Слои сердца человека: Строение сердца человека, его стенок, функции и круги кровообращения

Содержание

Строение сердца человека

Сердце

Определение 1

Сердце – центральный, полый мышечный орган кровообращения.

Ритмические сокращения сердца обеспечивают беспрерывность движения крови по сосудам. В спокойном состоянии взрослого человека частота сердечных сокращения колеблется в интервале 60-75 ударов в минуту. В кровоток за одно сокращение выбрасывается около 70 мл крови.

В состоянии покоя человеческое сердце поглощает 10% кислорода от общего легочного объема. Масса сердца составляет 5% от массы тела человека. Во время интенсивных физических нагрузок возрастает поглощение кислорода сердцем в четыре раза. В этом случае частота сердечных сокращений достигает 180 ударов.

Сердечная стенка состоит из трех слоев:

Внутренний слой или эндокард. Выстилает полость сердца. Образуется эндокард из эпителиальных клеток, которые прилегают друг к другу. Такое плотное образование снижает трение крови об стенки.

  • Средний слой или миокард. Образуется сердечной мышцей. Сила сокращения миокарда определяет передвижение крови по всему организму.
  • Внешний слой или эпикард. Образуется эпителиальной тканью.
  • Околосердечная сумка или перикардий. В ней располагается сердце.

Между перикардием и эпикардом есть полость, заполненная тканевой жидкостью. Эта жидкость уменьшает трение сердца об стенки перикарда. Перикард фиксирует сердце в грудной полости и защищает его от чрезмерных растягиваний во время больших физических нагрузок.

Анатомия сердца

Сердце делится сплошной перегородкой на правую и левую половинки. Каждая из половинок состоит из двух отделов: желудочка и предсердия. Таким образом, сердце разделено на четыре части, т.е. четырехкамерное сердце. Между желудочком и предсердием имеются отверстия, которые закрываются створчатыми клапанами. Левая половина клапана состоит из двух соединительнотканных створок, а правая половина – из трех. Обратному движения из сердца крови предотвращают клапаны, т.к. они открываются только в полость желудочков.

Готовые работы на аналогичную тему

Верхняя и нижняя полые вены впадают в правое предсердие. Легочный столб берет начало из правого желудочка, а дальше он ветвится на правую и левую легочные артерии, несущие венозную кровь к легким. Левое предсердие имеет четыре сосуда: две левые и две правые легочные вены, несущие в себе насыщенную кислородом кровь из легких.

Аорта – самый большой сосуд кровеносной системы, выходит из левого желудочка и разносит артериальную кровь по всему телу. Между аортой и левым желудочком, и между легочным стволом и правым желудочком располагаются полумесячные клапаны. Они устроены для открывания только в просвет сосудов, а не в полость желудочка, что мешает обратному току крови.

Замечание 1

Кислород необходим для работы самой сердечной мышцы, доставляется кровью по системе коронарных сосудов. Коронарные сосуды берут свое начало от основания аорты, проходят через всю стенку сердца, при этом образуя тысячи капилляров, и впадают в правое предсердие.

Свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца состоит из поперечнополосатых волокон, соединяясь между собой отростками, что приводит к распространению возбуждения по всем мышечным волокнам.

Сердечная мышца сокращается непроизвольно. Человек не может заставить сердце остановится или изменить частоту сердечных сокращений.

Сердце работает непрерывно на протяжении всей жизни человека. Причиной беспрерывной работы является ритмический характер сокращений сердечной мышцы. После каждого сокращение наступает пауза, во время нее сердце отдыхает. Также сердечная мышца получает питание, больше, чем любой другой орган организма. Такой отдых и питание обеспечивает работоспособность и не утомляемость сердца.

Строение сердца — урок. Биология, Человек (8 класс).

 Кровеносная система образована сердцем и кровеносными сосудами.

Сердце ритмично сокращается и выполняет функцию насоса. Оно выталкивает кровь в кровяное русло и обеспечивает её непрерывное перемещение. При остановке сердца прекращается поступление кислорода и питательных веществ к тканям, а также удаление из органов продуктов обмена. Может наступить смерть.

Строение сердца человека

У взрослого человека сердце — это полый мышечный орган массой \(250\)–\(300\) г. Оно находится в грудной полости за грудиной, немного влево от неё. 

 

Рис. \(1\). Положение сердца

 

Располагается сердце в специальной околосердечной сумке из соединительной ткани (перикарде). В околосердечной сумке находится жидкость, которая увлажняет сердце и снижает трение при его работе.

 

  

Рис. \(2\). Сердце в околосердечной сумке

 

Стенка сердца состоит из трёх слоёв, самым развитым из которых является средний мышечный слой — миокард. Волокна мышечной ткани соединены друг с другом. Поэтому возбуждение, которое возникает в одной части сердца, быстро передаётся по всей сердечной мышце, и оно сокращается, выталкивая кровь.

 

Сердце человека (как и всех млекопитающих) четырёхкамерное. Сплошная перегородка делит сердце на две части. Правая часть содержит венозную кровь, а левая — артериальную.

 

Правая и левая половины сердца поделены на предсердия и желудочки. Предсердия располагаются в верхней части сердца, а желудочки — в нижней.

 

Рис. \(3\). Строение сердца

 

Предсердия отделены от желудочков створчатыми клапанами. В левой половине сердца находится двустворчатый (митральный) клапан, в правой — трёхстворчатый.

 

Обрати внимание!

Сквозь створчатые клапаны кровь проходит из предсердия в желудочек, но не обратно!

 

Рис. \(4\). Движение крови в сердце

 

Из левого желудочка выходит самая большая артерия — аорта, из правого желудочка — лёгочная артерия. На выходе из желудочков в этих крупных сосудах находятся полулунные клапаны.

Кровь выталкивается из сердца через полулунные клапаны в кровеносные сосуды: из левого желудочка (по аорте) в большой круг, а из правого (по лёгочной артерии) — в малый круг кровообращения. Полулунные клапаны устроены так, что пропускают ток крови только в одном направлении (из сердца).

 

Рис. \(5\). Работа клапанов

Коронарная система сердца

Для работы сердечной мышцы требуется много питательных веществ и кислорода. Поэтому оно хорошо снабжается кровью через коронарную систему. Система образована двумя коронарными артериями, которые отходят от аорты. Артерии разветвляются на более мелкие сосуды и доставляют к сердечной мышце все необходимые вещества

 

Рис. \(6\). Коронарная система

Источники:

Рис. 1. Положение сердца в грудной клетке. https://image.shutterstock.com/image-illustration/human-heart-anatomy-3d-600w-1120163636.jpg

Рис. 2. Сердце в околосердечной сумке. https://image.shutterstock.com/image-vector/human-heart-fat-blood-illustration-600w-453038236.jpg

Рис. 3. Строение сердца.  https://image.shutterstock.com/image-illustration/human-heart-cross-section-original-600w-30220522.jpg

Рис. 4. Движение крови в сердце. © ЯКласс

Рис. 5. Работа клапанов. https://image.shutterstock.com/image-vector/valvular-heart-disease-600w-358353311.jpg

Рис. 6. Коронарная система. https://image.shutterstock.com/image-vector/human-heart-fat-blood-illustration-600w-453038236.jpg

Сердце и сосуды, подготовка к ЕГЭ по биологии


Сердечно-сосудистая система человека замкнутая. Это означает, что кровь перемещается только по сосудам и отсутствуют какие-либо полости,
куда кровь изливается. Благодаря работе сердца и разветвленной системе сосудов, каждая клетка нашего организма получает кислород
и питательные вещества, которые необходимы для жизнедеятельности.


Обратите внимание на устоявшееся название — сердечно-сосудистая система. На первое место выносится именно сердечная мышца, которая выполняет важнейшую функцию. Мы переходим к изучению этого уникального органа.

Сердце


Раздел медицины, изучающий сердце, носит название кардиология (от др.-греч. καρδία — сердце и λόγος — изучение).
Сердце — полый мышечный орган, сокращающийся с определенным ритмом в течение всей жизни человека.


Снаружи сердце покрыто околосердечной сумкой — перикардом. Состоит из 4 камер: 2 желудочков — правого и левого, и 2
предсердий — правого и левого. Запомните, что между желудочками
и предсердиями находятся створчатые клапаны.


Между правым предсердием и правым желудочком расположен трехстворчатый
(трикуспидальный) клапан, между левым предсердием и левым желудочком — двустворчатый (митральный) клапан.


В сердце кровь движется однонаправленно: из предсердий в желудочки, благодаря наличию створчатых (атриовентрикулярных)
клапанов (от лат. atrium — предсердие и ventriculus — желудочек).


От левого желудочка отходит самый крупный сосуд человека — аорта, диаметром 2.5 см, кровь в которой течет со скоростью
50 см в секунду. От правого желудочка отходит легочный ствол. Между левым желудочком и аортой, а также правым желудочком и
легочным стволом находятся полулунные клапаны.


Мышечная ткань сердца представлена одиночными клетками — кардиомиоцитами, обладающими поперечной исчерченностью. Сердце
обладает особым свойством — автоматией: изолированное от организма сердце продолжает сокращаться без внешних воздействий.
Это связано с наличием в толще мышечной ткани особых клеток — пейсмекерных (клетки водителя ритма, атипичные кардиомиоциты), которые сами периодически
генерируют нервные импульсы.


В сердце имеется проводящая система благодаря которой возбуждение, возникшее в одной части сердца, постепенно охватывает другие части. В проводящей системе выделяют синусный, атриовентрикулярный узлы, пучок Гиса и волокна Пуркинье. Именно благодаря наличию этих проводящих
структур сердце способно к автоматии.

Сердечный цикл


Работа сердца заключается в последовательно сменяющих друг друга трех фазах:

  • Систола предсердий (от греч. systole — сжимание, сокращение)

  • Длится 0,1 сек. В эту фазу предсердия сокращаются, их объем уменьшается, и кровь из них поступает в желудочки.
    Створчатые клапаны в период этой фазы открыты, полулунные — закрыты.

  • Систола желудочков

  • Длится 0,3 сек. Створчатые (атриовентрикулярные) клапаны закрываются, чтобы не допустить обратного тока крови в
    предсердия. Мышечная ткань желудочков начинает сокращаться, их объем уменьшается: открываются полулунные клапаны. Кровь изгоняется из желудочков в аорту (из левого желудочка) и легочный ствол (из правого желудочка).

  • Общая диастола (от греч. diastole — расширение)

  • Длится 0,4 сек. В диастолу полости сердца расширяются — мышцы расслабляются, полулунные клапаны закрываются.
    Створчатые клапаны открыты. В эту фазу предсердия наполняются кровью, которая пассивно поступает в желудочки.
    Затем цикл повторяется.


Мы уже разобрали сердечный цикл, однако я хочу акцентировать ваше внимание на некоторых деталях. В общей сложности один цикл длится
0,8 сек. Предсердия отдыхают 0,7 секунд — во время систолы желудочков и общей диастолы, а желудочки отдыхают 0,5 секунд — во время
систолы предсердий и общей диастолы. Благодаря такому энергетически выгодному циклу, сердечная мышца мало утомляется при работе.


