23. Работа сердца

Определения и обозначения

Сердечный цикл — последовательность сокращения и расслабления предсердий и желудочков. В него входят систола предсердий, систола желудочков и общая пауза. Эти этапы повторяются, поддерживая непрерывное движение крови. Понятие цикла помогает понять, как согласуются камеры сердца.

Систола — фаза сокращения сердечной камеры. При этом кровь выталкивается из неё или перемещается в желудочек. Систолы предсердий и желудочков происходят в разные моменты. Различать их нужно, чтобы правильно определять направление движения крови.

Диастола — фаза расслабления сердечной камеры, когда она наполняется кровью. Расслабляться могут отдельные камеры или сердце в целом во время общей паузы. Диастола нужна, чтобы сердце снова получило кровь перед следующим сокращением. Поэтому систола и диастола описывают разные состояния камер.

Автоматизм сердца — способность сердца ритмично сокращаться под действием импульсов, возникающих в самом сердце. Эти импульсы запускают повторяющиеся сокращения. Благодаря автоматизму сердцу не требуется внешняя команда для каждого удара. Это свойство важно для непрерывной работы кровообращения.

Как это устроено

Сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков. Предсердия принимают кровь из вен, а желудочки выталкивают её в артерии: правый — в лёгочную артерию, левый — в аорту. Согласованная работа камер не позволяет потоку остановиться или направиться не туда. Поэтому камеры сокращаются не одновременно, а в определённой последовательности.

Сначала сокращаются оба предсердия. Их стенки сжимают находящуюся внутри кровь и направляют её в желудочки, завершая их наполнение. Желудочки в это время расслаблены, поэтому могут принять дополнительный объём крови. После этого предсердия расслабляются, а желудочки начинают сокращаться.

Во время систолы желудочков давление крови внутри них возрастает. Из-за перепада давления створчатые клапаны между предсердиями и желудочками закрываются: это не даёт крови вернуться в предсердия. Давление в желудочках становится достаточным, чтобы открыть полулунные клапаны у выхода в крупные артерии. Кровь направляется в аорту и лёгочную артерию, а предсердия в это время расслаблены и принимают кровь из вен.

Затем наступает общая пауза: камеры расслабляются после сокращения. Давление в желудочках падает, поэтому полулунные клапаны закрываются и не дают крови вернуться из артерий. Створчатые клапаны открываются, когда давление в предсердиях становится выше, и кровь переходит в желудочки. Одновременно кровь продолжает поступать из вен в предсердия, подготавливая сердце к следующему циклу.

Клапаны работают пассивно: они не имеют задачи активно сокращаться, а меняют положение под действием давления крови. Если давление перед клапаном выше, чем за ним, клапан открывается; при обратном перепаде он закрывается. Такое устройство мешает обратному току и поддерживает направление потока. Поэтому работа клапанов напрямую связана с последовательным сокращением и расслаблением камер.

Фазы сердечного цикла

Чтобы разобраться в таблице, проследи за сменой сокращающихся камер сверху вниз. В каждой фазе отдельно проверь, какая часть сердца расслаблена и какие клапаны пропускают кровь. Продолжительности фаз складываются: 0,1 + 0,3 + 0,4 = 0,8 секунды для одного цикла.

Разбор задач

Задача 1. Длительность цикла

При частоте сердечных сокращений 75 ударов в минуту рассчитайте продолжительность одного сердечного цикла. Частота показывает, сколько циклов происходит за одну минуту. Чтобы найти время одного цикла, нужно узнать, какая часть минуты приходится на одно сокращение. Используем длительность минуты в секундах.

1. Переведём одну минуту в секунды: 1 мин = 60 с.
2. Разделим общее время на число циклов: 60 ÷ 75 = 0,8 с.
3. Проверим смысл результата: за 75 циклов проходит 60 секунд, значит один цикл короче секунды.

Ответ: один сердечный цикл длится 0,8 секунды. При изменении частоты результат будет другим: чем чаще сокращается сердце, тем меньше времени занимает один цикл. Важно делить именно 60 секунд на число ударов в минуту, а не наоборот.

