Какие фазы сердечного цикла. Сердечный цикл и его фазовая структура

Миокарду свойственны следующие свойства: возбудимость, возможность к сокращению, проводимость и автоматия. Для понимания фаз сокращений сердечной мышцы необходимо запомнить два основных термина: систола и диастола . Оба термина имеют греческое происхождение и противоположны по значению, в переводе systello означает «стягивать», diastello - «расширять».

Кровь направляется к предсердиям. Обе камеры сердца последовательно наполняются кровью, одна часть крови задерживается, другая поступает дальше в желудочки через открытые атриовентрикулярные отверстия. Вот на этом моменте систола предсердий и берет свое начало, стенки обоих предсердий напрягаются, начинает расти их тонус, отверстия вен, несущих кровь, смыкаются благодаря кольцевым пучкам миокарда. Результатом подобных изменений становится сокращение миокарда - систола предсердий . При этом кровь из предсердий через атриовентрикулярные отверстия быстро стремится попасть в желудочки, что не становится проблемой, т.к. стенки левого и правого желудочков расслаблены в данный промежуток времени, а полости желудочков расширяются. Фаза длится всего 0,1 с, в ходе которой систола предсердий ещё и наслаивается на последние моменты диастолы желудочков. Стоит отметить, что предсердиям нет необходимости в использовании более мощного мышечного слоя, их работа заключается лишь в перекачивании крови в соседние камеры. Именно из-за отсутствия функциональной необходимости мышечный слой левого и правого предсердий более тонкий, чем аналогичный слой желудочков.

После систолы предсердий начинается вторая фаза - систола желудочков , она начинается также с сердечной мышцы. Период напряжения длится в среднем 0,08 с. Даже это мизерное время физиологам удалось разделить на две фазы: в течение 0,05 с происходит возбуждение мышечной стенки желудочков, начинается повышение ее тонуса, как бы побуждая, стимулируя к будущему действию - . Второй фазой периода напряжения миокарда является , она длится 0,03 с, в течение которых идет возрастание давления в камерах, достигающее значительных цифр.

Здесь возникает закономерный вопрос: почему же кровь не устремляется обратно в предсердие? Именно так бы и произошло, но она совершить подобного не может: первое, что начинает выталкиваться в предсердие, это плавающие в желудочках свободные края створок атриовентрикулярных клапанов. Казалось бы, под таким давлением они должны были вывернуться в полость предсердия. Но подобного не случается, так как увеличивается напряжение не только в миокарде желудочков, также напрягаются мясистые перекладины и сосочковые мышцы, натягивая сухожильные нити, которые и уберегают створки клапанов от «выпадения» в предсердие. Таким образом, смыканием створок атриовентрикулярных клапанов, то есть захлопыванием сообщения между желудочками и предсердиями, заканчивается период напряжения в систоле желудочков.

После того, как напряжение достигнет максимума, берет свое начало миокарда желудочков, длится он в течение 0,25 с, в этот период совершается собственно систола желудочков . За 0,13 с происходит выброс крови в отверстия легочного ствола и аорты, клапаны прижимаются к стенкам. Происходит это из-за нарастания давления до 200 мм рт.ст. в левом желудочке и до 60 мм рт.ст. в правом. Эта фаза носит название . После нее, в оставшееся время, происходит более медленный выброс крови под меньшим давлением - . В этот момент предсердия расслаблены и начинают снова получать кровь из вен, таким образом происходит наслаивание систолы желудочков на диастолу предсердий.

Мышечные стенки желудочков расслабляются, вступая в диастолу, которая длится 0,47 с. В этот период диастола желудочков накладывается на еще продолжающуюся диастолу предсердий, так что эти фазы сердечного цикла принято объединять, называя их общей диастолой, или общей диастолической паузой . Но это не значит, что все замерло. Представьте себе, желудочек сократился, выжав из себя кровь, и расслабился, создав внутри своей полости как бы разреженное пространство, практически отрицательное давление. В ответ кровь стремится обратно в желудочки. Но полулунные створки аортального и легочного клапанов, возвращающейся же кровью, отдвигаются от стенок. Они смыкаются, перекрывая просвет. Период длящийся 0,04 с, начинающийся от расслабления желудочков до перекрывания просвета полулунными клапанами, называется (греческое слово proton означает «сначала»). Крови ничего не остается, как начать свой путь по сосудистому руслу.