Частоту сокращений сердца (ЧСС) можно измерить с помощью пульса — толчкообразных колебаний стенок сосудов, связанных с сердечным
циклом. Средняя частота пульса в норме — 60-80 ударов в минуту. У спортсмена ЧСС реже, чем у нетренированного человека.
При больших физических нагрузках ЧСС может возрастать до 150 уд/мин.


Возможны изменения сердечного ритма в виде его чрезмерного урежения или учащения, соответственно выделяют: брадикардию
(от греч. βραδυ — медленный и καρδιά — сердце) и тахикардию (от др.-греч. ταχύς — быстрый и καρδία — сердце). Брадикардия
характеризуется урежением пульса до 30-60 уд/мин, тахикардия — выше 90 уд/мин.


Регуляторный центр деятельности сердечно-сосудистой системы лежит в продолговатом и спинном мозге. Парасимпатическая
нервная система замедляет, а симпатическая нервная система ускоряет ЧСС. Оказывают влияние также гуморальные факторы
(от лат. humor — влага), главным образом гормоны: надпочечников — адреналин (усиливает работу сердца), щитовидной
железы — тироксин (ускоряет ЧСС).

Сосуды


К тканям и органам кровь движется внутри сосудов. Они подразделяются на артерии, вены и капилляры. В общих
чертах мы обсудим их строение и функции. Хочу заметить: если вы считаете, что по венам течет венозная,
а по артериям — артериальная кровь, вы ошибаетесь. В следующей статье вы найдете конкретные примеры, опровергающие
это заблуждение.


По артериям кровь течет от сердца к внутренним органам и тканям. Они обладают толстыми стенками,
в составе которых имеются эластические и гладкие мышечные волокна. Давление крови в них наиболее высокое, по сравнению
с венами и капиллярами, в связи с чем они и имеют вышеуказанную толстую стенку.


Изнутри артерия выстлана эндотелием — эпителиальными клетками, которые образуют однослойный пласт тонких клеток. Благодаря наличию гладких мышечных клеток
в толще стенки, артерии могут сужаться и расширяться. Скорость кровотока в артериях примерно 20-40 см в секунду.


Большей частью артерии несут артериальную кровь,
однако нельзя забывать об исключениях: от правого желудочка по легочным артериям к легким идет венозная кровь.


По венам кровь течет к сердцу. По сравнению со стенкой артерии, в венах меньше эластических и мышечных волокон.
Давление крови в них небольшое, поэтому стенка вен тоньше, чем у артерий.


Характерный признак вен (который вы всегда заметите на схеме) наличие внутри вены клапанов. Клапаны препятствуют обратному
току крови в венах — обеспечивают однонаправленное движение крови. Скорость кровотока в венах около 20 см в секунду.


Только представьте: вены поднимают кровь от ног к сердцу,
действуя против силы тяжести. В этом им помогают вышеупомянутые клапаны и сокращения скелетных мышц. Вот почему очень
важна физическая активность, противопоставленная гиподинамии, которая вредит здоровью, нарушая движение крови по
венам.


Преимущественно в венах находится венозная кровь, однако нельзя забывать об исключениях: к левому предсердию подходят
легочные вены с артериальной кровью, обогащенной кислородом после прохождения легких.


Самые мелкие кровеносные сосуды — капилляры (от лат. capillaris — волосяной). Их стенка состоит из одного слоя клеток,
что делает возможным газообмен и обменные процессы различными веществами (питательными, побочными продуктами) между клетками, окружающими капилляр, и кровью в капилляре.
Скорость движения крови по капиллярам самая низкая (по сравнению с артериями, венами) — составляет 0,05 мм в секунду, что необходимо для процессов обмена.


Суммарный просвет капилляров больше, чему у артерий и вен. Они подходят к каждой клетке нашего организма,
именно они являются связующим звеном, благодаря которому ткани получают кислород, питательные вещества.


По мере прохождения крови по капиллярам, она теряет кислород и насыщается углекислым газом. Поэтому на картинке выше
вы видите, что поначалу кровь в капиллярах артериальная, а затем — венозная.

Гемодинамика


Гемодинамикой называют процесс циркуляции крови. Важным показателем является кровяное давление — давление, оказываемое
кровью на стенки кровеносных сосудов. Его величина зависит от силы сокращения сердца и сопротивления сосудов. Различают
систолическое (в среднем 120 мм. рт. ст.) и диастолическое (в среднем 80 мм. рт. ст.) артериальное давление.


Систолическое артериальное давление подразумевает давление в кровеносном русле в момент сокращения сердца, диастолическое —
в момент его расслабления.


При физической нагрузке и стрессе артериальное давление повышается, пульс учащается. Во время сна артериальное давление снижается, как и частота сердечных сокращений.


Уровень артериального давления — важный показатель для врача. Артериальное давление может быть повышено у пациента с болезнью почек, надпочечников, поэтому крайне важно знать и контролировать его уровень.


Повышение артериального давления, к примеру 220/120 мм рт. ст. врачи называют артериальной гипертензией
(от греч. hyper — чрезмерно; говорить гипертония не совсем верно, гипертония — повышенный тонус мышц), а понижение, например до 90/60 мм. рт. ст. будет называться
артериальной гипотензией (от греч. hypo — под, внизу).


Все мы, вероятно, хотя бы раз в жизни испытывали ортостатическую гипотензию — снижение уровня артериального давления при резком
подъеме из положения сидя или лежа. Сопровождается легким головокружением, однако может приводить и к обмороку, потере сознания.
Ортостатическая гипотензия может (в рамках нормы) проявляться у подростков.


Существует нервная регуляция гемодинамики, заключающаяся в действии на сосуды волокон симпатической нервной системы, которая
сужает сосуды (давление повышается), парасимпатической нервной системы, которая расширяет сосуды (давление соответственно
понижается).


На просвет сосудов оказывают действия также гуморальные факторы, распространяющиеся через жидкие среды организма. Ряд веществ
оказывает сосудосуживающие действие: вазопрессин, норадреналин, адреналин, другая часть оказывает сосудорасширяющее действие
— ацетилхолин, гистамин, окись азота (NO).

Заболевания


Атеросклероз (греч. athḗra — кашица + sklḗrōsis — затвердевание) — хроническое заболевание артерий, возникающее в результате
нарушения в них обмена жиров и белков. При атеросклерозе в сосуде формируется холестериновая бляшка, которая постепенно увеличивается
в размерах, приводя в итоге к полной закупорке сосуда.


Бляшка суживает просвет сосуда, уменьшая количество крови, протекающей по нему к органу. Атеросклероз нередко затрагивает сосуды, которые
питают сердце — коронарные артерии. В этом случае болезнь может проявляться болями в сердце при незначительных
физических нагрузках. Если атеросклероз затрагивает сосуды головного мозга — у пациента ухудшается память, концентрация внимания,
когнитивные (интеллектуальные) функции.


В какой-то момент атеросклеротическая бляшка может лопнуть, в этом случае происходит невероятное: кровь начинает сворачиваться прямо
внутри сосуда, ведь клетки реагируют на разрыв бляшки, как на повреждение сосуда! Образуется тромб, который может закупорить просвет
сосуда, после чего кровь полностью перестает поступать к органу, который этот сосуд кровоснабжает.


Такое состояние называется инфаркт (лат. infarcire — «начинять, набивать») — резкое прекращения кровотока при спазме
артерии или закупорке. Инфаркт выражается в омертвлении тканей органа вследствие острого недостатка кровоснабжения.
Инфаркт головного мозга называют — инсульт (лат. insultus — нападение, удар).


© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021


Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Анатомия сердца — презентация онлайн

1. Анатомия сердца

• Сердце (лат. cor;
греч. cardia) полый
мышечный
орган, имеющий
форму конуса,
верхушка
которого
обращена вниз,
влево и вперёд, а
основание –
вверх, вправо и
назад.
• Сердце
расположено в
грудной полости
между лёгкими,
позади грудины, в
области переднего
средостения.
• Приблизительно 2/3
сердца находится в
левой половине
грудной клетки и 1/3
– в правой.
Сердце имеет 3
поверхности.
• Передняя
поверхность(1)
сердца прилегает к
грудине и
рёберным хрящам.
• Задняя
поверхность(3) – к
пищеводу и
грудной части
аорты.
• Нижняя
поверхность(2) – к
диафрагме.
1
3
3
2
На сердце также
различают края
(правый и левый) и
борозды: венечную и 2
межжелудочковые
(переднюю и заднюю).
• Венечная борозда (1)
отделяет предсердия
от желудочков.
• Межжелудочковые
борозды (2) разделяют
желудочки.
• В бороздах
располагаются сосуды
и нервы.
1
2
• Размеры сердца
индивидуально
различны.
• Обычно размер сердца
сравнивают с
величиной кулака
данного человека
(длина — 10 — 15 см,
поперечный размер – 9
-11 см, переднезадний
размер – 6 — 8 см).
• Масса сердца взрослого
человека составляет в
среднем 250 — 350 г.
• Стенка сердца
состоит из 3 слоёв:
• Внутренний слой
(эндокард)
выстилает полости
сердца изнутри, его
выросты образуют
клапаны сердца.
• Состоит из слоя
уплощённых тонких
гладких
эндотелиальных
клеток.
• Средний слой (миокард)
является сократительным
аппаратом сердца.
• Миокард образован
поперечно-полосатой
сердечной мышечной
тканью и является самой
толстой и мощной в
функциональном
отношении частью стенки
сердца.
• Толщина миокарда
неодинакова: наибольшая –
у левого желудочка,
наименьшая – у
предсердий.
• В мышечной стенке
располагается
проводящая
система сердца,
благодаря которой
происходит
последовательное
сокращение
предсердий и
желудочков.
• Наружный слой
(эпикард) (1) покрывает
наружную поверхность
сердца и ближайшие к
сердцу участки аорты,
лёгочного ствола и полых
вен.
• Образован слоем клеток
эпителиального типа и
представляет собой
внутренний листок
околосердечной серозной
оболочки – перикарда
(околосердечной сумки).
1
• Между внутренним
листком
перикарда(1)
(эпикардом) и его
наружным листком
имеется щелевидная
перикардиальная
полость, содержащая
серозную жидкость.
• Она способствует
уменьшению трения
между листками при
сердечных
сокращениях.
1
• Сердце человека
продольной
перегородкой разделено
на 2 не сообщающиеся
между собой половины
(правую и левую).
• В верхней части каждой
половины
располагается
предсердие (atrium) правое (1) и левое (2), в
нижней части –
желудочек (ventriculus) правый (3) и левый (4).
1
3
2
4
• Таким образом
сердце человека
имеет 4 камеры:
2 предсердия (1),
2 желудочка (2).
• Каждое
предсердие
сообщается с
соответствующим
желудочком через
предсердножелудочковое
отверстие (3).
1
3
1
3
2
• Особые
выпячивания
предсердий
образуют правое (1)
и левое (2) ушки
предсердий.
1
2
• Стенки левого
желудочка (1) толще
правого (2).
• На внутренней
поверхности правого
и левого желудочков
имеются сосочковые
мышцы (3) – это
выросты миокарда.
3
3
1
2
• В правое
предсердие (1)
поступает кровь из
всех частей тела по
верхней(2) и
нижней(3) полым
венам.
• В левое
предсердие(4)
впадают 4
лёгочные вены(5),
несущие
артериальную
кровь из лёгких.
5
2
4
1
3
• Из правого
желудочка(1)
выходит лёгочной
ствол(2), по
которому венозная
кровь поступает в
лёгкие.
• Из левого
желудочка(3)
выходит аорта(4),
несущая
артериальную кровь
в сосуды большого
круга
кровообращения.
2
4
3
1

