Функции сердца и сосудов физиология

Содержание

• Расположение
• Варианты положения
• Строение и форма
• Сердечные клапаны и камеры
• Опорная система
• Проводящая система
• Физиология
• Общие функции

Несмотря на то, что сердце составляет всего половину процента от общей массы тела, оно является важнейшим из органов человеческого организма. Именно нормальное функционирование сердечной мышцы делает возможной полноценную работу всех органов и систем. Сложное строение сердца наилучшим образом приспособлено для распределения потоков артериальной и венозной крови. С точки зрения медицины, именно сердечные патологии занимают первое место среди заболеваний человека.

Расположение

Сердце расположено в грудной полости. Спереди от него находится грудина. Орган смещен немного влево по отношению к грудине. Он находится на уровне шестого и восьмого грудных позвонков.

Со всех сторон сердце окружено специальной серозной оболочкой. Эта оболочка называется перикардом. Он формирует собственную полость называемую перикардиальной. Нахождение в этой полости облегчает органу процесс скольжения в отношении других тканей и органов.

Варианты положения

С точки зрения критериев рентгенологии, выделяют следующие варианты положения сердечной мышцы:

• Наиболее часто встречающееся – косое.
• Как бы подвешенное, со смещением левой границы к срединной линии – вертикальное.
• Распластанное на подлежащей диафрагме – горизонтальное.

Варианты положения сердечной мышцы зависят от морфологической конституции человека. У астеника оно вертикальное. У нормостеника сердце косое, а у гиперстеника горизонтальное.

Строение и форма

Сердечная мышца имеет форму конуса. Основание органа расширено и обращено кзади и вверх. К основанию органа подходят магистральные сосуды. Строение и функции сердца – неразрывно связаны.

У сердечной мышцы выделяют следующие поверхности:

• переднюю, обращенную к грудине;
• нижнюю, развернутую к диафрагме;
• боковую, обращенную к легким.

На сердечной мышце визуализируются борозды, отражающие расположение его внутренних полостей:

• Венечная борозда. Она находится в основании сердечной мышцы и располагается на границе желудочков и предсердий.
• Межжелудочковые борозды. Они идут по передней и задней поверхности органа, по границе между желудочками.

Сердечные клапаны и камеры

Сердечная мышца человека имеет четыре камеры. Поперечная перегородка разделяет его на две полости. Каждая полость разделяется на две камеры.

Одна камера предсердная, а другая желудочковая. В левой части сердечной мышцы циркулирует венозная кровь, а в правой артериальная.

Правое предсердие представляет собой мышечную полость, в которую открываются верхняя и нижняя полая вены. В верхней части предсердий выделяют выпячивание – ушко. Внутренние стенки предсердия гладкие, за исключением поверхности выпячивания. На участке поперечной перегородки, которая отделяет полость предсердий от желудочка, располагается овальная ямка. Она полностью закрыта. Во внутриутробном периоде на его месте открывалось окно, через которое происходило смешение венозной и артериальной крови. В нижней части правого предсердия находится предсердно-желудочковое отверстие, через которое венозная кровь попадает из правого предсердия в правый желудочек.

В правый желудочек кровь попадает из правого предсердия в момент его сокращения и расслабления желудочка. В момент сокращения левого желудочка кровь выталкивается в легочной ствол.

Предсердно-желудочковое отверстие перекрывается одноименным клапаном. Этот клапан также носит другое название – трехстворчатый. Три створки клапана представляют собой складки внутренней поверхности желудочка. К клапанам крепятся особые мышцы, которые препятствуют их выворачиванию в полость предсердий в момент сокращения желудочков. На внутренней поверхности желудочка находится большое количество поперечных мышечных перекладин.

Отверстие легочного ствола перекрывается особым полулунным клапаном. При смыкании он препятствует обратному току крови из легочного ствола в момент расслабления желудочков.

Кровь в левое предсердие поступает по четырем легочным венам. Оно имеет выпячивание – ушко. В ушке хорошо развиты гребенчатые мышцы. Кровь из левого предсердия попадает в левый желудочек через левое предсердно-желудочковое отверстие.

