Строение стенки сердца

В правое предсердие поступает венозная кровь от всех частей тела по двум самым крупным венам: верхней и нижней полым венам. В левое предсердие поступает артериальная кровь от легких по четырем легочным венам.

Из правого желудочка выходит легочный ствол, по которому венозная кровь поступает в легкие. Из левого желудочка выходит аорта, несущая артериальную кровь ко всем органам.

Клапанный аппарат сердца и крупных кровеносных сосудов.Между предсердиями и желудочками находятся створчатые клапаны.Они представляют собой складки эндокарда, которые закрывают предсердно-желудочковые отверстия. Клапан между правым предсердием и правым желудочком имеет три створки и называется трехстворчатым. Клапан между левым предсердием и левым желудочком состоит из двух створок и называется двухстворчатым или митральным. С помощью сухожильных нитей края створок клапанов соединены с мышцами стенок желудочков, что не позволяет им выворачиваться в сторону предсердий, и препятствует обратному току крови.

Около отверстия аорты и отверстия легочного ствола также имеются клапаны в виде трех карманов, открывающихся по направлению течения крови в этих сосудах. Это полулунные клапаны,названные так из-за своей формы. При уменьшении давления в желудочках эти клапаны заполняются кровью, их края смыкаются и закрывают просветы аорты и легочного ствола, что препятствует обратному току крови.

Значение клапанов:обеспечение однонаправленного тока крови.

Сосуды сердца. Сердце получает артериальную кровь из двух венечных (коронарных) артерий: левой и правой. Обе они начинаются от аорты и оплетают сердце по средней линии. Во всех слоях стенки сердца артерии делятся на более мелкие и, в конечном итоге, образуют капиллярную сеть. По уровню кровоснабжения сердце занимает второе место среди органов в организме (после головного мозга).

Работа сердца.Сердце работает как насос, создавая постоянную разность давлений между артериями и венами. Причиной движения крови по сосудам является именно разность давлений, создаваемая сердцем.

При нормальной частоте сокращений сердца (70 ударов в минуту) полный цикл сердечной деятельности (сердечный цикл) продолжается 0.8 сек (табл. 5).

Таблица 5

Сердечный цикл

Анализ таблицы 5 показывает, что в течение сердечного цикла предсердия сокращаются 0,1 сек, а 0,7 сек они расслаблены; желудочки сокращаются в течение 0,3 сек, а 0,5 сек они расслаблены. Еще И.М. Сеченов определил, что желудочки работают 8 часов в сутки.

Организация сердечного цикла и обильное кровоснабжение сердца обеспечивают работу сердца без утомления.

Во время общей паузы кровь вследствие разности давлений притекает из вен в предсердия, а затем в желудочки. Во время систолы предсердий кровь из предсердий продолжает поступать в желудочки. Обратно в вены она попасть не может, т.к. при этом устья крупных вен сжимаются кольцевыми мышцами миокарда предсердий. Во время систолы желудочков давление в них повышается, и створчатые клапаны закрываются. Когда давление в желудочках становится выше, чем в аорте и легочном стволе, открываются полулунные клапаны, и кровь поступает в эти сосуды. Во время диастолы желудочков полулунные клапаны закрываются, т.к. давление крови в аорте и легочном стволе становится выше, чем в желудочках.

Объем крови, который сердце выбрасывает в сосуды за одну систолу, называют систолическим объемом.Он составляет примерно 60 мл. Минутный объем крови- количество крови, которое сердце выбрасывает всосуды за 1 мин. Этот объем составляет в среднем 4,5 - 5 л.

Систолический объем и минутный объем - характеристики функционального состояния сердца.

В отличие от скелетных поперечнополосатых мышц сердце сокращается под влиянием импульсов, возникающих в нем самом. После перерезки всех подходящих к сердцу нервов оно продолжает ритмически сокращаться. Его сокращения продолжаются и после того, как сердце изолировано из организма. Способность сердца сокращаться под воздействием импульсов, возникающих в нем самом, называется автоматией.