19. Клапаны сердца

• Створчатые клапаны — это
складки эндокарда,
закрывающие предсердножелудочковые отверстия.
• Клапан между правым
предсердием и правым
желудочком имеет 3
створки, называется
трёхстворчатый.
• Левый предсердножелудочковый клапан
имеет 2 створки, называется
двустворчатым
(митральным).
1
2
3
• Края клапанов(1)
сухожильными
нитями(2)
соединены с
сосочковыми
мышцами(3) стенок
желудочков, что не
позволяет створкам
клапанов
выворачиваться в
сторону предсердий
и не допускает
обратного тока
крови из
желудочков в
предсердия.
• Полулунные клапаны.
• Располагаются около
отверстий лёгочного
ствола и аорты, в виде 3-х
карманов, открывающихся
по направлению тока
крови в этих сосудах.
• При уменьшении давления
в желудочках сердца они
заполняются кровью, их
края смыкаются.
• Закрываются просветы
лёгочного ствола, аорты,
что препятствует
обратному току крови в
сердце.
Полулунные клапаны аорты
• При некоторых
заболеваниях
поражаются
клапаны сердца
(ревматизм,
сифилис),
происходит
неполное
смыкание, через
образующееся
отверстие
возникает
обратный ток
крови.
• Топография сердца.
• Верхняя граница
соответствует верхнему
краю хрящей III пары
рёбер(1).
• Левая(2) — идёт по
дугообразной линии от
хряща III ребра до
проекции верхушки
сердца.
• Верхушка(1)
определяется в левом V
межреберье на 1–2 см
медиальнее левой
среднеключичной
линии.
1
2
1
• Правая(1) проходит на 2
см правее правого края
грудины
• Нижняя(2) – от верхнего
края хряща V правого
ребра к проекции
верхушки сердца
• Имеются возрастные,
конституциональные
особенности
расположения (у
новорождённых детей
сердце лежит целиком в
левой половине грудной
клетки, горизонтально).
1
2

26. Собственные сосуды сердца

• Сердце получает
артериальную кровь
из 2-х венечных
артерий – правой (1) и
левой (2).
• Обе начинаются от
аорты(3), выше
полулунных
клапанов, проходят в
венечной борозде (4).
• Ветви обеих артерий
анастомозируют
между собой в
области верхушки.
3
1
4
2
• Во всех слоях стенки
сердца артериальные
ветви делятся на более
мелкие, образуют
капиллярную сеть,
обеспечивая газообмен
и питание стенки.
• Капилляры переходят в
венулы, затем – в
собственные вены
сердца(1), которые
впадают в венечную
пазуху(2),
открывающуюся в
правое предсердие (3).
2
1
3

слои сердца человека — 25 рекомендаций на Babyblog.ru

Так, минуточку внимания, познакомьтесь с моей сестрой Пейдж. Пейдж — это случайные люди, на которых мне вообще-то плевать.

— Да ладно, не делай томограмму миссис Шейн. Я просто вспорю ей швы, просуну внутрь голову и посмотрю, что у неё там такое.

— Так, девочка, слушай моё задание! Моя летучая мышь выгнала меня из пещеры: поручаю тебе время от времени заходить к ней и тыкать её шваброй, чтобы проверить, как она!

— Не вешай нос, страшилка.

— Розовощёкий мой поросеночек, слой косметики на твоем лице настолько толстый, что в нижних слоях, теоретически, можно найти останки какого-нибудь динозавра. А если взять в руки шпатель и соскоблить с тебя всю эту гадость, то получившейся массой можно накрасить всех путан Нью-Йоркского шоссе на протяжении 50 километров от Лос Анджелеса. И нет, твой внешний вид не напоминает клоуна, ты похожа на проститутку, дающую только клоунам.

— Теперь, новичок, я буду называть тебя собачьими кличками. А чтобы ты привыкнул, я буду звать тебя Лесси, так как это и кличка, и девчачье имя.

— Бобо, я конечно понимаю, что одна только мысль о том что ты мне делаешь одолжение заставляет твои ягодицы сжиматься так крепко, что если туда засунуть кусок угля, то обратно выскочит алмаз, но тем не менее…

— Ладно, я тут отойду, меня немножечко вырвет.

— Итак, ты говоришь, что у тебя есть проблема, которая является всецело твоей проблемой, но ты хочешь найти способ сделать эту проблему моей проблемой, но проблема в том, новичок, что это не моя проблема.

— Девочка моя, все мы однажды умрём. Но все дело в том что одни это сделают быстро и счастливо, а другим придётся долго страдать и мучиться, что сопоставимо разговору с тобой.

— Если следующими двумя словами будут не «до свидания», то третьим словом будет «о боже, о боже, мои яйца, мои яйца, вы ударили меня по яйцам ногой»

— Девочка моя, ты хочешь быть похожим на меня?! Да ты знаешь, что я сам не хочу быть похожим на себя. Я такой человек, который обожает и ненавидит себя одновременно.

— Дамы и господа, представляю вам человека которому насрать

— Может русскую рулетку? А чтобы было интереснее, положим патроны во все отсеки барабана, пусть выигрывает каждый первый!

— Если в интернете убрать все порносайты, то останется всего лишь один сайт с названием «Верните порно!».

— Я не обязан каждый раз высказывать свое мнение, но раз ты хочешь слышать, я скажу. Ты — настоящая заноза в заднице! Каждый раз, когда я вижу твое кукольное личико, мне хочется взять тебя за плечики и трясти, пока все бездарно потраченные тобой часы моей жизни не высыпятся наружу! А теперь можно смеяться, чтобы никто не подумал, что я на тебя ору!

— Правильно говорят: человек есть то что он ест, и судя по всему, вы съели кого-то маленького, но очень толстого!!!!

— Но вы ведь любите Джордан. Признайтесь, по ночам вы любуетесь, как она спит…

— Как я могу любоваться? Она спит вверх ногами, зацепившись когтями за потолок!

— А когда ты умрёшь, завещай свое тело науке, но не медицине, нет, а этим лысоголовым умникам из НАСА. И когда они будут искать чёрную дыру, они вскроют твою грудную клетку и взглянут на то место, где у тебя должно было быть сердце, и воскликнут: «Черт возьми, так вот же она!»

— Эй ты, девчачье имя!

Строение сердца | Қазақша медицина

 

Организм – единое целое. Все органы и их назначения взаимосвязаны. Организм – биологическая система, состоящая из взаимосвязанных и соподчинённых элементов, взаимоотношения которых и особенности их строения подчинены их функционированию как единого целого. Сердце представляет собой часть живого организма и в то же время – это уникальный орган, не похожий на другие. Работа сердца обеспечивает все органы кислородом и питательными веществами, обеспечивающими их функционирование. Сердце – это своеобразный мотор, вечный двигатель, который самоорганизован и самодостаточен. Знание строения сердца и его систем помогут оказать реальную помощь его функционированию. Это придает актуальность данному исследованию.

Цель данной работы – выявить возрастные особенности строения и работы сердца.

Объект исследования – сердце.

Предмет исследования – возрастные особенности строения и работы сердца.

В рамках достижения поставленной цели решаются следующие задачи: дать общее понятие о строении сердца; выявить особенности строения и работы сердца у плода; рассмотреть особенности роста и развития сердца в грудном и дошкольном возрасте; изучить проблемы движения крови по сосудам.

В работе над темой использовались методы: наблюдение, сопоставление данных, контент-анализ.

Исследование базировалось на литературных источниках по данной теме следующих авторов: Л.А. Бельченко, В.А. Лавриненко, Г.И. Миловзоров, В.М. Смирнова и др.

 

 

 

Строение сердца имеет свои особенности и отличается от строения других органов и систем организма. Основную массу стенки сердца составляет поперечная мышца. Изнутри и снаружи – она покрыта оболочками. Сердце со всех сторон окружено плотной околосердечной сумкой. Между наружной поверхностью сердцу и околосердечной сумкой находится замкнутая полость, стенки которой всегда влажны, что предохраняет сердце от трения и тем самым значительно облегчает его работу.

Сердечная мышца. Мышца сердца, в отличие от мышц других внутренних органов, обладает поперечной направленностью. Волокна сердечной мышцы соединены друг с другом при помощи отростков, благодаря которым возбуждение, возникшее в одном волокне, быстро распространяется на другие, захватывая всю мышцу. Замечательное свойство сердечной мышцы – ее неспособность давать длительное сокращение. Любая скелетная мышца может оставаться в состоянии непрерывного сокращения в течение многих секунд и даже минут, а сердечная мышца после каждого сокращения, длящегося лишь доли секунды, обязательно приходит в расслабленное состояние.

Стенки желудочков значительно толще стенок предсердий, что объясняется неодинаковой работой этих отделов сердца. Мышца предсердия проталкивает кровь только в желудочек. Мышца желудочка, сокращаясь, прогоняет кровь через длинную и разветвленную сеть сосудов. Особенно велика работа левого желудочка, который прогоняет кровь через большой круг кровообращения, а, следовательно, через капилляры всех органов и тканей тела. Поэтому мышца левого желудочка значительно толще, чем мышца правого.

Клапаны сердца. Одностороннему движению крови способствуют клапаны. Между предсердиями и желудочками находятся створчатые клапаны, имеющие вид пластинок, состоящих из плотной соединительной ткани. При захлопнутых створках клапан совершенно закрывает отверстие между предсердием и желудочком. Снизу от мышечных выступов внутренней поверхности желудочка к створкам клапана идут сухожильные нити. Створчатый клапан может открываться только в одну сторону – в сторону желудочка. При расслабленных желудочках клапаны открыты, и кровь свободно проходит из предсердий в желудочки. При сокращении желудочков кровь не может попасть обратно в предсердия, так как створки клапана под давлением крови захлопываются, а натягивающиеся сухожильные нити не позволяют им вывернуться в сторону предсердий.

В аорте и в легочной артерии, у самого выхода этих сосудов из сердца, находятся полулунные клапаны, имеющие вид кармашков. При токе крови из желудочков в артерии кармашки клапанов прижимаются к стенкам сосудов, и кровь проходит свободно. При обратном токе кровь наполняет кармашки; оттопыриваясь, они полностью заслоняют просвет сосуда и препятствуют возвращению крови из артерий в желудочки.

