Схема работы сердца человека

Сердце по праву определено важнейшим органом человеческого тела: еще с древних времен считалось, что душа расположена за грудиной и покидает тело с последним ударом. Закладка органа происходит на шестой недели внутриутробного развития. Значимость адекватного функционирования всех структур сердца определяет длину и качество жизни каждого человека. Поэтому знание основных составных анатомии и физиологии органа необходимо для ясного понимания возможных проблем и их последствий.

Как устроено человеческое сердце?

Сердце (лат. сor) – мышечно-полостное образование, которое обеспечивает адекватную поставку крови ко всем клеткам и тканям. Особенность органа заключается в автономности: индивидуальной иннервации и регуляции сократительной функции. Однако мышечные, клапанные и структуры проводящей системы крайне чувствительны к изменениям во всем организме.

Топография органа: сердце располагается в грудной полости в комплексе структур средостения (образования, которое находится между двумя легкими), занимая среднюю нижнюю часть. Орган «лежит» на диафрагме, заключенный в околосердечную сумку – перикард. Боковыми стенками прилегает к корням легких и магистральным сосудам.

Схематическое изображение внутренней структуры сердца:

При общем клиническом осмотре путем перкуссии (поколачивания) по передней стенке грудной клетки определяется относительная и абсолютная сердечная тупость. Преимущественная часть органа находится с левой стороны, правая граница – по внешнему краю грудины.

Выслушивают деятельность сердца, функционирования клапанов с помощью фонендоскопа в точках их проекции.

Анатомия

Морфологическая структура сердца определяется экспертами по-разному. Анатомически орган делят на правую и левую половину, которые соединяются посредством сосудов большого и малого круга циркуляции крови.

Во время внутриутробного развития сердце проходит разные стадии формирования камер. В случае незавершенного процесса при рождении сохраняются патологические шунты между левыми и правыми отделами, которые вызывают нарушения гемодинамики.

Камеры (полости) обеих половин соединены между собой с помощью отверстий, где направление потока регулируется деятельностью створчатых структур клапанов.

Стенка органа представлена тремя основными оболочками:

• эндокард – выстилает внутреннюю поверхность сердца, формирует сухожильные хорды (нити) и клапанный аппарат;
• миокард – мышечный слой, формирующий стенку органа, межжелудочковую перегородку и папиллярные мышцы;
• эпикард – внешняя соединительнотканная оболочка, которая считается внутренним листком околосердечной сумки. Между слоями перикарда находится небольшое количество (до 2 мл) жидкости, что обеспечивает гладкое скольжение органа во время разных фаз сердечного цикла.

Воспалительные патологии околосердечной сумки или реактивные изменения на фоне других заболеваний (например, панкреатита или острой почечной недостаточности) ведут к повышенному синтезу жидкости, которая препятствует расширению полостей сердца и адекватному притоку крови.

Камеры

Схема строения сердца подразумевает разделение органа на половины, которые представлены четырьмя основными и двумя дополнительными камерами.

Клиническое значение ушек – дополнительный объем, которым заполняется сердце при повышенных нагрузках. Однако застой крови в камерах повышает риск развития тромбов (сгустков) с возможным разнесением в сосуды мозга или миокарда и последующим инсультом или инфарктом.

Клапанные структуры

Регуляция потока крови в определенном направлении задается клапанными структурами, производными соединительнотканной внутренней оболочки (эндокарда). В гемодинамической системе органа выделяют четыре основных клапана:

• митральный (левый атриовентрикулярный) – представлен двумя створками, которые открываются в полость желудочков во время сокращения предсердий;
• аортальный (состоит из трех створок) – расположен на выходе из левого желудочка;
• трехстворчатый, определяющий движение крови в правых отделах;
• клапан легочной артерии (трехстворчатый), регулирующий поток жидкости из желудочка в малый круг циркуляции крови.

