В систоле желудочков выделяют четыре фазы
I. Первая фаза - фаза асинхронного сокращения. Она продолжается 0,05 сек. В этой фазе давление в полостях желудочков не изменяется. Асинхронное сокращение подразумевает неодновременное, попеременное сокращение мышечных волокон. В этой фазе наблюдаются сокращения то одной группы мышечных волокон, то другой. Фаза асинхронного сокращения сменяется следующей - фазой изометрического сокращения
II. Фаза изометрического сокращения (фаза изометрического напряжения). Длительность фазы составляет 0,03 сек. В этой фазе давление крови в желудочках начинает увеличиваться. Она называются фазой изометрического сокращения потому, что в это время происходит сокращение мышечных волокон. Однако, размеры волокон по длине не меняются: волокна как бы “напрягаются”. В начале этой фазы давление крови в желудочках становится больше, чем в предсердиях и вследствие разности давлений (между предсердиями и желудочками) происходит закрытие створчатых клапанов. Следовательно, разность давления является причиной закрытия створчатых клапанов. Давление крови в желудочках постепенно нарастает и так как кровь практически не сжимаема, то по мере нарастания давления – в момент превышения давления крови в желудочке над давлением крови в аортальном сосуде - происходит “открытие” полулунных клапанов. Возникает вопрос: “При каком давлении в желудочках происходит открытие полулунных клапанов?”. В левом желудочке аортальный клапан открывается при давление в среднем 75-85 мм. рт. ст., в правом – при 10-12 мм. рт. ст. Затем фаза изометрического сокращения сменяется фазой быстрого изгнания крови.
III. Фаза быстрого изгнания крови продолжается 0,1 сек. Она сменяется фазой медленного изгнания крови
IV. Фаза медленного изгнания крови из желудочков продолжается более 0,15 сек. Большая длительность связана с тем, что по мере заполнения сосудистой системы кровью выброс крови затруднен.
Закончилась систола желудочков. Начинается диастола желудочков. Она состоит из 4-х фаз.
I. Первая фаза – протодиастолическая фаза. Она продолжается она 0.04 сек. Фаза начинается от момента падения давления крови в желудочках до закрытия полулунных клапанов. Момент закрытия полулунных клапанов определяется следующим моментом: как только давления в желудочках становится меньше давления крови в аортальных сосудах, кровь устремляется в сторону желудочков и закрывает полулунные клапаны. Затем наступает следующая фаза диастолы.
II. Фаза изометрического расслабления. Она продолжается 0,08 сек. В этот момент происходит следующее: полулунные клапаны закрыты, давление крови в желудочках падает и, как только оно становится меньше давления в предсердиях, то открываются створчатые клапаны. Следовательно, эта фаза продолжается от закрытия полулунных клапанов до открытия створчатых.
Открылись створчатые клапаны и желудочки начинают заполняться. Различают две фазы заполнения кровью желудочков
III. Фаза быстрого заполнения кровью желудочков. Продолжается 0,08-0,09 сек.
IV. Фаза медленного заполнения кровью желудочков. Продолжается 0,16-0,17 сек.
На этом диастола желудочков заканчивается.
Кроме фазового анализа оценке сократительной работы миокарда имеют значения и другие параметры, а именно, величина систолического выброса. Систолический выброс - это объем крови в миллилитрах, выбрасываемый за одну систолу. В норме у здорового человека это количество составляет 60-70 см3 в покое. При физической нагрузке, естественно, систолический выброс заметно увеличивается и доходит до 200-250мл.
Как показали наблюдения, в состояние покоя из желудочков выбрасывается всего 60-70% всего объема крови от объема крови, содержащейся в желудочках, то есть в желудочках остается от 30 до 40% крови. Этот объем называется “резервный объем”. И даже при максимальной систоле в желудочках всегда остается небольшой объем крови - от 5 до 10% крови. Такой объем крови, т. е. оставшийся после максимальной систолы, называется “остаточный объем”. Доказано, что увеличение систолического выброса, в значительной степени, достигается за счет снижения резервного объема крови.
Можно ли у человека определить систолический выброс крови? Можно. Его определяют с помощью другого важного показателя сократительной способности миокарда, который назван “минутный объем кровотока” (МОК). Под минутным объемом кровотока следует понимать максимальное количество крови, которое выбрасывается сердцем за одну минуту. Минутный объем кровообращения у взрослого человека в состоянии покоя составляет в среднем 4-5 литров крови. Естественно, что при физической нагрузке МОК увеличивается и иногда превышает 20 л. Увеличение МОК идет за счет двух факторов: 1) увеличния систолического выброса, 2) увеличения частоты сокращений сердца. У тренированных людей (занятия которых связаны с физической нагрузкой) увеличение МОК в основном связано с возрастанием систолического выброса. В то время как у не тренированных - за счет увеличения частоты сокращений сердца, а как упоминалось выше, это создает неблагоприятные условия для деятельности организма.
МОК определяется многими методами, однако наиболее распространенным и точным является метод, предложенный ученым Фике. Он основан на определении артериовенозной разницы в содержании кислорода. Для определения МОК по методу Фике необходимо знать содержание кислорода в венозной и артериальной крови, а также потребление этого газа за минуту. Зная эти параметры, можно составить пропорцию и легко вычислить величину, МОК. Например, в артериальной крови содержится 20 об/% О2, в венозной - 12 об/%. За 1 минуту организм человека потребляет 400 мл кислорода. Отсюда следует, что артериовенозная разница в содержании кислорода - 8 об/% . Составляем пропорцию: если 100 мл крови отдают 8 об/% кислорода, то х мл крови (т. е. МОК) – 400 мл кислорода. Следовательно, МОК = 400 мл * 100 мл / 8 об/% = 5000 (мл ).
Кроме метода Фике для определения МОК часто применяется индикаторный метод, основанный на введение в кровь раствора коллоидной стерильной краски. Применяются также методы Грольмана, баллистокардиографический и др.
Следующий показатель оценки состояния сердечной мышцы – это систолический выброс крови (ударный объем) Зная величину МОК, его можно легко определить. Для этой цели следует разделить величину МОК на число сердечных сокращений.
Четвертый показатель, который используется для оценки сократительной способности миокарда, это скорость систолического выброса. Для того, чтобы по этому параметру определить сократительную способность миокарда, необходимо знать величину систолического выброса и время, в течение которого выбрасывается кровь. Для определения этого параметра величину систолического выброса необходимо поделить на время выброса крови. В нашем случае, например, этот показатель составит: 70 мл / 0,25 сек = 280 мл/сек. В состоянии функциональной нагрузки эта величина возрастает.