Ритм сердечных сокращений. Первое, что бросается в глаза при наблюдении за работой сердца, – это ритмичность, правильная повторяемость трех основных фаз, сердечного цикла, т.е. последовательного сокращения и расслабления сердца. Если взрослый человек лежит, его сердце сокращается 60–70 раз в минуту. Сначала наступает первая фаза – систола, или сокращение, предсердий, она продолжается чуть побольше, 0,1 секунды; в это время желудочки находятся в состоянии расслабления, или диастолы. Затем начинается вторая фаза – систола обоих желудочков, которая длится примерно 0,3–0,4 секунды; в это время предсердия расслаблены. Последняя, третья фаза – пауза, или общее расслабление всего сердца. Во время паузы сердце наполняется кровью, притекающей из вен. Длительность паузы в значительной мере зависит от частоты сердечных сокращений; при 60–70 сокращениях в минуту она длится около 0,4 секунды.

Скелетные мышцы сокращаются под влиянием импульсов, идущих из центральной нервной системы. Будучи вырезаны из тела, они самостоятельно сокращаться не могут. Иначе ведет себя сердечная мышца: волны возбуждения возникают в ней самостоятельно, при участии нервных узлов, находящихся в самом сердце. Работа сердца. Работа сердечной мышцы очень велика. Желудочки сердца человека при своем сокращении выбрасывают в артериальное русло примерно по 60–80 куб. см крови каждый. Левый желудочек при одном сокращении в среднем выполняет работу, равную 0,08–0,09 кГм. Работа правого желудочка, прогоняющего кровь только через легкие, менее значительна и не превышает 0,02 кГм. Можно считать, что оба желудочка сердца пря каждом сокращении выполняют работу в 0,1 кГм.

Сердце, весящее всего лишь 300 г., за одну минуту выполняет работу, равную 6–8 кГм. В течение суток, перегоняя тысячи литров крови, сердце выполняет огромную работу, превышающую 10000 кГм. Такую работу выполняет подъемный кран, поднимающий 2 т груза на высоту 5 м Причина неутомимости сердечной мышцы заключается в ритмичности ее работы – в правильном чередовании сокращения, т.е. работы, и расслабления, или отдыха. При 75 сокращениях в минуту каждый полный период сокращения длится 0,8 секунды. Из этого времени на сокращение предсердий приходится 0,1 секунды, на сокращение желудочков – 0,3 секунды; пауза длится 0,4 секунды. Таким образом, желудочки отдыхают почти вдвое больше времени, чем работают. Отдых предсердий длится еще больше Небольшие промежутки отдыха, следующие за каждым сокращением, вполне достаточны для того, чтобы сердечная мышца могла снова сократиться с той же силой.

 

 

Сердце плода отличается от сердца как растущего, так и взрослого организма. Отличие характеризуется не только размерами, но и функциями.

Кровообращение плода. У плода, как и у взрослого человека, имеются два круга кровообращения – большой и малый. Однако в период внутриутробного развития снабжение организма кислородом и питательными веществами происходит совсем не так, как у взрослых.

Уже к концу первой недели развития эмбрион начинает внедряться в разбухшую слизистую оболочку матки. Ворсинки, которыми покрыта внедрившаяся в матку наружная оболочка эмбриона, разрастаются, частично разрушая кровеносные сосуды слизистой оболочки матки. В результате вокруг ворсинок образуются так называемые лакуны – пространства, заполненные материнской кровью. Она поступает сюда из артерий, через их поврежденные стенки, и оттекает по венам в общий круг кровообращения материнского организма.

Одновременно в теле зародыша развиваются сердце и кровеносные сосуды. Сосуды образуются и в ворсинчатой части его наружной оболочки. Кровь зародыша по двум пупочным артериям течет к капиллярам ворсинок, оттекая от них по одной широкой пупочной вене. Кровь матери не смешивается с кровью зародыша, однако обмен веществ между кровью матери и кровью зародыша происходит очень интенсивно. Из лакун в кровь зародыша проникают питательные вещества и кислород, а из крови зародыша в лакуны поступают углекислота и другие продукты обмена.

Орган, образованный ворсинками наружной оболочки зародыша и слизистой оболочкой матки, называется плацентой. Значение плаценты заключается в том, что она выполняет те функции, которые после рождения выполняются органами дыхания, пищеварения и выделения. Плацента непрерывно растет и к концу беременности весит 500–600 г. Окруженный оболочкой пучок сосудов, соединяющий плод с плацентой, превращается в пуповину – шнур, достигающий к концу беременности толщины пальца и в длину 50–60 см.

Движение крови через плаценту представляет существенную часть большого круга кровообращения плода. Из плаценты кровь поступает в нижнюю полую вену, оттуда в правое предсердие. Отсюда кровь попадает частично в правый желудочек, а частично через имеющееся у плода овальное отверстие между обоими предсердиями в левый желудочек. Из правого желудочка кровь поступает в легочную артерию. Дальше возможны два пути: через легкие и по не существующему у взрослого человека широкому артериальному протоку, соединяющему легочную артерию с аортой. Понятно, что по этому более легкому пути и устремляется основная масса крови, выбрасываемой правым желудочком.

Оба желудочка сердца плода выполняют одинаковую работу, нагнетая кровь в аорту: левый – непосредственно, а правый – через артериальный проток. Иными словами, оба они сокращаются с одинаковой силой. Этим объясняется примерно одинаковая толщина мышечной стенки того и другого желудочка.

Изменения в кровообращении у новорожденного. Момент рождения – это резкий переход к новым, совершенно отличным от прежних условиям существования организма Перерезка пуповины нарушает ту связь с материнским организмом, которая обеспечивала получение плодом питательных веществ, кислорода и освобождение от углекислоты и других продуктов жизнедеятельности. Тотчас же в организме новорожденного наступает кислородное голодание, иными словами, задушение, что ведет к общему сильному возбуждению и, в частности, к появлению первых дыхательных движений.

Растяжение легких, наступающее при первом вдохе и сохраняющееся в течение всей жизни, способствует расширению легочных капилляров. К тому же сильно сокращаются кольцевые мышечные волокна, которые находятся в стенке артериального протока, соединяющего легочную артерию с аортой. В результате кровь из правого желудочка целиком или почти целиком направляется к легким; оттуда по легочным венам кровь поступает в левое предсердие и, заполняя его, давит на клапан овального отверстия между предсердиями, что препятствует попаданию крови из правого предсердия в левое. Таким образом, сразу же после рождения появляются условия, которые способствуют последовательному движению крови по большому и малому кругу.

Уже к концу внутриутробного периода развития артериальный проток начинает суживаться вследствие разрастания внутреннего слоя его стенки. После рождения, когда кровь практически перестает протекать по протоку, его сужение происходит еще быстрее, и через 6–8 недель просвет протока полностью зарастает. Постепенно зарастает и овальное отверстие путем прирастания к нему клапана, который в это время сильно увеличивается в длину и толщину. Окончательное закрытие овального отверстия происходит на 9–10-м месяце жизни, а иногда и значительно позднее. Нередко очень небольшое отверстие остается на всю жизнь, что не мешает нормальной работе сердца. Пупочные артерии и вена после перевязки пуповины также постепенно зарастают.

Таким образом, сердце плода и в период новорожденности и младенчества претерпевает значительные изменения и отличается от сердца взрослого человека.

 

 

Сердце новорожденного в среднем весит 20 г., что составляет примерно 0,6% веса тела. В течение первых 1,5–2 лет сердце быстро растет, увеличивая свой вес в 3 раза. Однако общий вес тела растет еще быстрее, утраиваясь к концу первого года жизни. В результате к 2 годам вес сердца составляет несколько меньше 0,5% общего веса тела. В последующие годы рост сердца, как и общий рост тела, становится более медленным, вновь возрастая лишь в 14–15 лет, что опять-таки соответствует увеличению общего веса тела.

В течение первого года жизни поперечник сердца относительно широк, а потому оно имеет округлую форму; широки устья отходящих от сердца сосудов, и относительно велики предсердия, особенно правое. Интенсивный рост предсердий, в частности левого, продолжается примерно до 13 лет. В последующие годы объем предсердий и желудочков увеличивается в равной мере. С возрастом в сердце происходят и другие изменения. Так, утолщаются волокна сердечной мышцы. За первые два года жизни в среднем диаметр их поперечника увеличивается с 6 до 9 микрон. В этот же период изменяется внутренняя структура волокон; становится хорошо заметна их поперечная исчерченность. Небольшое увеличение толщины волокон наблюдается и в последующие годы.

Клапаны, особенно расположенные между предсердиями и желудочками, также с возрастом изменяются. Ткань створок становится более плотной; изменяется расположение и количество мышечных выступов и сухожильных нитей. Различие в силе сокращений правого и левого желудочков ведет к постепенному увеличению толщины левого желудочка. Уже к 6 месяцам жизни мышца левого желудочка толще мышцы правого в полтора раза, а к 4–6 годам – даже в 2 раза. Соответственно левый желудочек весит больше правого на 2-м месяце жизни на 60%, на 6-м – почти вдвое, а в 6–7 лет даже больше чем вдвое.

В период роста сердце менее устойчиво по отношению к различным вредным воздействиям. Так, например, в условиях голодания у взрослых людей вес сердца если и уменьшается, то в очень малой степени. Детское сердце в тех же условиях значительно теряет в весе.

Возрастные изменения частоты и силы сердечных сокращений. Количество крови, перекачиваемой сердцем, зависит как от частоты сердечных сокращений, так и от систолического объема, т.е. объема крови, выбрасываемой в аорту при каждом сокращении левого желудочка.

По мере роста сердца систолический объем крови увеличивается. Сердце новорожденного при каждой систоле выталкивает в аорту всего лишь 2,5 мл крови, а к концу 1-го года жизни систолический объем увеличивается до 10 мл. Это объясняется увеличением притока крови к сердцу и растяжением желудочков при поступлении в них крови из сокращающихся предсердий. К концу 2-го года жизни систолический объем возрастает примерно на 4 мл, а в каждый последующий год – на 2 мл.

Частота сердечных сокращений в первые месяцы жизни 120–140 в минуту, к концу 1-го года жизни – 100–130, у детей 2–4 лет – 90–120, а 5–6 лет – 80–110 раз в минуту. В последующие годы частота сердечных сокращений продолжает понемногу снижаться.

Характерная особенность детского сердца – неравномерность сердечных сокращений, иными словами, отсутствие правильной ритмичности: на протяжении 2–3 минут при спокойном лежании ребенка его сердце несколько раз меняет частоту сокращений. Неравномерна и сила сокращений, поэтому объем крови, выбрасываемой в аорту, при каждой систоле то увеличивается, то уменьшается. Неравномерность частоты и силы сердечных сокращений особенно велика у детей первых двух лет жизни. В дошкольном возрасте она несколько снижается, а к 7–8 годам у некоторых детей сердечные сокращения становятся равномерными. У большинства же недостаточная равномерность сокращений остается до 14–15 лет.

