Сокращение сердца систола. Сердечный цикл и его фазовая структура

Термин систола означает сокращение мышцы. Выделяют электрическую систолу - электрическую активность, которая стимулирует миокард и вызывает механическую систолу - сокращение сердечной мышцы и уменьшение сердечных камер в объёме. Термин диастола означает расслабление мышцы. Во время сердечного цикла происходит повышение и снижение давления крови, соответственно высокое давление в момент систолы желудочков называется систолическим , а низкое во время их диастолы - диастолическим .

Частота повторения сердечного цикла называется частотой сердечных сокращений , её задаёт водитель ритма сердца .

Периоды и фазы сердечного цикла

Сводная таблица периодов и фаз сердечного цикла с примерными давлениями в камерах сердца и положением клапанов приведена внизу страницы.

Систола желудочков

Систола желудочков - период сокращения желудочков, что позволяет протолкнуть кровь в артериальное русло.

В сокращении желудочков можно выделить несколько периодов и фаз:

• Период напряжения - характеризуется началом сокращения мышечной массы желудочков без изменения объёма крови внутри них.
  • Асинхронное сокращение - начало возбуждения миокарда желудочков, когда только отдельные волокна вовлечены. Изменения давления в желудочках хватает для закрытия предсердно-желудочковых клапанов в конце этой фазы.
  • - вовлечен практически весь миокард желудочков, но изменения объёма крови внутри них не происходит, так как закрыты выносящие (полулунные - аортальный и лёгочный) клапаны. Термин изометрическое сокращение не совсем точен, так как в это время происходит изменение формы (ремоделирование) желудочков, натяжение хорд.
• Период изгнания - характеризуется изгнанием крови из желудочков.
  • Быстрое изгнание - период от момента открытия полулунных клапанов до достижения в полости желудочков систолического давления - за этот период выбрасывается максимальное количество крови.
  • Медленное изгнание - период, когда давление в полости желудочков начинает снижаться, но все ещё больше диастолического давления. В это время кровь из желудочков продолжает двигаться под действием сообщенной ей кинетической энергии, до момента выравнивания давления в полости желудочков и выносящих сосудов.

В состоянии спокойствия желудочек сердца взрослого человека за каждую систолу выбрасывает 50-70 мл крови (ударный, или систолический, объём) . Сердечный цикл длится до 1 с, соответственно, сердце делает от 60 сокращений в минуту (частота сердечных сокращений, ЧСС). Нетрудно подсчитать, что даже в состоянии покоя сердце перегоняет 4 л крови в минуту (минутный объём крови, МОК). Во время максимальной нагрузки ударный объём сердца тренированного человека может превышать 200 мл, пульс - превышать 200 ударов в минуту, а циркуляция крови может достигать 40 л в минуту.

Диастола

Диастола - период времени, в течение которого сердце расслабляется для приема крови. В целом характеризуется снижением давления в полости желудочков, закрытием полулунных клапанов и открытием предсердно-желудочковых клапанов с продвижением крови в желудочки.

• Диастола желудочков
  • Протодиастола - период начала расслабления миокарда с падением давления ниже, чем в выносящих сосудах, что приводит к закрытию полулунных клапанов.
  • - аналогична фазе изоволюметрического сокращения, но с точностью до наоборот. Происходит удлинение мышечных волокон, но без изменения объёма полости желудочков. Фаза заканчивается открытием предсердно-желудочковых (митрального и трехстворчатого) клапанов.
• Период наполнения
  • Быстрое наполнение - желудочки стремительно восстанавливают свою форму в расслабленном состоянии, что значительно снижает давление в их полости и засасывает кровь из предсердий.
  • Медленное наполнение - желудочки практически полностью восстановили свою форму, кровь течет уже из-за градиента давления в полых венах, где оно выше на 2-3 мм рт. ст.

Систола предсердий

Является завершающей фазой диастолы. При нормальной частоте сердечных сокращений вклад сокращения предсердий невелик (около 8 %), так как за относительно длинную диастолу кровь уже успевает наполнить желудочки. Однако, с увеличением частоты сокращений, в основном снижается длительность диастолы и вклад систолы предсердий в наполнение желудочков становится весьма существенным.

Внешние проявления сердечной деятельности

Выделяются следующие группы проявлений:

• Электрические - ЭКГ , вентрикулокардиография
• Звуковые - аускультация , фонокардиография
• Механические :
  • Верхушечный толчок - пальпация , апекскардиография
  • Пульсовая волна - пальпация , сфигмография , флебография
  • Динамические эффекты - изменение центра тяжести грудной клетки в сердечном цикле - динамокардиография
  • Баллистические эффекты - сотрясание тела в момент выброса крови из сердца - баллистокардиография
  • Изменение размеров, положения и формы - УЗИ , рентгенокимография