Левый желудочек имеет более толстые стенки, чем правый. На внутренней поверхности желудочка хорошо видны развитые мышечные перекладины и две сосочковые мышцы. Эти мышцы с помощью упругих сухожильных нитей крепятся к двухстворчатому левому предсердно-желудочковому клапану. Они препятствуют выворачиванию створок клапана в полость левого предсердия в момент сокращения левого желудочка.

Из левого желудочка берет свое начало аорта. Аорта прикрывается трехстворчатым полулунным клапаном. Клапаны препятствуют обратному поступлению крови из аорты в левый желудочек в момент его расслабления.

Опорная система

По отношению к другим органам сердце находится в определенной позиции с помощью следующих фиксационных образований:

• крупные кровеносные сосуды;
• кольцевидные скопления фиброзной ткани;
• фиброзные треугольники.

Стенка сердечной мышцы состоит из трех слоев: внутреннего, среднего и наружного:

1. Внутренний слой (эндокард) состоит из соединительнотканной пластинки и покрывает всю внутреннюю поверхность сердца. Сухожильные мышцы и нити, фиксирующиеся к эндокарду, образуют сердечные клапаны. Под эндокардом находится дополнительная базальная мембрана.
2. Средний слой (миокард) состоит из поперечнополосатых мышечных волокон. Каждое мышечное волокно представляет собой скопление клеток – кардиомиоцитов. Визуально между волокнами видные темные полоски, которые являются вставками, играющими важную роль в передаче электрического возбуждения между кардиомиоцитами. Снаружи мышечные волокна окружены соединительной тканью, в которой находятся нервы и кровеносные сосуды, обеспечивающие трофическую функцию.
3. Наружный слой (эпикард) представляет собой серозный листок, плотно срастающийся с миокардом.

Проводящая система

В сердечной мышце находится особая проводящая система органа. Она участвует в непосредственной регуляции ритмических сокращений мышечных волокон и межклеточной координации. Клетки проводящей системы сердечной мышцы, миоциты, имеют особое строение и богатую иннервацию.

Проводящая система сердца состоит из скопления узлов и пучков, организованных особым образом. Эта система локализуется под эндокардом. В правом предсердии находится синусно-предсердный узел, который является главным генератором сердечного возбуждения.

От этого узла отходит межпредсердный пучок, участвующий в синхронном сокращении предсердий. Также от синусно-предсердного узла отходят три пучка проводящих волокон к предсердно-желудочковому узлу, находящемуся в области венечной борозды. Крупные ветви проводящей системы распадаются на более мелкие и затем на мельчайшие, образуя единую проводящую сеть сердца.

Эта система обеспечивает синхронную работу миокарда и согласованную работу всех отделов органа.

Перикард представляет собой оболочку, которая образует вокруг сердца околосердечную сумку. Эта оболочка надежно отделяет сердечную мышцу от других органов. Перикард состоит из двух слоев. Плотного фиброзного и тонкого серозного.

Серозный слой состоит из двух листков. Между листками образуется пространство, заполненное серозной жидкостью. Это обстоятельство позволяет комфортно скользить сердечной мышце в период сокращений.

Физиология

Автоматизм – главное функциональное качество сердечной мышцы сокращаться под воздействием импульсов, которые генерируются в ней самой. Автоматизм сердечных клеток связан напрямую со свойствами мембраны кардиомиоцитов. Мембрана клеток полупроницаема для ионов натрия и калия, которые формируют на ее поверхности электрический потенциал. Быстрое перемещение ионов создает условия для повышения возбудимости сердечной мышцы. В момент достижения электрохимического равновесия сердечная мышца невозбудима.

Энергетическое обеспечение миокарда происходит за счет образования в митохондриях мышечных волокон энергетических субстратов АТФ и АДФ. Для полноценной работы миокарда необходимо адекватное кровоснабжение, которое обеспечивается коронарными артериями, отходящими от дуги аорты. Деятельность сердечной мышцы напрямую связана с работой ЦНС и с системой кардиальных рефлексов. Рефлексы играют регулирующую роль, обеспечивая оптимальную работу сердца в постоянно меняющихся условиях.

Особенности нервной регуляции:

• адаптивное и пусковое влияние на работу сердечной мышцы;
• балансировка обменных процессов в сердечной мышце;
• гуморальная регуляция деятельности органа.