Путем умножения величины систолического объема крови на число сокращений в единицу времени можно определить интенсивность перекачивания крови сердцем. Обычно вычисляют количество крови, выбрасываемой сердцем за 1 минуту. Это количество называется минутным объемом.

В первый месяц жизни минутный объем крови равняется в среднем 325 мл. При пересчете на 1 кг веса тела это составит около 100 мл. У годовалого ребенка минутный объем равен 1200 мл (около 120 мл на 1 кг веса), в 5 лет-2000 мл (около 110 мл). У взрослого человека в среднем минутный объем равен 4000 мл, или около 60 мл на 1 кг веса.

Таким образом, минутный объем крови при пересчете на 1 кг веса тела очень высок у детей. Это объясняется тем, что в период роста организм нуждается в повышенном количестве кислорода.

 

 

Движение кровы по сосудам обеспечивается артериями, капиллярами, венами, а также уровнем давления крови в сосудах.

Артерии, капилляры, вены. По своему строению артерии, капилляры и вены сильно отличаются друг от друга. Толстая стенка артерий в основном состоит из гладкой мышечной и упругой эластической тканей. Такое строение артерий придает им большую прочность и упругость. Опыты показали, что крупные артерии выдерживают давление до 20 атмосфер.

В аорте и других крупных артериях очень мало мышечных и много эластических волокон. В мелких артериях, наоборот, мало эластических и много мышечных волокон. Стенки капилляров в основном состоят из одного слоя плоских клеток. Такое же строение имеют мельчайшие вены, которые образуются путем слияния капилляров. Стенки более крупных вен относительно тонки, легко растягиваются и столь же легко спадаются; в них мало эластических волокон и слабо развит мышечный слой.

Давление крови в сосудах. При каждом сокращении сердце, действуя подобно насосу, нагнетает в сосуды очередную порцию крови, создавая в них давление, необходимое, чтобы обеспечить ее продвижение по всему кровеносному пути. Под влиянием давления стенки крупных артерий растягиваются, вмещая в себя всю порцию крови, поступившей из сердца.

В промежуток между двумя сокращениями сердца ток крови из крупных артерий в мелкие не прекращается. Это объясняется тем, что эластичные стенки крупных артерий обладают весьма совершенной упругостью, т.е. по прекращении растягивания они возвращаются к исходному состоянию. Чем больше они растянуты, тем сильнее противодействуют растяжению, выдавливая избыток крови в единственно возможном направлении – в сторону более мелких артерий. Таким образом эластичность и упругость стенок крупных артерий обеспечивает непрерывность движения крови.

В любом участке сосудистой системы кровь течет от того места, где давление больше, к тому месту, где оно меньше. Иными словами, по пути тока крови давление всегда понижается, так как оно затрачивается на продвижение крови. Выше всего давление в крупных артериях, недалеко от сердца, а ниже всего – в крупных венах, приносящих кровь к сердцу.

В аорте и крупных артериях величина кровяного давления непрерывно меняется: при каждом сокращении сердца оно скачкообразно возрастает, становясь максимальным к концу систолы желудочков. Затем оно снова снижается, становясь минимальным к началу следующей систолы желудочков. Разница между максимальным, или синодическим, и минимальным, или диастодические давлением составляет амплитуду кровяного давления, или пульсовое давление. Его определение очень существенно для суждения о работе сердца. Измеряется давление в миллиметрах столба ртути (мм Hg).

У молодого взрослого человека, когда он спокойно сидит или лежит, систолическое давление в аорте и крупных сосудах большого круга кровообращения обычно равно 120 мм Hg, диастолическое – 70 мм Hg. Следовательно, пульсовое давление равно 50 мм Hg.

В малом круге кровообращения кровь встречает значительно меньшее сопротивление, чем в большом. Поэтому кровяное давление в легочной артерии относительно очень невелико, а именно около 20% аортального.

По пути тока крови кровяное давление падает. Быстрее всего оно уменьшается в тех участках кровеносного русла, где сопротивление току крови наиболее велико. Протекая по капиллярам, кровь преодолевает особенно большое сопротивление, которое создается трением крови о стенки узких сосудов, а потому здесь затрачивается значительная часть ее движущей силы. Именно здесь кровяное давление падает быстрее всего.

Пульс. В некоторых местах тела артерии легко прощупываются. Верным признаком, что под пальцами действительно находится артерия, служит ощущение ритмических толчков. Ритмическое пульсирование артериальной стенки называется пульсом. В артерии, сильно придавленной пальцем, движение крови прекращается, но тут же рядом, выше сдавленного места, т.е. ближе к сердцу, пульс продолжает ясно ощущаться. Это объясняется тем, что пульсовые толчки зависят не от изменений движения крови, а от внезапного повышения давления в артериях при каждом поступлении новой порции крови из желудочка в аорту. Пульсовые толчки передаются по всем артериям со скоростью, во много раз превосходящей скорость течения крови.

Таким образом, следя за пульсом, можно сосчитать число сердечных сокращений.

сердце плод кровообращение сосуд

 

 

 

Строение сердца имеет свои особенности и отличается от строения других органов и систем организма. Основную массу стенки сердца составляет поперечная мышца. Изнутри и снаружи – она покрыта оболочками. Сердце со всех сторон окружено плотной околосердечной сумкой. Между наружной поверхностью сердцу и околосердечной сумкой находится замкнутая полость, стенки которой всегда влажны, что предохраняет сердце от трения и тем самым значительно облегчает его работу.

В аорте и в легочной артерии, у самого выхода этих сосудов из сердца, находятся полулунные клапаны, имеющие вид кармашков. При токе крови из желудочков в артерии кармашки клапанов прижимаются к стенкам сосудов, и кровь проходит свободно. При обратном токе кровь наполняет кармашки; оттопыриваясь, они полностью заслоняют просвет сосуда и препятствуют возвращению крови из артерий в желудочки.

Сердце плода отличается от сердца как растущего, так и взрослого организма. Отличие характеризуется не только размерами, но и функциями. Характерная особенность детского сердца – неравномерность сердечных сокращений. Неравномерность частоты и силы сердечных сокращений особенно велика у детей первых двух лет жизни. В период роста сердце менее устойчиво по отношению к различным вредным воздействиям.

Движение кровы по сосудам обеспечивается артериями, капиллярами, венами, а также уровнем давления крови в сосудах. В любом участке сосудистой системы кровь течет от того места, где давление больше, к тому месту, где оно меньше.

Иными словами, по пути тока крови давление всегда понижается, так как оно затрачивается на продвижение крови. Выше всего давление в крупных артериях, недалеко от сердца, а ниже всего – в крупных венах, приносящих кровь к сердцу.

 

Как работает сердце — Учебник по Биологии. 8 класс. Задорожный

Учебник по Биологии. 8 класс. Задорожный — Новая программа

Прежде чем приступить к изучению работы сердца человека, вспомните, на какие камеры оно разделено. Чем отличается сердце человека от сердца рыбы? Какие слои выделяют в стенке сердца и какие функции они выполняют?

Сердечная мышца

Сердечная мышца непрерывно работает в течение всей жизни человека. У нее есть определенные особенности строения и специфические свойства, которые и позволили выделить ее в отдельный тип мышечной ткани. Какие это свойства, узнайте из таблицы.

Основные свойства сердечной мышцы

Свойство

Характеристика

Возбудимость

Способность переходить из состояния покоя в рабочее состояние под влиянием различных раздражителей

Проводимость

Способность распространять по всему сердцу возбуждение, которое возникло в какой-либо его области

Сократимость

Способность мышечной ткани сердца сокращаться под влиянием возбуждения

Автоматия

Способность сердца сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в самом сердце

У сердца своя собственная система обеспечения кровью. По коронарным артериям кровь при расслаблении сердца попадает в сердечную мышцу, а при его сокращении кровь из этих капилляров выдавливается в коронарные вены.

Сердечный цикл

Функционировать много лет непрерывно сердце может благодаря тому, что его работа организована в виде цикла. Благодаря правильному распределению фаз сокращения и расслабления отдельных частей сердца организму удается обеспечить достаточно времени для восстановления сердечной мышцы в процессе ее работы.

Рис. 18.1. Фазы сердечного цикла

Сердечным циклом называют совокупность процессов, происходящих от одного сокращения сердца до следующего (рис. 18.1).

Что происходит за один сердечный цикл, можно проследить по таблице.

Фазы сердечного цикла

Фаза сердечного цикла

Длительность фазы, с

Что происходит

Сокращение мышц (систола) предсердий

0,1

Кровь из предсердий через клапаны выталкивается в желудочки

Сокращение мышц (систола) желудочков

0,3

Венозная кровь из правого желудочка выталкивается в легочную артерию, а артериальная кровь из левого желудочка выталкивается в аорту

Расслабление мышц сердца (диастола)

0,4

Сердечная мышца расслаблена, кровь из вен поступает в предсердия

Показателями, с помощью которых можно сравнивать работу сердца у разных людей или в различных ситуациях, является систолический и минутный объемы крови. Систолический объем — это количество крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение. А минутный объем — это объем крови, прокачиваемой через сердце в течение одной минуты.

Особенности работы сердца

Сердце является главным двигателем тока крови по сосудам. Оно не может останавливаться, т. к. это повлечет прекращение обмена веществ и приведет к смерти человека. Кроме того, у сердца нет дублирующего органа, который может взять на себя его работу хотя бы на время. Поэтому работа сердца организована так, чтобы оно отдыхало как можно больше. Если посмотреть на время, которое занимают отдельные фазы сердечного цикла, то можно увидеть, что из 0,8 с продолжительности всего цикла предсердия отдыхают 0,7 с, а желудочки — 0,5 с.

Регуляция работы сердца

Регуляция работы сердца осуществляется двумя способами — с помощью нервной или гуморальной регуляции. Нервная регуляция осуществляется путем поступления нервных импульсов из сердечно-сосудистых центров продолговатого мозга. По одному из нервов поступают импульсы, которые ускоряют работу сердца, а по другому — импульсы, которые тормозят работу сердца.

Гу моральная регуляция осуществляется с помощью биологически активных веществ — гормонов, которые выделяются железами внутренней секреции организма, и других как органических, так и неорганических веществ. Так, гормон адреналин учащает сердечные сокращения. Также сердечную деятельность усиливает повышенная концентрация ионов Кальция в крови. Тормозят работу сердца ацетилхолин и ионы Калия.

Основными железами, которые регулируют работу сердца, являются надпочечники. Именно они производят адреналин и ацетилхолин.

Особенностью регуляции сердца является то, что внешние сигналы (и нервные, и гуморальные) только изменяют частоту сердечных сокращений, но не вызывают их. Сигналы для возникновения сокращений генерируют клетки самого сердца.

