Žmogaus kūnas funkcionuoja dėl kraujotakos sistemos ir ląstelių mitybos. Širdis, kaip pagrindinis kraujotakos sistemos organas, gali nepertraukiamai aprūpinti audinius energijos substratais ir deguonimi. Tai pasiekiama per širdies ciklą, kūno darbo fazių seką, susijusią su nuolatiniu poilsio ir krūvio kaita.
Ši sąvoka turėtų būti vertinama keliais požiūriais. Pirma, morfologiniu požiūriu, tai yra, pagrindinio širdies darbo fazių aprašymo kaip sistolės kaitos su diastole požiūriu. Antra, su hemodinamine, susijusia su talpinių ir barometrinių charakteristikų dekodavimu širdies ertmėse kiekviename sistolės ir diastolės etape. Atsižvelgiant į šiuos požiūrius, toliau bus nagrinėjama širdies ciklo ir jį sudarančių procesų samprata.
Širdies darbo ypatybės
Nepertraukiamą širdies darbą nuo jos padėjimo embriogenezėje iki pat organizmo mirties užtikrina sistolės kaitaliojimas su diastole. Tai reiškia, kad organizmas nedirba nuolat. Didžiąją laiko dalį širdis net ilsisi, o tai leidžia tenkinti kūno poreikius visą gyvenimą. Kai kurių kūno struktūrų darbas vyksta poilsio metu, o tai būtina norint užtikrinti kraujotakos pastovumą. Šiame kontekste tikslinga atsižvelgti į širdies plakimų ciklą morfologiniu požiūriu.
Širdies morfofiziologijos pagrindai
Žinduolių ir žmonių širdis susideda iš dviejų prieširdžių, įtekančių į skilvelių ertmes (VP) per atrioventrikulines (AV) angas su vožtuvais (AVK). Kaitaliojasi sistolė ir diastolė, o ciklas baigiasi bendra širdies pauze. Kai tik kraujas iš VP išstumiamas į aortą ir plaučių arteriją, slėgis jose krenta. Iš šių kraujagyslių atgal į skilvelius atsiranda retrogradinė srovė, kuri greitai sustabdoma atsidarius vožtuvams. Tačiau šiuo metu prieširdžių hidrostatinis slėgis yra didesnis nei skilvelio slėgis, todėl AVK yra priversti atsidaryti. Dėl to, esant slėgio skirtumui, tuo momentu, kai skilvelio sistolė praeina, bet prieširdžiai neatėjo, įvyksta skilvelių prisipildymas.
Šis laikotarpis taip pat vadinamas bendra širdies pauze, kuri trunka tol, kol susilygins slėgis atitinkamos pusės skilvelio (RV) ir prieširdžių (AA) ertmėse. Kai tik tai įvyksta, prieširdžių sistolė pradeda stumti likusią kraujo dalį į kasą. Po jo, kai likęs kraujas išspaudžiamas į skilvelių ertmes, slėgis dešiniajame skilvelyje krenta. Tai sukelia pasyvią kraujotaką: į kairįjį prieširdįveninės išskyros atliekamos iš plaučių venų, o į dešinę - iš tuščiavidurių.
Sisteminis širdies ciklo vaizdas
Širdies veiklos ciklas prasideda skilvelių sistole – kraujo išstūmimu iš jų ertmių kartu su prieširdžių diastole ir jų pasyvaus užpildymo pradžia dėl slėgio skirtumo aferentinėse kraujagyslėse, kur šiuo metu jis yra didesnis nei prieširdžiuose. Po skilvelių sistolės yra bendra širdies pauzė – pasyvus prieširdžių prisipildymas ir neigiamas slėgis skilveliuose.
Dėl didesnio hemodinaminio slėgio RA ir žemo RV, kartu su pasyviu prieširdžių užpildymu, AV vožtuvai atsidaro. Rezultatas – pasyvus skilvelių užpildymas. Kai tik slėgis prieširdžių ir skilvelių ertmėse susilygina, pasyvi srovė tampa neįmanoma, o prieširdžių papildymas sustoja, todėl jie susitraukia, kad galėtų toliau pumpuoti papildomą dalį į skilvelių ertmes.
Nuo prieširdžių sistolės smarkiai padidėja slėgis skilvelių ertmėse, išprovokuojama skilvelio sistolė – jos miokardo raumenų susitraukimas. Dėl to padidėja slėgis ertmėse ir užsidaro atrioventrikulinio jungiamojo audinio vožtuvai. Dėl atstatymo aortos žiotyse ir plaučių kamiene susidaro slėgis atitinkamiems vožtuvams, kurie priversti atsidaryti kraujo tekėjimo kryptimi. Tai užbaigia širdies ciklą: širdis vėl pradeda pasyviai užpildyti prieširdžiusdiastolę ir toliau bendrosios širdies pauzės metu.