Смыкание и открытие створок клапанов обеспечивается сокращением папиллярных мышц и протяженностью сухожильных хорд (слишком короткие или длинные волокна последних ведут к недостаточности аппарата и обратному забросу крови).

Сосудистая система органа

Постоянная мышечная работа сердца требует большого количества энергии, которая поставляется по венечным артериям с питательными веществами и кислородом. Коронарные сосуды органа отделяются от аорты непосредственно у основания створок клапана.

Выделяют две основные артерии, кровоснабжающие миокард:

1. Правая, выходящая из аорты на заднюю поверхность сердца, обеспечивает трофику правого предсердия и желудочка.
2. Левая, которая огибает предсердие и ложится в переднюю борозду, обеспечивает кровоснабжение основной мышечной массы сердца (левые отделы, межжелудочковая перегородка и передняя стенка). Нарушение кровотока в этом сосуде чаще всего вызывает боли и ощущение покалывания за грудиной.

Существуют индивидуальные особенности отхождения артерий, потому при контрастных методах исследования выделяют разные типы кровоснабжения сердца.

Отток венозной крови происходит по одноименным сосудам, которые открываются небольшими отверстиями в полость правого предсердия.

Гистология: как выглядит сердце под микроскопом?

Структура сердца организована тремя основными оболочками, клеточное строение которых определяется выполняемыми функциями. Микроскопическое расположение тканей в разрезе (гистология) представлено в таблице:

На фото представлено гистологическое строение сердца (мышечного слоя):

Круги кровообращения: куда и откуда двигается кровь по сосудам?

Основная функция сердца – обеспечивать адекватную доставку крови ко всем структурам организма. Реализуется эта задача с помощью согласованной работы кардиоваскулярной и дыхательной системы.

Схематическое изображение кровообращения в организме:

В функциональной анатомии выделяют два круга, по которым движется кровь (большой и малый) и проходят этапы обеспечения организма кислородом, питательными веществами и выведения токсических метаболитов (продуктов обмена).

Большой круг

Транспортируется артериальная кровь по большому кругу циркуляции, начинающемуся с полости левого желудочка. Во время сокращения последнего жидкость поступает в аорту – самый большой сосуд человеческого организма, отдельные ветки которого доставляют питательные вещества по всему телу:

• коронарные сосуды;
• подключичная артерия, разветвления которой питают органы головы, шеи, структуры верхней конечности;
• межреберные и бронхиальные, обеспечивающие трофику органов средостения, легких и структур грудной стенки;
• чревной ствол, почечные и брыжеечные артерии питают все органы пищеварительного тракта, мочевыделительной системы, брюшную стенку;
• бифуркация (раздвоение) аорты на общие подвздошные артерии обеспечивает трофику структур малого таза, нижних конечностей.

Транспортируется кровь по сосудам с постепенным сужением диаметра: от артерий и артериол к капиллярам. Клеточная стенка последних имеет большие поры, через которые перемещается кислород и питательные вещества к тканям за градиентом концентрации.

Забор отработанной крови происходит в конечном отделе капилляра, потом по венулам и к магистральным полым венам, которые впадают в полость правого атриума:

• нижняя – от структур брюшной полости, малого таза, мягких тканей ног;
• верхняя – от органов головы и шеи, части грудной полости.

Малый круг

Венозная кровь, поступающая в правые отделы сердца, обогащена углекислым газом, высокие концентрации которого оказывают угнетающее действие на дыхательный и сосудодвигательный центр головного мозга. Выводится газ с помощью малого круга кровообращения, начинающегося с правого желудочка:

1. Легочный ствол, который делится на правую и левую артерию.
2. Долевые и сегментарные артерии.
3. Легочные капилляры, которые входят в состав аэрогематического барьера. Тонкие стенки альвеол и сосудов способствуют перемещению кислорода и углекислого газа по диффузионному механизму (градиенту концентрации).
4. Венулы, которые впадают в магистральные вены (по две от каждого легкого) и несут кровь в левое предсердие.

