Строение и работа сердца - КРОВООБРАЩЕНИЕ: ЧЕЛОВЕК ЖИВ, ПОКА КРОВЬ ДВИЖЕТСЯ ПО СОСУДАМ

Сердце человека находится в грудной клетке позади грудины. Сначала сердце эмбриона напоминает U-образную трубочку, но между 20-40 днями оно по своей общей конфигурации становится сходным с сердцем взрослого человека. Сердце взрослого человека представляет собой полый мышечный орган массой около 300 г, разделенный перегородками на четыре камеры.

Сердце закреплено на центральной связке мышцы диафрагмы (рис. 7.1). Левую половину сердца, содержащую артериальную кровь, иногда называют системной, а правую, в которой находится венозная кровь, - легочной. В каждой половине сердца есть соответствующие предсердие и желудочек, разделенные атриовентрикулярной перегородкой, в которой имеются атриовентрикулярные клапаны. В перегородке между левым предсердием и левым желудочком находится двухстворчатый (митральный) клапан.Митральным этот клапан назвали потому, что его створки по форме напоминают головной убор католических епископов - митру. В перегородке между правым предсердием и правым желудочком находится трехстворчатый клапан. Со стороны желудочков к клапанам прикреплены сухожильные нити, благодаря чему клапаны могут открываться только в сторону желудочков и соответственно пропускать кровь только из предсердий в желудочки. Клапаны необходимы для обеспечения тока крови в сердце в одном направлении: из предсердий в желудочки, иначе в сердце возвращалась бы кровь, которая должна уйти по артериям в ткани организма.

Рис. 7.1. Строение сердца: 1 - сухожильный центр диафрагмы; 2 - нижняя полая вена; 3 - восходящая часть аорты; 4 - верхняя полая вена; 5 - дуга аорты; 6 - нисходящая часть аорты

Из левого желудочка выходит самая большая артерия - аорта (см. рис. 7.1), дающая начало большому кругу кровообращения. Восходящая часть аорты 3 отходит от левого желудочка, поднимаясь вверх примерно на 5 см. От нее отходят коронарные артерии. От дуги аорты 5 отходят важные ветви, питающие голову, шею и верхние конечности. Нисходящая часть аорты 6 опускается в брюшную полость, отдавая мелкие ветви, питающие грудную стенку, диафрагму, легкие и пищевод. Верхняя полая вена 4, расположенная в грудной полости, собирает кровь от органов, находящихся выше диафрагмы. Большая часть нижней полой вены 2 лежит в брюшной полости. Эта вена собирает кровь от органов, расположенных ниже диафрагмы 1.

Из правого желудочка выходит легочная артерия, с которой начинается малый, или легочный, круг кровообращения. В самом начале аорты и легочной артерии расположены полулунные клапаны, пропускающие кровь только в сосуды соответственно только большого и малого круга кровообращения, но не обратно в сердце. Левый желудочек сердца имеет более толстые стенки, чем правый. Это связано с тем, что в левом желудочке начинается большой круг кровообращения.

Снаружи сердце покрыто специальной оболочкой - перикардом, образующим околосердечную сумку, выполняющую защитные функции. Стенка сердца образована тремя слоями, самым мощным из которых является средний слой - миокард, образованный поперечнополосатыми мышцами, волокна которых имеют ряд особенностей, и поэтому эти мышцы выделяют в отдельную группу. Миокард образован длинными волокнами, каждое из которых представляет собой цепочку мышечных клеток - миоцитов. В цепочке миоциты соединены особыми контактами, так что возбуждение проходит с одного миоцита на другой без задержек и затухания. Таким образом, возникающее в одной области сердечной мышцы возбуждение беспрепятственно проходит по всему миокарду, и вся мышца сокращается.

В клетках миокарда очень много митохондрий, дающих мышцам энергию, что связано с большой нагрузкой на сердечную мышцу вследствие постоянного ритмичного сокращения сердца в течение всей человеческой жизни. Наружный слой сердечной стенки, расположенный над миокардом, называется эпикардом, а внутренний слой, выстилающий полость сердца изнутри, - эндокардом. Эндокард образует вышеназванные сердечные клапаны.

Сердечная мышца обладает особым свойством - автоматией. Если сердце удалить из грудной клетки, оно некоторое время продолжает сокращаться, не имея никакой связи с организмом. Импульсы, заставляющие сердце биться, ритмически возникают в небольших группах мышечных клеток, которые получили название пейсмейкеров. Самый главный узел автоматии (скопление клеток-пейсмейкеров) расположен в стенке правого предсердия у места впадения в него полых вен. Этот узел называется синусным, или синоатриальным.Возбуждение, возникающее в данном узле, распространяется сначала по мышечным волокнам специальной проводящей системы, а затем по всей сердечной мышце, заставляя ее сокращаться. Еще один крупный узел автоматии расположен в перегородке между предсердиями и желудочками. Имеются и другие, более мелкие узлы. У здорового человека ритм сердцебиений задается синоатриальным узлом.