В следующие после протодиастолического периода 0,08 с миокард вступает в . В ходе этой фазы створки митрального и трехстворчатого клапанов еще закрыты, и кровь, стало быть, в желудочки не поступает. Но спокойствие заканчивается тогда, когда давление в желудочках становится ниже, чем давление в предсердиях (0 или даже чуть меньше в первых и от 2 до 6 мм рт.ст. во вторых), что неминуемо ведет к открытию атриовентрикулярных клапанов. Кровь успевает за это время накопится в предсердиях, диастола которых началась раньше. За 0,08 с она благополучно перекочевывает в желудочки, осуществляется . Кровь еще 0,17 с постепенно продолжает поступать в предсердия, небольшое ее количество попадает в желудочки через атриовентрикулярные отверстия - . Последнее, что претерпевают желудочки во время своей диастолы, это неожиданное поступление крови из предсердий за их систолу, длящееся 0,1 с и составляющее диастолы желудочков. Ну а дальше цикл замыкается и начинается вновь.

Подведем итог. Суммарное время всей систолической работы сердца составляет 0,1 + 0,08 + 0,25 = 0,43 с, тогда как диастолическое время для всех камер в общей сложности - 0,04 + 0,08 + 0,08 + 0,17 + 0,1 = 0,47 с, то есть фактически сердце полжизни «работает», а остальной срок «отдыхает». Если сложить время систолы и диастолы, получится, что длительность сердечного цикла 0,9 с. Но здесь есть некоторая условность в расчетах. Ведь 0,1 с. систолического времени, приходящаяся на систолу предсердий, и 0,1 с. диастолического, отведенная на пресистолический период, по сути, одно и то же. Ведь две первые фазы сердечного цикла наслаиваются одна на другую. Поэтому для общего хронометража одну из этих цифр следует просто аннулировать. Делая выводы, можно довольно точно оценить количество времени затраченного сердцем на совершение всех фаз сердечного цикла , длительность цикла будет равна 0,8 с.

Рассмотрев фазы сердечного цикла , нельзя не упомянуть о звуках, издаваемых сердцем. В среднем около 70 раз в минуту сердце производит два действительно похожих на удары звука. Тук-тук, тук-тук.

Первое «тук», так называемый I тон, порождается систолой желудочков. Для простоты можно запомнить, что это результат захлопывания атриовентрикулярных клапанов: митрального и трикуспидального. В момент быстрого напряжения миокарда клапаны, чтобы не выпустить кровь обратно в предсердия, закрывают атриовентрикулярные отверстия, их свободные краешки смыкаются, и раздается характерный «удар». Если же быть точнее, в формировании I тона участвуют и напрягающийся миокард, и дрожащие сухожильные нити, и колеблющиеся стенки аорты и легочного ствола.

II тон - результат диастолы. Он возникает, когда полулунные створки клапанов аорты и легочного ствола преграждают путь крови, вздумавшей вернуться в расслабившиеся желудочки, и «стукают», соединяясь краешками в просвете артерий . Это, пожалуй, и все.

Однако в звуковой картине происходят изменения, когда у сердца неприятности. При болезнях сердца звуки могут становиться весьма разнообразными. Могут меняться оба известных нам тона (становиться тише или громче, раздваиваться), появляются дополнительные тоны (III и IV), могут возникают различные шумы, писки, щелчки, звуки, названные «криком лебедя», «кашлем коклюша» и др.