Фазы сердечного цикла

Период		Фаза	t,	AV-клапаны	SL-клапаны	P ПЖ,	P ЛЖ,	P предсердия,
	1	Систола предсердий	0,1	О	З	Начало ≈0	Начало ≈0	Начало ≈0
Период напряжения	2	Асинхронное сокращение	0,05	О→З	З	6-8→9-10	6-8→9-10	6-8
	3	Изоволюметрическое сокращение	0,03	З	З→О	10→16	10→81	6-8→0
Период изгнания	4	Быстрое изгнание	0,12	З	О	16→30	81→120	0→-1
	5	Медленное изгнание	0,13	З	О	30→16	120→81	≈0
Диастола желудочков	6	Протодиастола	0,04	З	О→З	16→14	81→79	0-+1
	7	Изоволюметрическое расслабление	0,08	З→О	З	14→0	79→0	≈+1
Период наполнения	8	Быстрое наполнение	0,09	О	З	≈0	≈0	≈0
	9	Медленное наполнение	0,16	О	З	≈0	≈0	≈0
Данная таблица рассчитана для нормальных показателей давления в большом (120/80 мм рт.ст) и малом (30/15 мм рт.ст.) кругах кровообращения, длительности цикла 0,8 с. Принятые сокращения: t - продолжительность фазы, AV-клапаны - положение атриовентрикулярных (предсердно-желудочковых: митрального и трехстворчатого) клапанов, SL-клапаны - положение полулунных клапанов (расположенных на трактах изгнания: аортального и лёгочного), P ПЖ - давление в правом желудочке, P ЛЖ - давление в левом желудочке, P предсердия - давления в предсердиях (объединены, вследствие незначительной разницы), О - открытое положение клапана, З - закрытое положение клапана.

Сердце выполняет насосную функцию, ритмически нагнетая в артерии кровь, притекающую к нему из вен. При этом на артериальном и венозном концах сосудистой системы создаётся разность давлений, обеспечивающая непрерывное движение крови: 140 мм рт. ст. в аорте и 0 мм рт. ст. в крупных магистральных венах. Сердечный цикл состоит из последовательных чередований сокращений и расслаблений предсердий и желудочков (рис. 1). При сердечном ритме 75 сокращений в мин. сердечный цикл длится 0,8 сек.

Рис.1. Фазы сердечного цикла

I – предсердия, II – желудочки; серое поле – систола, светлое поле – диастола. а – асинхронное сокращение, б – изометрическое сокращение, а+б – фаза напряжения, в – фаза изгнания, г – протодиастолический период, д – изометрическое расслабление, е – фаза наполнения желудочков.

Началом сердечного цикла принято считать систолу предсердий , которая при ритме 75 сокращений в минуту длится 0,1 сек., диастола предсердий занимает 0,7 сек. Систола желудочков длится 0, 3 (рис.1 периоды а, б, в), а диастола – 0,5 сек (периоды г, д, е). Период, когда и предсердия и желудочки находятся в состоянии расслабления, называется общей паузой . В приведённом примере она равна 0,4 сек.

Общая пауза предшествует началу следующего цикла, она очень важна для наполнения желудочков кровью. Во время общей паузы одновременно расслаблены и предсердия, и желудочки, предсердно-желудочковые клапаны раскрыты, а полулунные закрыты, и кровь свободно поступает из магистральных вен в предсердия и далее в желудочки. В этот период в желудочки притекает около 80% объёма крови. Во время последующего сокращения предсердия подкачивают в желудочки остальные 20%. Клапаны между магистральными венами и предсердиями отсутствуют, но обратного движения крови в вены при сокращении предсердий не происходит благодаря сокращению кольцевых сфинктеров в устьях полых и лёгочных вен. Обращаем внимание на то, что большую часть поступающей в диастолу крови желудочки получают именно во время общей паузы. При учащении ритма сердца происходит укорочение общей паузы, время наполнения желудочков уменьшается, что приводит к снижению их ударного и минутного объёма и к ухудшению кровоснабжения органов и тканей.

Итак, сердечный цикл начинается с систолы предсердий, точнее правого предсердия, т.к. именно в нём находится главный водитель ритма сердца. Сокращаясь, предсердия создают толчок давления, который передаётся на кровь в желудочках, волна давления отражается от их стенок, и это облегчает закрытие предсердно-желудочковых клапанов в начале систолы желудочков.

Первый период систолы желудочков - период напряжения (табл.1). Начальная его фаза - фаза асинхронного сокращения - соответствует последовательному “включению” сократительных кардиомиоцитов. Давление в желудочках при этом растёт незначительно, но оно достаточно, чтобы закрылись предсердно-желудочковые клапаны.

С момента охвата возбуждением всего миокарда желудочков начинается фаза изометрического или изоволюмического сокращения. Она характеризуется синхронным сокращением всех кардиомиоцитов. В этот период атриовентрикулярные клапаны уже закрыты, а полулунные ещё не открылись, поскольку давление в аорте и лёгочном стволе ещё выше, чем в желудочках. В эту фазу объём желудочков не изменяется (отсюда и название - изоволюмическое сокращение), т.к. кровь, как всякая жидкость не сжимаема, но напряжение растёт, и давление в них резко возрастает. Когда оно превысит диастолическое давление в аорте и лёгочном стволе (соответственно 70 и 15 мм рт.ст.) открываются полулунные клапаны и начинается период изгнания крови из желудочков в магистральные артерии. Он в свою очередь разделяется на период быстрого и медленного изгнания. В период быстрого изгнания желудочки сокращаются в режиме близком к изотоническому, т.е. идёт быстрое сокращение желудочков, давление крови в них продолжает расти и достигает своего максимума (140 мм рт.ст.).