Работа сердца состоит в ритмическом нагнетании крови в сосуды большого и малого кругов кровообращения. Средняя частота сердечных сокращений у человека в состоянии покоя - 75 ударов в минуту. Один сердечный цикл, состоящий из сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) сердца, длится 0,8 с (рис. 7.2). Систола предсердий занимает 0,1 с, систола желудочков - 0,3 с, диастола предсердий и желудочков - 0,4 с.

Рис. 7.2. Фазы сердечного цикла: а - сокращение предсердий; б - сокращение желудочков; в - расслабление

При каждой систоле предсердий кровь из них переходит в желудочки, после чего начинается систола желудочков. По окончании систолы предсердий атриовентрикулярные клапаны захлопываются, и при сокращении желудочков кровь не может вернуться в предсердия, а выталкивается через открытые полулунные клапаны из левого желудочка по аорте в большой круг кровообращения, а из правого - по легочной артерии в малый круг кровообращения. Затем наступает диастола желудочков, полулунные клапаны закрываются и не дают крови вытекать обратно из аорты и легочной артерии в желудочки сердца.

Работа сердца сопровождается акустическими явлениями, которые получили название тонов сердца. Тоны сердца можно услышать, приложив ухо к груди, но обычно пользуются простейшим приспособлением вроде стетоскопа. При каждом сокращении сердца слышны два звука. Низкий и длинный звук раздается при смыкании створчатых клапанов: двустворчатого и трехстворчатого. Более высокий и короткий звук возникает при смыкании полулунных клапанов аорты и легочного ствола. Между первым и вторым тоном наступает фаза сокращения сердечных желудочков. Тоны сердца порождаются завихрениями потока крови, проходящего через сердце. Для чего врач прослушивает эти тоны? В случае нарушения работы клапана - его закупорки или, наоборот, подтекания - возникают изменения тонов, по которым можно поставить диагноз.

При каждом сокращении из сердца выталкивается в большой и малый круги кровообращения приблизительно по 75 мл крови. Этот объем называют систолическим. Минутным объемом именуют тот объем крови, который сердце выбрасывает в оба круга кровообращения за 1 мин. Данная величина в покое в среднем составляет 4,5-5,0 л, однако при тяжелых нагрузках может повышаться до 30 л!

Сердечный ритм меняется с возрастом. У новорожденного младенца частота сердечных сокращений достигает 125 ударов в минуту. К трем годам сердечный ритм снижается до 100 ударов, к пяти годам - до 90 ударов и, наконец, к 16 годам - до 75 ударов в минуту.

Сердце человеческого эмбриона начинает биться очень рано, задолго до того, как формируются камеры (приблизительно на 22-й день с момента зачатия). Участок мышцы будущего сердца начинает сокращаться. Причем это свойство - автоматии клеток сердечной мышцы является генетически запрограммированным и врожденным. Мышечные клетки сердца - миоциты в лабораторных условиях сокращаются с разной частотой, но если их соединить, то быстро устанавливается общий ритм сокращений.

Тренированные сердца спортсменов отличаются повышенным выбросом крови, и поэтому в спокойном состоянии они бьются реже, чем у нетренированных людей. Так, у бегунов на короткие дистанции, т. е. спринтеров, частота сердечных сокращений в покое составляет 66 ударов в минуту, а у марафонцев - 44 удара в минуту!

В течение жизни человека сердце, не останавливаясь ни на мгновенье, совершает колоссальную работу. За день сердце среднего человека сокращается не менее 100 тыс. раз. Если прожить 70 лет, то за эти годы сердце сократится 3 млрд раз! И ведь это без ремонта, замены частей, “смазки” и т. п. Вы знаете, хоть один механизм, созданный человеком, который способен так работать? А ведь сердце работает не в холостую - оно кровь качает, через сердце проходит 7000 л крови за час, а за 70 лет - 175 млн л! Чтобы так интенсивно работать, сердечная мышца должна получать с кровью много кислорода и питательных веществ.

Кровеносная система сердца получила название коронарной. Левая и правая коронарные артерии отходят от аорты, т. е. от самого начала большого круга кровообращения, идут в толщу сердечной мышцы, разветвляются и образуют капиллярную сеть, по которой артериальная кровь достигает всех клеток сердечной мышцы.