В сосудах кровь движется благодаря градиенту давления в направлении от высокого до низкого. Желудочки является тем органом, который создает указанный градиент.
Изменение состояний сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) отделов сердца, которая повторяется циклически, называется сердечным циклом. При частоте (ЧСС) 75 в 1 мин длительность всего цикла составляет 0,8 с.
Сердечный цикл удобно рассматривать, начиная с общей диастолы предсердий и желудочков (пауза сердца). При этом сердце находится в таком состоянии: полумесячной клапаны закрыты, а атриовентрикулярные открыты. Кровь из вен поступает свободно и полностью заполняет полости предсердий и желудочков. Давление крови в них, как и в венах, лежащие рядом, составляет около 0 мм рт. ст. В правой и левой половинах сердца взрослого человека в конце общей диастолы помещается примерно по 180-200 mji крови.
Систола предсердий. Возбуждение, зародилось в синусном узле, прежде поступает в миокарда предсердий - происходит систола предсердий (0,1 с). При этом за счет сокращения мышечных волокон, расположенных вокруг отверстий вен, перекрывается их просвет. Образуется своеобразная замкнутая атриовентрикулярная полость. При сокращении миокарда предсердий давление в них повышается до 3-8 мм рт. ст. (0,4-1,1 кПа). Вследствие этого часть крови из предсердий через открытые атриовентрикулярные отверстия переходит в желудочки, доводя объем крови в них до 130-140 мл (конечно-диастолический объем желудочков - КДО). После этого начинается диастола предсердий (0,7 с).
Систола желудочков. В настоящее время ведущей системой возбуждения распространяется на кардиомиоциты желудочков и начинается систола желудочков, которая длится около 0,33 с. ее делят на два периода. Каждый из периодов соответственно состоит из фаз.
Первый период напряжения продолжается, пока не откроются полумесячной клапаны. Для их открытия давление в желудочках должна подняться до высшего уровня, чем в соответствующих артериальных стволах. Диастолическое давление в аорте составляет около 70-80 мм рт. ст. (9,3-10,6 кПа), а в легочной артерии-10-15 мм рт. ст. (1,3-2,0 кПа). Период напряжения длится около 0,08 с.
Начинается он с фазы асинхронного сокращения (0,05 с), о чем свидетельствует неодновременное сокращение всех волокон желудочков. Первыми сокращаются кардиомиоциты, которые расположены вблизи волокон проводящей системы.
Следующая фаза изометрического сокращения (0,03 с) характеризуется вовлечением в процесс сокращения всех волокон желудочков. Начало сокращения желудочков приводит к тому, что при закрытых-еще полумесячной клапанах кровь устремляется к участку никакого давления - в сторону предсердий. Атриовентрикулярные клапаны, лежащих на ее пути, током крови закрываются. Выворачиванию их в предсердие предотвращают сухожильные нити, а папиллярные мышцы, сокращаясь, делают их еще более устойчивыми. Вследствие этого на время создаются замкнутые полости желудочков. И пока за счет сокращения в желудочках не поднимется давление крови выше уровня, необходимого для открытия полумесячной клапанов, существенного сокращения волокон не происходит. Повышается только их внутреннее напряжение. Таким образом, в фазу изометрического сокращения все клапаны сердца закрыты.
Период изгнания крови начинается с открытия клапанов аорты и легочной артерии. Он длится 0,25 с и состоит из фаз быстрого (0,12 с) и медленного (0,13 с) изгнания крови. Аортальный клапаны открываются при давлении крови около 80ммрт. ст. (10,6 кПа), а легочные - 15 мм рт. в (2,0 кПа). Относительно узкие отверстия артерий могут сразу пропустить весь объем выталкиваний крови (70 мл), поэтому сокращение миокарда приводит к дальнейшему увеличению давления крови в желудочках. В левом оно повышается до 120-130 мм рт. ст. (16,0-17,3 кПа), а в правом-до 20-25 мм рт. ст. (2,6-3,3 кПа). Создаваемый высокий градиент давления между желудочком и аортой (легочной артерией) способствует быстрому выбрасыванию части крови в сосуд.
Однако из-за сравнительно небольшую пропускную способность сосуда, в которых еще была кровь, переполняются. Теперь давление растет уже в сосудах. Градиент давления между желудочками и сосудами постепенно уменьшается, и скорость течения крови замедляется.
В связи с тем, что диастолическое давление в легочной артерии ниже, открытия клапанов изгнания крови из правого желудочка начинаются несколько раньше, чем с левой. А через низкий градиент изгнания крови заканчивается позднее. Поэтому диастолическое правого желудочка идет на 10-30 мс дольше, чем левого.
Диастола. В конце, когда давление в сосудах повышается до уровня давления в полостях желудочков, изгнания крови прекращается. Начинается их диастола, который длится порядка 0,47 с. Время окончания систолического изгнания крови совпадает со временем прекращения сокращения желудочков. Обычно в желудочках остается 60-70 мл крови (конечно-систолический объем - КСО). Прекращение изгнания приводит к тому, что кровь, которая содержится в сосудах, обратным током закрывает полумесячной клапаны. Этот период называется протодиастолический (0,04 с). После этого напряжение спадает, и наступает изометрический период расслабления (0,08 с), после которого желудочки под влиянием крови, поступающей начинают расправляться.
В настоящее время предсердия после систолы уже полностью заполнены кровью. Диастола предсердий длится около 0,7 с. Наполняются предсердия главным образом кровью, пассивно следует из вен. Но можно выделить и «активный» компонент, который проявляется в связи с частичным совпадением его диастолы из систолическим желудочков. При сокращении последних плоскость атриовентрикулярной перегородки смещается в направлении верхушки сердца; вследствие этого образуется присмоктувальний эффект.
Когда спадает напряжение стенки желудочков, атриовентрикулярные клапаны током крови открываются. Кровь, заполняющей желудочки, постепенно расправляет их.
Период наполнения желудочков кровью делится на фазы быстрого (при диастоле предсердий) и медленного (при систолическом предсердий) наполнения. Перед началом нового цикла (систолы предсердий) желудочки, как предсердия, успевают полностью заполниться кровью. Поэтому за счет поступления крови при систоле предсердий внутрижелудочный объем увеличивается примерно лишь на 20-30%. Но этот показатель существенно возрастает при интенсификации работы сердца, когда сокращается общая диастола и кровь не успевает заполнить желудочки.