После окончания сокращения начинается период расслабления – диастола. Давление в желудочках начинает снижаться, и как только оно станет ниже давления в аорте и лёгочном стволе, закрываются полулунные клапаны. Время от начала периода расслабления до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом. После закрытия полулунных клапанов желудочки продолжают расслабляться при пока ещё закрытых атриовентрикулярных клапанах, т.к. давление в них пока ещё выше, чем давление в предсердиях. Данный период называется фазойизометрического илиизоволюмического расслабления . Когда давление в желудочках упадет настолько, что станет меньше, чем в предсердиях, открываются атриовентрикулярные клапаны, и начинается период наполнения желудочков, во время которого в них поступает кровь из предсердий. Вначале кровь движется быстро - фаза быстрого наполнения , т.к. давление в желудочках близко к нулю. Именно в этот период происходит основное кровенаполнение желудочков. Затем по мере наполнения желудочков давление крови в них возрастает и движение крови замедляется - фаза медленного наполнения.

Таблица 1 Периоды и фазы систолы желудочков (в секундах)

Таблица 2. Давление крови в полостях сердца

Сердце является главным органом человеческого организма. Его важная функция заключается в поддержании жизни. Процессы, происходящие в этом органе, приводят сердечную мышцу в возбуждение, запуская процесс, в котором чередуются сокращения и расслабления, который является жизненно необходимым циклом для поддержания ритмического кровообращения.

Работа сердца по своей сути является сменой циклических периодов и продолжается без остановки. От качества работы сердца в первую очередь зависит жизнеспособность организма.

По механизму действия сердце можно сравнить с насосом, который нагнетает в артерии кровяные потоки, поступающие из вен. Эти функции обеспечиваются особыми свойствами миокарда, такими, как возбудимость, возможность сокращаться, служить проводником, работать в автоматическом режиме.

Особенностью движения миокарда является его непрерывность и цикличность благодаря наличию на окончаниях системы сосудов (венозных и артериальных) разности давлений, один из показателей которого в магистральных венах составляет 0 мм по рт.ст., тогда как в аорте может доходить до 140 мм.

Продолжительность цикла (систола и диастола)

Для того чтобы понять суть циклической функции сердца следует разобраться в том, что такое систола и что такое диастола. Первая характеризуется освобождением сердца от кровяной жидкости, т.о. сокращение сердечной мышцы называется систолой, тогда как диастолы сопровождается заполнением полостей кровяным потоком.

Процесс чередования систолы и диастолы желудочков и предсердий, а также наступающее затем общее расслабление, носит название цикла сердечной деятельности.

Т.е. открытие створчатых клапанов происходит в момент систолы. При сокращении створки во время диастолы кровь приливает к сердцу . Период паузы также имеет большое значение, т.к. створчатые клапаны закрыты в течение этого времени для отдыха.

Таблица 1. Длительность цикла у человека и животных в сравнении

Продолжительность систолы составляет у человека по существу такой же период, как и диастола, тогда как у животных этот период длится несколько дольше.

Длительность разных фаз цикла работы сердца определяется по частоте сокращений. Их учащение влияет на протяженность всех фаз, в большей степени, это относится к диастоле, становящейся заметно меньше. В стадии покоя здоровые организмы имеют частоту сердечных циклов в минуту в количестве до 70. В этом же время они могут иметь длительность до 0,8 с.

До сокращений миокард бывает расслаблен, его камеры заполняются кровяной жидкостью, поступившей из вен. Отличием этого периода служит полное раскрытие клапанов, а давление в камерах — в предсердиях и желудочках сохраняется на одинаковом уровне. Импульс возбуждения миокарда берет начало от предсердий.

Затем он провоцирует рост давления и вследствие разницы кровяной поток постепенно выталкивается.

Цикличность работы сердца отличает уникальная физиология, т.к. он самостоятельно обеспечивает себе импульс для активности мышцы, посредством аккумулирования электрической стимуляции.

Фазовая структура с таблицей

Для проведения анализа изменений в сердце нужно также знать из каких фаз состоит этот процесс. Существуют такие фазы, как: сокращение, изгнание, расслабление, наполнение. Каковы периоды, последовательность и место в цикле работы сердца отдельных видов каждой из них можно увидеть в Таблице 2.

