§ 29. Робота серця

Що таке серцевий цикл? Які його фази? Серце працює циклічно, ритмічно чергуючи скорочення та розслаблення передсердь і шлуночків, що разом має назву серцевий цикл. Він складається з трьох фаз: скорочення передсердь – систола передсердь, скорочення шлуночків – систола шлуночків та загального розслаблення – діастоли (див. таблицю 8) (мал. 110). Серце людини в стані спокою здійснює 65-75 циклів за хвилину.

Мал. 110. Серцевий цикл

ФАЗИ СЕРЦЕВОГО ЦИКЛУ

Що відбувається

Тривалість (с)

Напрямок руху крові

Скорочення передсердь. Шлуночки розслаблені

За цей час кров з передсердь виштовхується у розслаблені шлуночки

Скорочення шлуночків. Передсердя розслаблені

Кров з правого шлуночка виштовхується до стовбура легеневих артерій, а з лівого – до аорти

Загальне розслаблення передсердь і шлуночків

Весь серцевий м’яз перебуває у стані загального розслаблення

Під час першої фази (її тривалість близько 0,1 с) передсердя скорочуються, а шлуночки розслаблені: стулкові клапани відкриті, завдяки чому кров потрапляє у шлуночки. Півмісяцеві клапани натомість закриті. Під час другої фази (її тривалість 0,3 с) передсердя розслаблені, а шлуночки скорочуються: стулкові клапани закриваються, а півмісяцеві – відкриваються, і кров потрапляє в аорту і стовбур легеневих артерій. Третя фаза – загального розслаблення – триває 0,4 с. У цей час передсердя і шлуночки розслаблені, кров вільно потрапляє до серця з вен (легеневих, нижньої та верхньої порожнистих). Отже, повний серцевий цикл триває 0,8 с. За цей час м’язові волокна передсердь 0,1 с працюють та 0,7 с відпочивають, а шлуночків – відповідно 0,3 та 0,5 с. Саме відносно великий час відпочинку визначає здатність серцевого м’яза працювати не втомлюючись упродовж усього життя.

Кількість серцевих циклів, які серце здійснює впродовж однієї хвилини, називають частотою серцевих скорочень. Під час скорочення серця дорослої людини в стані спокою кожний шлуночок виштовхує в артерії приблизно 65 мл крові. За хвилину серце перекачує близько 5 л крові, а за рік – майже 2,6 млн літрів. У момент викиду крові в аорту тиск у ній підвищується, а стінки розтягуються. Таке розтягнення завдяки щільності та пружності стінок кровоносних судин хвилеподібно поширюється зі швидкістю, яка значно перевищує швидкість руху крові, від аорти до артерій. Коливання стінок артерій, які виникають у відповідь на кожне скорочення серця, називають артеріальним пульсом.

У здорової людини пульс ритмічний, має частоту 65-75 ударів за хвилину. У разі збільшення частоти серцевих скорочень тривалість серцевого циклу скорочується переважно за рахунок періоду відпочинку. За пульсом можна визначити частоту, ритмічність і силу серцевих скорочень, що вказує на функціональний стан як серцево-судинної системи, так і всього організму. Пульс відчувається у місцях, де великі артерії підходять близько до поверхні тіла, наприклад на внутрішньому боці зап’ястка, на скронях, по боках шиї. Кожне коливання відповідає скороченню серця.

Пересвідчимося у цьому, виконавши лабораторне дослідження.

Лабораторне дослідження

Вимірювання частоти серцевих скорочень

Обладнання: годинник із секундною стрілкою.

1. Знайдіть у себе на зап’ястку пульс, як це показано на малюнку 111. Потренуйтесь швидко його знаходити.

2. Увімкніть секундомір і полічіть кількість ударів за 30 с.

3. Отримані дані помножте на 2. Так ви підрахуєте кількість серцевих скорочень за хвилину.

4. Підрахуйте, скільки скорочень робить серце за добу, тиждень, рік.

Мал. 111. Знаходження пульсу на зап’ястку

Як серце зберігає свою працездатність? Будь-який, навіть найбільш тренований, скелетний м’яз через певний час роботи втомлюється і потребує відпочинку. Серцевий м’яз працює без відпочинку. Чим це зумовлено? Міокард за 60 років життя людини в середньому скорочується 2,3 млрд разів і перекачує понад 150 млн літрів крові. Така виняткова працездатність зумовлена ритмічністю його роботи (після скорочення обов’язково відбувається розслаблення), високим рівнем кровопостачання міокарда (по коронарних артеріях до серцевого м’яза надходить найбагатша на кисень і поживні речовини кров).