Общие функции

Функции сердца следующие:

• Способно оказывать давление на ток крови и насыщать кислородом органы и ткани.
• Может удалять из организма углекислый газ и отработанные продукты жизнедеятельности.
• Каждый кардиомиоцит способен возбуждаться под воздействием импульсов.
• Сердечная мышца в состоянии проводить импульс между кардиомиоцитами по особой проводящей системе.
• После возбуждения сердечная мышца способна сокращаться предсердиями или желудочками, прокачивая кровь.

Сердце является одним из самых совершенных органов человеческого тела. Оно обладает набором удивительных качеств: мощность, неутомимость и способность приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Благодаря работе сердца кислород и питательные вещества поступают во все ткани и органы. Именно оно обеспечивает непрерывный кровоток по всему организму. Человеческий организм – это сложная и скоординированная система, где сердце является главной движущей силой.

Функции крови выполняются благодаря непрерывной работе системы органов кровообращения.

Кровообращение — это движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между всеми тканями организма и внешней средой.

Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды. Циркуляция крови в организме человека по замкнутой сердечно-сосудистой системе обеспечивается ритмическими сокращениями сердца — ее центрального органа.

Сосуды, по которым кровь от сердца разносится к тканям и органам, называют артериями, а те, по которым кровь доставляется к сердцу, — венами. В тканях и органах тонкие артерии (артериолы) и вены (венулы) соединены между собой густой сетью кровеносных капилляров.

внешнее строение сердца

Сердце асимметрично расположено в грудной клетке между легкими, за грудиной. Большая часть сердца находится влево от срединной линии.  

Сердце повернуто таким образом, что его правый венозный отдел лежит больше кпереди, левый артериальный — кзади. Самый нижний и более всего выступающий влево заостренный конец сердца — его верхушка сформирован левым желудочком (рис. 1).

Рис. 1. Сердце, вид спереди и сзади: 1 – плечеголовной ствол; 2 – левая общая сонная артерия; 3 – левая подключичная артерия; 4 – дуга аорты; 5 – правая легочная артерия; 6 – легочный ствол; 7 – левое ушко; 8 – нисходящая часть аорты; 9 – грудино-реберная поверхность; 10 – передняя межжелудочковая борозда; 11 – левый желудочек; 12 – верхушка сердца; 13 – правый желудочек; 14 – венечная борозда; 15 – правое ушко; 16 – восходящая часть аорты; 17 – верхняя полая вена; 18 – переход перикарда в эпикард; 19 – правые легочные вены; 20 – правое предсердие; 21 – нижняя полая вена;   22 – задняя межжелудочковая борозда;  23 – левое предсердие; 24 – левые легочные вены; 25 – левая легочная артерия

оболочки сердца

Сердце располагается в грудной полости позади грудины и окружено соединительнотканной оболочкой — околосердечной сумкой, или перикардом.

Наружный слой перикарда состоит из нерастяжимой белой фиброзной ткани (фиброзный перикард), а внутренний — из серозной ткани (серозный перикард).

Серозный перикард имеет два слоя: внутренний слой сращен с сердцем — висцеральный слой (эпикард), а наружный слой срастается с фиброзной тканью перикарда — париетальный слой. В щель между слоями серозного перикарда выделяется перикардиальная жидкость, которая уменьшает трение между стенками сердца и окружающими тканями.

Функции перикарда:

• препятствует излишнему растяжению сердца;

• препятствует переполнению сердца кровью;

• защищает сердце от механических повреждений;

• перикардиальная жидкость  уменьшает трение при сокращении сердца.

Стенка сердца состоит из трех слоев (рис. 2):

• эпикард (он же — внутренний слой околосердечной сумки) — наружная соединительнотканная оболочка, покрыта однослойным эпителием;

• миокард (сердечная мышца) — средняя мышечная оболочка;

• эндокард — внутренняя эпителиальная оболочка; образует клапанный аппарат сердца.

Рис. 2. Оболочки сердца

Стенки сердца  состоят из сердечных поперечно-полосатых мышечных волокон (миокарда), соединительной ткани и мельчайших кровеносных сосудов (рис. 3).

Каждое мышечное волокно содержит множество крупных митохондрий. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, заключенную в общую саркоплазматическую мембрану. Это обеспечивает быстрое распространение волн сокращения по волокнам, так что каждая камера сокращается как одно целое.