Таблица 2. Показатели сердечного цикла

Систола в предсердиях	0.1 с
	Периоды	Фазы
Систола в желудочках0,33 с	напряжения - 0,08 с	асинхронного сокращения - 0,05 с
		изометрического сокращения - 0.03 с
	изгнания 0,25 с	быстрого изгнания - 0,12 с
		медленного изгнания - 0,13 с
Диастола желудочков 0,47 с	расслабления - 0,12 с	Протодиастолический интервал - 0.04 с
		изометрического расслабления - 0.08 с
	наполнения - 0,25 с	быстрого наполнения - 0,08 с
		медленного наполнения - 0.17 с

К ардиоцикл подразделяется на несколько фаз, имеющих определенное назначение и длительность, обеспечивая правильное направление тока крови по порядку, точно установленному природой.

Названия фаз цикла:

Видео: Сердечный цикл

Звуки сердца

Деятельность сердца характеризуются издаваемыми циклическими звуками, они напоминают постукивание. Составляющими каждого удара служат два легко различимых тона.

Один из них возникает от сокращений в желудочках, импульс которых возникает от захлопывающихся клапанов, закрывающих атриовентрикулярные отверстия во время напряженности миокарда, препятствуя проникновению кровяного потока назад в предсердия.

Звук в это время появляется непосредственно при смыкании свободных краев. Этот же удар производится при участии миокарда, стенок легочного ствола и аорты, сухожильных нитей.

Следующий тон возникает в период диастолы от движения желудочков, являясь в тоже время следствием деятельности полулунных клапанов, не дающих кровяному потоку проникнуть обратно, выполняя функции преграды. Стук становится слышен в момент соединения в просвете краев сосудов.

Помимо двух наиболее заметных тонов в цикле работы сердца существуют еще два, называемых третьим и четвертым. Если для того чтобы услышать первые два достаточно фонендоскопа, то остальные могут быть зарегистрированы лишь специальным прибором.

Прослушивание ударов сердца крайне важно для диагностики его состояния и возможных изменений, позволяющих судить о развитии патологий. Некоторым недугам этого органа характерно нарушение цикличности, раздваивание ударов, изменение их громкости, сопровождение дополнительными тонами или иными звуками, включая писки, щелчки, шумы.

Видео: Аускультация сердца. Основные тоны

Сердечный цикл – уникальная, созданная природой физиологическая реакция организма, необходимая для поддержания его жизнедеятельности. Этот цикл имеет определенные закономерности, к которым относятся периоды сокращения и расслабления мышц.

По итогам фазового анализа деятельности сердца можно сделать вывод, что два основных его цикла промежутки активности и отдыха, т.е. между систолой и диастолой, по существу примерно одинаковые.

Важным показателем здоровья человеческого организма, определяемого по деятельности сердца, является характер его звуков, в особенности должны вызывать настороженное отношение шумы, щелчки и т.п.

Для того чтобы избежать развития патологий в сердце необходимо своевременное прохождение диагностики в медицинском учреждении, где специалист сможет оценить изменения в сердечном цикле по его объективным и точным показателям.

Октябрь 23, 2017 Нет комментариев

Функциональной мерой насосной функции сердца принято считать сердечный цикл, который включает 2 фазы - систолу и диастолу.

Фаза диастолы

В начале диастолы, сразу после закрытия аортального клапана давление в левом желудочке меньше аортального, но превышает предсердное, т.к. аортальный и митральный клапаны закрыты. Это короткий изоволюмический период диастолы (период изометрической релаксации желудочка). Затем давление в желудочке падает ниже предсердного давления, что вызывает открытие митрального клапана и поступление крови из предсердия в желудочек.

В наполнении желудочка выделяют три периода:

1) фазу раннего (быстрого) наполнения, в течение которой происходит наибольшее поступление в желудочек крови, накопившейся в предсердии. Затем наполнение желудочка замедляется; при этом предсердие выполняет роль каната для возврата крови в сердце (диастаз);

2) диастаз [(греч. diastasis - разделение) в кардиологии - это показатель сократительной функции левого предсердия, представляющий собой разность давлений в левом предсердии в конце и начале диастолы] и

3) сокращение предсердия, которое обеспечивает наполнение желудочка до его конечного диастолического объема.

В эту фазу кровь частично течет ретроградно через отверстия легочных вен из-за отсутствия в них клапанов.

Во время диастолы потоки крови из периферических сосудов системного кровообращения направляются в правое предсердие, а из малого круга кровообращения - в левое. Перемещение крови из предсердий в желудочки происходит при открытии трикуспидального и митрального клапанов.

В фазу ранней диастолы кровь свободно поступает из венозных сосудов в предсердия и при открытии трикуспидального и митрального клапанов заполняет соответственно правый и левый желудочки. Происходящее в конце диастолы желудочков сокращение предсердий (систола предсердий) обеспечивает дополнительный активный приток крови в желудочковые камеры. Это заключительное поступление крови составляет 20-30% от всего объема диастолического наполнения желудочков.

Фаза систолы

Затем начинается процесс сокращения желудочков - систола. Во время систолы внутрижелудочковое полостное давление увеличивается и когда оно превышает давление в предсердиях, митральный и трикуспидальный клапаны принудительно захлопываются. В процессе сокращения желудочков существует короткий промежуток времени, когда все четыре клапана (отверстия) сердца закрыты.