Проводящая система сердца. Система, проводящая возбуждение в сердце и обеспечивающая его ритмичную работу, состоит из следующих частей (рис. 15):

• Синусно-предсердный узел, располагающийся в правом предсердии в области устья полых вен.

• Предсердно-желудочковый узел, расположенный в правом предсердии вблизи его границы с желудочком.

• Пучок Гиса, который начинается общей ножкой от предсердно-желудочкового узла. Затем пучок Гиса проходит перегородку между предсердиями и желудочками и делится на правую и левую ножки, которые спускаются к верхушке сердца. Здесь они ветвятся и в виде отдельных волокон (волокна Пуркинье) распространяются под эндокардом.

Рис. 15. Проводящая система сердца:

1 – синусно-предсердный узел; 2 – предсердно-желудочковый узел; 3 – предсердно-желудочковый пучок; 4 – ножки предсердно-желудочкового пучка; 5 – сеть волокон проводящей системы сердца; 6 – межжелудочковая перегородка; 7 – нижняя полая вена; 8 – верхняя полая вена; 9 – правый желудочек; 10 – левый желудочек; 11 – правое предсердие; 12 – левое предсердие; 13 – предсердно-желудочковые клапаны

Возбуждение сначала возникает в синусно-предсердном узле («водитель ритма»). Затем оно распространяется по мускулатуре предсердий к предсердно-желудочковому узлу, а от него по пучку Гиса к миокарду желудочков.

Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца.Нервная регуляция сердечной деятельности осуществляется вегетативной нервной системой.

Иннервация сердца:

• симпатические нервы отходят от верхних грудных сегментов спинного, мозга;

• парасимпатические нервы - волокна блуждающего нерва, отходящего от продолговатого мозга.

Нервная система НЕ ВЫЗЫВАЕТсокращений сердца, а лишь изменяет его автоматическую деятельность, регулирует работу сердца, приспосабливая ее к потребностям организма. Симпатические нервы увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, а парасимпатические – снижают. Кроме того, имеются центры регуляции сердечной деятельности в промежуточном мозге (в гипоталамусе) и коре больших полушарий.

Гуморальную регуляцию сердечной деятельности осуществляют гормоны и другие биологически активные вещества, которые распространяются с током крови.

Гуморальные факторы регуляции деятельности сердца:

• адреналин - гормон мозгового вещества надпочечников учащает и усиливает работу сердца;

• ацетилхолин (медиатор) снижает частоту и силу сердечных сокращений;

• тироксин - гормон щитовидной железы учащает сердечный ритм;

• ионы кальция стимулируют деятельность сердца;

• ионы калия замедляют деятельность сердца.

Большой и малый круги кровообращения.Впервые систему кровообращения описал английский анатом и врач У. Гарвей (1628 г).

Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке и заканчивается в правом предсердии (рис. 16). Время кругооборота по большому кругу составляет 22 сек. Назначение большого круга - снабжение органов и тканей организма артериальной кровью, насыщенной кислородом.

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке и оканчивается в левом предсердии. Время кругооборота по малому кругу составляет 4-5 сек. Назначение малого круга: обогащение крови кислородом.

Рис. 16. Схема кровообращения:

1 – артерии верхней половины тела; 2 – левое предсердие; 3 – легочные вены; 4 – левый желудочек; 5 – печеночная артерия; 6 – аорта; 7 – артерии нижней половины тела; 8 – вены нижней половины тела; 9 – воротная вена; 10 – нижняя полая вена; 11 – печеночные вены; 12 – правый желудочек; 13 – правое предсердие; 14 – верхняя полая вена; 15 – вены верхней половины тела

Строение сосудов. Сосуды разделяются на три группы. Их характеристики представлены в таблице 6.

