Соотношение фаз ПД типичных кардиомиоцитов и изменений возбудимости миокарда

Определенным фазам ПД типичных кардиомиоцитов соответствуют определенные фазные изменения возбудимости.

В состоянии покоя (во время диастолы сердца) возбудимость типичных кардиомиоцитов равна 100%. Фазе медленной деполяризации соответствует период первичной супернормальной (повышенной) возбудимости, которая продолжается около 0,01 с. Фазам быстрой деполяризации, реверсии и плато соответствует период абсолютной рефрактерности (невозбудимости), который длится 0,27 с (270 мс). В это время сердечная мышца не способна отвечать генерацией нового ПД при действии на неё даже очень сильного раздражителя, так как возбудимость миокарда равна нулю. Фазе быстрой реполяризации соответствует период относительной рефрактерности (0,03с), во время которого возбудимость миокарда резко снижена и он способен отвечать генерацией нового ПД лишь на действие очень сильного раздражителя. Фазе медленной реполяризации соответствует период экзальтации (супернормальной возбудимости), продолжающийся 0,03с, во время которого типичные кардиомиоциты способны отвечать возбуждением и сокращением даже на подпороговые раздражители.

Период рефрактерности длится столько же времени, сколько продолжается систола миокарда. Длительная рефрактерность исключает возможность тетанического сокращения сердца, заставляя его сокращаться в ритме одиночных мышечных сокращений, обеспечивающих эффективное нагнетание крови и ее движение по сосудам.

Если внеочередное раздражение миокарда происходит в систолу, когда его возбудимость равна нулю, то генерация нового потенциала действия и новое сокращение не возникают. А если внеочередное раздражение происходит в диастолу сердца, когда его возбудимость восстанавливается, то возникает экстрасистола - внеочередное сокращение сердца.

Очаг внеочередного возбуждения, не связанный с генерацией пейсмекерного ПД в синоатриальном узле, называют эктопическим.

Экстрасистолы, в зависимости от расположения эктопического очага возбуждения по отношению к синоатриальному узлу проводящей системы сердца, подразделяются на предсердные и желудочковые.

Если дополнительное внеочередное возбуждение возникает в предсердиях, то происходит внеочередное сокращение сердца - синусовая (предсердная) экстрасистола. Пауза, которая следует за синусовой экстрасистолой, длится такое же время, как и обычная.

Желудочковая экстрасистола - это внеочередное сокращение сердца, возникающее во время диастолы желудочков или общей паузы, когда внеочередное возбуждение возникает в миокарде желудочков.

Желудочковая экстрасистола сопровождается длительной компенсаторной паузой желудочков, при неизменном ритме сокращений предсердий. Это обусловлено тем, что очередной импульс, который распространяется из синоатриального узла, попадает в фазу абсолютной рефрактерности, которая обусловлена внеочередной систолой желудочков.

В связи с длительным периодом абсолютной рефрактерности рабочий миокард характеризуется низкой лабильностью. Лабильность миокарда равняется 1000мс:270мс=3,7ПД/с.

 

Фазы сердечного цикла

       Сердечный цикл - это последовательное, строго координированное чередование сокращений и расслаблений предсердий и желудочков.

       Длительность сердечного цикла (ДСЦ) рассчитывается по формуле: ДСЦ=60с:ЧСС, где ЧСС - частота сердечных сокращений в минуту.

       ДСЦ при частоте сердечных сокращений 75 в минуту составляет 0,8с.

       Сердечный цикл подразделяется на три фазы: 1 - систола предсердий - диастола желудочков (0,1 с), 2 - систола желудочков - диастола предсердий (0,33 с), 3 - общая пауза сердца (0,37 с).

       Каждый сердечный цикл начинается с систолы предсердий, которая возникает в результате спонтанной генерации атипичными клетками синоатриального узла пейсмекерного ПД и его распространения по рабочему миокарду и проводящей системе предсердий.

 

       Во время первой фазы сердечного цикла (систолы предсердий - диастолы желудочков), продолжающейся 0,1с, сокращение миокарда предсердий вызывает сжатие устья полых вен, впадающих в правое предсердие, что препятствует обратному току крови, которая может двигаться только в одном направлении - через открытые атриовентрикулярные клапаны в правый желудочек. Благодаря сокращению предсердий давление в них возрастает до 5-7 мм рт. ст., в то время как давление в желудочках остается равным нулю. В результате этого кровь по градиенту давления (5-7 мм рт. ст.) через открытые атриовентрикулярные клапаны поступает из предсердий в желудочки, дополняя тем самым основной объем крови, заполняющий желудочки в общую паузу сердца.