Название сосудов определяется не составом крови, а направлением по отношении к сердцу: по венам движется жидкость к органу, по артерии – от него.

Сердечный цикл

Адекватное кровоснабжение организма обеспечивается слаженным сокращением мышечных волокон сердечной стенки, которые определяют цикл работы органа.

Выделяют две основные фазы:

• систола – сокращение;
• диастола – расслабления.

Разная скорость проведения импульса по атипичным кардиомиоцитам с наличием задержки в атриовентрикулярном узле обеспечивает скоординированную работу органа: во время систолы предсердий кровь проникает в желудочки. Последние находятся в фазе расслабления, что формирует достаточный объем для заполнения жидкостью (в левом до 100 мл).

Во время сокращения желудочков открываются клапаны аорты и легочной артерии, створки атриовентрикулярных соединений закрыты – кровь идет в круги циркуляции. На периферических сосудах определяется пульс, а области грудной клетки – биение сердца.

В это время предсердия находятся в фазе диастолы и заполняются кровью из полых (правые отделы) и легочных вен (левые).

Существует утверждение, что сердце полжизни работает и половину – отдыхает, поскольку длительность систолы и диастолы – одинаковая (по 0,4 секунды).

Функции сердца

Сердце по праву считается главным органом человеческого тела, потому что нарушения его функций вызывает тотальные расстройства, а остановка деятельности ведет к смерти пациента.

Основные функции человеческого сердца:

• автоматизм – самостоятельный синтез нервных импульсов для сокращения миокарда;
• проводимость – атипичные клетки обеспечивают налаженную работу разных отделов мускулатуры органа;
• насосная функция – перекачивание крови по организму с достаточным давлением для доставки к периферии;
• газообмен обеспечивается за счет работы малого круга по принципу градиента концентрации кислорода;
• эндокринная роль – в стенке левого предсердия вырабатывается натрийуретический гормон, что влияет на работу почек и выведение солей из организма.

Выводы

Жизненно важными системами человеческого тела считаются кардиоваскулярная и дыхательная. Строение и функции сердца напрямую определяют работу других органов за счет адекватного кровоснабжения головного мозга, эндокринных желез и почек.

Для подготовки материала использовались следующие источники информации.

Человеческое сердце имеет четыре камеры: два желудочка и два предсердия. По левым отделам течет артериальная кровь, по правым – венозная. Основная функция — транспортная, сердечная мышца работает по типу насоса, перекачивая кровь к периферическим тканям, снабжая их кислородом и питательными веществами. При остановке сердечной деятельности диагностируют клиническую смерть. Если это состояние продолжается более 5 минут, отключается головной мозг, и человек умирает. В этом заключается вся важность правильной работы сердца, без него организм является нежизнеспособным.

Сердце является органом, состоящим в большей степени из мышечной ткани, оно обеспечивает кровоснабжение всех органов и тканей и имеет следующую анатомию. Находится в левой половине грудной клетки на уровне от второго до пятого ребра, средняя масса составляет 350 грамм. Основание сердца образовано предсердиями, легочным стволом и аортой, повернуто в сторону позвоночника, а сосуды, входящие в состав основания, фиксируют сердце в грудной полости. Верхушка формируется за счет левого желудочка и представляет собой закругленной формы область, обращенную вниз и влево в сторону ребер.

Кроме этого, в сердце выделяют четыре поверхности:

• Переднюю или грудинно-реберную.
• Нижнюю или диафрагмальную.
• И две легочные: правую и левую.

Строение сердца человека достаточно сложно, но схематически описать его можно следующим образом. Функционально его делят на два отдела: правый и левый или венозный и артериальный. Четырехкамерное строение обеспечивает разделение кровоснабжения на малый и большой круг. Предсердия от желудочков отделяют клапаны, которые открываются только по направлению тока крови. Правый и левый желудочек отграничивает межжелудочковая перегородка, а между предсердиями располагается межпредсердная.

