Анатомия и физиология человека - И. В. Гайворонский 2011
Сердечно-сосудистая система
Сердце
Общее строение. Сердце, соr (греч. cardia), расположено в грудной полости, в переднем средостении. Его большая часть лежит слева, меньшая — справа от серединной линии. Сердце человека имеет конусообразную форму. По своим размерам оно приблизительно равно объему сжатой в кулак кисти. Верхушка сердца смотрит вперед, влево и вниз (рис. 12.2). Основание органа обращено назад, вправо и вверх, является местом расположения крупных сосудов. Своей передней (грудинореберной) поверхностью сердце прилежит к грудной стенке и частично прикрыто легкими. Нижняя (диафрагмальная) поверхность соприкасается с диафрагмой в области ее сердечного вдавлення. С боков (легочная поверхность) к сердцу прилежат легкие.
Рис. 12.2. Сердце (передняя поверхность):
1 — плечеголовной ствол; 2 — левая общая сонная артерия; 3 — левая подключичная артерия; 4 — перикард; 5 — легочный ствол; 6 — левое ушко; 7 — левое предсердие; 8 — передняя межжелудочковая борозда; 9 — левый желудочек; 10 — верхушка; 11 — правый желудочек; 12 — правое предсердие; 13 — основание сердца; 14 — правое ушко; 15 — аорта; 16 — верхняя полая вена
Между предсердиями и желудочками находится венечная борозда. По передней и нижней поверхностям желудочков проходят передняя и задняя межжелудочковые борозды, идущие к верхушке сердца.
Сердце состоит из четырех камер: двух желудочков и двух предсердий.
Правое предсердие собирает венозную кровь со всего тела. В него впадают верхняя и нижняя полые вены. Кроме того, в правое предсердие по венечному синусу течет кровь от стенок сердца. Предсердие имеет выпячивание, которое в связи с его формой называется правым ушком. В проекции правого ушка на внутренней поверхности сердца видны особые выступы, именуемые гребенчатыми мышцами. На межпредсердной перегородке находится овальная ямка, в области которой у плода расположено отверстие, сообщающее правое предсердие с левым и зарастающее после рождения. Кровь из правого предсердия через предсердно-желудочковое отверстие попадает в правый желудочек (рис. 12.3).
Правый желудочек представляет собой полость, на внутренней поверхности которой имеются многочисленные мышечные перекладины — мясистые трабекулы. В полость желудочка выступают сосочковые мышцы, от которых идут сухожильные нити. Они фиксированы к створкам правого предсердно-желудочкового (трехстворчатого) клапана (рис. 12.4), закрывающего отверстие между правым предсердием и правым желудочком. Он состоит из трех створок, построенных из эндокарда. Во время расслабления желудочка кровь свободно поступает в него из предсердия, прогибая внутрь створки клапана. При сокращении желудочка кровь под давлением действует на клапан, и он перекрывает предсердно-желудочковое отверстие. Сухожильные нити, прикрепленные к створкам, натягиваются и не дают им прогнуться в полость предсердия. Таким образом, венозная кровь выталкивается из желудочка в легочный ствол, идущий к легким. Отверстие, ведущее в легочный ствол, закрывает клапан легочного ствола, состоящий из трех полулунных заслонок, имеющих вид кармашков (см. рис. 12.4).
Рис. 12.4. Клапаны сердца:
1, 2, 3 — полулунные заслонки клапана легочного ствола; 4 — легочный ствол; 5,16,17— полулунные заслонки клапана аорты; 6 — устье правой венечной артерии; 7, 8, 9 — створки правого предсердно-желудочкового клапана; 10 — правое фиброзное кольцо; 11 — правый фиброзный треугольник; 12 — левый желудочек; 13, 14 — створки митрального клапана; 15 — левое фиброзное кольцо
Рис. 12.3. Камеры сердца:
1 — легочный ствол (отвернут); 2 — верхняя полая вена; 3 — плечеголовной ствол; 4 — левая общая сонная артерия; 5 — левая подключичная артерия; 6 — аорта; 7 — легочные вены; 8 — левое предсердие; 9 — сосочковая мышца; 10 — левый желудочек; 11 — межжелудочковая перегородка; 12 — правый желудочек; 13 — сухожильные нити; 14 — правое предсердие
Во время сокращения правого желудочка полулунные клапаны открываются. Во время его расслабления кровь заполняет пространство между заслонками и стенкой легочного ствола, клапан закрывается и препятствует обратному току крови из легочного ствола в правый желудочек.