Это детерминировано тем, что давление в желудочках может быть достаточно высоким, чтобы захлопнуть митральный и трикуспидальный клапаны, но недостаточно высоким, чтобы открыть аортальный и легочный. При закрытии всех сердечных клапанов желудочковые объемы не изменяются. Этот кратковременный период в начале систолы желудочков называют периодом изоволюмического сокращения.

В процессе дальнейшего сокращения желудочков давление в них начинает превышать давление в аорте и легочной артерии, что обеспечивает открытие аортального и легочного клапанов и выброс крови из желудочков (период гетерометрического сокращения, или фаза выброса). Когда систола заканчивается и давление в желудочках падает ниже давления в легочной артерии и аорте, легочный и аортальный клапаны захлопываются.

Несмотря на то, что сердечные циклы правого и левого сердца полностью идентичны, физиология этих двух систем различается. Это различие имеет функциональный характер и в современной кардиологии дифференцируют по признаку комплаенса (от англ, compliance - соответствие, согласие) систем. В аспекте обсуждаемого вопроса «соответствие» - это мера зависимости между давлением (Р) и объемом (V) в закрытой гемодинамической системе. Комплаенс отражает регуляторный компонент системы. Различают системы с высоким и низким комплаенсом. Для системы правого сердца, осуществляющей кровоток через правое сердце (правое предсердие и желудочек) и в сосудах легочной артерии, характерен высокий комплаенс. В этой “венозной системе” значительные колебания объема крови, включая его повышение, в правом желудочке при нормальных физиологических условиях существенно не влияют на давление в сосудах малого круга кровообращения.

Благодаря высокому комплаенсу правого желудочка и сосудов системы легочной артерии обеспечивается полноценный систолический выброс крови из правого желудочка в легочную артерию, в которой давление очень низкое - находится в диапазоне от 25 до 30 мм рт. ст., что составляет примерно 1/4-1/5 часть от уровня нормального системного артериального давления (100-140 мм рт. ст.).

Таким образом, в норме тонкостенный, т. е. относительно маломощный, правый желудочек справляется с перекачиванием больших объемов крови благодаря его высокой функциональной совместимости (высокому комплаенсу) с легочной артерией. Если бы в эволюции не сформировался данный комплаенс, то в условиях повышенного кровенаполнения правого желудочка (напр., незаращение межжелудочковой перегородки со сбросом крови из левого желудочка в правый, гиперволемия) развивалась бы легочная гипертензия (т. е. повышение давления в легочной артерии) - тяжелая форма патологии с высоким риском летального исхода.

В отличие от правого сердца и легочного кровообращения, левое сердце и большой круг кровообращения представляют собой систему с низким комплаенсом. Входящие в эту артериальную систему «высокого давления» структуры существенно отличаются от системы правого сердца: левый желудочек толще и массивнее правого; аортальный и митральный клапаны более толстые, чем легочный и трикуспидальный; системные артерии мышечного типа, т. е. артериолы - это довольно «толстостенные трубки».

В норме даже небольшое уменьшение минутного объема сердца приводит к заметному увеличению тонуса артериол - резистивных сосудов («кранов сосудистой системы», как их называл И.М. Сеченов) и, соответственно, повышению уровня системного диастолического давления крови, которое в основном зависит от тонуса артериол. Напротив, увеличение минутного объема сердца сопровождается снижением тонуса резистивных сосудов и снижением диастолического давления.

Эти факты, т. е. разнонаправленность изменений объема крови и кровяного давления, свидетельствуют о том, что «артериальная система» левого сердца является системой с низким комплаенсом. Итак, основным фактором, детерминирующим кровоток в венозной системе правого сердца, является объем крови, а в артериальной системе левого сердца - тонус сосудов, т. е. кровяное давление.

Цели урока

Образовательная: изучение строения сердца; формирование у учащихся новых понятий о сердечном цикле и автоматизме работы сердца, представлений об особенностях регуляции сердечных сокращений.

Развивающая: развитие у учащихся общебиологических представлений о взаимосвязи строения и функции сердца.

Воспитательная: формирование научного мировоззрения на конкретных примерах научных открытий, успехов медицины.

Оборудование : разборная модель сердца, таблица с изображением строения сердца, сердечного цикла, карточки-задания, ножницы, клей, фломастеры; магнитофон, компьютер, проектор.

Форма проведения : урок в музее – заочная экскурсия.

Оформление : на доске «Маршрутный лист по экспозиции музея «Кардиология»», эпиграф: «Сердце, подобно жернову, дающему муку, когда засыпано достаточно зерна, но стирающемуся, когда его не подсыпают» (К.Вебер).

Ход урока

I. Мотивационный этап (подготовка к активному восприятию темы)

Раздается звук биения сердца. Учитель читает отрывок из стихотворения Э.Межелайтиса «Сердце».

Что такое сердце?
Камень твердый?
Яблоко с багрово-красной кожей?
Может быть, меж ребер и аортой
Бьется шар, на шар земной похожий?
Так или иначе, все земное
Умещается в его пределы,
Потому что нет ему покоя,
До всего есть дело.