Движение крови по сосудам определяют две силы: разность давлений между артериями и венами, которая создается работой сердца и сопротивление стенок сосудов току крови.

Количество крови, проходящей через орган, зависит от разности давлений в его артериях и венах, а также от сопротивления току крови сосудистой сети этого органа. Сопротивление кровотоку зависит от параметров сосуда (его длина и диаметр) и от вязкости крови.

Таблица 6

Строение сосудов

Скорость течения крови обратно пропорциональна суммарной площади поперечного сечения сосудов. Так, площадь поперечного сечения аорты существенно меньше суммарного поперечного сечения капилляров. В связи с этим скорость течения крови в аорте существенно выше, чем в капиллярах.

Скорость кровотока в различных отделах сосудистого русла

Кровь движется по кровеносному руслу непрерывной струей, хотя сердце выбрасывает ее порциями. Непрерывность тока крови обеспечивается эластичностью стенок крупных артерий. Рассмотрим этот процесс на примере большого круга кровообращения. При сокращении левого желудочка в аорту поступает определенная порция крови. Чтобы вместить этот избыток крови, стенки аорты растягиваются. Затем во время диастолы благодаря эластичности стенки аорты спадаются, но растягивается следующий участок, и кровь проталкивается в последующие сосуды. В результате образуется пульсовая волна - ритмичное колебание диаметра артериальных сосудов.

Пульс можно прослушать на тех артериях, которые лежат на кости. К ним относится, например, лучевая артерия. Прощупывая и подсчитывая пульс, можно определить частоту сердечных сокращений, их силу, а также степень эластичности сосудов.

У здорового человека пульс ритмичен, т.е. сокращения сердца следуют через равные промежутки времени. В норме частота сердечных сокращений у взрослого человека составляет 60 - 80 ударов в минуту.

При некоторых заболеваниях наблюдается учащенный пульс (тахикардия), уреженный пульс (брадикардия) или нарушения ритма (аритмия).

Рассматривая движение крови по венам, следует учесть, что в этом случае недостаточно одного давления, создаваемого сердцем.

Дополнительные факторы движения крови по венам:

• наличие полулунных клапанов (препятствуют обратному току крови);

• сокращение скелетных мышц (стенки вен более тонкие, чем у артерий и легко сжимаются мышцами);

• присасывающее действие крупных вен при увеличении объема грудной клетки во время вдоха и отрицательное давление в ней.

Кровяное давление. Величина артериального давления подвергается колебаниям в связи с ритмичной работой сердца. Различают:

• систолическое давление, которое отражает состояние миокарда левого желудочка, 110 - 120 мм рт. ст.;

• диастолическое давление, которое отражает тонус стенок артерий, 60 - 80 мм рт. ст.;

• пульсовое давление - разность между систолическим и диастолическим давлением.

Значительное повышение артериального давления наблюдается при физической нагрузке, понижение - при кровопотерях, травмах, отравлениях и др. С возрастом пластичность стенок артерий снижается, что сопровождается повышением артериального давления.

Давление в крупных венах грудной полости зависит от фаз дыхания. При вдохе, когда грудная клетка расширяется, давление в этих венах становится ниже атмосферного (отрицательное давление), а при выдохе увеличивается до 2 - 5 мм рт. ст.

Регуляция давления опосредована нервно - гуморальной регуляцией сосудов.

Деятельность кровеносных сосудов регулируется вегетативной нервной системой. Сосудодвигательный центр расположен в продолговатом мозге. Симпатические нервы вызывают сужение сосудов (кроме сосудов сердца, головного мозга, легких), что приводит к увеличению давления. Парасимпатические нервы производят сосудорасширяющий эффект. Это, в свою очередь, приводит к снижению давления.

Гуморальная регуляция просвета сосудов осуществляется рядом веществ: гормонов, медиаторов, пищевых или лекарственных веществ. Сосудосуживающее действие оказывают: адреналин, вазопрессин, тироксин. Сосудорасширяющее действие оказывают: ацетилхолин, гистамин.

Характеристика сердечно-сосудистой системы (ССС) детей и подростков. В период детства отмечается низкое АД, что вызвано низким периферическим сопротивлением. В процессе роста и развития происходит существенный прирост АД. Показано также, что абсолютная величина МОК ощутимо увеличивается, но МОК, отнесенный к массе тела, уменьшается. Последнее объясняется снижением уровня энергетических процессов, физиологическим урежением ЧСС и увеличивающемся сужением артериол.

Тахикардия раннего возраста – не только результат нарушенного баланса между симпатическими и парасимпатическими влияниями, но и результат высокой чувствительности к выраженному расширению периферических сосудов Отмечающееся с возрастом урежение ЧСС является, помимо всего прочего, результатом стимуляции механорецепторов сосудов нарастающим уровнем артериального давления.

Особенностью детского возраста является также большой объем плазмы, отнесенный к единице массы тела, и высокое венозное давление.

Отмечаемый подъемом АД связан с увеличением массы тела детей.

Эффект сил, направленных на повышение АД, значительно превосходит эффект факторов, направленных на его снижение. У ребенка в процессе роста происходит постепенный переход от режима новорожденности с высоким кровотоком и низким артериальным давлением до режима взрослого человека с низким кровотоком и высоким АД.

Показано, что для каждого ребенка присуща своя, индивидуальная норма АД, зависящая от особенностей телосложения, причем в разные возрастные периоды она детерминирована разными признаками. К детерминантам АД помимо возраста относятся: раса, пол, климатогеографические условия, время суток, особенности генотипа и феномен акселерации, степень ожирения и показатель гематокрита, содержание гемоглобина, половое созревание и даже образовательный уровень родителей. Однако наиболее значимыми детерминантами АД у детей и подростков являются длина и масса тела. Доля влияния длины тела от 4-х к 16-ти годам постепенно снижается.

С 7–8-ми лет у детей отмечается предстартовая реакция ССС: еще до начала мышечной работы учащается сердцебиение и повышается АД. Это свидетельствует о появлении в системе кровообращения условнорефлекторных реакций, которые в процессе дальнейшего онтогенетического развития становятся более выраженными. Вместе с тем, организм ребенка даже в условиях систематической физической, тренировки не приобретает той экономизации функции ССС, которая характерна для взрослых.

Подростковый период - это третий критический период развития ССС, который в зарубежной литературе часто называют драматическим.

Особенности физиологии ССС подростков:

1. Масса сердца и размеры камер сердца прирастают быстрее, чем диаметр кровеносных сосудов. Просвет сосудов относительно невелик еще и потому, что в результате скачкообразного увеличения длины тела сосуды вытягиваются. В итоге наблюдается относительный стеноз аорты и легочного ствола.

2. Рост миокарда (сердечной мышцы) опережает рост и развитие соединительной ткани. Другими словами, рост клапанов сердца не поспевает за ростом миокарда и образуется их «транзиторная недостаточность». Её усиливает незрелость регуляции сосочковых мышц миокарда, что приводит к асинхронности их работы. Перечисленное сказывается и на характере потока крови и, в конечном счете, способствует появлению функциональных шумов.

3. В связи с феноменом акселерации многие подростки имеют признаки отставания темпов развития сердца от увеличения размеров тела. Вместе с тем в период полового созревания происходит наибольший прирост ударного объема крови.

4. Важную роль в регуляции ССС подростков играет эндокринный фактор, который и влияет на величину АД. Так, с повышением уровня адренокортикотропного гормона (АКТГ) в крови отмечается спазм капилляров, и в период полового созревания возможно увеличение периферического сопротивления.