       После окончания систолы предсердий, когда возбуждение распространяется по проводящей системе желудочков и их миокарду, начинается вторая фаза сердечного цикла: систола желудочков - диастола предсердий, продолжающаяся в течение 0,33 с.

       Систола желудочков включает в себя два периода: 1) период напряжения (0,08 с) и 2) период изгнания крови из желудочков (0,25 с).

       В свою очередь, период напряжения состоит из двух фаз: 1) фазы асинхронного сокращения желудочков (0,05 с) и 2) фазы изометрического сокращения желудочков (0,03с).

       Период изгнания крови из желудочков также подразделяется на две фазы: 1) фазу быстрого изгнания крови (0,12 с) и 2) фазу медленного изгнания крови (0,13 с).

       Систола желудочков начинается с фазы асинхронного сокращения мышечных волокон, возникающего в результате неравномерного распространения возбуждения по миокарду желудочков. При этом одни мышечные волокна желудочков сокращаются, а другие растягиваются. Давление в желудочках сохраняется близким к нулю. Атриовентрикулярные клапаны продолжают оставаться открытыми, а полулунные - закрытыми. Поэтому полость желудочков остается незамкнутой. К концу этой фазы возбуждение и сокращение охватывает все волокна миокарда. При этом давление в желудочках начинает нарастать и становится выше, чем в предсердиях, что приводит к закрытию атриовентрикулярных клапанов. В это время полулунные клапаны продолжают оставаться закрытыми. Поэтому полость желудочков становится замкнутой и наступает фаза изометрического сокращения желудочков.

       Во время фазы изометрического сокращения полость желудочков замкнута, так как атриовентрикулярные и полулунные клапаны закрыты, и объем крови в желудочках остается постоянным. В этих условиях мышечные волокна желудочков сокращаются в изометрическом режиме: длина их остается постоянной, а напряжение увеличивается. А поскольку кровь является несжимаемой жидкостью, внутриполостное давление крови стремительно нарастает и достигает: в левом желудочке 70-80 мм рт. ст., а в правом - 12-15 мм рт. ст. Когда давление в левом и в правом желудочках сердца на 1-2 мм рт. ст. превышает давление в магистральных сосудах, открываются полулунные клапаны и кровь с силой выбрасывается из желудочков в аорту и легочную артерию - начинается период изгнания крови из желудочков.

       Во время фазы быстрого изгнания крови давление в левом желудочке увеличивается до 120-130 мм рт. ст., а в правом - до 25-30 м рт. ст. В конце фазы медленного изгнания миокард желудочков начинает расслабляться, давление в них уменьшается и наступает диастола желудочков (0,47с), начало которой совпадает с началом общей паузы сердца (0,37с).

           

Расслабление миокарда желудочков начинается еще при открытых полулунных клапанах, когда полость желудочков остается незамкнутой. Интервал времени от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов называется протодиастолическим периодом, который продолжается 0,04 с. В этот период миокард желудочков расслабляется изотонически: длина его мышечных волокон увеличивается, а напряжение не меняется. Давление в желудочках уменьшается и кровь из аорты и легочной артерии устремляется обратно в полость желудочков и захлопывает полулунные клапаны.

       После захлопывания полулунных клапанов, когда полость желудочков становится замкнутой, объем крови, оставшейся в желудочках не меняется, миокард расслабляется изометрически: длина его мышечных волокон остается неизменной, напряжение уменьшается, а давление в желудочках падает до нуля. Поэтому данный период диастолы желудочков называет периодом изометрического расслабления, продолжительность которого составляет 0,08 с. К концуэтого периода давление в желудочках становится ниже, чем в предсердиях. Поэтому открываются атриовентрикулярные клапаны и кровь начинает поступать из предсердий в желудочки.

       Начинается период наполнения кровью желудочков, который продолжается 0,25 с и состоит из двух фаз: 1) фазы быстрого (0,08с) и 2) фазы медленного (0,17с) наполнения. Внутриполостное давление в желудочках при этом не меняется, а объем крови, поступающей в желудочки возрастает вначале быстро, затем медленнее.

       В течение этого времени происходит непрерывное поступление крови из магистральных вен в предсердия и в желудочки.

       К моменту возникновения нового пейсмекерного ПД в синоатриальном узле желудочки в основном уже заполнены кровью.

       Последующая генерация ПД в синоатриальном узле и его распространение по предсердиям определяет начало нового сердечного цикла, его первую фазу: систолу предсердий - диастолу желудочков, которую называют еще пресистолическим периодом. Во время систолы предсердий внутрижелудочковый объем крови увеличивается не более, чем на 8%. Тем не менее, этот дополнительный объем крови, поступающий из предсердий в желудочки играет важную роль в механизме миогенной саморегуляции сократительной активности сердца (в соответствие с законом сердца Старлинга).