Подробности

Сердце выполняет функцию насоса. Предсердия - емкости, принимающие кровь, которая непрерывно притекает к сердцу; в них расположены важные рефлексогенные зоны, где расположены волюморецепторы (для оценки объема притекающей крови), осморецепторы (для оценки осмотического давления крови) и др.; кроме того, они выполняют эндокринную функцию (секреция в кровь предсердного натрийуретического гормона и других предсердных пептидов); также характерна насосная функция.
Желудочки выполняют, главным образом, насосную функцию.
Клапаны сердца и крупных сосудов: атрио-вентрикулярные створчатые клапаны (левый и правый) между предсердиями и желудочками; полулунные клапаны аорты и легочной артерии.
Клапаны препятствуют обратному току крови. Для этой же цели у места впадения полых и легочных вен в предсердия имеются мышечные сфинктеры.

ЦИКЛ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

Электрические, механические, биохимические процессы, которые происходят во время одного полного сокращения (систола) и расслабления (диастола) сердца называются циклом сердечной деятельности. Цикл состоит из 3-х основных фаз:
(1) систола предсердий (0.1 сек),
(2) систола желудочков (0.3 сек),
(3) общая пауза или общая диастола сердца (0.4 сек).

Общая диастола сердца: предсердия расслаблены, желудочки расслаблены. Давление = 0. Клапаны: атриовентрикулярные открыты, полулунные закрыты. Происходит наполнение желудочков кровью, объем крови в желудочках увеличивается на 70%.
Систола предсердий: давление крови 5-7 мм рт.ст. Клапаны: атриовентрикулярные открыты, полулунные закрыты. Происходит дополнительное наполнение желудочков кровью, объем крови в желудочках увеличивается на 30%.
Систола желудочков состоит из 2-х периодов: (1) период напряжения и (2) период изгнания.

Систола желудочков:

Непосредственно систола желудочков

1) период напряжения

фаза асинхронного сокращения
фаза изометрического сокращения

2) период изгнания

фаза быстрого изгнания
фаза медленного изгнания

Фаза асинхронного сокращения : возбуждение распространяется по миокарду желудочков. Отдельные мышечные волокна начинают сокращаться. Давление в желудочках около 0.