В подростковом периоде усиливаются половые различия ССС, которые начинают достоверно улавливаться уже в 4-летнем возрасте. Миокарду мальчиков-подростков могут быть свойственны большие функциональные возможности, чем у девочек, а величины АД мальчиков могут быть выше, чем у девочек. Однако обычно у девочек в связи с менструальным циклом происходит предменструальный подъем систолического АД (во время сокращения сердца) и снижение ЧСС. Величина АД у девочек выходит на взрослый уровень раньше, чем у мальчиков (примерно через 3,5 года после появления первых менструаций).

В самом конце подросткового периода и у девушек и у юношей сила сердечных сокращений возрастает, что сопровождается преобладанием парасимпатической регуляции и сердца и урежением ЧСС.

5. В период полового созревания стартовая реакция системы кровообращения может даже превысить таковую у взрослых. Отмечается снижение эффективности адаптации у подростков не только к мышечным, но и к температурным нагрузкам.

6. У подростков часто наблюдается гиперактивность ЧС и АД. Восстанавливаются эти показатели медленно. У многих физически нетренированных подростков, имеющих высокие показатели физического развития, адаптивные реакции на нагрузку носят неблагоприятный характер в связи с гипоэволюцией сердца и высоким периферическим сопротивлением. И все же процесс совершенствования регуляции ССС продолжается. Это особенно отмечается к концу подросткового периода.

7. Параллельно с увеличение потенциальной лабильности сердца от детского к подростковому возрасту происходит экономизация энерготрат в процессе обеспечения умственной или мышечной работы. Об этом свидетельствует значительное снижение амплитуды реакций АД и ЧСС, отнесенных к единице массы тела.

У мальчиков 16–17-ти лет регуляция ССС и внешнего дыхания отличается наибольшей пластичностью адаптивных механизмов, позволяющих повышать их кислородную эффективность.

Необходимо отметить, что система кислородообеспечения представляет собой взаимодействие, по крайней мере, трех систем: внешнего дыхания, крови и кровообращения. Причем, кислородтранспортные возможности преимущественно определяются системой кровообращения и, прежде всего, способностью сердца увеличивать МОК.

Дыхание- это совокупность процессов, в результате которых происходит потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа. Процесс дыхания складывается из нескольких этапов:

• Внешнее дыхание (вентиляция легких, газообмен между легкими и внешней средой).

• Газообмен в легких.

• Транспорт газов кровью.

• Газообмен в тканях.

• Клеточное дыхание (осуществляется в митохондриях).

Физиология изучает первые четыре этапа.

Значение дыхания: поступление кислорода и удаление углекислого газа, окисление питательных веществ, в результате чего освобождается энергия, которая запасается в макроэргических связях АТФ.

Характерные особенности строения дыхательных путей:

• Наличие твердого скелета, представленного костями и хрящами (носовая полость) или только хрящами (остальные органы дыхательных путей). В результате этого стенки дыхательных путей не спадаются.

• Наличие мерцательного эпителия на слизистой оболочке, ворсинки которого, колеблясь против движения воздуха, гонят наружу вместе со слизью инородные частицы, загрязняющие воздух.

Общие функции дыхательных путей: проведение воздуха, согревание и увлажнение воздуха, защитная функция (удаление инородных частиц и обеззараживание воздуха).

Носовая полость - начальный отдел дыхательной системы и одновременно орган обоняния (рис. 17). Она отделена от ротовой полости твердым и мягким небом. Твердое небо образовано костями лицевого черепа, мягкое небо - мышечный орган.