Хоча серце скорочується автоматично, частота і сила його скорочень залежать від умов довкілля і стану організму. Наприклад, за інтенсивної роботи чи під час виконання фізичних вправ частота серцевих скорочень зростає. На роботу серця впливають також зміна температури довкілля, біль, різні емоції (гнів, страх, радість тощо). Усі вони посилюють або послаблюють серцеву діяльність.

Фізична діяльність (фізична праця, регулярні спортивні тренування) поліпшує роботу серця. У тренованої людини при фізичних чи психічних навантаженнях посилене кровопостачання органів забезпечується не стільки за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень, скільки за рахунок збільшення сили скорочення. Це пояснюють тим, що треноване серце за одне скорочення викидає набагато більше крові, ніж нетреноване. Його стінки мають товщі м’язи, а об’єм камер збільшений. Наприклад, у спортсменів за одне скорочення серце може викидати 200-250 мл крові за норми 65 мл; частота скорочень у стані спокою може становити лише 35-40 за хвилину, що збільшує періоди відпочинку серця. У нетренованої людини кровообіг посилюється насамперед за рахунок збільшення частоти скорочень. Це зумовлює втому серця: в клітинах серця спостерігають нестачу поживних речовин, накопичуються продукти обміну, скорочення стають повільнішими, постачання органів і тканин киснем і поживними речовинами – недостатнім.

Порушувати роботу серця можуть великі емоційні навантаження. За значних хвилювань, стресів серцева діяльність може порушитись – розвинеться так званий серцевий напад. Він супроводжується прискореним або, навпаки, сповільненим серцебиттям, порушенням скорочення серцевого м’яза.

Цікаво знати

Зменшення частоти серцевих скорочень до 45-50 ударів за хвилину має назву брадикардія. Прискорене серцебиття називають тахікардією. За частого серцебиття шлуночки не встигають наповнитися кров’ю, у результаті чого знижується артеріальний тиск та зменшується приплив крові до органів. Погіршуються умови кровопостачання самого серця, оскільки воно здійснює велику роботу за одиницю часу та потребує більше кисню, а погані умови кровопостачання серця збільшують ризик інфаркту. Розлади ритмічності, послідовності й сили скорочень серцевого м’яза називають аритмією. Вони зумовлені порушеннями його автоматизму скорочень, збудливості, провідності.

Отже, для тренування серця потрібно розумову працю чергувати з фізичними вправами, частіше бувати на свіжому повітрі. Фізичні навантаження треба збільшувати поступово. Надмірна робота на початку тренування спричинить перевантаження серця і може призвести до його виснаження. Особливо важливо дотримуватись цього правила підліткам 14-17 років, у яких судинна система відстає в своєму розвитку від темпів розвитку серця. У разі порушень роботи серця (зміни частоти та ритму скорочень, болю в ділянці серця тощо) слід негайно звернутись до лікаря.

Великої шкоди серцю завдає вживання алкоголю, наркотичних речовин та тютюнокуріння. Ці речовини різко прискорюють скорочення серця, виснажують серцевий м’яз. Систематичне вживання алкоголю порушує обмін речовин у м’язових клітинах серця, спричиняючи їх поступове переродження і відмирання.

Ключові терміни і поняття: серцевий цикл, систола, діастола, артеріальний пульс.

ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

Дайте відповідь на запитання

1. З яких фаз складається серцевий цикл? 2. Які основні характеристики окремих фаз серцевого циклу? 3. Що впливає на діяльність серця? 4. Як людина може зміцнювати своє серце? 5. Чому слід уникати надмірних фізичних перевантажень і стресів?

Виберіть одну правильну відповідь

1. Укажіть тривалість серцевого циклу за частоти серцевих скорочень 72 уд./хв: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

2. Укажіть тривалість систоли шлуночків: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

3. Укажіть тривалість діастоли: а) 0,1 с; б) 0,3 с; в) 0,4 с; г) 0,8 с.

4. Укажіть показники частоти пульсу (уд./хв) у дорослої людини (в нормі): а) 60-75; б) 72-85; в) 72-80; г) 80-90.

