Ľudské telo funguje vďaka prítomnosti obehového systému a bunkovej výživy. Srdce ako hlavný orgán obehovej sústavy je schopné zabezpečiť neprerušované zásobovanie tkanív energetickými substrátmi a kyslíkom. Dosahuje sa to prostredníctvom srdcového cyklu, sledu fáz práce tela, spojených s neustálym striedaním odpočinku a záťaže.
Tento koncept by sa mal posudzovať z niekoľkých uhlov pohľadu. Jednak z morfologického hľadiska, teda z hľadiska základného popisu fáz práce srdca ako striedania systoly s diastolou. Po druhé, s hemodynamickým, spojeným s dekódovaním kapacitných a barometrických charakteristík v dutinách srdca v každom štádiu systoly a diastoly. V rámci týchto hľadísk sa bude ďalej uvažovať o koncepcii srdcového cyklu a jeho základných procesov.
Charakteristika práce srdca
Neprerušovaná práca srdca od okamihu jeho uloženia v embryogenéze až po smrť organizmu je zabezpečená striedaním systoly s diastolou. To znamená, že telo nepracuje neustále. Väčšinu času srdce dokonca odpočíva, čo mu umožňuje zabezpečovať potreby tela počas celého života. Práca niektorých štruktúr tela nastáva v čase odpočinku iných, čo je potrebné na zabezpečenie stálosti krvného obehu. V tejto súvislosti je vhodné zvážiť cyklus úderov srdca z morfologického hľadiska.
Základy morfofyziológie srdca
Srdce u cicavcov a ľudí pozostávajú z dvoch predsiení prúdiacich do komorových dutín (VP) cez atrioventrikulárne (AV) otvory s chlopňami (AVK). Strieda sa systola a diastola a cyklus končí celkovou srdcovou pauzou. Akonáhle je krv vypudená z VP do aorty a pľúcnice, tlak v nich klesá. Z týchto ciev sa spätne do komôr vyvinie retrográdny prúd, ktorý sa otvorením chlopní rýchlo zastaví. Ale v tomto čase je predsieňový hydrostatický tlak vyšší ako komorový tlak a AVK sú nútené otvoriť sa. Výsledkom je, že na rozdiele tlakov v momente, keď komorová systola pominie, ale predsiene neprichádzajú, dochádza k naplneniu komôr.
Toto obdobie sa tiež nazýva všeobecná srdcová pauza, ktorá trvá, kým sa tlak v komorovej (RV) a predsieňovej (AA) dutine zodpovedajúcej strany nevyrovná. Hneď ako sa to stane, predsieňová systola začne tlačiť zostávajúcu časť krvi do pankreasu. Po nej, keď je zvyšok krvi vytlačený do komorových dutín, tlak v pravej komore klesá. To spôsobuje pasívny prietok krvi: do ľavej predsienevenózny výtok sa vykonáva z pľúcnych žíl a do pravej - z dutých žíl.
Systémový pohľad na srdcový cyklus
Cyklus srdcovej činnosti začína systolou komôr - vypudením krvi z ich dutín spolu so súčasnou diastolou predsiení a začiatkom ich pasívneho plnenia na tlakovom rozdiele v aferentných cievach, kde je v tomto momente vyššie ako v predsieňach. Po komorovej systole nastáva celková srdcová pauza – pokračovanie pasívneho plnenia predsiení s podtlakom v komorách.
V dôsledku vyššieho hemodynamického tlaku v RA a nízkeho tlaku v PK spolu s pokračovaním pasívneho predsieňového plnenia sa AV chlopne otvárajú. Výsledkom je pasívne plnenie komôr. Akonáhle sa tlak v predsieňovej a komorovej dutine vyrovná, pasívny prúd sa stane nemožným a predsieňové doplňovanie sa zastaví, čo spôsobí ich kontrakciu, aby mohli pokračovať v pumpovaní ďalšej časti do komorových dutín.
Z predsieňovej systoly výrazne stúpa tlak v komorových dutinách, vyvoláva sa komorová systola - svalová kontrakcia jej myokardu. Výsledkom je zvýšenie tlaku v dutinách a uzavretie chlopní atrioventrikulárneho spojivového tkaniva. V dôsledku resetovania v ústí aorty a pľúcneho kmeňa sa vytvára tlak na príslušné chlopne, ktoré sú nútené otvárať sa v smere toku krvi. Tým sa dokončí srdcový cyklus: srdce opäť začne pasívne napĺňať predsienediastole a ďalej v čase celkovej srdcovej pauzy.