Рис. 17. Дыхательная система:

1 – носовая полость; 2 – твердое нёбо; 3 – мягкое нёбо; 4 – носоглотка; 5 – ротоглотка; 6 – надгортанник; 7 – гортанная часть глотки; 8 – гортань; 9 – трахея; 10 – верхушка легкого; 11 – бифуркация трахеи; 12 – левый главный бронх; 13 – бронхиальное дерево; 14 – нижняя доля правого легкого; 15 – средняя доля правого легкого; 16 – верхняя доля правого легкого; 17 – правый главный бронх

Носовая полость разделена хрящевой перегородкой на две половины. На боковых стенках полости расположены носовые раковины, которые делят каждую половину на три носовых хода. Вход в носовую полость называется ноздри, а выход в глотку - хоаны. С носовой полостью связаны воздухоносные пазухи лобной, клиновидной и верхнечелюстных костей. Носовая полость выстлана слизистой оболочкой, имеющей большое количество кровеносных сосудов и покрытой мерцательным эпителием. Воздух, проходя через носовую полость, согревается, увлажняется, обеззараживается и очищается от пыли. Из носовой полости воздух попадает в глотку (мышечный орган), а затем в гортань.

Гортань состоит го хрящей, соединенных связками и суставами (рис. 13). Хрящи гортани: щитовидный, перстневидный, два черпаловидных, надгортанник (закрывает вход в гортань при глотании).

Голосовой аппарат представлен эластичными голосовыми связками, натянутыми между черпаловидными хрящами и внутренней поверхностью щитовидного хряща. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух вызывает их колебание, в результате чего возникают звуки. Во время произнесения звуков связки сомкнуты. Когда человек молчит, связки разомкнуты. При произнесении слов шепотом связки частично сомкнуты.

Воздух из гортани попадает в трахею.

Трахея имеет вид полой трубки, стенка которой состоит из 16-20 хрящевых полуколец. Задняя стенка трахеи мягкая и образована соединительнотканной перепонкой, содержащей гладкие мышцы. Такое строение трахеи не препятствует прохождению пищи по пищеводу.

На уровне пятого грудного позвонка трахея разветвляется на два бронха, которые вступают в легкие. Стенка бронхов содержит хрящевые кольца, соединительную ткань, гладкие мышцы. В легких бронхи многократно ветвятся, образуя бронхиальное дерево. Бронхи восьмого порядка (дольковые бронхи). Они разветвляются на бронхиолы, которые не содержат хряща. Бронхиолы дают начало альвеолярным ходам, которые заканчиваются альвеолами.

Комплекс альвеолярных ходов, отходящих от одной бронхиолы, и заканчивающихся альвеолами, называют ацинусом. Он является структурной единицей легких.

Альвеола представляет собой пузырек, стенка которого состоит из однослойного эпителия, снабженного сетью эластических волокон. Диаметр альвеолы составляет 0,2-0,3 мм. Альвеолы покрыты сетью капилляров. В легких взрослого человека насчитывается 300 - 400 млн. альвеол, а их общая дыхательная поверхность составляет около 100 м².

Строение и функции легких. Легкие находятся в грудной полости. Правое легкое состоит из трех, а левое - из двух долей. В каждое легкое входит (ворота легких) бронх и легочная артерия, а выходят две легочные вены.

Сверху легкие покрыты плеврой. Наружный листок плевры выстилает грудную полость, а внутренний покрывает легкие. Между листками плевры находится плевральная полость, содержащая небольшое количество жидкости. Это снижает силу фения во время дыхательных движений. Давление в плевральной полости ниже атмосферного.

Как сказано выше, структурной единицей легких является ацинус. Из совокупности ацинусов складываются дольки, из долек - сегменты, а из них - доли легких.

Основная функция легких - газообмен.

Газообмен в легких и тканях. Причиной газообмена в легких служит разность парциальных давлений (напряжений) кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и крови легочных капилляров.

Парциальным давлением газа называют ту часть общего давления газовой смеси, которая приходится на данный газ. Парциальное давление данного газа зависит от его содержания в смеси.

Напряжение - это давление газа, растворенного в жидкости. По сути, парциальное давление и напряжение газа – синонимы.

Состав вдыхаемого и выдыхаемого воздуха значительно отличается содержанием кислорода и углекислого газа. Эти данные приведены в таблице 7.

Таблица 7