Širdis sustoja
Širdies darbe yra daug poilsio epizodų: diastolė prieširdžiuose ir skilveliuose, taip pat bendra pauzė. Jų trukmę galima paskaičiuoti, nors tai labai priklauso nuo pulso. Esant 75 dūžių per minutę greičiui, širdies ciklo laikas bus 0,8 sekundės. Šis laikotarpis apėmė prieširdžių sistolę (0,1 s) ir skilvelių susitraukimą – 0,3 sekundės. Tai reiškia, kad prieširdžiai ilsisi maždaug 0,7 s, o skilveliai - 0,5 s. Poilsio metu taip pat atsiranda bendra pauzė (0,5 s).
Apie 0,5 sekundės širdis pasyviai prisipildo ir 0,3 sekundės susitraukia. Prieširdžių atsipalaidavimo laikas yra 3 kartus ilgesnis nei skilvelių, nors jie pumpuoja panašų kiekį kraujo. Tačiau jie dažniausiai patenka į skilvelius pasyviąja srove pagal slėgio gradientą. Kraujas gravitacijos būdu esant žemam slėgiui širdies ertmėse patenka į ertmes, kur kaupiasi, kad vėliau susitrauktų ir išstumtų į eferentinius kraujagysles.
Širdies atsipalaidavimo laikotarpių reikšmė
Širdies ertmėje kraujas patenka per skylutes: į prieširdžius - per tuščiavidurių ir plaučių venų žiotis, o į skilvelius - per AVC. Jų talpa yra ribota, o tikrasis užpildymas užtrunka ilgiau nei jo išmetimas per cirkuliaciją. O širdies ciklo fazės yra būtent tai, ko reikia, kad širdis būtų pakankamai užpildyta. Kuo mažesnės šios pauzės, tuo mažiau prisipildys prieširdžiai, tuo mažiau kraujobus nukreiptas į skilvelius ir atitinkamai į kraujotakos ratus.
Padidėjus faktiniam susitraukimų dažniui, kuris pasiekiamas sutrumpinus atsipalaidavimo periodą, mažėja ertmių užpildymas. Šis mechanizmas vis dar išlieka efektyvus greitam organizmo funkcinių rezervų mobilizavimui, tačiau padidėjus susitraukimų dažniui minutinis kraujo apytakos tūris padidėja tik iki tam tikros ribos. Pasiekus aukštą susitraukimų dažnį, ertmių užpildymas dėl itin trumpos diastolės labai sumažės, taip pat sumažės kraujospūdžio lygis.
Tachiaritmijos
Aukščiau aprašytas mechanizmas yra tachiaritmija sergančio paciento fizinės ištvermės mažinimo pagrindas. Ir jei sinusinė tachikardija, jei reikia, leidžia padidinti spaudimą ir mobilizuoti kūno išteklius, tada prieširdžių virpėjimas, supraventrikulinė ir skilvelių tachikardija, skilvelių virpėjimas, taip pat skilvelių tachisistolija, sergant WPW sindromu, sukelia slėgio kritimą.
Paciento skundų pasireiškimas ir jo būklės sunkumas prasideda nuo diskomforto ir dusulio iki sąmonės netekimo ir klinikinės mirties. Širdies ciklo fazės, aptartos aukščiau, kalbant apie pauzių svarbą ir jų sutrumpėjimą sergant tachiaritmijomis, yra vienintelis paprastas paaiškinimas, kodėl reikia gydyti aritmijas, jei jos turi neigiamą hemodinaminį poveikį.
Prieširdžių sistolės ypatybės
Prieširdžių (prieširdžių) sistolė trunka apie 0,1 s: prieširdžių raumenys susitraukia vienu metu pagal sinuso generuojamą ritmąmazgas. Jo svarba yra ta, kad į skilvelių ertmę patenka apie 15% kraujo. Tai yra, jei kairiojo skilvelio sistolinis tūris yra apie 80 ml, tai apie 68 ml šios dalies pasyviai užpildė skilvelį prieširdžių diastolėje. Ir tik 12 ml išpumpuojama prieširdžių sistolės būdu, o tai leidžia padidinti slėgio lygį, kad skilvelių sistolės metu būtų uždaryti vožtuvai.