Розв’яжіть задачу. Обчисліть, скільки крові (л) перекачує серце людини за годину, якщо воно скорочується у середньому 70 разів за 1 хв, викидаючи при кожному скороченні з двох шлуночків 150 мл крові. Виберіть правильну відповідь: а) 630; б) 10,5; в) 105; г) 63.

Обговоріть у групах. І група. Схарактеризуйте фази серцевого циклу. II група. Схарактеризуйте чинники, що впливають на регуляцію роботи серця.

Поміркуйте. Який існує зв’язок між нервовою та гуморальною регуляцією діяльності серця?

З допомогою дорослих виконайте дослідницький практикум.

Самоспостереження за частотою серцевих скорочень упродовж доби, тижня

1. Підрахуйте число серцевих скорочень за хвилину (пульс) упродовж доби (вранці (до уроків), після уроків і перед сном) і впродовж тижня. Дані оформте у вигляді таблиці.

2. За результатами вимірювання побудуйте графік.

3. Зробіть висновок про зміни частоти серцевих скорочень упродовж доби і тижня.

Нагнітальна функція серця

Серце скорочується ритмічно 60-70 разів на хвилину. Клапани забезпечують потік крові тільки в одному напрямку: від серця – в артерії, по венах – до серця. Якщо серце скорочується частіше 90 ударів на хвилину, має місце тахікардія, якщо менше 60 – брадикардія. Частота серцевих скорочень залежить від віку людини. У дітей до року серце скорочується 100-140 разів на хвилину, в 10 років – 90 разів, в 20 років – 60-80 разів. Після 60 років серцеві скорочення знову частішають до 90-95 ударів на хвилину. При 70 ударах в хвилину серцевий цикл (повне скорочення серця) триває 0,8 с. У циклі розрізняють три фази: систола, або скорочення, передсердь (0,1 с), систола, або скорочення, шлуночків (0,3 с) і діастола, або розслаблення (0,4 с), серця. При учащении скорочень серця зменшується загальна пауза, в той час як тривалість систоли передсердь і шлуночків практично не змінюється.

Скорочення серця починається з систоли передсердь. Тиск в передсерді в цей час одно 5 – 8 мм рт. ст., і кров через предсерд-но-шлуночкові клапани виштовхується з передсердь у шлуночки. Відразу після цього передсердно-шлуночкові клапани закриваються і починається систола шлуночків. У систоле шлуночків виділяють фазу напруги і фазу викидання крові. У фазу напруги і стулчасті, і півмісяцеві клапани закриті, міокард тисне на кров з збільшується силою. Як тільки тиск в шлуночках стає більше тиску в аорті і легеневій стовбурі, півмісяцеві клапани цих судин відкриваються, і кров викидається в судини. Це фаза викидання крові. Систолічний тиск в правому шлуночку в цей час досягає 25 мм рт. ст., а в лівому – 115-125 мм рт. ст. Після виштовхування крові з шлуночків тиск в них стає нижче, ніж в аорті і легеневої артерії, тому півмісяцеві клапани закриваються, не пропускаючи кров назад. У цей час починається загальне розслаблення, або діастола: передсердно-шлуночкові клапани відкриті, і кров з передсердь надходить у шлуночки. Після цього починається новий серцевий цикл.

Шлуночок в стані спокою за одне скорочення виштовхує в аорту 60-70 мл крові – це систолічний об’єм серця. При фізичній роботі ця кількість зростає. Кількість крові, яка викидається в аорту серцем новонародженого при одному скороченні, всього 2,5 мл, до року воно збільшується в 4 рази, до 7 років – в 9 разів, до 12 років – в 16 разів. Об’єм крові, що серце викидає за хвилину, називається хвилинним. Для кожного шлуночка він становить 4,5-5 л крові і при фізичному навантаженні може зростати до 8-10 л і більше. У тренованих людей це відбувається за рахунок збільшення систолічного об’єму, а у нетренованих – за рахунок збільшення частоти серцевих скорочень (до 200 ударів).

Під час роботи серця з’являються звуки, звані тонами серця. Їх можна прослухати через передню грудну стінку. Перший тон (систолічний) пов’язаний зі скороченням міокарда шлуночків і вібрацією передсердно-шлуночкових клапанів в момент їх закриття. Другий тон (діастолічний) прослуховується при закритті півмісяцевих клапанів аорти і легеневої артерії. Прослуховування тонів серця може мати діагностичне значення. Серцевий поштовх визначається в п’ятому міжребер’ї зліва від грудини. Він виникає в результаті зміни положення серця під час систоли, коли лівий шлуночок підводиться і вдаряється об грудну стінку зсередини.