Много литературных произведений посвящено сердцу. Все, наверное, помнят «смелое сердце Данко» из рассказа М.Горького, «Старуха Изергиль»; сказку Гауфа «Холодное сердце». Горячее сердце и холодное, бескорыстное и жадное, отзывчивое, доброе и жестокое, смелое, гордое и злое… Какое оно, мое сердце? Об этом и пойдет речь на нашем уроке, который пройдет в музее.

Чтобы попасть в музей, нужно получить билет, который выдается только выполнившим задание.

Задание 1 (индивидуальный опрос)

Заполните пропуски.

Кровь, межклеточное вещество и лимфа образуют … (внутреннюю среду организма ).

Жидкая соединительная ткань – … (кровь ).

Растворенный в плазме белок, необходимый для свертывания крови, – … (фибриноген ).

Плазма крови без фибриногена называется … (сывороткой крови ).

Безъядерные форменные элементы крови, содержащие гемоглобин, – … (эритроциты ).

Состояние организма, при котором в крови уменьшается количество эритроцитов либо содержание гемоглобина в них, – … (анемия ).

Человек, дающий свою кровь для переливания, – … (донор ).

Защитная реакция организма, например против инфекций – … (воспаление ).

Способность организмов защищать себя от болезнетворных бактерий и вирусов – … (иммунитет ).

Ослабленные или убитые микроорганизмы – возбудители заболеваний, вводимые в организм человека для повышения активности иммунной системы, – … (вакцина ).

Белки, вырабатываемые лимфоцитами при контакте с чужеродным организмом или белком, – … (антитела ).

К органам кровообращения относятся … (сердце и сосуды ).

Сосуды, по которым кровь течет от сердца, – … (артерии ).

Мельчайшие кровеносные сосуды, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями, – … (капилляры ).

Путь крови от левого желудочка до правого предсердия – … (большой круг кровообращения ).

Задание 2 (групповая работа по проблемным вопросам)

В одной популярной книге по физиологии образно сказано: «Каждую секунду в красном море миллионы кораблей терпят крушение и опускаются на дно. Но миллионы новых кораблей выходят из гаваней вновь в плавание». Что подразумевается под «кораблями» и «гаванями»? (Корабли – эритроциты, гавани – красный костный мозг. )

И.П. Павлов сказал: «В организме имеется «чрезвычайная» реакция, при которой организм жертвует какой-то частью для спасения целого». О чем это сказано? (О фагоцитозе .)

Известно, что за сутки у человека заменяется около 25 г крови. Сколько крови образуется за 70 лет? (Около 640 кг. )

Рассмотрите микропрепараты крови человека и лягушки. Укажите сходство и различие.

II. Изучение нового материала (рассказ с элементами беседы)

Директор музея. Я рад, что вы заинтересовались экспонатами нашего музея. Наш музей называется «Кардиология». Кардиология – раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики. Образован музей в 2005 г., на базе 8-го класса школы № 5. С музеем вас познакомят наши сотрудники.

Экскурсовод (демонстрация на экране пульсирующего сердца ). Прислушайся. Что бы ты ни делал – спал, ел, бежал, – всегда раздается приглушенный, ритмичный стук. Это бьется твое сердце. Сожми свою руку в кулак – ты увидишь, какого оно размера. Сердце представляет собой мышечный орган, который постоянно сокращается и заставляет кровь двигаться по твоему телу.

Сердце расположено в грудной полости за грудиной, от середины сдвинуто несколько влево, масса его около 300 г.

Оно покрыто тонкой и плотной оболочкой, образующей замкнутый мешок – околосердечную сумку, или перикард.

Ученик. Хотелось бы знать, какова роль околосердечной сумки?

Экскурсовод. В околосердечной сумке содержится серозная жидкость, увлажняющая сердце и уменьшающая трение при его сокращениях.

Стенка сердца имеет три слоя. Эпикард – наружный серозный слой, покрывающий сердце (срастается с перикардом). Миокард – средний мышечный слой, образованный поперечнополосатой сердечной мышцей. Каждое мышечное волокно содержит 1–2 ядра, множество митохондрий. Эндокард – внутренний эпителиальный слой.

Давайте разберемся, из чего же состоит сердце. Условно оно делится перегородкой на две половинки: левую и правую. Левая состоит из левого желудочка и левого предсердия. Между ними находится двухстворчатый клапан – у него только две створки (также он называется митральным). Правая половина сердца состоит из правого желудочка и правого предсердия. Они тоже отделены друг от друга клапаном, но этот клапан имеет три створки и поэтому называется трехстворчатым (трикупсидальным). Клапаны открывают и закрывают проход между предсердиями и желудочками, заставляя кровь течь в одном направлении.

Между желудочками и артериями расположены полулунные клапаны, каждый из которых состоит из трех кармашков. Клапаны сердца и сосудов обеспечивают движение крови строго в одном направлении: по артериям от сердца, по венам к сердцу, из предсердий в желудочки.