Srdcové pauzy
V práci srdca je veľa epizód odpočinku: diastola v predsieňach a komorách, ako aj celková pauza. Ich trvanie sa dá vypočítať, aj keď veľmi závisí od srdcovej frekvencie. Pri 75 úderoch/min bude doba srdcového cyklu 0,8 sekundy. Toto obdobie zahŕňalo predsieňovú systolu (0,1 s) a komorovú kontrakciu – 0,3 sekundy. To znamená, že predsiene odpočívajú približne 0,7 s a komory 0,5 s. Počas oddychu nastupuje aj celková pauza (0,5 s).
Približne 0,5 sekundy sa srdce pasívne naplní a na 0,3 sekundy sa stiahne. Predsiene, relaxačný čas je 3-krát dlhší ako v komorách, hoci pumpujú podobné objemy krvi. Väčšinou však vstupujú do komôr pasívnym prúdom pozdĺž tlakového gradientu. Krv gravitačnou silou v momente nízkeho tlaku v srdcových dutinách vstupuje do dutín, kde sa hromadí pre následnú kontrakciu a vypudzovanie do eferentných ciev.
Význam období relaxácie srdca
V srdcovej dutine krv vstupuje cez otvory: do predsiení - cez ústie dutých a pľúcnych žíl a do komôr - cez AVC. Ich kapacita je obmedzená a samotné naplnenie trvá dlhšie ako jeho vypudenie cirkuláciou. A práve fázy srdcového cyklu sú potrebné na dostatočné naplnenie srdca. Čím menšie sú tieto pauzy, tým menej sa predsiene naplnia, tým menej krvibude smerovať do komôr a teda do kruhov krvného obehu.
So zvýšením skutočnej frekvencie kontrakcií, čo sa dosiahne skrátením relaxačnej doby, sa plnenie dutín znižuje. Tento mechanizmus je stále účinný pre rýchlu mobilizáciu funkčných rezerv tela, ale zvýšenie frekvencie kontrakcií vedie k zvýšeniu minútového objemu krvného obehu len do určitej hranice. Pri dosiahnutí vysokej frekvencie kontrakcií výrazne poklesne plnenie dutín v dôsledku extrémne krátkej diastoly a tiež hladina krvného tlaku.
Tachyarytmie
Vyššie opísaný mechanizmus je základom znižovania fyzickej odolnosti u pacienta s tachyarytmiami. A ak vám sínusová tachykardia v prípade potreby umožní zvýšiť tlak a mobilizovať zdroje tela, potom fibrilácia predsiení, supraventrikulárna a ventrikulárna tachykardia, ventrikulárna fibrilácia, ako aj komorová tachysystola pri WPW syndróme vedú k poklesu tlaku.
Prejavy pacientových ťažkostí a závažnosť jeho stavu začínajú od nepohodlia a dýchavičnosti až po stratu vedomia a klinickú smrť. Fázy srdcového cyklu, diskutované vyššie z hľadiska dôležitosti prestávok a ich skrátenia pri tachyarytmiách, sú jediným jednoduchým vysvetlením, prečo by sa mali liečiť arytmie, ak majú negatívny hemodynamický prínos.
Funkcie predsieňovej systoly
Atriálna (predsieňová) systola trvá asi 0,1 s: predsieňové svaly sa sťahujú súčasne v súlade s rytmom generovaným sínusomuzol. Jeho význam spočíva v prečerpávaní približne 15 % krvi do dutiny komôr. To znamená, že ak je systolický objem ľavej komory asi 80 ml, tak asi 68 ml z tejto časti pasívne naplnilo komoru v diastole predsiení. A len 12 ml je odčerpaných predsieňovou systolou, čo umožňuje zvýšenie úrovne tlaku, aby sa chlopne počas komorovej systoly uzavreli.