Автоматия работы сердца

Сердце должно работать в любых условиях. Поэтому в нем существуют механизмы, которые обеспечивают его работу даже при отсутствии соответствующих нервных импульсов. То есть сердце может работать автоматически, без сигналов нервной системы. Для этого в миокарде существует несколько групп клеток, которые автоматически производят ритмические импульсы. Эти импульсы распространяются на другие клетки сердечной мышцы и вызывают их сокращение. Частота этих сокращений меньше, чем у тех, которые возникают под влиянием нервных или гуморальных сигналов, но они позволяют поддерживать жизнедеятельность организма в критической ситуации.

Сердце человека до рождения

У взрослого человека строение сердца несколько отличается от строения сердца плода, который развивается в организме матери.

К моменту рождения легкие у ребенка не работают, поэтому нет необходимости прогонять весь поток крови через их сосуды. В связи с этим между правым желудочком сердца и аортой находится особый сосуд — боталлов проток, по которому кровь проходит напрямую из правого желудочка в большой круг кровообращения. После рождения ребенка этот проток зарастает. Если же по каким-то причинам он не зарастет, то у ребенка будут наблюдаться серьезные нарушения работы сердца. Такую аномалию называют врожденным пороком сердца. Однако современные врачи научились исправлять такое нарушение с помощью операции на сердце.

• Мышцы предсердий и желудочков не являются одной структурой. Они разделены перегородкой из плотной ткани. Эта перегородка не пропускает возбуждения от мышц предсердий к мышцам желудочков, благодаря чему они могут сокращаться независимо друг от друга.

• Достижения современной медицины позволяют проводить пересадку сердца в случаях, когда сердце человека поражено болезнью, которую невозможно вылечить. Первую успешную пересадку сердца провел врач из ЮАР Кристиан Бернар в 1967 г. Сейчас средняя продолжительность жизни человека после пересадки сердца составляет 10 лет. Рекордная продолжительность жизни человека с пересаженным сердцем достигла 30 лет.

Длительная и эффективная работа сердца возможна благодаря существованию четкого сердечного цикла и ее рациональной регуляции. Большое значение для повышения надежности работы сердца имеют свойства сердечной мышцы, в частности ее способность к автоматии.

Проверьте свои знания

1. Какие свойства присущи сердечной мышце?

2. Из каких фаз состоит сердечный цикл?

3. Как осуществляется нервная регуляция работы сердца?

4. Как осуществляется гуморальная регуляция работы сердца?

5. Какая железа регулирует работу сердца?

6*. Как обеспечивается автоматическая работа сердца?

7*. Что позволяет сердцу работать много лет без перерыва?

8*. Сохранение боталлова протока у взрослого человека приводит к смешиванию артериальной и венозной крови и нарушению здоровья. А вот, скажем, смешанная кровь в сердце ящерицы не влечет за собой негативных последствий. Почему смешанная кровь в сосудах человека вызывает проблемы?



Анатомия человеческого сердца

Последнее обновление: 26 декабря 2020 г.

Основная функция человеческого сердца — перекачивать кровь в артерии, которые доставляют кислород и питательные вещества ко всем телам.
ткани тела. Сердце расположено в центре грудной клетки вершиной влево. Это самое сложное
рабочая мышца в теле, поскольку она бьется без остановки. Если мы хотим понять, как сердце выполняет свою жизненно важную роль, мы
сначала нужно будет посмотреть на его структуру, т.е.э., анатомия сердца .

Сердце — это мышечный насос с четырьмя камерами и равным количеством клапанов. Две камеры в верхней части
сердце известно как предсердия , правое и левое. Две нижние камеры — это
желудочка . В предсердия поступает кровь, которая возвращается из разных частей тела, в то время как
желудочки перекачивают эту кровь обратно во все ткани тела. Клапаны, которые отделяют предсердия от желудочков, называются
атриовентрикулярных клапана.Их два: трикуспидальный справа и
митральный слева. Клапаны на выходе желудочков называются полулунными клапанами.
Два полулунных клапана — это легочный и аортальный .

Стенка сердца состоит из трех слоев: наружного эпикарда, среднего.
миокарда, и внутреннего эндокарда . Эпикард и эндокард тонкие
слои. Миокард составляет основную массу сердца и состоит из волокон сердечной мышцы.Самый внешний слой
окружающий все сердце, называется перикард . Сосуды, уносящие кровь от
сердца к телу называются артериями , а те, которые возвращают его обратно, называются
жил . Самая большая артерия называется , аорта . Возникает из левого желудочка.

Сердце имеет электрическую систему , которая генерирует и передает сердечные импульсы, которые вызывают
сердце биться. Система состоит из узлов и проводящих волокон.Если бы человек сжал кулак, слегка
откройте его и снова закройте в ритмичном движении, это было бы упрощенным изображением бьющегося сердца. Человек
сердце по размеру близко к человеческому кулаку. Он весит от 8 до 10 унций.

События, происходящие в сердце между последовательными ударами сердца, составляют сердечного цикла .
К таким событиям относятся открытие и закрытие клапанов, а также сокращение и расслабление камер. Сердечный цикл
разделены на две фазы: систола и диастола .Во время систолы сокращаются желудочки.
и протолкнуть кровь в артерии. Во время диастолы желудочки расслабляются и получают кровь из предсердий.

Люди кладут руки на сердце во время клятвы верности и занимаются аэробными упражнениями, когда они
понимают важность этого жизненно важного органа, но многие не знакомы с его структурой. Ниже приведены некоторые
ресурсов по анатомии сердца:

  • Атлас сердечной анатомии человека: Университет г.
    На сайте, спонсируемом Миннесотой, есть интерактивный атлас сердца.Он предоставляет подробное описание
    предсердия, желудочки, аорта и другие части человеческого сердца.
  • Национальный институт сердца, легких и крови: этот веб-сайт предлагает множество
    разнообразная информация о сердце и кровеносной системе человека.
  • Сердце: интересная статья из Института Франклина
    о человеческом сердце.
  • Сердце: Виртуальный тур: Сайт предлагает виртуальный
    прохождение всего сердца.
  • Строение сердца:
    В этой статье представлена ​​структура сердца и описаны некоторые связанные с ней термины.
  • Интересные факты о сердцах для детей: наука
    Kids предлагает простые и информативные факты о человеческом сердце.
  • Сердечный цикл: в этой статье обсуждаются две фазы
    сердечного цикла, диастолы и систолы и объясняет, что происходит на каждом этапе.
  • Системы кровообращения: хорошо иллюстрированный отчет
    содержит подробную информацию о сердце и кровеносной системе млекопитающих.

Смотрите также нашу страницу о сердечных аномалиях для получения дополнительной информации о том, как сердце
работает.Для получения сертификата проверьте наш 100% онлайн-курс и аккредитованный ACLS-курс.

Сердце: анатомия и функции

Обзор

Что такое сердце?

Сердце — это орган размером с кулак, который качает кровь по всему телу. Это главный орган вашей кровеносной системы.

Ваше сердце состоит из четырех основных частей (камер), состоящих из мышц и питаемых электрическими импульсами. Ваш мозг и нервная система управляют работой вашего сердца.

Как выглядит сердечная диаграмма?

Внутри и снаружи вашего сердца содержатся компоненты, направляющие кровоток:

Внутри сердца

Вне сердца

Функция

Какова функция сердца?

Основная функция вашего сердца — перемещать кровь по телу.Ваше сердце также:

Как ваше сердце взаимодействует с другими органами

?

Ваше сердце взаимодействует с другими системами организма, чтобы контролировать частоту сердечных сокращений и другие функции организма. Основные системы:

  • Нервная система: Ваша нервная система помогает контролировать частоту сердечных сокращений. Он посылает сигналы, которые говорят вашему сердцу биться медленнее во время отдыха и быстрее во время стресса.
  • Эндокринная система: Ваша эндокринная система вырабатывает гормоны.Эти гормоны заставляют ваши кровеносные сосуды сужаться или расслабляться, что влияет на ваше кровяное давление. Гормоны щитовидной железы также могут заставить ваше сердце биться быстрее или медленнее.

Анатомия

Где находится твое сердце?

Ваше сердце расположено в передней части груди. Он находится немного позади и слева от грудины (грудины). Ваша грудная клетка защищает ваше сердце.

На какой стороне ваше сердце?

Ваше сердце находится чуть левее вашего тела.Он находится между вашим правым и левым легкими. Левое легкое немного меньше, чтобы в левой груди оставалось место для сердца.

Насколько велико ваше сердце?

Сердце каждого немного разное. Как правило, взрослые сердца примерно такого же размера, как два сжатых кулака, а детские сердца примерно такого же размера, как один сжатый кулак.

Сколько весит ваше сердце?

В среднем сердце взрослого человека весит около 10 унций. Ваше сердце может весить немного больше или немного меньше, в зависимости от размера вашего тела и пола.

Каковы части анатомии сердца?

Части вашего сердца подобны частям дома. В вашем сердце:

  • Стены.
  • Палаты (комнаты).
  • Клапаны (двери).
  • Сосуды кровеносные (водопровод).
  • Система электропроводности (электричество).

Стены сердца

Стенки сердца — это мышцы, которые сокращаются (сжимаются) и расслабляются, разнося кровь по всему телу. Слой мышечной ткани, называемый перегородкой, разделяет стенки сердца на левую и правую стороны.

Стены вашего сердца состоят из трех слоев:

  • Эндокард : Внутренний слой.
  • Миокард : Мышечный средний слой.
  • Эпикард : Защитный внешний слой.

Эпикард — это один слой перикарда. Перикард — это защитный мешок, покрывающий все ваше сердце. Он производит жидкость, которая смазывает ваше сердце и предохраняет его от трения о другие органы.

Камеры сердца

Ваше сердце разделено на четыре камеры.У вас есть две камеры вверху (предсердие, множественное предсердие) и две внизу (желудочки), по одной с каждой стороны сердца.

  • Правое предсердие: Две большие вены поставляют бедную кислородом кровь в правое предсердие. Верхняя полая вена несет кровь из верхней части вашего тела. Нижняя полая вена приносит кровь из нижней части тела. Затем правое предсердие перекачивает кровь в правый желудочек.
  • Правый желудочек: Нижняя правая камера качает бедную кислородом кровь в легкие через легочную артерию.Легкие перезагружают кровь кислородом.
  • Левое предсердие: После того, как легкие наполняют кровь кислородом, легочные вены переносят кровь в левое предсердие. Эта верхняя камера перекачивает кровь в левый желудочек.
  • Левый желудочек: Левый желудочек немного больше правого. Он перекачивает богатую кислородом кровь к остальному телу.

Клапаны сердца

Ваши сердечные клапаны подобны дверям между вашими сердечными камерами. Они открываются и закрываются, чтобы позволить крови течь.

Атриовентрикулярные (АВ) клапаны открываются между верхней и нижней камерами сердца. В их числе:

  • Трехстворчатый клапан : Дверь между правым предсердием и правым желудочком.
  • Митральный клапан : Дверь между левым предсердием и левым желудочком.

Полулунные (SL) клапаны открываются, когда кровь выходит из желудочков. В их числе:

  • Аортальный клапан: Открывается, когда кровь выходит из левого желудочка в аорту (артерия, по которой кровь, богатая кислородом, поступает в ваше тело).
  • Легочный клапан: Открывается, когда кровь течет из правого желудочка в легочные артерии (единственные артерии, которые переносят бедную кислородом кровь в легкие).

Сосуды

Ваше сердце перекачивает кровь по трем типам кровеносных сосудов:

  • Артерии несут богатую кислородом кровь от сердца к тканям тела. Исключение составляют легочные артерии, которые переходят в легкие.
  • Вены несут бедную кислородом кровь обратно к сердцу.
  • Капилляры — это небольшие кровеносные сосуды, по которым ваше тело обменивает богатую кислородом и бедную кислородом кровь.

Ваше сердце получает питательные вещества через сеть коронарных артерий. Эти артерии проходят вдоль поверхности вашего сердца. Они служат самому сердцу.

Система электропроводности

Проводящая система вашего сердца подобна домашней электропроводке. Он контролирует ритм и темп вашего сердцебиения. Включает:

  • Узел Sinoatrial (SA): Отправляет сигналы, заставляющие ваше сердце биться.
  • Атриовентрикулярный (АВ) узел: передает электрические сигналы от верхних камер сердца к его нижним.

В вашем сердце также есть сеть из электрических пучков и волокон. В эту сеть входят:

  • Левая ножка пучка Гиса : посылает электрические импульсы в левый желудочек.
  • Правая ветвь пучка Гиса : посылает электрические импульсы в правый желудочек.
  • Связка His : отправляет импульсы от вашего АВ-узла к волокнам Пуркинье.
  • Волокна Пуркинье : заставляют сердечные желудочки сокращаться и откачивать кровь.

Состояния и расстройства

Какие состояния и нарушения влияют на сердце человека?

Сердечные заболевания являются одними из наиболее распространенных заболеваний, поражающих людей. В Соединенных Штатах болезни сердца являются основной причиной смерти людей всех полов и большинства этнических и расовых групп.

Общие состояния, влияющие на ваше сердце, включают:

Забота

Как сохранить здоровье сердца?

Если у вас есть заболевание, которое влияет на ваше сердце, следуйте плану лечения, назначенному вашим врачом.Важно принимать лекарства в соответствии с предписаниями.

Вы также можете изменить образ жизни, чтобы сохранить здоровье сердца. Вы можете:

Часто задаваемые вопросы

Что мне следует спросить у врача о моем сердце?

Вы можете спросить своего поставщика медицинских услуг:

  • Как мой семейный анамнез влияет на здоровье моего сердца?
  • Что я могу сделать, чтобы снизить кровяное давление?
  • Как уровень холестерина влияет на мое сердце?
  • Каковы симптомы сердечного приступа?
  • Какие продукты мне следует есть, чтобы предотвратить сердечные заболевания?

Записка из клиники Кливленда

Ваше сердце — это главный орган вашей системы кровообращения.Он качает кровь по всему телу, контролирует частоту сердечных сокращений и поддерживает кровяное давление. Ваше сердце немного похоже на дом. В нем есть стены, комнаты, двери, сантехника и электрическая система. Все части вашего сердца работают вместе, чтобы поддерживать кровоток и отправлять питательные вещества в другие органы. Состояния, которые влияют на ваше сердце, являются одними из наиболее распространенных типов состояний. Спросите своего лечащего врача, как можно улучшить здоровье сердца.

Изображение, определение, условия и многое другое

Источник изображения

© 2014 WebMD, LLC.Все права защищены.

Артерии — это кровеносные сосуды, которые доставляют богатую кислородом кровь от сердца к тканям тела. Каждая артерия представляет собой мышечную трубку, выстланную гладкой тканью, и имеет три слоя:

  • Интима, внутренний слой, выстланный гладкой тканью, называемой эндотелием
  • Среда, слой мышц, который позволяет артериям выдерживать высокое давление со стороны сердца.
  • Адвентиция, соединительная ткань, прикрепляющая артерии к близлежащим тканям.

Самая большая артерия — это аорта, главный трубопровод высокого давления, соединенный с левым желудочком сердца.Аорта разветвляется на сеть более мелких артерий, которые проходят по всему телу. Меньшие ветви артерий называются артериолами и капиллярами. Легочные артерии переносят бедную кислородом кровь от сердца к легким под низким давлением, что делает эти артерии уникальными.

Состояние артерий

  • Атеросклероз: накопление холестерина (воскообразного вещества) в так называемых бляшках на стенках артерий. Атеросклероз артерий сердца, головного мозга или шеи может привести к сердечным приступам и инсультам.
  • Васкулит (артериит): воспаление артерий, которое может поражать одну или несколько артерий одновременно. Большинство васкулитов вызывается сверхактивной иммунной системой.
  • Amaurosis fugax: потеря зрения на один глаз, вызванная временной потерей притока крови к сетчатке, светочувствительной ткани, выстилающей заднюю часть глаза. Обычно это происходит, когда часть холестериновой бляшки в одной из сонных артерий (артерии с обеих сторон шеи, которые снабжают кровью головной мозг) отрывается и перемещается в артерию сетчатки (артерия, которая снабжает кровью и питательными веществами мозг). сетчатка.)
  • Стеноз артерий: сужение артерий, обычно вызванное атеросклерозом. Когда стеноз возникает в артериях сердца, шеи или ног, ограничение кровотока может вызвать серьезные проблемы со здоровьем.
  • Заболевание периферических артерий: атеросклероз, вызывающий сужение артерий в ногах или паху. Ограничение притока крови к ногам может вызвать боль или плохое заживление ран.
  • Артериальный тромбоз: внезапный сгусток крови в одной из артерий, останавливающий кровоток.Немедленное лечение необходимо для восстановления кровотока в артерии.
  • Инфаркт миокарда (сердечный приступ): внезапный сгусток крови в одной из артерий, кровоснабжающих сердце.
  • Цереброваскулярное нарушение (инсульт): внезапный сгусток крови в одной из артерий, снабжающих кровью головной мозг. Инсульт может также произойти, когда одна из артерий в головном мозге разрывается, вызывая кровотечение.
  • Височный артериит: воспаление височной артерии волосистой части головы. Боль в челюсти при жевании и боль в коже черепа являются обычными симптомами.
  • Ишемическая болезнь сердца: атеросклероз с сужением артерий, кровоснабжающих сердечную мышцу. Ишемическая болезнь сердца повышает вероятность сердечного приступа.
  • Заболевание сонной артерии: Атеросклероз с сужением одной или обеих сонных артерий шеи. Заболевание сонных артерий увеличивает вероятность инсульта.

Как работает ваше сердце — Сердце и система кровообращения — British Heart Foundation

Какова функция человеческого сердца?

Каждый день ваше сердце бьется примерно 100 000 раз.Это непрерывно перекачивает около пяти литров (восьми пинт) крови по вашему телу через сеть кровеносных сосудов, называемую кровеносной системой. Эта кровь доставляет кислород и питательные вещества ко всем частям вашего тела, чтобы помочь вашим органам и мышцам работать должным образом. Ваша кровь также уносит нежелательный углекислый газ и продукты жизнедеятельности.

Как устроено сердце человека?

У вашего сердца есть правая и левая стороны, они разделены тонкой мышечной стенкой, называемой перегородкой.Обе стороны вашего сердца имеют верхнюю и нижнюю камеры.

  • верхние камеры называются левым предсердием и правым предсердием (или предсердиями)
  • нижние камеры называются левым желудочком и правым желудочком .

В правую часть сердца поступает обескислороженная кровь, которая только что прошла по вашему телу. Он перекачивает кровь в легкие, чтобы собрать свежий кислород.Левая часть сердца снова перекачивает насыщенную кислородом кровь по всему телу.

Ваша сердечная мышца состоит из трех слоев ткани:

  • Перикард — тонкая внешняя подкладка, которая защищает и окружает ваше сердце.
  • Миокард — толстый мускулистый средний слой, который сокращается и расслабляется, перекачивая кровь вокруг вашего сердца.
  • Эндокард — тонкий внутренний слой, который составляет выстилку четырех камер и клапанов в вашем сердце.

Что делает электрическая система сердца?

Электрическая система вашего сердца сообщает вашему сердцу, когда сокращаться, а когда расслабляться, чтобы кровь продолжала работать регулярно. Инструкции по сокращению и расслаблению передаются электрическими сигналами.

Электрические сигналы отправляются из синусового узла, который известен как естественный кардиостимулятор вашего сердца. Обычно синусовый узел будет посылать электрические сигналы в постоянном темпе, но темп может меняться в зависимости от ваших эмоций, и если вы активны или отдыхаете — это ваша частота сердечных сокращений.

Как кровь течет по сердцу и телу?

Ваше сердце связано с остальной системой кровообращения с помощью кровеносных сосудов, называемых артериями и венами.

  • ваши артерии доставляют богатую кислородом кровь от сердца к другим частям вашего тела
  • ваши вены возвращают обескислороженную кровь из ваших органов обратно в сердце
  • Ваши артерии и вены соединены еще более мелкими кровеносными сосудами, называемыми капиллярами.

Ваша кровь течет вокруг вашего сердца и остального тела в одном направлении, как в системе с односторонним движением.Ваши сердечные клапаны контролируют направление кровотока, они действуют как двери, которые открываются и закрываются с каждым ударом сердца. В вашем сердце четыре клапана, это:

  • трехстворчатый клапан и легочный клапан на правой стороне сердца
  • митральный клапан и аортальный клапан слева от сердца.

Как и все остальные части вашего тела, ваше сердце должно снабжаться богатой кислородом кровью, чтобы работать должным образом.Коронарные артерии — это артерии, отвечающие за снабжение сердца насыщенной кислородом кровью. Коронарные артерии распространяются по внешней стороне сердца, чтобы доставить кровь.

Как сердце и легкие добавляют в кровь кислород?

Ваша кровь течет через сердце и легкие, чтобы повторно насыщаться кислородом, прежде чем перекачиваться в остальную часть вашего тела. Кислород добавляется в вашу кровь в четыре основных этапа:

  • Правое предсердие получает кровь с низким содержанием кислорода, которая только что прошла по всему телу.Правое предсердие перекачивает кровь в правый желудочек.
  • Правый желудочек перекачивает кровь с низким содержанием кислорода в легкие, чтобы получить свежий кислород.
  • Левое предсердие получает кровь с высоким содержанием кислорода из легких и перекачивает ее в левый желудочек.
  • Левый желудочек перекачивает кровь с высоким содержанием кислорода к остальному телу.

Что такое болезни сердца и системы кровообращения?

Иногда сердце и система кровообращения не работают должным образом, это может вызвать сердечные и сердечно-сосудистые заболевания (также называемые сердечно-сосудистыми заболеваниями).Мы финансируем исследования этих состояний и их факторов риска, в том числе:

Что вызывает нарушение работы сердца и системы кровообращения?