В сердце различают два типа волокон:

• мышечные волокна рабочего миокарда предсердий и желудочков (основная масса сердца). Функция: обеспечение нагнетания крови.

• мышечные волокна водителя ритма (пейсмекера) и проводящей системы сердца. Функция: генерация возбуждения и проведение его к клеткам рабочего миокарда.

Рис. 3. Миокард

Строение сердца

Сердце человека четырехкамерное.

Оно разделено сплошной продольной перегородкой на левую (артериальную) и правую (венозную) половины (рис. 4).

Каждая половина, в свою очередь, подразделяется на две камеры — предсердие и желудочек.

Стенки предсердий относительно тонкие, а желудочков — толстые.

Рис. 4. Строение сердца

В правое предсердие впадают нижняя и верхняя полые вены, приносящие венозную кровь.

В левое предсердие впадают четыре легочные вены, приносящие артериальную (богатую кислородом) кровь.

От правого желудочка отходит легочная артерия, несущая венозную кровь в легкие для обогащения кислородом.

От левого желудочка отходит дуга аорты: по аорте артериальная кровь идет ко всем органам человека, в том числе в коронарные артерии сердца.

В перегородке между предсердиями и желудочками есть отверстия, снабженные створчатыми клапанами (рис. 5). В левой половине сердца располагается двустворчатый клапан (митральный), в правой — трехстворчатый.

Клапаны открываются только в сторону желудочков и поэтому пропускают кровь только в одном направлении: из предсердий в желудочки.

Открываться в сторону предсердий створкам клапанов мешают сухожильные нити, отходящие от поверхности и краев клапанов и прикрепляющиеся к мышечным выступам желудочков. Мышечные выступы, сокращаясь вместе с желудочками, натягивают сухожильные нити, чем препятствуют выворачиванию створок клапанов в сторону предсердий и обратному оттоку крови в предсердия.

Рис. 5. Клапанный аппарат

В месте отхождения из желудочков легочного ствола и аорты расположены полулунные клапаны в виде трех кармашков, открывающихся в сторону тока крови. Они препятствуют обратному току крови в желудочки. Таким образом, благодаря работе створчатых и полулунных клапанов в сердце ток крови осуществляется только в одном направлении: из предсердий в желудочки, а затем из желудочков в аорту и легочную артерию. 

Клапанный аппарат сердца образован за счет выростов внутреннего слоя сердца — эпителия эндокарда.

сердечный цикл

К физиологическим свойствам сердечной мышцы относятся возбудимость, сократимость, проводимость и автоматия. 

Работа сердца слагается из ритмично сменяемых друг друга сердечных циклов — периодов, охватывающих одно сокращение и последующее расслабление сердца.

Сокращение сердечной мышцы называется систолой, расслабление — диастолой.

В сердце кровь поступает по венам в предсердия. Далее следует систола (сокращение) предсердий, створчатые клапаны открываются, и кровь поступает в желудочки. Таким образом, предсердия являются как бы вспомогательными насосами, способствующими заполнению желудочков.

Во время систолы (сокращения) желудочков, полулунные клапаны открываются, и кровь выбрасывается из желудочков в артерии.

Во время сердечной диастолы (расслабления) полулунные клапаны закрываются, препятствуя забрасыванию крови из артерий обратно в желудочки.

При частоте сокращений сердца 75 раз в минуту продолжительность сердечного цикла составляет 0,8 с.

В цикле выделяют три фазы:

• сокращение (систола) предсердий — 0,1 с;

• сокращение (систола) желудочков — 0,3 с;

• общее расслабление (пауза = диастола) предсердий и желудочков — 0,4 с.

Последовательные ритмические сокращения и расслабления предсердий и желудочков и деятельность клапанов сердца обеспечивают однонаправленное движение крови из предсердий в желудочки, а из желудочков — в артерии.

При каждой систоле желудочки сердца выбрасывают в аорту и легочную артерию по 65 — 70 мл крови. 

В покое минутный объем сердца человека (количество крови, которое выбрасывается желудочком за одну минуту) составляет около 5 л, а при тяжелой физической нагрузке минутный объем сердца может достигать 30 л.