Левое предсердие заполняется артериальной кровью, притекающей из легких по четырем легочным венам. По строению стенки оно напоминает правое и тоже имеет дополнительное пространство в виде левого ушка. Кровь из левого предсердия через предсердножелудочковое отверстие поступает в левый желудочек.
Левый желудочек имеет более толстую стенку по сравнению с правым. На ее внутренней поверхности имеются мышечные перекладины и сосочковые мышцы, от которых идут сухожильные нити. Последние прикрепляются к краям створок левого предсердно-желудочкового (двустворчатого, митрального) клапана. Несмотря на свое название, иногда этот клапан представлен не двумя, а тремя створками. Механизм его работы такой же, как и у трехстворчатого.
Из левого желудочка выходит аорта. В отверстии, ведущем из левого желудочка в этот сосуд, расположен клапан аорты, состоящий из трех полулунных заслонок. Непосредственно над клапаном находятся два отверстия, ведущие в правую и левую венечные артерии, которые питают сердце.
Кровь от стенок сердца оттекает в венечный синус, расположенный в венечной борозде. Из синуса она поступает в правое предсердие.
Строение стенки сердца. Стенка органа состоит из трех оболочек. Внутренняя оболочка — эндокард, образована плоскими клетками и имеет вид тонкой пленки. Створчатые и полулунные клапаны, а также сухожильные нити состоят из эндокарда. Средняя оболочка — миокард, является наиболее толстым слоем стенки сердца и представлена поперечно-полосатой сердечной мышечной тканью. В желудочках миокард состоит из трех слоев: наружного и внутреннего продольных и среднего — циркулярного. В предсердиях мышечная оболочка представлена двумя слоями: наружным — циркулярным и внутренним — продольным. Наружная оболочка сердца — эпикард — это серозная оболочка, фиксированная к миокарду. Стенка желудочков значительно толще, чем стенка предсердий: толщина предсердий составляет 2 — 3 мм, стенка левого желудочка (около 1 см) значительно толще стенки правого желудочка (5—7 мм).
Рис. 12.5. Проекция клапанов сердца и места их выслушивания (объяснение в тексте):
1 — клапан легочного ствола; 2 — митральный клапан; 3 — верхушка сердца; 4 — трехстворчатый клапан; 5 — клапан аорты; римскими цифрами обозначены ребра
На уровне крупных кровеносных сосудов эпикард переходит в околосердечную сумку — перикард. Между перикардом и эпикардом находится полость околосердечной сумки (полость перикарда). Она заполнена небольшим количеством серозной жидкости, снижающей трение во время сокращений сердца.
Мягким скелетом сердца являются четыре фиброзных кольца, расположенные в области предсердно-желудочковых отверстий, в устье аорты и легочного ствола, а также прилегающие к ним правый и левый фиброзные треугольники. Фиброзные кольца служат местом прикрепления клапанов и мышечной оболочки.
Границы сердца. Различают верхнюю, нижнюю, правую и левую границы сердца. Верхняя граница проецируется на переднюю грудную стенку на уровне верхнего края хрящей III пары ребер (рис. 12.5). Правая граница проходит по правой окологрудинной линии от III до V ребра. Нижняя граница идет поперечно от хряща V правого ребра к проекции верхушки сердца, расположенной в пятом межреберном промежутке на 1 см внутрь от левой среднеключичной линии. Левая граница проходит от хряща III левого ребра до верхушки сердца. В клинической практике границы сердца определяются выстукиванием (перкуссией).
Примерно у 50 % здоровых людей верхушка сердца соприкасается с передней грудной стенкой в области 5 межреберья. Здесь на 1,0— 1,5 см внутрь от левой среднеключичной линии может пальпироваться верхушечный толчок. Верхушечный толчок — это ритмичное колебание грудной стенки, обусловленное сокращением сердца.