Внешнее строение сердца

Стенки камер сердца различаются по толщине в зависимости от выполняемой работы. При сокращении стенок предсердия выполняется небольшая работа: кровь подается в желудочки, поэтому стенки предсердий относительно тонкие. Правый желудочек проталкивает кровь по малому кругу кровообращения, а левый выбрасывает кровь в большой круг кровообращения, поэтому его стенки в 2–3 раза толще стенок правого.

В сердце чрезвычайно интенсивно протекают обменные процессы: клетки мышечной ткани содержат множество митохондрий, и ткань хорошо снабжается кровью. Масса сердца составляет около 0,5% от массы тела, при этом 10% крови, выбрасываемой аортой, идет в коронарные или венечные сосуды, питающие само сердце. Аорта (греч.) – «прямая артерия».

Ученик. Что обеспечивает быстрое сокращение камеры сердца?

Экскурсовод. Мышечные волокна разветвляются и соединяются между собой концами, образуя сложную сеть, за счет чего и обеспечивается быстрое сокращения камеры как единой структуры.

Ученик. Как же работает сердце?

Экскурсовод. Сердце – это неутомимый мотор, который не знает ни выходных, ни праздников, ни каникул. За день сердце сокращается почти 100 тыс. раз, а за 1 ч перекачивает около 300 л крови (демонстрация «сердце – насос»). На один удар сердце затрачивает столько энергии, что ее хватило бы, чтобы поднять груз весом 200 г на высоту 1 м, а за 1 мин сердце могло бы поднять этот груз на высоту 20-этажного дома.

Внутреннее строение сердца

А сейчас рассмотрим работу сердца на примере одного сердечного цикла.

Сердечный цикл – это последовательность событий, происходящий за время одного сокращения сердца, которое длится менее 1 с. Сердечный цикл состоит из трех фаз.

Во время сокращения (систолы) предсердий, которое длится около 0,1 с, желудочки расслаблены, створчатые клапаны открыты, полулунные закрыты. Сокращение (систола) желудочков длится около 0,3 с. При этом предсердия расслаблены, створчатые клапаны закрыты (сухожильные нити не дают им прогибаться, а крови затекать в предсердие), кровь устремляется в легочную артерию и аорту. Полное расслабление сердца – сердечная пауза, или диастола, – длится около 0,4 с.

Воронежские ученые Ю.Д. Сафонов и Л.И. Якименко определили, что в течение одного сердечного цикла клапаны и сердечная мышца участвуют в 40 последовательных движениях. Оптимальный режим работы сердца: предсердия работают 0,1 с и отдыхают 0,7 с, а желудочки работают 0,3 с и 0,5 с отдыхают.

Самостоятельная работа: заполнить таблицу «Сердечный цикл».

Таблица. Сердечный цикл

Фазы сердечного цикла	Продолжительность фаз (с)	Состояние клапанов	Движение крови
Сокращение предсердий (систола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	предсердие – желудочек
Сокращение желудочков (систола)		створчатые закрыты, полулунные открыты	желудочек – предсердие
Пауза. Расслабление предсердий и желудочков (диастола)		створчатые открыты, полулунные закрыты	вены – предсердие, желудочек

Задача (для экскурсантов). Человеку 80 лет. Определите, сколько лет отдыхали у него желудочки сердца, считая, что средняя частота биений сердца составляла 70 ударов в одну минуту. (46 лет. )

Ученик. Чем обусловлена высокая работоспособность сердца?

Экскурсовод. Она обеспечивается следующими факторами:

– высоким уровнем обменных процессов, происходящих в сердце;
– усиленным снабжением мышц сердца кровью;
– строгим ритмом деятельности сердца (фазы работы и отдыха каждого отдела строго чередуются).

Ученик. Требования, предъявляемые организмом к сердечно-сосудистой системе, постоянно изменяются. Сердце отвечает на это изменением частоты сокращений. Что же влияет на работу сердца?

Экскурсовод. Вспомним известные нам способы регуляции функций в организме.

Во-первых, это нервная регуляция, а во-вторых – это гуморальная регуляция активности сердца. ЦНС постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. В продолговатом мозге находится центр кровообращения, из которого выходит пара парасимпатических нервов, уменьшающих частоту и силу сокращений. Сильное возбуждение блуждающего нерва вызывает остановку сердца (опыт Гольца). Например, удар в живот может оказаться смертельным; раздражение органов брюшной полости замедляет сердечные сокращения. Из шейного симпатического узла выходят симпатические нервы, учащающие и усиливающие сердечные сокращения. Таким образом, сердце имеет двойную иннервацию: парасимпатическую и симпатическую.

Гуморальная регуляция активности сердца обеспечивается веществами, циркулирующими в крови. Работу сердца тормозят: ацетилхолин, соли натрия, увеличение рН крови. Усиливают работу сердца адреналин (при остановке сердца его вводят прямо в сердечную мышцу), соли калия, уменьшение рН. Влияют на сердечную деятельность гормоны – секреты эндокринных желез: тироксин (щитовидная железа), инсулин (поджелудочная железа), кортикостероидные гормоны (надпочечники), гормоны гипофиза.

