Диастола и работа сердца в физиологии

Диастола — это момент, когда сердечная мышца расслабляется и кровь снова может скапливаться в сердце. Если систола — это выброс крови, то диастола — наполнение. Именно чередование этих двух фаз поддерживает ритм кровообращения.

Почему диастола так важна для работы сердца?

Сердце работает не как простой насос, который только выталкивает кровь. Половина работы происходит тогда, когда сердце, казалось бы, «отдыхает». Этот момент покоя и есть диастола, то есть расслабление сердечной мышцы. Без неё желудочки не наполняются кровью, и следующая систола не может быть эффективной.

Сердце — это полый мышечный орган конусовидной формы. Оно расположено в переднем средостении, большей частью в левой половине грудной полости. Сердце человека примерно размером с его кулак и весит ~300 г. У сердца выделяют более широкую часть — основание, суженную часть — верхушку и 3 поверхности: переднюю, заднюю и нижнюю.

Сердце человека четырёхкамерное. В нём 2 предсердия и 2 желудочка. Основная функция диастолы — обеспечить непрерывное движение крови по сосудам. Кровь переносит кислород, питательные вещества и вещества, участвующие в защите организма, и помогает поддерживать стабильность внутренней среды.

Простая истина: сердце — это не просто цифра на пульсометре спортсмена. Это ритмичная система, в которой сокращение и расслабление должны точно сменять друг друга.

Большой и малый круги кровообращения

Кровеносные сосуды образуют 2 круга кровообращения: большой и малый. Большой круг начинается в левом желудочке. Оттуда кровь движется в аорту, артерии, артериолы, капилляры, вены и, наконец, в полые вены, которые впадают в правое предсердие.

Большой круг несёт артериальную кровь к органам. В тканях кровь отдаёт кислород и становится венозной. Затем она собирается в венах, поступает в верхнюю и нижнюю полые вены и попадает в правое предсердие. Здесь по артериям течёт артериальная кровь, а по венам — венозная.

Малый круг начинается в правом желудочке. Кровь движется в лёгочный ствол, лёгочные артерии, артериолы лёгких, капилляры, вены и лёгочные вены, которые впадают в левое предсердие. В лёгочных капиллярах кровь снова обогащается кислородом: O2 поступает в кровь, а CO2 отдаётся.

В малом круге картина обратная: по артериям течёт венозная кровь, а по венам — артериальная. Артерия — это сосуд, который уносит кровь от сердца. Вена приносит кровь обратно к сердцу, в сторону диастолы.

Диастола, систола и сердечный цикл

Работа сердца складывается из ритмично повторяющихся сокращений и расслаблений предсердий и желудочков. Сокращение в сердечном цикле — это систола. Расслабление — диастола. Они чередуются не произвольно, а в строго определённом порядке.

• Сначала одновременно сокращаются оба предсердия. Кровь переходит из предсердий в желудочки, и эта фаза длится 0,1 сек.
• Затем начинается одновременное сокращение желудочков, которое длится 0,3 сек.
• После сокращения начинается расслабление желудочков, то есть диастола, длительностью 0,4 сек.

Систола и диастола вместе образуют один сердечный цикл. Систола — это выброс крови из желудочка. Диастола — это повторное накопление крови в сердце. Принципиальной разницы в длительности цикла и изменениях объёма между правой и левой половинами сердца нет. Различие заключается главным образом в давлении, которое развивают желудочки.

Сокращение предсердий добавляет в желудочки, наполнившиеся во время расслабления, ещё одну порцию крови. Она составляет 8–10 % от общего объёма. Объём наполнения желудочков — 70-80 мл, а в каждом желудочке содержится 150 мл крови — это называется конечным диастолическим объёмом желудочков.

В состоянии покоя при каждом сокращении сердце выбрасывает в кровоток из каждого желудочка около 70 мл крови. Если частота сердечных сокращений составляет 70 уд/мин, то за один час в обращении оказывается около 294 л крови. За 24 часа это даёт 7096 л. У хорошо тренированных людей рабочий объём может быть ещё больше.

Работа правого желудочка в 6-7 раз меньше работы левого. Причина проста: давление в лёгочной артерии во столько же раз ниже давления в аорте. Ударный и минутный объёмы в обоих желудочках при этом одинаковы.

Свойства сердечной мышцы и диастола

У сердечной мышцы есть несколько свойств, которые позволяют ей работать ритмично и без сознательного управления. Первое из них — автоматизм. Это способность сердца ритмично сокращаться независимо от внешнего раздражения. Возбуждение возникает в самом сердце и по проводящей системе передаётся в разные участки сердечной мышцы.

Другие важные свойства — возбудимость, проводимость возбуждения и сократимость. Проводимость возбуждения означает, что импульс распространяется по проводящей системе. Сократимость — это способность сердечной мышцы сокращаться. Эти свойства необходимы для точной смены как систолы, так и диастолы.

Возбуждённая сердечная мышца на какое-то время становится невосприимчивой к новым раздражителям, то есть рефрактерной. В зависимости от частоты сердечных сокращений это может длиться 0,13–0,20 сек. В это время сердечная мышца новые раздражители не воспринимает. Так предотвращается длительное сокращение, и сердце может работать ритмично.

Период абсолютной рефрактерности длится 0,20 0,13 с. Помимо него выделяют период относительной рефрактерности, когда сердечная мышца всё же может ответить на очень сильный стимул. Это называется супернормальностью.

Дыхательная аритмия означает колебания частоты сердечных сокращений: на вдохе ритм учащается, на выдохе замедляется. Синусовая аритмия — это тоже изменение ритма, которое исходит из естественного центра ритма сердца.

ЭКГ, тоны сердца и механические проявления

Если электрические явления, сопровождающие работу сердца, регистрировать с поверхности тела, получается электрокардиограмма, или ЭКГ. Обычно электроды крепят к рукам и ногам: I ПР, ЛР; II ПР, ЛН; III ЛР, ЛН.

На электрокардиограмме отклонения обозначают буквами P, Q, R, S и T. Зубец P возникает при распространении возбуждения по предсердиям. Зубцы Q, R и S образуют комплекс QRS и соответствуют деполяризации желудочков. Зубец T отражает реполяризацию желудочков. Время от начала зубца P до начала зубца Q показывает, как возбуждение распространяется от предсердий к желудочкам. Время от начала зубца Q до конца зубца T — это электрическая систола желудочков.

У здорового человека различимы все 5 зубцов. Если форма зубцов или интервалы между ними меняются, это может говорить о состоянии системы проведения возбуждения сердца и миокарда. Сила сокращения сердечной мышцы зависит, в частности, от длины до сокращения, от наполнения кровью в диастоле, а также от запасов энергии и кислорода.

При работе сердца возникают и звуки — тоны сердца. I систолический тон появляется в начале систолы желудочков. II диастолический тон возникает при закрытии полулунных клапанов во время диастолы желудочков. Выделяют также III и IV тоны сердца. III связан с колебаниями стенок желудочков в фазе наполнения. IV возникает во время систолы предсердий в конце фазы наполнения.

При выслушивании обычно слышны I тон, который ниже и продолжительнее, и II тон, который выше и короче. Регистрация тонов сердца называется фонокардиографией. Полученный график — фонокардиограмма. Выслушивание тонов сердца помогает врачу оценить состояние клапанов. Шумы могут возникать, если клапаны закрываются не полностью или отверстия между полостями сердца сужены.

К механическим проявлениям относятся верхушечный толчок, передающиеся на грудную клетку колебания тонов сердца, артериальный пульс и венный пульс. Верхушечный толчок даёт информацию прежде всего о левом желудочке. Венный пульс отражает изменения наполнения правой половины сердца и околосердечных вен в течение сердечного цикла.

Артериальное давление, диастола и движение крови по сосудам

Кровь течёт из области с более высоким давлением в область с более низким. Объёмная скорость течения зависит от разницы давлений и сопротивления кровотоку. Объёмная скорость крови одинакова в аорте, лёгочном стволе, артериях, капиллярах и венах, а вот линейная скорость в разных местах различается.

Линейная скорость — это скорость продвижения крови по сосудам. Она зависит главным образом от суммарного просвета сосудов. Чем меньше просвет, тем выше скорость. Быстрее всего кровь движется в аорте, примерно 0,5 м/с. При сокращении, в фазе изгнания, линейная скорость крови достигает максимума.

Венозному кровотоку помогают мышечный насос, присасывающе-нагнетающая работа дыхания и механизм клапанной плоскости сердца в диастоле. На венозный приток влияют также положение тела, работа мышц и термические нагрузки.

Артериальное давление зависит от объёма крови в кровеносной системе, вязкости крови, минутного объёма сердца, а также от сопротивления сосудов и капилляров. Самое высокое давление — в аорте, более низкое — в полых венах. Именно разница этих давлений заставляет кровь двигаться.

В аорте и в крупных артериях вблизи сердца давление пульсирует. В фазе изгнания левого желудочка давление достигает максимума. Это называется систолическим давлением. После окончания сокращения и закрытия полулунных клапанов давление в аорте к концу диастолы снижается до уровня диастолического давления.

У взрослого человека систолическое артериальное давление обычно составляет 110-125 мм рт. ст., а диастолическое — 65-80 мм рт. ст. Нормотония означает, что давление в норме. Гипотония — пониженное давление. Гипертония — повышенное давление.

Измерение давления и влияние тренировочной нагрузки

Давление можно измерить 1) напрямую, то есть инвазивно, введя в сосуд канюлю, соединённую с манометром, или 2) косвенно, то есть неинвазивно. На практике обычно используют метод Короткова: артериальное давление измеряют на плечевой артерии с помощью манжеты и стетоскопа.

Манжету накладывают на плечо. Давление повышают, пока артерия под манжетой не пережмётся и кровоток не прекратится. Затем давление медленно спускают. Когда появляются тоны Короткова, фиксируют систолическое артериальное давление. Когда тоны резко ослабевают или исчезают, это соответствует диастолическому артериальному давлению.

При физической работе работа сердца становится интенсивнее. В покое частота сокращений сердца колеблется между 60 и 80. У физически тренированного человека работа сердца усиливается в основном за счёт увеличения силы сокращений, в меньшей степени — за счёт учащения ритма. У нетренированного человека при росте тренировочной нагрузки сокращения учащаются сильнее.

Сердце новорождённого бьётся примерно 140 ударов в минуту. Учащение сердцебиения отмечают и у пожилых людей, например 90-95 уд/мин. Брадикардия означает урежение сокращений. Тахикардия означает ускоренную работу сердца и может возникать при заболеваниях с высокой температурой.

Ударный объём — это количество крови, которое левый желудочек выбрасывает в аорту, а правый — в лёгочную артерию за одно сокращение в рамках сердечного цикла. Минутный объём показывает, сколько крови оба желудочка отправляют в кровоток за одну минуту. При физической работе объём крови, протекающей через работающие мышцы, заметно возрастает и достигает 85 % всей циркулирующей крови.

Вопросы и ответы: диастола и кровообращение

Чем отличаются систола и диастола?

Систола — это сокращение сердечной мышцы и выброс крови из желудочков. Диастола — это расслабление сердечной мышцы и наполнение сердца кровью перед следующим ударом.

Почему важно диастолическое артериальное давление?

Диастолическое давление показывает уровень давления в момент, когда сердце расслаблено. Оно помогает оценить, какая нагрузка приходится на сосуды между ударами сердца.

Как физическая нагрузка меняет работу сердца?

При тренировочной нагрузке мышцам требуется больше крови и кислорода. Сердце отвечает на это изменением частоты сокращений, силы сокращения и минутного объёма. У тренированного человека это происходит экономичнее.

Источник: WHO – физическая активность.

Приходи на тренировку! ArtGym