Стенка сердца имеет три слоя:

• Эпикард — наружная оболочка, плотно срастается с миокардом, а сверху покрыта околосердечной сумкой — перикардом, который отграничивает сердце от других органов и за счет содержания небольшого количества жидкости между своими листками обеспечивает уменьшение трения при сокращении.
• Миокард — состоит из мышечной ткани, которая уникальна по своему строению, она обеспечивает сокращение и осуществляет возбуждение и проведение импульса. Кроме того, некоторые клетки имеют автоматизм, т. е. способны самостоятельно генерировать импульсы, которые передаются по проводящим путям по всему миокарду. Происходит мышечное сокращение — систола.
• Эндокард — покрывает внутреннюю поверхность предсердий и желудочков и образует клапаны сердца, которые являются складками эндокарда, состоящими из соединительной ткани с большим содержанием эластических и коллагеновых волокон.

Сердце представляет собой полый, мышечный орган, имеющий форму конуса. Расположено сердце в грудной клетке, позади грудины. Расширенная часть его — основание — обращено кверху, взад и вправо, а узкая верхушка — вниз, вперед, влево. Две трети сердца находятся в левой половине грудной клетки, одна треть лежит в правой ее половине.

Строение сердца человека

Стенки сердца имеют три слоя:

• Наружный слой, покрывающий поверхность сердца, представлен серозными клетками и называется эпикард;
• cредний слой образован особой поперечно-полосатой мышечной тканью. Сокращение мышцы сердца, хотя она является поперечно-полосатой, происходит непроизвольно. Толщина мышечной стенки предсердий менее выражена, чем мышечной стенки желудочков. Средний слой называется миокард;
• внутренний слой — эндокард — представлен эндотелиальными клетками. Он выстилает камеры сердца изнутри и образует сердечные клапаны.

Строение стенки сердца

Сердце расположено в околосердечной сумке — перикарде, которая выделяет жидкость, уменьшающую трение сердца во время сокращений.

Сплошной продольной перегородкой сердце разделено на две, несообщающиеся между собой половины — правую и левую (камеры сердца):

• В верхней части обеих половин находятся правое и левое предсердия;
• в нижней части — правый и левый желудочки.

Таким образом, сердце человека четырехкамерное.

Камеры сердца человека

За счет большего развития миокарда (большая нагрузка) стенки левого желудочка значительно толще стенок правого.

В правое предсердие по верхней и нижней полой венам поступает кровь из всех частей тела. Из правого желудочка выходит легочный ствол, по которому венозная кровь поступает в легкие.

В левое предсердие впадают четыре легочные вены, несущие артериальную кровь от легких. Из левого желудочка выходит аорта, несущая артериальную кровь в большой круг кровообращения.

• В правой его половине находится венозная кровь;
• в левой — артериальная.

Клапаны сердца

Предсердия и желудочки сообщаются между собой предсердно-желудочковыми отверстиями, снабженными створчатыми клапанами.

• Между правым предсердием и правым желудочком клапан имеет три створки (трехстворчатый) — трикуспидальный клапан.
• между левым предсердием и левым желудочком — две створки (двухстворчатый) — митральный клапан.

К свободным краям створок, обращенным в желудочек, прикреплены сухожильные нити. Другим своим концом они прикреплены к стенке желудочка. Это не позволяет им выворачиваться в сторону предсердий и не допускает обратного тока крови из желудочков в предсердия.

Клапаны сердца человека

В аорте, на границе ее с левым желудочком и в легочном стволе, на границе его с правым желудочком имеются клапаны в виде трех карманов, открывающихся по направлению тока крови в этих сосудах. Из-за своей формы клапаны получили название полулунных. При уменьшении давления в желудочках они заполняются кровью, края их смыкаются, закрывая просвет аорты и легочного ствола, и препятствуют обратному проникновению крови в сердце.