Prieširdžių virpėjimas
Prieširdžių virpėjimo sąlygomis jų miokardas nuolat yra chaotiško susitraukimo būsenoje, o tai neleidžia susidaryti tvirtai prieširdžių sistolei. Dėl šios priežasties aritmija daro neigiamą hemodinaminį indėlį - apie 15-20% pablogina kraujotaką skilvelių ertmėse. Jų užpildymas atliekamas gravitacijos būdu bendros širdies pauzės ir skilvelių sistolės laikotarpiu. Štai kodėl dalis kraujo visada lieka prieširdžiuose ir nuolat purtoma, todėl padidėja trombozės rizika kraujotakos sistemoje.
Kraujo susilaikymas širdies ertmėse, o šiuo atveju – prieširdžiuose, lemia jų laipsnišką tempimą ir neleidžia išlaikyti ritmo sėkmingai atlikus kardioversiją. Tada aritmija taps pastovi, o tai 20-30% paspartins širdies nepakankamumo su stagnacija ir hemodinamikos sutrikimais vystymąsi.
Skilvelinės sistolės fazės
Kai širdies ciklas trunka 0,8 s, skilvelio sistolė bus 0,3–0,33 sekundės su dviem laikotarpiais - įtempimu (0,08 s) ir išstūmimu (0,25 s). Miokardas pradeda trauktis, tačiau jo pastangų nepakankakraujo išspaudimui iš skilvelio ertmės. Bet susidaręs slėgis jau leidžia užsidaryti prieširdžių vožtuvams. Išstūmimo fazė įvyksta tuo metu, kai sistolinis slėgis skilvelių ertmėse leidžia išstumti dalį kraujo.
Širdies ciklo įtampos fazė skirstoma į asinchroninio ir izometrinio susitraukimo periodą. Pirmasis trunka apie 0,05 s. ir yra integralaus susitraukimo pradžia. Vystosi asinchroninis (atsitiktinis) miocitų susitraukimas, dėl kurio nepadidėja slėgis skilvelio ertmėje. Tada, kai sužadinimas apima visą miokardo masę, susidaro izometrinio susitraukimo fazė. Jo svarba yra reikšmingas slėgio padidėjimas skilvelių ertmėje, leidžiantis uždaryti atrioventrikulinius vožtuvus ir pasiruošti stumti kraują į plaučių kamieną ir aortą. Jo trukmė širdies cikle yra 0,03 sekundės.
Skilvelinės sistolės fazės išstūmimo laikotarpis
Skilvelinė sistolė sukelia kraujo išstūmimą į eferentinių kraujagyslių ertmę. Jo trukmė yra ketvirtis sekundės ir susideda iš greitos ir lėtos fazės. Pirma, slėgis skilvelių ertmėse pakyla iki maksimalaus sistolinio, o raumenų susitraukimas išstumia iš jų ertmės maždaug 70% tikrojo tūrio. Antroji fazė – lėtas išstūmimas (0,13 s): širdis pumpuoja likusius 30 % sistolinio tūrio į eferentinius kraujagysles, tačiau tai įvyksta jau sumažėjus slėgiui, kuris yra prieš skilvelių diastolę ir bendrą širdies pauzę.
Skilvelinės diastolės fazės
Skilvelinė diastolė (0,47 s) apima atsipalaidavimo (0,12 sekundės) ir prisipildymo (0,25 sekundės) laikotarpį. Pirmoji skirstoma į protodiastolinę ir miokardo izometrinę relaksacijos fazę. Širdies ciklo užpildymo laikotarpis susideda iš dviejų fazių – greitos (0,08 sek.) ir lėtos (0,17 sek.).
Prodiastoliniu laikotarpiu (0,04 sek.), pereinamuoju tarp skilvelio sistolės ir diastolės, slėgis skilvelių ertmėse sumažėja, todėl aortos ir plaučių vožtuvai užsidaro. Antroje fazėje yra nulinio slėgio periodas skilvelių ertmėse, kai vožtuvai vienu metu uždaromi.
Sparčiojo prisipildymo laikotarpiu akimirksniu atsidaro atrioventrikuliniai vožtuvai, o kraujas pagal slėgio gradientą teka į skilvelių ertmes iš prieširdžių. Tuo pačiu metu pastarųjų ertmes nuolat papildo įtekėjimas per atnešamąsias venas, todėl esant mažesniam prieširdžių ertmių tūriui, jos vis tiek pumpuoja panašias kraujo dalis, kaip ir skilveliai. Po to dėl didžiausios slėgio vertės skilvelių ertmėse pritekėjimas sulėtėja, prasideda lėta fazė. Tai baigsis prieširdžių susitraukimu, kuris įvyksta esant skilvelio diastolei.