Fibrilácia predsiení
V podmienkach fibrilácie predsiení je ich myokard neustále v stave chaotickej kontrakcie, ktorá neumožňuje vytvorenie pevnej predsieňovej systoly. Z tohto dôvodu má arytmia negatívny hemodynamický prínos - ochudobňuje prietok krvi do komorových dutín asi o 15-20%. Ich plnenie prebieha gravitačne počas celkovej srdcovej pauzy a v období komorovej systoly. Preto určitá časť krvi vždy zostáva v predsieňach a neustále sa pretriasa, čím sa znásobuje riziko trombózy v obehovom systéme.
Zadržiavanie krvi v dutinách srdca, a v tomto prípade v predsieňach, vedie k ich postupnému naťahovaniu a znemožňuje udržať rytmus pri úspešnej kardioverzii. Potom sa arytmia stane konštantnou, čo urýchľuje rozvoj srdcovej nedostatočnosti so stagnáciou a hemodynamickými poruchami v obehu o 20-30%.
Fázy komorovej systoly
Pri trvaní srdcového cyklu 0,8 s bude komorová systola 0,3 – 0,33 sekundy s dvoma periódami – napätím (0,08 s) a vypudením (0,25 s). Myokard sa začína sťahovať, ale jeho úsilie nestačína vytláčanie krvi z ventrikulárnej dutiny. Ale vytvorený tlak už umožňuje zatvorenie predsieňových chlopní. Ejekčná fáza nastáva v momente, keď systolický tlak v komorových dutinách umožňuje vypudenie časti krvi.
Fáza napätia v srdcovom cykle sa delí na obdobie asynchrónnej a izometrickej kontrakcie. Prvý trvá asi 0,05 s. a je začiatkom integrálnej kontrakcie. Vyvíja sa asynchrónna (náhodná) kontrakcia myocytov, ktorá nevedie k zvýšeniu tlaku v komorovej dutine. Potom, keď excitácia pokryje celú hmotu myokardu, vytvorí sa fáza izometrickej kontrakcie. Jeho význam spočíva vo výraznom zvýšení tlaku v dutine komôr, čo umožňuje uzavrieť atrioventrikulárne chlopne a pripraviť sa na vytlačenie krvi do kmeňa pľúcnice a aorty. Jeho trvanie v srdcovom cykle je 0,03 sekundy.
Ejekčné obdobie fázy komorovej systoly
Systola komôr pokračuje k vypudeniu krvi do dutiny eferentných ciev. Jeho trvanie je štvrť sekundy a pozostáva z rýchlej a pomalej fázy. Po prvé, tlak v komorových dutinách stúpne na maximum systolický a svalová kontrakcia vytlačí z ich dutiny časť asi 70% skutočného objemu. Druhá fáza je pomalá ejekcia (0,13 s): srdce prečerpá zvyšných 30 % systolického objemu do eferentných ciev, k tomu však dochádza už pri poklese tlaku, ktorý predchádza komorovej diastole a celkovej srdcovej pauze.
Fázy komorovej diastoly
Komorová diastola (0,47 s) zahŕňa obdobie relaxácie (0,12 sekundy) a naplnenia (0,25 sekundy). Prvá sa delí na protodiastolickú a izometrickú relaxačnú fázu myokardu. Perióda plnenia v srdcovom cykle pozostáva z dvoch fáz – rýchlej (0,08 s) a pomalej (0,17 s).
Počas protodiastolického obdobia (0,04 sek.), prechodnej fázy medzi komorovou systolou a diastolou, tlak v komorových dutinách klesá, čo spôsobuje uzavretie aortálnej a pulmonálnej chlopne. V druhej fáze nastáva obdobie nulového tlaku v komorových dutinách so súčasne uzavretými chlopňami.
Počas obdobia rýchleho plnenia sa atrioventrikulárne chlopne okamžite otvoria a krv prúdi pozdĺž tlakového gradientu do komorových dutín z predsiení. Dutiny druhých sú zároveň neustále dopĺňané prítokom cez privádzacie žily, preto pri menšom objeme dutín predsiení stále pumpujú podobné časti krvi ako komory. Potom sa v dôsledku špičkovej hodnoty tlaku v komorových dutinách prítok spomaľuje, začína sa pomalá fáza. Skončí to predsieňovou kontrakciou, ku ktorej dochádza v komorovej diastole.