Біоелектрична активність серця реєструється за допомогою електрокардіографії, одержувана при цьому крива називається електрокардіограмою (ЕКГ). У серці здорової людини на електрокардіограмі чітко видно п’ять зубців, з яких три обернені вгору (PRT), а два – вниз (QS) по відношенню до ізоелектричної лінії. Зубець Р відображає електричні явища в передсердях, а зубці QRST характеризують рух хвилі збудження в шлуночках серця (рис. 38).

Частота серцевих скорочень: норма для різних вікових груп. Нормальний пульс людини: кількість ударів за хвилину

Пульс — це ритмічні коливання стінки артерії, які виникають за рахунок зміни наповнення кров’ю артерій під час серцевих скорочень. У нормі частота пульсу відповідає частоті серцевих скорочень.

Нормальний пульс ритмічний, регулярний (тобто пульсові хвилі фіксуються через рівні проміжки часу). Також пульс у нормі має бути симетричним на променевих артеріях обох рук. Асиметричний пульс — ознака серйозних патологічних змін.

Нормальною вважається частота пульсу у дорослої людини у стані спокою 60–90 за хвилину.

Повільний пульс — з частотою менше 60 ударів на хвилину — називається брадикардією.

Частий пульс — із частотою понад 90 ударів за хвилину — називається тахікардією (Мухін Н.А., Моісеєв В.С., 2008).

Регуляція частоти серцевих скорочень є складною. Зокрема, серце має власний водій ритму, його частота збудження становить близько 100 ударів на хвилину. Однак частота серцевих скорочень у спокої, як правило, нижча за власну частоту збудження синоатріального вузла (водія ритму) у зв’язку з впливом вегетативної нервової системи. При цьому парасимпатична гілка вегетативної нервової системи знижує частоту серцевих скорочень та збільшує варіабельність серцевого ритму. Симпатична гілка вегетативної нервової системи збільшує частоту серцевих скорочень і знижує варіабельність серцевого ритму (Altini M., Plews D., 2021).

Норма пульсу у чоловіків та у жінок

Існують статеві відмінності у частоті пульсу. Як правило, нормальна частота пульсу у спокої у жінок є дещо вищою, ніж у чоловіків (Altini M., Plews D., 2021). Так, у середньому частота пульсу становить:

Норма частоти пульсу у жінок та чоловіків не залежить від віку.

Норма пульсу у дітей

Пульс у дітей різного віку є вищим, ніж у дорослих. Це пояснюється вищою швидкістю метаболічних процесів та пізнім розвитком вагусної іннервації серця (парасимпатичної гілки вегетативної нервової системи).

Таблиця. Норма частоти пульсу залежно від віку у дітей

Якими ж є особливості пульсу у дітей?

• Пульс новонароджених у нормі аритмічний, тривалість пульсових хвиль та пауз між ними нерівномірна.
• Цікаво, що у дітей, які ведуть фізично активний спосіб життя, частота пульсу зазвичай нижча, ніж у їхніх однолітків з гіподинамією.
• Частота пульсу у дівчаток зазвичай є на 3–5 ударів за хвилину вищою, ніж у хлопчиків (Капітан Т.В., 2004).
• У підлітків, особливо тих, що займаються спортом, часто відзначають дихальну аритмію.
• У період статевого дозрівання частота пульсу може перевищувати нормативні показники на 10–12 ударів за хвилину.
• У сні пульс у дітей сповільнюється (крім перших місяців життя): у дітей віком до 2 років уповільнення пульсу уві сні становить до 10 ударів на хвилину, у дітей віком від 4–5 років — до 15–20 ударів на хвилину відповідно.

Як правильно виміряти пульс?

• У спокої. Зазвичай вранці, через 10–15 хв після пробудження, сидячи або лежачи.
• Натще.
• Якщо пульс визначають уперше, необхідно виміряти його на обох руках одночасно для визначення симетричності. Надалі можна проводити вимірювання на променевій артерії лише однієї руки.
• Зазвичай для визначення частоти пульсу підраховують кількість пульсових ударів на променевій артерії протягом 15 с і множать отримане число на 4. Водночас, якщо пульс нерегулярний, неритмічний, необхідно проводити підрахунок протягом 60 с.

Які основні порушення можна визначити під час вимірювання частоти пульсу?