Фаза изометрического сокращения : сокращаются все волокна миокарда желудочков. Давление в желудочках увеличивается. Закрываются атриоветрикулярные клапаны (т.к.давление в желудочках становится больше, чем в предскрдиях). Полулунные клапаны еще закрыты (т.к.давление в желудочках пока еще меньше, чем в аорте и легочной артерии). Объем крови в желудочках не меняется (в это время нет ни притока крови из предсердий, ни оттока крови в сосуды). Изометрический режим сокращения (длина мышечных волокон не меняется, напряжение растет).

Период изгнания : продолжают сокращаться все волокна миокарда желудочков. Давление крови в желудочках становится больше, чем диастолическое давление в аорте (70 мм Hg) и легочной артерии (15 мм Hg). Полулунные клапаны открываются. Кровь поступает из левого желудочка в аорту, из правого желудочка - в легочную артерию. Изотонический режим сокращения (мышечные волокна укорачиваются, их напряжение не меняется). Давление растет до 120 мм Hg в аорте и до 30 мм Hg в легочной артерии.

ДИАСТОЛИЧЕСКИЕ ФАЗЫ ЖЕЛУДОЧКОВ.

ДИАСТОЛА ЖЕЛУДОЧКОВ

фаза изометрического расслабления
фаза быстрого пассивного наполнения
фаза медленного пассивного наполнения
фаза быстрого активного наполнения (за счет систолы предсердий)

Электрическая активность в разные фазы сердечного цика.

Левое предсердие: Зубец P =>систола предсердий (волна а) =>дополн.наполнение желудочков (играет сущ.роль только при возр.физ.нагрузке) =>предсерд.диастола =>приток вен.крови из лег.вен в лев.atrium =>атриальн.давления (волна v) =>волна с (Р за счет закрытия митр.клапана – в сторону предсердия).
Левый желудочек: QRS =>желуд.систола =>жел.давление >атриальное Р =>закрытие митр.клапана. Аорт.клапан все еще закрыт =>изоволюметрич.сокращение =>желуд.Р >аортальн.Р (80 мм Hg) =>открытие аорт.клапана =>выброс крови, уменьшение V желудочка =>инерционн.ток крови через клапан =>↓Р в аорте
и желудочке.

Желудочковая диастола. Р в желуд. <Р в предсерд. =>открытие митр.клапана =>пассивное наполнение желудочков еще до систолы предсердий.
КДО = 135 мл (когда открывается аортальнвй клапан)
КСО = 65 мл (когда открывается митральный клапан)
УО = КДО – КСО = 70 мл
ФВ = УО/КДО = в норме 40-50%

Нагнетательная функция сердца.

Последовательность периодов и фаз сердечного цикла.

Предсердия выполняют роль резервуара. Во время систолы желудочков они собирают кровь из вен. Затем она перетекает в желудочки во время их диастолы. Желудочки выполняют роль насоса, нагнетающего кровь под давлением в артериальную систему. В норме ток крови в полостях сердца происходит только в одном направлении: из предсердий в желудочки и из желудочков в сосуды. Первыми сокращаются предсердия. В начале их сокращения отверстия вен суживаются и кровь не может возвратиться в вены. Желудочки в это время расслаблены, давление в них ниже чем в предсердиях и кровь поступает в них. Движение крови из желудочков в артерии обусловлено наличием в сердце атриовентрикулярных и полулунных клапанов. Атриовентрикулярные клапаны расположены между предсердиями и желудочками: 3-х створчатый в правой половине сердца; 2-х створчатый или митральный в левой.

Они препятствуют возврату крови из сокращающих желудочков в предсердия. Сухожильные нити не позволяют клапанам вывернутся в сторону предсердий.

Полулунные клапаны - расположены в начале аорты (аортальной) и легочной (пульмонарной) артерии. Аортальный клапан расположен в левом желудочке, пульмональный клапан - в правом.

Во время систолы желудочков давление крови в них возрастает, полулунные клапаны открываются, кровь поступает в артерии. При расслаблении желудочков давление в них становится ниже, чем в сосудах, и устремляясь обратно в желудочки, кровь закрывает полулунные клапаны.

