Работа сердца

Определения и обозначения

Сердечный цикл — это последовательность сокращения и расслабления предсердий и желудочков от начала одного сокращения сердца до начала следующего. При частоте 75 сокращений в минуту цикл длится около 0,8 секунды и включает систолу предсердий (0,1 секунды), систолу желудочков (0,3 секунды) и общую паузу (0,4 секунды). Такое деление помогает понять, когда камеры выталкивают кровь, а когда наполняются.

Систола — фаза сокращения камер сердца. При сокращении предсердий кровь направляется в желудочки, а при сокращении желудочков — в крупные артерии. Состояние клапанов меняется вместе с фазой, поэтому кровь движется вперёд, а не возвращается в предыдущую камеру.

Диастола — фаза расслабления камер сердца. Когда камеры расслаблены, кровь поступает в них и заполняет их перед следующим сокращением. Это необходимо, чтобы сердце могло вновь вытолкнуть достаточный объём крови.

Пауза сердца, или общая пауза, — часть цикла, когда одновременно расслаблены предсердия и желудочки. При частоте 75 сокращений в минуту она длится около 0,4 секунды и наступает после систолы желудочков. В этот период камеры наполняются кровью, а сердечная мышца получает время для отдыха.

Как это устроено

Работу сердца запускает импульс, который возникает в его проводящей системе — особых клетках и путях, передающих возбуждение по сердечной мышце. Благодаря этому сокращения повторяются ритмично и распространяются в определённой последовательности. Если бы камеры сокращались беспорядочно, кровь не успевала бы правильно переходить из одной части сердца в другую.

Сначала сокращаются предсердия, и их мышцы сдавливают кровь, направляя её в желудочки. Створчатые клапаны между предсердиями и желудочками в это время открыты, поэтому кровь проходит вперёд. Полулунные клапаны у выхода из желудочков закрыты: они не позволяют крови из артерий вернуться в сердце, пока желудочки ещё не сокращаются.

После этого начинается систола желудочков, а предсердия расслабляются. Давление внутри желудочков повышается, створчатые клапаны закрываются и не дают крови вытечь обратно в предсердия. Когда давление становится достаточным, открываются полулунные клапаны, и кровь выходит из правого желудочка в лёгочную артерию, а из левого — в аорту.

Затем желудочки расслабляются, давление в них падает, и полулунные клапаны закрываются, не допуская обратного тока крови из артерий. В период общей паузы расслаблены все камеры сердца. Кровь поступает в предсердия, а затем проходит в желудочки; клапаны пропускают её в нужном направлении и препятствуют возврату.

Длительность сердечного цикла зависит от частоты сокращений: чем чаще бьётся сердце, тем короче промежуток между сокращениями. При увеличении частоты особенно сокращается общая пауза, тогда как время отдельных систол меняется не так заметно. Поэтому во время нагрузки сердце работает чаще, а на расслабление и наполнение камер остаётся меньше времени.

Фазы сердечного цикла

В таблице собраны признаки каждой фазы: какие камеры работают, как расположены клапаны, куда движется кровь и сколько длится фаза при частоте 75 сокращений в минуту. Сверяйте строки по порядку: так легче увидеть, как одна фаза подготавливает следующую. Указанные длительности вместе дают 0,8 секунды — продолжительность полного цикла.

Разбор задач

Задача 1. Расположите фазы сердечного цикла по порядку и укажите, какие камеры сокращаются в каждой из них.

1. Вспомним, что сердцу нужно сначала наполнить желудочки кровью, прежде чем выталкивать её в артерии. Эту задачу выполняет сокращение предсердий.
2. После этого сокращаются желудочки, которые выталкивают кровь из сердца. Значит, за систолой предсердий следует систола желудочков.
3. После сокращения желудочков все камеры расслабляются. Эта фаза называется общей паузой.

Ответ: систола предсердий — сокращаются предсердия; систола желудочков — сокращаются желудочки; общая пауза — все камеры расслаблены.

Задача 2. Во время сокращения желудочков определите, какие клапаны открыты и куда движется кровь.

1. При сокращении желудочков давление в них повышается, поэтому кровь стремится выйти в артерии.
2. Чтобы она не вернулась в предсердия, створчатые клапаны закрыты. Полулунные клапаны открыты, потому что через них кровь выходит из желудочков.
3. Правый желудочек направляет кровь в лёгочную артерию, левый — в аорту. Такое направление обеспечивается расположением клапанов и разницей давления.

Ответ: створчатые клапаны закрыты, полулунные открыты; кровь движется в лёгочную артерию и аорту.

Задача 3. При частоте 60 сокращений в минуту сердечный цикл длится 1 секунду. Систола предсердий занимает 0,1 секунды, а систола желудочков — 0,3 секунды. Найдите длительность общей паузы.

1. Обозначим неизвестную длительность общей паузы буквой t. Полный цикл состоит из трёх фаз, поэтому его время равно сумме длительностей этих фаз.
2. Из длительности цикла вычтем известные систолы: t = 1 − 0,1 − 0,3 = 0,6 секунды.
3. Проверим результат: 0,1 + 0,3 + 0,6 = 1 секунда, то есть получилась длительность всего цикла.

Ответ: общая пауза длится 0,6 секунды.

Типичные ошибки

Считать, что предсердия и желудочки сокращаются одновременно. Обычно так думают, представляя работу сердца как единый толчок. Но камеры сокращаются последовательно: сначала предсердия, затем желудочки, после чего наступает общая пауза. Проверьте себя: можете ли вы назвать три фазы цикла в правильном порядке?

Путать систолу и диастолу. Оба термина описывают состояние сердечных камер, поэтому их легко перепутать. Систола означает сокращение, а диастола — расслабление; вспомните, что во время систолы кровь выталкивается из камеры. Если камера наполняется кровью, она расслаблена.

Утверждать, что при сокращении желудочков кровь возвращается в предсердия. Такое предположение возникает, если не учитывать клапаны между камерами. Во время систолы желудочков створчатые клапаны закрыты и не пропускают кровь назад. Чтобы проверить ответ, проследите путь крови: из желудочков она должна выходить через полулунные клапаны в артерии.

Считать, что при учащении сердцебиения все фазы укорачиваются одинаково. Это кажется логичным, потому что весь цикл становится короче. Однако особенно заметно уменьшается общая пауза, а не все фазы в равной степени. Сравните время цикла при разной частоте и проверьте, какая часть цикла сокращается сильнее.

Связь с другими темами

Чтобы понять сердечный цикл, нужно знать строение сердца: где находятся предсердия и желудочки и как устроены клапаны. Эти сведения помогают объяснить, почему кровь движется из одной камеры в другую и не возвращается назад. Знание фаз цикла понадобится при изучении кровообращения и пульса. Оно также помогает понять, как регулируется работа сердца и почему при физической нагрузке сердцебиение учащается.

Что запомнить

• Сердечный цикл состоит из систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы.
• Сначала сокращаются предсердия, затем желудочки.
• Клапаны направляют кровь и препятствуют её обратному току.
• При сокращении желудочков кровь выбрасывается в аорту и лёгочную артерию.
• Общая пауза позволяет камерам сердца расслабиться и наполниться кровью.
• Чем чаще сокращается сердце, тем короче становится сердечный цикл.