Проекция клапанов сердца на переднюю грудную стенку. Проекцию клапанов сердца на переднюю грудную стенку необходимо знать для их изучения при помощи ультразвуковых методик и проведения его аускультации (выслушивания). Правое предсердно-желудочковое отверстие (трехстворчатый клапан) проецируется за грудиной по косой линии, соединяющей грудинные концы хрящей IV левого и V правого ребер. Левое предсердно-желудочковое отверстие (двустворчатый клапан) проецируется у левого края грудины в месте прикрепления хряща IV ребра. Клапан аорты расположен за грудиной справа на уровне III межреберья. Клапан легочного ствола проецируется у левого края грудины в месте прикрепления хряща III ребра.
Места выслушивания (аускультации) клапанов сердца с помощью фонендоскопа (стетоскопа) несколько отличаются от точек их проекции. Точка выслушивания митрального клапана соответствует проекции верхушки сердца. Вторая точка (клапан аорты) расположена во втором межреберье у правого края грудины. Третья точка (клапан легочного ствола) — во втором межреберье по левому краю грудины. Четвертая точка (трехстворчатый клапан) — у основания мечевидного отростка. Пятая точка также является местом выслушивания митрального клапана. Она расположена в области его анатомической проекции (место прикрепления к грудине хряща IV левого ребра).
Проводящая система сердца. Внутри сердца имеется совокупность структур, способных самостоятельно формировать нервные импульсы, проводить их и передавать от одного отдела органа к другому на сердечную мышцу. Это проводящая система, которая состоит из узлов и пучков, представленных атипичными кардиомиоцитами (рис. 12.6).
Синусно-предсердный узел (синусный узел, узел Киса—Флека) лежит в области правого ушка. Он является основным генератором импульса, поэтому его еще называют водителем ритма (пейсмейкером). Частота генерируемых им импульсов составляет 60—80 в минуту. Этот узел передает возбуждение на предсердия. Кроме того, от него по пучку Бахмана импульс направляется в предсердно-желудочковый узел (атриовентрикулярный узел, узел Ашоффа—Тавары), который находится в верхней части межжелудочковой перегородки. Он также способен автоматически воспроизводить импульс с частотой около 40 в минуту. От предсердно-желудочкового узла отходит
Рис. 12.6. Проводящая система сердца:
1 — верхняя полая вена; 2 — синусно-предсердный узел; 3 — пучок Бахмана; 4 — предсердножелудочковый узел; 5 — пучок Гиса; 6 — митральный клапан; 7 — ножки пучка Гиса; 8 — левый желудочек; 9 — межжелудочковая перегородка; 10 — волокна Пуркинье правого желудочка; 11 — трехстворчатый клапан; 12 — нижняя полая вена
предсердно-желудочковый пучок (пучок Гиса). Он идет в межжелудочковой перегородке и разделяется на левую и правую ножки предсердно-желудочкового пучка (ножки пучка Гиса), которые в миокарде желудочков заканчиваются в виде тонких волокон (волокна Пуркинье).
Проводящая система сердца позволяет ему функционировать относительно автономно. Нервные и гуморальные влияния на орган лишь координируют работу проводящей системы. В случае повреждения узлов и пучков проводящей системы возникают аритмии.
Свойства сердечной мышцы. Сердечная мышца обладает рядом свойств. Основными из них являются: возбудимость, автоматизм, проводимость и сократимость.
Возбудимость — способность под действием раздражений (заполнение предсердий кровью) приходить в состояние возбуждения, при котором изменяется электрическая активность сердца.
Автоматизм — способность узлов проводящей системы сердца самостоятельно приходить в состояние возбуждения (генерировать импульс) через строго определенные промежутки времени.
Проводимость — способность проводящей системы сердца проводить возникший импульс ко всем участкам миокарда.
Сократимость — способность сердечной мышцы отвечать сокращением на пришедший импульс.
Первые три свойства обусловлены наличием в миокарде атипичных кардиомиоцитов, образующих проводящую систему. Сократимость обеспечивается типичными кардиомиоцитами.
Сердечный цикл. Сердце человека работает непрерывно в течение всей жизни. В нем постоянно наблюдаются ритмичные последовательные сокращения (систола) и расслабления (диастола) предсердий и желудочков. Это обеспечивает постоянную циркуляцию крови в организме.
Однотипная последовательность систолы и диастолы камер сердца называется сердечным циклом. Учитывая, что частота сердечных сокращений составляет в среднем 60—80 в минуту, на один сердечный цикл приходится 0,8 —1,0 с. Для четкого представления о работе сердца необходимо последовательно рассмотреть отдельные его фазы.