В процессе сердечной деятельности сердечная мышца выполняет огромную работу. Поэтому она нуждается в постоянном притоке питательных веществ, кислорода и выведении продуктов распада. Сердце получает артериальную кровь из двух артерий — правой и левой, которые начинаются от аорты под створками полулунных клапанов. Располагаясь на границе между предсердиями и желудочками в форме короны, или венка, эти артерии получили название коронарных (венечных). От мышцы сердца кровь собирается в собственные вены сердца, которые впадают в правое предсердие.

Причиной движения крови по кровеносным сосудам является разность давлений в артериях и венах. Эта разность давлений создается и поддерживается ритмическими сокращениями сердца. Сердце человека, находящееся в покое, делает около 70 ритмичных сокращений в минуту, перекачивая около 5л крови. За 70 лет жизни человека сердце его перекачивает около 150 тыс. тонн крови — работоспособность удивительная для органа массой в 300г! Причиной такой работоспособности является ритмический характер сердечных сокращений.

Цикл сердечной деятельности складывается из трех фаз: сокращение предсердий, сокращение желудочков, общая пауза. Первая фаза длится 0,1с, вторая — 0,3 и третья — 0,4с. Во время общей паузы расслаблены и предсердия, и желудочки.

В течение сердечного цикла предсердия сокращаются 0,1с и 0,7с находятся в расслабленном состоянии; желудочки сокращаются 0,3с и 0,5с отдыхают. Этим и объясняется способность сердечной мышцы работать, не утомляясь в течение всей жизни.

Автоматия сердца

В отличие от поперечно-полосатой скелетной мускулатуры волокна сердечной мышцы соединяются между собой отростками, и поэтому возбуждение с одного участка сердца может распространиться на другие мышечные волокна.

Сердечные сокращения являются непроизвольными. Человек не может усиливать или изменять частоту сокращений сердца. В то же время сердце обладает автоматией. Это значит, что импульсы, приводящие к сокращению, возникают в нем самом, тогда как к скелетным мышцам они приходят по центробежным волокнам из центральной нервной системы.

Сердце лягушки, помещенное в раствор, заменяющий кровь, продолжает длительно ритмически сокращаться. Причину автоматии сердца до конца выяснить не удалось. Однако электрофизиологические исследования показали, что в клетках проводящей системы сердца ритмически возникают изменения потенциала клеточной мембраны, обусловливающие появление возбуждения, которое вызывает сокращение сердечной мышцы.

Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца человека

Частота и сила сердечных сокращений в организме регулируются нервной и эндокринной системами. Сердце иннервируется блуждающим и симпатическими нервами. Блуждающий нерв замедляет частоту сокращений и уменьшает их силу. Симпатические нервы, наоборот, увеличивают частоту и силу сокращений.

На сердечную деятельность оказывают влияние некоторые вещества, выделяемые различными органами в кровь. Гормон надпочечников — адреналин, подобно симпатическим нервам, увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Следовательно, нейрогуморальная регуляция обеспечивает приспособление деятельности сердца, а следовательно, и интенсивность кровообращения к потребностям организма и условиям внешней среды.

Пульс и его определение

В момент сокращений сердца кровь выбрасывается в аорту и давление в последней повышается. Волна повышенного давления распространяется по артериям до капилляров, вызывая волнообразные колебания стенок артерий. Эти ритмические колебания стенки артериальных сосудов, вызываемых работой сердца, называются пульсом.

Пульс легко можно прощупать на артериях, лежащих на кости (лучевая, височная и др.); чаще всего — на лучевой артерии. По пульсу можно определить частоту и силу сердечных сокращений, что в некоторых случаях может служить диагностическим признаком. У здорового человека пульс ритмичен. При заболеваниях сердца могут наблюдаться нарушения ритма — аритмия.