Нервная и гуморальная регуляция тесно взаимосвязаны и составляют единый механизм регуляции сокращений сердца.

Ученик. Почему сердце сокращается даже вне организма?

Экскурсовод. Оно имеет собственный «встроенный» механизм, обеспечивающий сокращение мышечных волокон. Импульсы идут от предсердий к желудочкам. Эту способность сердца ритмично сокращаться без внешних раздражений, а только под влиянием импульсов, возникающих в нем, называют автоматизмом .

Автоматизм обеспечивают особые мышечные клетки. Они иннервированы окончаниями вегетативных нейронов. В этих клетках мембранный потенциал может достигать 90 мВ, что и приводит к генерации волны возбуждения. Изменение этих потенциалов можно зарегистрировать специальной аппаратурой – их запись представляет собой электрокардиограмму.

Таким образом, сердце сокращается (в среднем) 70 раз в 1 мин, 100 тыс. раз в сутки, 40 млн раз в год, и около 2,5 млрд раз в течение жизни. При этом оно перекачивает следующие объемы крови: за 1 мин – 5,5 л, за сутки – 8 тыс. л, за 70 лет – около 200 млн л.

Ученик. Какие важные события были в истории кардиологии в нашей стране?

Экскурсовод. В 1902 г. А.А. Кулябко оживил сердце ребенка через 20 ч после его смерти, а позже проф. С.С. Брюхоненко оживил сердце даже через 100 ч после смерти. В 1897–1941 гг. было проведено 315 операций на сердце. В 1948 г. А.Н. Бакулев провел первую операцию на митральном клапане. В 1961 г. был создан Институт сердечно-сосудистой хирургии им. А.Н. Бакулева. В 1967 г. хирург из Кейптауна проф. Кристиан Барнард впервые провел операцию по трансплантации сердца человеку, а ровно через 20 лет такую же операцию осуществил проф. В.И. Шумаков в СССР.

Обобщение и систематизация знаний

Задание 1. Сопоставьте термины и понятия

Термины

• Перикард.
• Эпикард.
• Миокард.
• Эндокард.
• Артерии.
• Аорта.
• Капилляры.
• Правое предсердие.
• Желудочки.
• Клапаны.
• Сердце.
• Кардиология.

Понятия

• Околосердечная сумка.
• Наружный серозный слой.
• Средний мышечный слой.
• Внутренний слой.
• Сосуды, несущие кровь от сердца, «гладкие воздухоносители», «воздушные жилы».
• Самый крупный артериальный сосуд в теле человека.
• Самые тонкие (от лат. капиллярос – волосяной) кровеносные сосуды.
• Камера сердца (от лат. атриум – передний двор), куда впадают полые вены.
• Отделы сердца, проталкивающие кровь в артерии.
• Образования (от нем. клаппе – крышка, заслонка, закрывание просвета), препятствующие прохождению крови из желудочков в предсердия.
• Главный орган кровеносной системы.
• Раздел медицины, изучающий строение, функции и заболевания сердечно-сосудистой системы, а также разрабатывающий методы их диагностики, лечения и профилактики.

Задание 2. Тест (взаимопроверка)

	Варианты ответов
А. Какие клапаны находятся между желудочками и предсердиями?	1. Полулунные клапаны
Б. Как называются сосуды, по которым движется кровь от сердца?	2. Артерии
В. Какая камера сердца имеет стенки наибольшей толщины?	3. Усиливают работу сердца
Г. Какие клапаны находятся между левым желудочком и аортой, правым желудочком и легочной артерией?	4. Перикард
Д. Как называются сосуды, по которым движется кровь к сердцу?	5. Три
Е. Чему способствуют адреналин и соли калия?	6. Правый желудочек
Ж. Какова роль парасимпатического отдела ЦНС?	7. Двух- и трехстворчатые клапаны
З. Какая камера выбрасывает кровь в легочную артерию?	8. Уменьшает частоту и силу сокращений
И. Чем окружено сердце?	9. Вены
К. Что снабжает сердечную мышцу кровью?	10. Правая и левая коронарные артерии
Л. Сколько отделов в сердце?	11. Автоматизм
М. Каково число фаз в сердечном цикле?	12. Левый желудочек
Н. Как называется фаза сокращения предсердий или желудочков сердца?	13. Диастола
О. Как называется сердечная пауза?	14. Систола
П. Как называется способность сердца ритмически сокращаться?	15. Четыре

Ответы: А – 7, Б – 2, В – 12, Г – 1, Д – 9, Е – 3, Ж – 8, З – 6, И – 4, К – 10, Л – 15, М – 5, Н – 14, О – 13, П – 11.

Самостоятельная работа по итогам экскурсии

Творческое задание: оформление и защита методического пособия «Сердце человека».

Подведение итогов

Домашнее задание

Изучить материал о строении и работе сердца в учебнике, решить задачу.

Задача. Известно, что сердце человека сокращается в среднем 70 раз в 1 мин., при каждом сокращении выбрасывая около 150 см3 крови. Какой объем крови перекачивает ваше сердце за 6 уроков в школе?