Тахікардія — почастішання частоти пульсу вище 90 ударів за хвилину. Тахікардія може бути симптомом різних патологічних станів та захворювань. Водночас, почастішання пульсу може спостерігатися і у здорових осіб. Так, виділяють такі причини підвищення пульсу у здорових людей:

• при психічній напрузі, стресі, хвилюванні, зокрема під час спілкування з лікарем;
• під час та після фізичних навантажень. Підвищення частоти серцевих скорочень під час фізичного навантаження здебільшого пов’язане зі зниженням тонусу блукаючого нерва та підвищенням рівня катехоламінів, що циркулюють у плазмі крові. У дослідженнях показано, що індивідуальні відмінності у підвищенні частоти серцевих скорочень під час фізичного навантаження мають генетичний характер (van de Vegte Y.J. et al., 2019);
• після їди;
• після вживання кави або чаю;
• при глибокому вдиху в осіб астенічної статури — дихальна аритмія.

При тахікардії хворий може скаржитися на відчуття серцебиття, болю, тяжкості в ділянці серця, нестачі повітря. У пацієнтів з ішемічною хворобою серця тахікардія може провокувати розвиток нападу стенокардії. У хворих з нейроциркуляторною дистонією при тахікардії може виникати біль колючого характеру в ділянці верхівки серця (Окороков О.М., 2005).

У дослідженнях показано, що висока частота пульсу є чинником ризику розвитку серцево-судинних захворювань. Крім того, у пацієнтів із серцевою недостатністю висока частота пульсу може призводити до декомпенсації серцевої недостатності та летального наслідку. Таким чином, частота серцевих скорочень є модифікованим фактором серцево-судинного ризику (Laskey W.K. et al., 2015).

У деяких випадках виникає дефіцит пульсу — тобто частота серцевих скорочень є вищою, ніж кількість пульсових хвиль, що визначаються на периферичних артеріях. Це пов’язано з тим, що при окремих скороченнях серця серцевий викид є настільки малим, що пульсова хвиля не доходить до периферичних артерій. Це патологічний симптом, що спостерігається, наприклад, при миготливій аритмії (Мухін Н.А., Моїсеєв В.С., 2008).

Брадикардія — зниження частоти серцевих скорочень до позначки менше 60 ударів за хвилину. Брадикардія може виникати як у здорових людей, так і за різної серцевої та екстракардіальної патології.

Так, брадикардія може розвиватися при:

• гіпотиреозі;
• інтоксикаціях;
• захворюваннях міокарда (інфаркт міокарда, кардіосклероз, кардіоміопатії);
• підвищеному тонусі блукаючого нерва (наприклад внаслідок запальних захворювань центральної нервової системи (менінгіт, менінгоенцефаліт));
• первинній артеріальній гіпотензії;
• гіпоталамічному синдромі;
• передозуванні блокаторів β-адренорецепторів, верапамілу, дилтіазему, резерпіну, клофеліну, опіатів та деяких інших препаратів;
• електролітних та метаболічних порушеннях (гіперкальціємія, гіперкаліємія, метаболічний алкалоз) та ін.

При брадикардії пацієнти можуть відзначати загальну слабкість, зниження працездатності, запаморочення, потемніння перед очима, можливий розвиток непритомності, болю в ділянці серця. При ваготонічній брадикардії характерні холодні, вологі долоні у пацієнта. Артеріальний тиск у осіб з брадикардією, як правило, знижений.

Профілактика тахікардії та брадикардії

Специфічної профілактики тахікардії та брадикардії не існує. Рекомендується:

• відмова від шкідливих звичок;
• регулярна фізична активність;
• відмова від зловживання кавою та чаєм;
• дотримання рекомендованих доз лікарських засобів, призначених лікарем;
• своєчасне лікування у разі наявності супутніх захворювань.

Що робити у разі виявлення порушень частоти пульсу?

Необхідно звернутися до лікаря (сімейного, кардіолога, терапевта, дітям віком до 18 років — педіатра), пройти додаткові обстеження. Так, лікар може порекомендувати:

• електрокардіографію;
• добове електрокардіографічне моніторування за Холтером;
• ультразвукове дослідження серця — ехокардіоскопію;
• ультразвукове дослідження щитовидної залози, нирок та інших органів;
• біохімічний аналіз крові;
• визначення рівня електролітів у плазмі крові та ін.;
• консультацію ендокринолога, невролога, окуліста та ін.