.

1. В одной минуте 60 секунд.
2. За это время происходит 75 циклов, значит, длительность одного цикла равна 60 ÷ 75.
3. Выполняем деление: 60 ÷ 75 = 0,8 секунды.

Ответ: один сердечный цикл длится 0,8 секунды. Полученное значение совпадает с примерной продолжительностью цикла при такой частоте. При решении важно перевести минуту в секунды, иначе единицы измерения не будут согласованы.

Задача 2. Сердечный цикл длится 0,8 секунды. Найдите суммарную продолжительность систолы желудочков и общей паузы. Весь цикл состоит из трёх фаз, а время систолы предсердий уже известно: около 0,1 секунды. Поэтому сначала исключим эту фазу из общей длительности.

1. Записываем длительность цикла: 0,8 секунды.
2. Вычитаем продолжительность систолы предсердий: 0,8 − 0,1 = 0,7 секунды.
3. Полученное время приходится на две оставшиеся фазы вместе.

Ответ: систола желудочков и общая пауза вместе длятся 0,7 секунды. Проверка: если прибавить к этому времени 0,1 секунды систолы предсердий, получится 0,8 секунды. Так мы убеждаемся, что учли все фазы цикла.

Задача 3. При частоте 75 сокращений в минуту рассчитайте, сколько времени за минуту желудочки находятся в систоле, если она длится 0,3 секунды за цикл. Сначала определим, сколько циклов происходит за минуту, затем умножим число циклов на продолжительность нужной фазы в одном цикле. При этом важно не смешивать частоту за минуту и длительность систолы за один цикл.

1. Частота равна 75 циклам за минуту.
2. Умножаем число циклов на длительность систолы: 75 × 0,3 = 22,5 секунды.
3. Проверяем смысл результата: это суммарное время всех систол желудочков за одну минуту.

Ответ: за минуту желудочки находятся в систоле 22,5 секунды. Это время меньше минуты, потому что систола занимает только часть каждого цикла. В остальных фазах желудочки расслаблены или наполняются кровью.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что предсердия и желудочки сокращаются одновременно. Такое представление возникает, если воспринимать удар сердца как одно общее движение, но тогда кровь не успела бы сначала перейти в желудочки. Проверьте себя по порядку фаз: сначала сокращаются предсердия, затем желудочки.

Путать систолу с диастолой — значит неверно описывать, когда камеры сокращаются, а когда наполняются. Термины легко перепутать, если запоминать их без связи с движением крови. Для проверки вспомните: систола означает сокращение, а диастола — расслабление и наполнение полостей.

Некоторые считают, что во время общей паузы сердце полностью прекращает работу. Пауза действительно означает расслабление мышц, но кровь в это время продолжает поступать в камеры. Проверьте описание фазы: если в нём сказано, что сердце расслаблено и наполняется кровью, его работа не остановлена.

Ошибка — думать, что клапаны активно проталкивают кровь. Их роль легко переоценить, потому что открытие и закрытие меняют направление тока, однако сами створки не создают толчок. Сверьте объяснение с причиной движения: клапаны реагируют на изменение давления и мешают крови течь обратно.

Связь с другими темами

Чтобы понять работу сердца, нужно знать расположение его камер и клапанов, а также направление движения крови по малому и большому кругам кровообращения. Сердечный цикл объясняет, как кровь последовательно проходит через камеры и поступает в сосуды. Частота пульса связана с частотой сокращений сердца, а при физической нагрузке потребность организма в кислороде возрастает, поэтому меняется работа сердечно-сосудистой системы. Знание фаз цикла помогает изучать регуляцию кровообращения и влияние нагрузки на сердце.

Что запомнить

• Сердечный цикл включает систолу предсердий, систолу желудочков и общую паузу.
• При частоте около 75 сокращений в минуту цикл длится примерно 0,8 секунды.
• Систола предсердий длится около 0,1 секунды.
• Систола желудочков длится около 0,3 секунды.
• Общая пауза длится около 0,4 секунды.
• Клапаны обеспечивают движение крови в одном направлении.
• Сердце обладает автоматией — способностью самостоятельно поддерживать ритм сокращений.