Первая фаза называется систолой предсердий и диастолой желудочков. При сокращении предсердий открываются трехстворчатый и двустворчатый клапаны, и кровь нагнетается в желудочки, находящиеся в расслабленном состоянии. Эта фаза занимает около 0,1 с.
Вторая фаза — систола желудочков и диастола предсердий. В этот период миокард желудочков сокращается, что приводит к значительному повышению давления в полости желудочков. Под его воздействием захлопываются трехстворчатый и двустворчатый клапаны. В дальнейшем открываются полулунные клапаны, кровь из левого желудочка выталкивается в аорту, а из правого — в легочный ствол. В это время предсердия вступают в фазу диастолы: расслабляются и начинают заполняться кровью. Продолжительность фазы — 0,3 с.
Третья фаза — общая диастола. После изгнания крови из желудочков миокард расслабляется, полулунные клапаны аорты и легочного ствола закрываются, в предсердия поступает кровь: в левое — из легочных вен, в правое — из верхней и нижней полых вен. Возникает общая для миокарда всех камер сердца пауза — диастола. В это время кровь наполняет не только предсердия, но и желудочки: под действием силы тяжести крови открываются предсердно-желудочковые клапаны и она перемещается из предсердий в желудочки. Затем весь цикл повторяется. Продолжительность фазы общей диастолы 0,4-0,6 с.
Количество сокращений сердца за 1 мин называют частотой сердечных сокращений (ЧСС). В среднем этот показатель составляет 60 — 90 в минуту. За один цикл сердце выталкивает 70—100 мл крови из левого желудочка в аорту и столько же из правого желудочка в легочный ствол. Это количество принято обозначать как ударный объем (УО). Количество крови, выталкиваемой сердцем за 1 мин, называют минутным объемом кровообращения (МОК). Его можно определить произведением частоты сердечных сокращений на ударный объем. В условиях физического покоя минутный объем кровообращения составляет около 4—6 л/мин. Он колеблется в зависимости от пола, возраста, физического развития и тренированности. За 1 ч сердце выталкивает 250 — 600 л крови, а за сутки 12—15 т.
Более редкий ритм работы сердца (менее 60 ударов в минуту) называется брадикардией. При интенсивной физической нагрузке и нервно-психическом перенапряжении частота сердечных сокращений увеличивается и составляет 90—120 и более ударов в минуту. Такой ритм работы сердца называется тахикардией.
Каждый сердечный цикл сопровождается несколькими разделенными звуками, которые называют тонами сердца. Различают два основных тона: систолический и диастолический. Первый тон (систолический) возникает во время изгнания крови из желудочков. Он обусловлен захлопыванием предсердно-желудочковых клапанов. Его продолжительность составляет около 0,1 — 0,15 с. Второй тон (диастолический) продолжается около 0,1 с. Он возникает в результате напряжения заслонок закрывающихся клапанов аорты и легочного ствола, а также колебания аорты и легочного ствола. При этом на верхушке сердца лучше слышен I тон, а на основании — громче II тон. При аускультации у здоровых людей выявляется следующая звуковая последовательность: сначала выслушивается I тон, затем короткая пауза (систола желудочков), II тон и продолжительная пауза (диастола). Существует методика графической записи тонов, которая называется «фонокардиография».
Электрические явления в сердце. Электрокардиография. Атипичные кардиомиоциты характеризуются способностью генерировать и проводить импульс, вызывающий сокращение сердечной мышцы. В основе этих процессов лежит перемещение ионов (Са2+, Na+, К+, Сl-) через мембрану кардиомиоцитов. Существующая при отсутствии импульса разность зарядов на наружной и внутренней поверхностях мембран клеток (потенциал покоя) сменяется потенциалом действия. Последний представляет собой изменение разницы указанных зарядов.
В каждый момент сердечного цикла в состоянии возбуждения находится не один, а множество кардиомиоцитов. В норме возбуждение охватывает отделы сердца последовательно: вначале оно распространяется по предсердиям, а затем по желудочкам. Возникает разность потенциалов между возбужденными и еще не возбужденными участками. Ткани организма обладают электропроводностью, поэтому возникает возможность регистрировать данные процессы на отдалении от сердца.
Запись электрических процессов, происходящих в сердце, называется электрокардиографией (ЭКГ). Для этого используются специальные приборы — электрокардиографы. Данный метод исследования широко используется в диагностике различных заболеваний: нарушений ритма и проводимости, ишемической болезни сердца.