Наполнение сердца кровью происходит под влиянием ряда факторов. Одной из причин является остаток движущей силы от предыдущего сокращения сердца. Присасывание крови грудной клеткой при вдохе, когда происходит увеличение отрицательного давления в плевральной щели. Способствует наполнению сердца кровью сокращение скелетных мышц при движении, когда вены сдавливаются и кровь проталкивается к сердцу. Наличие клапанов в венах обеспечивает односторонний ток крови к сердцу. Оттягивание предсердно-желудочковой перегородки при систоле желудочков способствует расширению предсердий, срабатывает засасывающий эффект. В диастолу желудочки наполняются на 70% кровью. При систоле предсердий еще добавляется 30%. Предсердия имеют малую нагнетательную функцию, легко растяжимы.

Последовательность периодов и фаз сердечного цикла

При одновременной графической регистрации ЭКГ, артериального давления, фонокардиограммы, сфигмограммы пульсовой волны и других явлений, сопровождающих сердечную деятельность, можно определить длительность фаз сердечного цикла и оценить сократительные функции сердца.

Сердечный цикл начинается систолой предсердий .

После систолы предсердий (давление в них в это время составляет 5–8 мм Hg) наступает систола желудочков (0,33 с). Она разделяется на несколько периодов и фаз.

Период напряжения продолжается 0,08 с включает фазы:

Фазу асинхронного сокращения (0,05 с). Возбуждение и сокращение распространяется по миокарду желудочков неодновременно, еще не все мышечные волокна охвачены возбуждением. Давление в желудочках близко к 0. К концу фазы при охвате сокращением всех волокон миокарда давление быстро нарастает.

Фазу изометрического сокращения, длится 0,03–0,05 с. Под давлением крови створчатые клапаны закрываются, возникает I тон систолический . Смещение створок и крови в сторону предсердий повышает в них давление. В эту фазу давление в желудочках повышается до 70–80 мм Hg в левом, до 15–20 мм Hg в правом. Полулунные и створчатые клапаны закрыты. При этом увеличивается только напряжение волокон (не длина). Объем крови не меняется, он постоянен. Давление в желудочках продолжает повышаться, левый желудочек становится округлым, ударяет по внутренней поверхности грудной клетки. Это сопровождается возникновением сердечного толчка в 5 межреберье слева от среднеключичной линии (у мужчин). К концу периода давление в желудочках становится выше, чем в аорте и легочной артерии. Створки полулунных клапанов раскрываются и кровь поступает в сосуды. Наступает следующий период.

Период изгнания крови. Он включает:

Фазу быстрого изгнания крови (0,12 с).

Фазу медленного изгнания крови (0,13 с).

Давление в желудочках повышается до 120–130 мм Hg в левом и до 25 мм Hg в правом желудочке.

В конце медленного изгнания крови наступает расслабление желудочков. В начале диастолы давление в желудочках понижается. Кровь устремляется обратно в желудочки и закрывает полулунные клапаны, возникает II тон диастолический .

Затем следует диастола желудочков (0,47 с). Она подразделяется на следующие периоды и фазы.

Период протодиастолический (0,04 с). Это время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов.

Период изометрического расслабления (0,08 с). Давление в желудочках снижается до 0. Створчатые клапаны еще закрыты, объем оставшейся крови и длина волокон миокарда не изменяются. Давление в желудочках к концу периода становится ниже, чем в предсердиях, створчатые клапаны открываются, кровь поступает в желудочки. Наступает следующий период.

Период наполнения желудочков кровью (0,25 с). Он включает:

Фазу быстрого наполнения (0,08 с).

Фазу медленного наполнения (0,17с). При этом появляются III и IV тоны сердца. Затем наступает пресистолический период (0,1 с), следует новая систола предсердий.

Длительность диастолы необходима для:

1) обеспечения исходной поляризации клеток миокарда, за счет времени работы Na-K-насоса;

2) обеспечения удаления Са++ из саркоплазмы;

3) обеспечения ресинтеза гликогена;

4) обеспечения ресинтеза АТФ;

5) обеспечения диастолического наполнения сердца кровью

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?

Возможно, будет полезно почитать: