Сердечный цикл
Сокращение отделов сердца называют систолой, а расслабление — диастолой.
Сокращения сердца можно не только наблюдать невооруженным глазом, но и зарегистрировать.
Зарегистрируйте сокращения сердца лягушки.
Перед началом опыта лягушку надо обездвижить. Для этого в стеклянный сосуд, закрывающийся крышкой (эксикатор), поместите лягушку и ватку, смоченную эфиром или хлороформом.
Возьмите препаровальную дощечку (из пенопласта, пробки или дерева со вставленной по углам дощечки пробкой) и приколите булавками лягушку, лежащую брюшком кверху. Теперь обнажите ее сердце. Для этого сделайте ножницами надрез кожи ниже грудины, после чего кожу рассеките по направлению к плечевым суставам (рис. 57, 1,2). Захватите грудину пинцетом, оттяните ее кверху, надрежьте мышцы и рассеките их также по направлению к плечевым суставам.
Образовавшийся южно-мышечный лоскут осторожно поднимите пинцетом и отрежьте у его основания (рис. 57, 3, 4). Теперь видно пульсирующее сердце. С помощью маленького (глазного) анатомического пинцета в маленьких ножниц вскройте осторожно околосердечную сумку. Захватите пинцетам сердце за верхушку, подведите под него нитку и завяжите ее на уздечке сердца. Уздечка сердца представляет собой тонкий тяж, фиксирующий заднюю поверхность сердца к подлежащим тканям. Чтобы уздечка не оборвалась, ее следует перевязать возможно ближе к сердцу. Ножницами перережьте уздечку ниже места перевязки (возможно дальше от сердца). Взявшись за концы ниток на уздечке сердца, приподнимите сердце и зацепите его верхушку крючком, соединенным с ниткой.
Рис. 57. Фиксация лягушки и обнажение сердца (последовательные этапы)
Теперь соберите установку для графической регистрации сокращений сердца лягушки (рис. 58). Присоедините крючок с помощью нитки к рычажку так, чтобы получить максимальный размах рычажка. Рычажок установите в горизонтальном положении, поднимая или опуская дощечку с лягушкой. Кимограф расположите по отношению к рычажку слева так, чтобы рычажок лишь слегка касался закопченной поверхности барабана кимографа. Рычажок должен подходить к барабану по касательной. Обнаженное сердце лягушки периодически смачивайте раствором Рингера, чтобы оно не подсыхало. На барабане кимографа записывается кривая сокращений сердца лягушки (рис. 59). Видно, как сокращения чередуются с расслаблениями сердца.
С помощью секундомера подсчитайте, сколько сокращений в одну минуту делает сердце лягушки.
Если нет кимографа и рычажка, то для наблюдения сокращений сердца лягушки можно воспользоваться мышечным столиком. Нить от крючка, соединенного с верхушкой сердца, перекиньте через блок мышечного столика, подвесив к свободному концу нити груз 5—10 г. К верхней части мышечного столика прикрепите шкалу с делениями и стрелку. При сокращениях сердца стрелка перемещается по шкале. По числу колебаний стрелки мышечного столика можно определить количество сокращений сердца в одну минуту.
А — общая схема установки: 1 — рычажок; 2 — перо; 3 — кимограф; Б — увеличенное изображение чернильно-пишущего приспособления: 1 — рычажок; 2 — перо; 3 — металлический капилляр; 4 — резиновая груша; 5 — стеклянный наконечник от пипетки.
Период, охватывающий одно сокращение и расслабление сердца, называют сердечным циклом. В состоянии относительного покоя сердце человека сокращается примерно 75 раз в минуту. Это значит, что весь цикл продолжается около 0,8 с (60:75).
А сколько времени продолжался сердечный цикл у лягушки? (Воспользуйтесь данными опыта, который вы проделали.)
Каждый сердечный цикл состоит из трех фаз: первая — сокращение предсердий (систола предсердий), вторая — систола желудочков, третья — общая пауза.
В результате сокращений левого и правого предсердий (I фаза) кровь поступает из предсердий в желудочки, которые в это время расслаблены. Створчатые клапаны открыты в сторону желудочков и не мешают току крови. Систола предсердий длится у человека 0,1 с, после чего наступает диастола — расслабление предсердий.
1 — систола предсердий; 2 — систола желудочка; 3 — период расслабления мускулатуры желудочка; 4 — общая диастола сердца.
При систоле желудочков (II фаза) мышцы их сокращаются, давление в желудочках повышается. Створчатые клапаны при этом закрываются. Напряжение мышц желудочков нарастает, и, когда давление в желудочках станет выше, чем давление крови в аорте и легочной артерии, полулунные клапаны открываются и кровь из желудочков с силой выбрасывается в артерии. Давление в левом желудочке при систоле доходит до 130—150 мм рт. ст. В правом желудочке давление значительно ниже. Продолжается систола желудочков 0,3 с.
В III фазу (общая пауза) и предсердия, и желудочки расслаблены. Давление крови в аорте и легочной артерии теперь выше, чем в желудочках, и поэтому полулунные клапаны захлопываются. Створчатые клапаны открываются, и кровь из предсердий поступает в желудочки. Это — фаза медленного заполнения сердца кровью. Продолжительность ее около 0,4 с. При большой физической нагрузке сердце сокращается чаще, чем 75 раз в минуту, продолжительность общей паузы при этом уменьшается.
После общей паузы начинается новый сердечный цикл. Чередование фаз сердечной деятельности имеет важное значение для обеспечения безостановочной работы сердца на протяжении всей жизни человека. В течение одного сердечного цикла предсердия тратят на работу приблизительно 12,5%, а желудочки 37,5% времени; следовательно, все сердце отдыхает около 50% времени. Такой отдых в промежутках между сокращениями обеспечивает восстановление работоспособности сердца.
Последовательные ритмичные сокращения и расслабления предсердий и желудочков и деятельность клапанного аппарата сердца обеспечивают движение крови из предсердий в желудочки и из желудочков в большой и малый круги кровообращения.
Систолический и минутный объем крови. При сокращении сердца у взрослого человека, находящегося в состоянии покоя, каждый желудочек выталкивает в артерии 60—80 см3 крови. Количество крови, выбрасываемое желудочком за одно сокращение, называют ударным или систолическом объемом. Левый и правый желудочки выталкивают одинаковое количество крови. Количество крови, выбрасываемое в аорту сердцем новорожденного при одном сокращении, всего 2,5 см3. К первому году оно увеличивается в 4 раза, к семи годам—в 9 раз, а к 12 годам — в 16,4 раза. Частота сердечных сокращений, достигающая у новорожденных 140 ударов в минуту, к 13 годам снижается до 80 (табл. 12).
Изменение частоты сердечных сокращений и ударного объема
Возраст (в годах*)
| Показатель | новорожденные | 1 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | взрослые |
| Частота сердечных сокращений (пульс в 1 мин.) | 140—135 | 120 | 95 | 92 | 90 | 88 | 86 | 84 | 82 | 80 | 78 | 76 | 72 |
| Ударный объем сердца (в см3) | 2,5 | 10,2 | 20,6 | 23, 0 | 25, 0 | 27,0 | 29,2 | 31,6 | 38,4 | 35,7 | 38,5 | 44,4 | 60 и более |
Количество крови, выбрасываемое сердцем в 1 мин, называют минутным объемом. Зная количество крови, поступившее из желудочка во время систолы, и частоту сокращений сердца в минуту, можно рассчитать величину минутного объема. Если систолический объем равен 70 см3, а частота сердцебиения 75 раз в минуту, то минутный объем равен 70•75=5250 см3.
Увеличение минутного объема у тренированных спортсменов происходит главным образом за счет величины систолического объема. Сердечные сокращения при этом учащаются незначительно. У людей нетренированных минутный объем крови увеличивается в основном за счет учащения сердечных сокращений.
Известно, что при увеличении частоты сердечных сокращений укорачивается продолжительность общей паузы сердца. Из этого следует, что сердце нетренированных людей работает менее экономична и быстрее изнашивается. Не случайно сердечно-сосудистые заболевания встречаются у спортсменов значительно реже, чем у людей, не занимающихся физкультурой. У хорошо тренированных спортсменов при больших физических нагрузках ударный объем крови может возрастать до 200—250 см3.
Сердечный толчок
Во время сокращения сердце несколько изменяет свое положение в грудной клетке. Оно становится плотным, почти твердым и несколько поворачивается слева направо. При этом верху шва сердца упирается в грудную клетку в области пятого межреберного промежутка (слева). Это давление сокращающегося сердца на грудную клетку ощущается как толчок. У худых людей сердечный толчокможно видеть. Сердечный толчок — один из показателей сердечной деятельности.
Тоны сердца
Приложив узкий конец стетоскопа или фонендоскоп к области левого пятого межреберного промежутка, вы различите два звука. Эти звуки называют тонами сердца. Первый тон, протяжный, низкий и глухой, слышится во время систолы желудочков. Он вызывается сокращением мускулатуры желудочков и дрожанием захлопнувшихся створчатых клапанов. Второй тон, короткий и высокий, возникает при захлопывании полулунных клапанов в фазу диастолы желудочков.
Прослушивание тонов сердца у людей имеет диагностическое значение. Так, при пороках сердца, когда клапаны его деформируются и потому плотно не смыкаются, тоны сердца утрачивают чистоту звучания. К ним примешиваются шумы, вызванные обратным движением крови через неплотно сомкнувшиеся клапаны.
Статья на тему Сердечный цикл