Для проведения электрокардиографии на различных участках тела размещают электроды. Наличие на поверхности тела человека точек, отличающихся величиной и знаком заряда, позволяет регистрировать между ними разность потенциалов. Соединение двух таких точек называют электрокардиографическим отведением.
ЭКГ-исследование включает в себя регистрацию данных от 12 отведений. Из них три — стандартные, три — усиленные однополюсные, шесть — грудные. Стандартные отведения предложены автором электрокардиографии — У. Эйнтховеном. Для записи стандартных и усиленных отведений электроды накладывают на конечности (в области нижней трети предплечья и голени) и фиксируют разность потенциалов между различными точками. Для регистрации грудных отведений электроды размещают в различных точках на грудной клетке. Эти отведения дифференцированно регистрируют потенциалы от различных отделов стенки сердца.
Электрокардиограмма выглядит как зубчатая линия. Каждый сердечный цикл регистрируется как совокупность характерных зубцов (рис. 12.7). Расстояния между ними называют интервалами. Сердечные циклы повторяются с определенной частотой, следовательно, и последовательность зубцов в норме повторяется с той же частотой.
Рис. 12.7. Электрокардиографический комплекс в стандартном отведении (пояснение в тексте)
Зубцы электрокардиограммы обозначаются латинскими буквами Р, Q, R, S и Т. Зубец Р называют предсердным комплексом. Он отражает процесс распространения возбуждения по предсердиям. Интервал PQ отражает время распространения возбуждения от узла Киса—Флека до миокарда желудочков. Комплекс QRS называют желудочковым комплексом. Он формируется в процессе возбуждения желудочков. Зубец Т отражает процессы восстановления потенциалов и соответствует фазе общей диастолы.
Регуляция деятельности сердца. Сердце обладает автоматизмом. В то же время на орган оказывают влияние гуморальные факторы и нервная система. Было установлено, что сила сокращений сердца напрямую зависит от наполнения желудочков кровью в период диастолы. В случае поступления в камеры сердца большого количества крови происходит некоторое растяжение стенки. Кардиомиоциты растягиваются. Во время систолы их сокращение происходит более интенсивно, чем в условиях обычного притока крови по венам. Таким образом, сила сокращений сердечной мышцы тем больше, чем большее количество крови заполняет желудочки перед систолой. Данный феномен называют законом Франка — Старлинга. Следует отметить, что сердце очень чувствительно к изменению объема крови, наполняющего его камеры. Изменение количества притекающей крови даже на 2 % вызывает соответствующую реакцию. Описанный механизм играет определенную роль в увеличении минутного объема кровообращения при физических нагрузках, когда увеличивается наполнение камер сердца для удовлетворения возросших потребностей мышечной системы. В ответ на это возрастает сила сердечных сокращений, увеличивается ударный объем и минутный объем кровообращения.
При кровопотере количество крови, содержащейся в сосудистом русле, уменьшается. Следовательно, уменьшается и венозный возврат к сердцу. В результате миокард сокращается с меньшей интенсивностью. В конечном итоге возможна остановка сердечной деятельности.
Важную роль в регуляции деятельности сердца играет нервная система, в первую очередь ее вегетативный отдел. В продолговатом мозге расположен сосудодвигательный центр, связанный с блуждающим нервом, ветви которого обеспечивают парасимпатическую иннервацию сердца. Симпатическая иннервация сердца обеспечивается волокнами симпатического ствола.
Парасимпатическая нервная система уменьшает частоту и силу сердечных сокращений, тормозит проводимость импульсов по атипичным кардиомиоцитам. Активация симпатической нервной системы приводит к учащению ритма, увеличению силы сокращения миокарда и повышению возбудимости и проводимости.
Действие на сердце адреналина, норадреналина, дофамина аналогично действию симпатической нервной системы. Гормоны щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин) увеличивают частоту сердечных сокращений. Ацетилхолин вызывает эффекты, сходные с таковыми парасимпатической нервной системы.
Сердце чувствительно и к ионному составу плазмы крови. Ионы Са2+ и К+ повышают возбудимость клеток миокарда. Их недостаток (в первую очередь К+) приводит к различного рода аритмиям, иногда и к остановке сердца.