Задача 2. Систола и диастола желудочков

Используя длительность фаз цикла, найдите, сколько времени за один цикл желудочки находятся в систоле и сколько — в диастоле. Из таблицы известно, что весь цикл длится 0,8 секунды, а систола желудочков — 0,3 секунды. Диастола желудочков включает время, когда желудочки расслаблены при систоле предсердий, и общую паузу. Значит, её длительность можно найти как остаток от всего цикла.

1. Запишем продолжительность цикла: 0,1 + 0,3 + 0,4 = 0,8 с.
2. Время систолы желудочков берём из фазы их сокращения: 0,3 с.
3. Вычтем систолу из всего цикла: 0,8 − 0,3 = 0,5 с.
4. Проверим сложением: 0,3 + 0,5 = 0,8 с.

Ответ: желудочки находятся в систоле 0,3 секунды, а в диастоле — 0,5 секунды. Нельзя считать диастолой только общую паузу: желудочки расслаблены и во время систолы предсердий. Поэтому их диастола состоит из двух частей сердечного цикла.

Задача 3. Клапаны при сокращении желудочков

Во время систолы желудочков кровь движется из них в артерии. Объясните, какие клапаны открыты и закрыты и почему. При сокращении давление в желудочках повышается, и именно это изменение определяет положение клапанов. Нужно проверить клапаны и на входе в желудочки, и на выходе из них. Тогда станет понятно, почему кровь движется только вперёд.

1. Повышение давления в желудочках закрывает створчатые клапаны между желудочками и предсердиями.
2. Это препятствует возвращению крови в предсердия.
3. Когда давление в желудочках становится выше давления в крупных артериях, открываются полулунные клапаны.
4. Кровь выходит через них в аорту и лёгочную артерию.

Ответ: створчатые клапаны закрыты, полулунные открыты. Их положение меняется из-за разницы давления по сторонам клапанов, а не в результате самостоятельного сокращения. Поэтому кровь не возвращается в предсердия и направляется из желудочков в артерии.

Типичные ошибки

Ошибка — считать систолу и диастолу отдельными состояниями всего сердца, будто одновременно сокращаются или расслабляются все камеры. Так думают, потому что оба термина описывают состояния сердечной мышцы в целом. На деле в разных фазах одни камеры сокращаются, а другие расслабляются. Проверь себя вопросом: какая именно камера работает сейчас?

Ошибка — путать систолу предсердий и желудочков и направление движения крови. Во время сокращения предсердий кровь идёт в желудочки, а при сокращении желудочков — в крупные артерии. Путаница возникает, если запомнить только слово «систола», не уточняя, чья камера сокращается. Для проверки назови камеру, из которой кровь выходит в эту фазу.

Ошибка — думать, что клапаны сами активно открываются и закрываются. В действительности их положение меняется из-за разницы давления крови по обе стороны. Можно проверить рассуждение так: определить, где давление выше, и понять, в какую сторону оно толкает створки клапана. Клапан не создаёт поток, а помогает направить его.

Ошибка — считать, что сердце отдыхает только во время общей паузы. Расслабление происходит и в отдельных камерах в других фазах: например, желудочки расслаблены при систоле предсердий. Эта ошибка появляется, если не следить за работой каждой камеры отдельно. Проверяй все фазы по очереди и отмечай, что именно расслаблено в каждой из них.

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в работе сердца, нужно знать его строение: расположение предсердий, желудочков и крупных сосудов. Также важно различать артерии и вены, потому что кровь движется по ним в разных направлениях относительно сердца. Знание фаз цикла помогает понять круги кровообращения, а также разобраться, как измеряют пульс и артериальное давление. Автоматизм сердца связан с темами о нервной и гуморальной регуляции организма.

Что запомнить

• Сердечный цикл состоит из систолы предсердий, систолы желудочков и общей паузы.
• Систола — сокращение, диастола — расслабление.
• При систоле предсердий кровь поступает из предсердий в желудочки.
• При систоле желудочков кровь выбрасывается в аорту и лёгочную артерию.
• Клапаны направляют кровь в одну сторону и работают вследствие перепадов давления.
• Сердце сокращается ритмично благодаря автоматизму.