Механическая работа сердца связана с сокращением его миокарда. Работа правого желудочка в три раза меньше работы левого желудочка. Общая работа желудочков за сутки такова, что она достаточна для того, чтобы поднять человека массой 64 кг на высоту 300 метров. В течение жизни сердце перекачивает столько крови, что ею можно было бы заполнить канал длиной 5 метров, по которому бы прошел большой теплоход.

Сердце с механической точки зрения представляет собой насос ритмического действия, чему способствует клапанный аппарат. Ритмические сокращения и расслабления сердца обеспечивают непрерывный ток крови. Сокращение сердечной мышцы называется систолой, его расслабление - диастолой. При каждой систоле желудочков происходит выталкивание крови из сердца в аорту и легочный ствол.

В обычных условиях систола и диастола четко согласованы во времени. Период, включающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, составляет сердечный цикл. Его продолжительность у взрослого человека равна 0,8 секунды при частоте сокращений 70 - 75 раз в минуту. Началом каждого цикла является систола предсердий. Она длится 0,1 сек. По окончании систолы предсердий наступает их диастола, а также систола желудочков. Систола желудочков длится 0,3 сек. В момент систолы в желудочках повышается давление крови, оно достигает в правом желудочке 25 мм рт. ст., а в левом - 130 мм рт. ст. По окончании систолы желудочков начинается фаза общего расслабления, длящаяся 0,4 сек. В целом период расслабления предсердий равен 0,7 сек., а желудочков - 0,5 сек. Физиологическое значение периода расслабления состоит в том, что за это время в миокарде происходят обменные процессы между клетками и кровью, т. е. происходит восстановление работоспособности сердечной мышцы.

Основные покозатели работы сердца

Систолический (ударный) объем - объем крови, выталкивающийся из сердца за одну систолу. Он в среднем в покое у взрослого человека равен 150 мл (по 75 мл для каждого желудочка). Умножив систолический объем на число сокращений в минуту, можно узнать минутный объем. Он составляет в среднем 4,5 - 5,0 литров. Систолический и минутный объемы непостоянны, они резко меняются в зависимости от физической и эмоциональной нагрузки. Минутный объем может достигать 20 - 30 литров. У нетренированных людей увеличение минутного объема идет за счет частоты сокращений, а у тренированных - за счет увеличения систолического объема. Систематические физические упражнения, занятия спортом тренируют, прежде всего, сердечную мышцу. Тренированное сердце дольше выносит нагрузки не утомляясь, т.к. сохраняется достаточно длительная диастола, обеспечивающая восстановление работоспособности сердца.

Тоны сердца

Изменение давления в камерах сердца и отходящих сосудах вызывает движение клапанов сердца и перемещение крови. Эти движения сопровождаются звуковыми явлениями, называемыми тонами сердца. При сокращении сердца сначала слышен более протяжный звук низкого тона - первый тон сердца. После короткой паузы следует более короткий и более высокий звук - второй тон сердца. После этого наступает пауза, она более длительна, чем пауза между тонами. Такая последовательность повторяется в каждом сердечном цикле.

Первый тон появляется в начале систолы желудочков (систолический тон). В основе его лежат колебания створок и сухожильных нитей створчатых клапанов и самого миокарда желудочков. Второй тон (диастолический тон) возникает в результате захлопывания полулунных клапанов. Этот тон тем выше, чем выше давление в аорте и легочной артерии. Исследование работы сердца по его звуковым проявлениям составляет суть метода фонокардиографии.

Рис. 35. Типичная ЭКГ человека. Зубец Р отражает период возбуждения предсердий; зубец Q отражает период возбуждения межжелудоч-ковой перегородки; зубец R самый высокий в ЭКГ, он соответствует периоду напряжения оснований желудочков; зубец S - полный охват миокарда желудочков возбуждением; зубец Т отражает полное восстановление мембранного потенциала клеток миокарда, т.е. потенциал покоя.

Электрокардиография

Сердечная мышца обладает таким свойством, как возбудимость. В основе этого свойства, как уже известно, лежат электрические явления, возникающие при перестройке мембранного потенциала клеток. Суммарный электрический потенциал всех клеток миокарда оказывается столь велик, что его можно регистрировать даже за пре- делами сердца. Кривую изменения электрического поля сердца в течение сердечного цикла называют электрокардиограммой (ЭКГ), а метод исследования - электрокардиографией. Электрокардиограмма впервые была зарегистрирована в 1887 году А.Д. Уоллером, но широкое применение этот метод получил в 1903 году с изобретением кардиографа голландским ученым В. Эйнтховеном.

Электрокардиография, фонокардиография и др. методы исследования работы сердца имеют большое диагностическое значение в клинической практике, особенно при диагностике заболеваний сердца.

Регуляция работы сердца

Изменение уровня физической и эмоциональной нагрузки организма фиксируется различными рецепторами (хеморецепторами, механорецепторами), расположен-ными в различных органах, а также в стенках кровеносных сосудов (например, в стенке дуги аорты, в каротидном синусе). Воспринимаемые ими изменения состояния рефлекторно вызывают ответную реакцию в виде изменения уровня сердечной деятельности.

Быстрое и точное приспособление кровообращения к конкретным потребностям организма достигаются благодаря совершенным и многообразным механизмам регуляции работы сердца. Эти механизмы можно подразделить на три уровня:

• Внутрисердечная регуляция (саморегуляция) связана с тем, что:
• сами клетки миокарда способны изменять силу сокращения в зависимости от степени их растяжения
• накапливать конечные продукты обмена, вызывающие изменение работы сердца.
• Нервная регуляция осуществляется деятельностью автономной нервной системы - симпатической и парасимпатической биологически активные вещества, изменяющие силу их сокращений и т.д. Нервные импульсы, поступающие к сердцу по ветвям блуждающего нерва (парасимпатические импульсы) уменьшают силу и частоту сокращений. Импульсы, приходящие к сердцу по симпатическим нервам ( их центры находятся в шейном отделе спинного мозга), повышают частоту и силу сердечных сокращений.
• Гуморальная регуляция связана с изменением деятельности сердца под влиянием биологически активных веществ и некоторых ионов. Например, адреналин, норадреналин (гормоны коры надпочечников), глюкагон (гормон поджелудочной железы), серотонин (вырабатывается железами слизистой кишечника), тироксин (гормон щитовидной железы) и др., а также ионы кальция усиливают сердечную деятельность. Ацетилхолин, ионы калия уменьшают работу сердца.

Кровеносные сосуды

У человека замкнутая система кровообращения. Такая система характеризуется тем, что давление в ней относительно велико и сохраняется постоянным для каждого участка кровеносного русла. Преимущества замкнутой системы сосудов состоит еще и в том, что кровь по ним быстро циркулирует. Для поддержания давления в промежутках между сердечными систолами в кровеносных сосудах, особенно артериях, сильно развиты эластические волокна.