тоны СЕРДца 

Во время сокращения желудочков верхушка сердца ударяется о внутреннюю поверхность грудной клетки, вызывая ее вибрацию (колебания), которая и появляется в виде сердечного толчка. 

Сердечный толчок можно записать при помощи прибора кардиографа. Такой метод называется метод электрокардиограммы.

К внешним проявлениям деятельности сердца относятся звуковые явления — тоны сердца. Сердечные тона можно услышать, используя специальный прибор — стетоскоп (рис. 5а).

Рис. 5а. Стетоскоп

В сердце различают четыре тона:

• первый тон (систолический): возникает в момент сокращения сердца. Обусловлен сокращением сердечной мышцы, закрытием створчатых клапанов (вибрация створок и сухожильных нитей) и колебанием стенок артерий в момент выброса крови; 

• второй тон (диастолический): расправление полулунных клапанов в начале диастолы (когда кровь в силу разности давлений из артериальных сосудов стремится в сторону желудочков);

Третий и четвертый тоны могут услышать только опытные врачи.

• третий тон (диастолический): вибрация стенок желудочков, возникающая в момент наполнения их кровью;

• четвертый тон (предсердный): сокращение мышц предсердий.

автоматия

Сердечная мышца способна к сокращениям, будучи изолированной от организма.

Автоматия — периодически возникающее возбуждение в самой сердечной мышце.

Возбуждение возникает в стенке правого предсердия в области впадения в него верхней полой вены. Это область называется синусно-предсердным (синоатриальным) узлом или водителем ритма. От нее берут начало нервные проводящие пути, по которым возникшее возбуждение проводится в левое предсердие. Оба предсердия сокращаются более – менее одновременно.

Частота разрядов этого узла в покое составляет около 70 в минуту. 

Мышечные волокна предсердий и желудочков полностью разделены соединительнотканной предсердно – желудочковой перегородкой, и связь между ними осуществляется только в одном участке правого предсердия — предсердно-желудочковом (атриовентрикулярном) узле.

Проводящая система сердца включает пучок Гиса, разветвляющийся на левую и правую ножку, и их конечные разветвления — волокна Пуркинье (рис. 6).

Скорость проведения импульсов в проводящей системе 1 — 2 м/с, поэтому желудочки синхронно охватываются возбуждением и сокращаются.

Рис. 6. Проводящая система сердца

Предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный узел) расположен в правом предсердии.

От него отходит пучок специализированных волокон (атриовентрикулярный пучок) — единственный путь, по которому волна возбуждения передается от предсердий к желудочкам.

Передача импульсов от синоатриального узла к атриовентрикулярному происходит с задержкой, составляющей около 0,15 с, благодаря чему систола предсердий успевает закончиться раньше, чем начнется систола желудочков.

Атриовентрикулярный пучок переходит в пучок Гиса, который состоит из видоизмененных сердечных мышечных волокон. Пучок Гиса делится на правую и левую ножку, от которых отходят более тонкие веточки — волокна Пуркинье.

Импульсы проходят по пучку и распространяются по всему миокарду желудочков. Оба желудочка сокращаются одновременно, причем волна их сокращения начинается в верхушке сердца и распространяется вверх, выталкивая кровь из желудочков в артерии, которые отходят от сердца вертикально вверх. 

кровоснабжение сердечной мышцы 

Сердце как и другие органы снабжают кровью сосуды, принадлежащие большому кругу кровообращения. Это — коронарные сосуды (рис. 7).

От основания аорты отходят две коронарные артерии. Правая коронарная артерия снабжает большую часть правого желудочка сердца, некоторые отделы перегородки сердца и заднюю стенку левого желудочка. Остальные отделы сердца снабжаются левой коронарной артерией.

Рис. 7. Коронарные сосуды

Отток крови осуществляется преимущественно в венозный синус (место впадения полых вен), открывающийся в правое предсердие.

Скорость коронарного кровотока зависит от:

давления в аорте, частоты сердечных сокращений, обмен веществ и состояние вегетативной нервной системы.

При высоких физических нагрузках увеличивается потребление сердцем кислорода. Повышенная потребность сердца в кислороде удовлетворяется главным образом за счет увеличения коронарного кровотока. Это увеличение обусловлено расширением коронарных сосудов.