Проблемы с сердцем и кровеносной системой, включая сердечный приступ или инсульт, обычно вызваны постепенным накоплением жирового материала (так называемого атеромы) в артериях вокруг сердца и в артериях, снабжающих кровью мозг.

Жировое вещество покрывает стенки коронарных артерий сердца, делая пространство для кровотока более узким.Когда артерии сужаются и кровоток ограничен, артерии не могут доставлять достаточно крови к сердцу и мозгу, что может вызвать заболевания сердца и кровообращения.

Что подвергает меня риску сердечно-сосудистых заболеваний?

Многие болезни сердца и системы кровообращения имеют общие факторы риска, в том числе:

Заболевания сердца и системы кровообращения могут вызывать беспокойство, но хорошие новости заключаются в том, что есть много вещей, которые вы можете сделать, чтобы снизить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний.

Проверь свое сердце возраст

Поддержите наши исследования по спасению жизней

Мы финансируем жизненно важные исследования, направленные на профилактику и лечение людей, страдающих сердечными и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Но еще многое предстоит сделать.

Ваша поддержка финансирует важные исследования, чтобы мы могли преодолеть эти условия и спасти жизни.

ПОЖЕРТВОВАТЬ

Последнее обновление: август 2021 г.

Следующее обновление: август 2024 г.

Стена сердца — слои, функции и сердечно-сосудистая система человека

Люди — это развитые существа с хорошо развитым набором органов, выполняющих различные функции, которые помогают телу оставаться в здоровом состоянии.Самым важным органом в организме является сердечно-сосудистая система человека, которая представляет собой систему кровообращения или кровеносную систему, поскольку она перекачивает кровь к остальным частям тела. Сердце также является мышцей, а мышечный слой сердца имеет толстые сердечные стенки, в которых расположены артерии, вены и капилляры, которые перекачивают кровь и сокращают 60-80 ударов в минуту. Биение сердца указывает на функцию переноса и доставки богатой кислородом крови к каждой клетке и органу тела. И кровь с дефицитом кислорода, которая возвращается к сердцу по венам, снова отправляется в легкие, чтобы получить больше кислорода, эта циркуляция повторяется и продолжает поддерживать нас в живых.

Стенка сердца

Стенка сердца представляет собой толстый слой и может быть трехслойной стенкой сердца, составляющей эту стенку. Каждая из них состоит из разных клеток и имеет разные цели, помогающие работе сердца. Слои стенки сердца можно разделить на три слоя, что хорошо видно на изображении ниже.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Слои сердца

Сердце — это всего лишь мышца с различными точками входа и выхода для вен, капилляров и артерий, которая помогает доставлять кислород и другие питательные вещества к и от сердце.Сердце также имеет четыре камеры: левый желудочек, правый желудочек, правое предсердие и левое предсердие, которые помогают поддерживать работу насоса, и все это возможно при поддержке стенки сердца.

Слои сердца делятся на три слоя: самый внешний слой сердца, который является эпикардием, мышечный слой сердца, который является средним слоем, называемым миокардом, и самый внутренний слой сердца, который является слоем эндокарда. . Сердце удерживается перикардиальным мешком с двойными стенками, называемым перикардом. Наружная стенка перикарда называется фиброзным перикардом, состоящим из соединительной ткани, а внутренний слой — серозным перикардом или серозным висцеральным перикардом, который состоит из серозной оболочки.Давайте теперь подробно рассмотрим слои сердечной стенки.

  1. Эпикард — эпикард — это самый внешний слой сердца, который также может считаться прикрепленным к серозной оболочке слоя перикарда. Это тонкий эластичный дополнительный слой защиты от травмы, вызванной вероятным трением между перикардом и сердцем. Он состоит из соединительной ткани и слоя жировой ткани, а также эластичных волокон и жировой ткани. Эпикард является домом для коронарных кровеносных сосудов, которые снабжают сердце кислородом через коронарные артерии.

Функции —

  • Помогает в производстве перикардиальной жидкости.

  • Трение уменьшается, поскольку перикардиальная жидкость заполняет полость перикарда, защищая сердечную мышцу от травм.

  • Защищает внутренние слои сердца от этой травмы, так как нижняя стенка эпикарда сердца соединена с миокардом, который является мышечным слоем сердца.

  1. Миокард — средний мышечный слой на внешней и верхней части соединен с эпикардом.Это самый толстый слой сердечной стенки. Он состоит из кардиомиоцитов, которые представляют собой специализированные клетки сердечной мышцы, которые при сокращении функционируют как другая мышца и отличаются только формой. Структура и форма различаются, поскольку специализированная сердечная мышца имеет меньше ядер и короче скелетной мышцы. Несмотря на то, что это самый толстый слой, его толщина также варьируется в градусах вокруг сердца, но он остается самым толстым в области камеры желудочков.

Функции —

  • Специализированные клетки миокарда и мышечные волокна помогают сердечной проводимости посредством сокращения.

  • Толщина стенок желудочков больше, чем у остальной части сердца, потому что желудочкам требуется больше всего энергии для выполнения своей функции по перекачиванию насыщенной кислородом крови к другим частям.

  • Миокард поддерживает функцию желудочков, вызывая импульсы к сокращению.

  1. Эндокард — нижняя стенка сердца, поскольку она находится в непосредственной близости от внутренних камер сердца и клапанов.Самый внутренний слой сердца — это тонкий внутренний слой, состоящий из эндотелиальных клеток. Эндотелиальный слой постоянно покрывает клапаны и камеры и даже основные кровеносные сосуды, которые входят в сердце и выходят из него.

Функции —

  • Он действует как барьер между сердечными мышцами или сердечными мышцами и кровью.

  • Кардиомиоциты купаются во внеклеточной жидкости, и это возможно из-за барьера, создаваемого эндокардом.

  • Удаление отходов метаболизма из тканей сердца регулируется эндокардиальными клетками.

  • Если определенные бактерии, грибки или другие микробы вызывают инфекцию в клапанах, эндокардиальный слой также заражается. И это приводит к эндокардиту, который является воспалением эндокарда и может быть фатальным.

Заключение

Стенка сердца действительно является той, которая сохраняет целостность камер и других кровеносных сосудов, поэтому поддержание ее здоровья посредством регулярных тренировок и правильного питания очень важно.Стенки помогают сердцу работать с максимальной эффективностью, и если им причинен какой-либо вред из-за перенапряжения или напряжения мышцы, это может привести к серьезным повреждениям. Чтобы сердце прожило долгую и здоровую жизнь, нужно принимать осознанные и правильные решения.

Модель всего сердца человека с детальной анатомической структурой и ориентацией волокон на основе изображений

Многие модели анатомии сердца были разработаны для изучения электрофизиологических свойств человеческого сердца. Однако ни один из них не включает в себя геометрию всего человеческого сердца.В этом исследовании анатомически подробная математическая модель человеческого сердца была впервые восстановлена ​​из изображений компьютерной томографии. В реконструированной модели предсердия состояли из предсердных мышц, синоатриального узла, концевой кристы, грудных мышц, пучка Бахмана, межполых пучков и лимба овальной ямки. Атриовентрикулярное соединение включало атриовентрикулярный узел и атриовентрикулярное кольцо, а желудочки имели желудочковые мышцы, пучок Гиса, ветви пучка и сеть Пуркинье.Затем измеряли ориентацию эпикардиальных и эндокардиальных миофибрилл желудочков и ориентацию одного слоя миофибрилл предсердий. Они были рассчитаны с использованием метода линейной интерполяции и алгоритма минимального расстояния соответственно. Насколько нам известно, это первая анатомически детализированная модель сердца человека с соответствующей экспериментально измеренной ориентацией волокон. Кроме того, с помощью монодоменной модели моделировалось распространение возбуждения всего сердца. Смоделированная нормальная последовательность активации хорошо согласуется с опубликованными экспериментальными данными.

1. Введение

Моделирование сердца может количественно изучить физиологический и патологический механизм сердечных заболеваний, таких как аритмии, фибрилляция предсердий и желудочков, и, следовательно, помочь улучшить их диагностику и лечение. Эти разработанные модели также могут быть использованы для обучения медицине [1]. За последние несколько десятилетий было проведено множество исследований по моделированию сердца, от генов до всего органа [2–4]. Сердца, используемые для моделирования, были в основном от собак [5, 6], кроликов [7–9], мышей [10], свиней [11] или людей [3, 12–17].

Математическое моделирование анатомии сердца является предпосылкой для электромеханического моделирования сердца. Моделирование основных сердечных функций, включая сердечные ритмы [18], механику [19–21], гемодинамику [22], взаимодействие жидкости и структуры, энергетический метаболизм [23] и нервный контроль [24], может быть достигнуто только с детализированным сердцем. структурная информация. Следует подчеркнуть, что эти свойства взаимосвязаны, поэтому любые изменения одного свойства могут влиять на другие, что усложняет моделирование виртуального сердца.Следовательно, необходимо полностью учитывать анатомическое строение сердца.

Было построено несколько математических моделей сердца человека для изучения его электрофизиологических свойств с использованием компьютерной томографии и других современных методов медицинской визуализации [25, 26]. Однако пространственное разрешение этих моделей сердца на основе компьютерной томографии было не очень высоким [12, 27]. Для модели, разработанной Лоранжем и Гулраджани, он составлял 1 мм, а окончательная модель содержала примерно 250 000 точек.Модель, разработанная Weixue et al. [27] содержали приблизительно 65 000 дискретных единиц миокарда с пространственным разрешением 1,5 мм. Кроме того, ни одна из двух моделей не включала проводящую систему. Позже модели предсердий человека были построены из изображений МРТ [16], и некоторые из них включали систему проводимости предсердий [14]. Модель желудочка человека с ориентацией волокон и ламинарной структурой была построена Rohmer et al. [17] с помощью DT-MRI. Кроме того, Visible Human Project предоставляет полезный источник данных для детального анатомического моделирования человеческого сердца [15].Однако ни одна из вышеупомянутых моделей не описывала полную геометрию человеческого сердца, включая предсердия и желудочки, проводящую систему и ориентацию волокон.

Проводящая система играет важную роль в распространении электрического тока. Он содержит SAN, межпредсердные пути, AVN и пути внутрижелудочковой проводимости. Нарушения системы проводимости могут привести к сердечной аритмии. Однако практически невозможно отличить проводящую систему от окружающих тканей на основании текущих компьютерно-томографических или МРТ-изображений.Первые модели сердца в основном фокусировались на геометрии сердца без учета его проводящей системы [28–30]. Недавно исследователи попытались построить проводящую систему предсердий [14, 31], а также желудочковую проводящую систему с помощью системы Гиса-Пуркинье [32]. Однако ни одна из ранее опубликованных моделей не содержит одновременно предсердную и желудочковую проводящую системы.

Ориентация миофибры также играет важную роль в электрической проводимости и механическом сокращении.Было разработано множество экспериментальных процедур для измерения ориентации миофибрилл. Раньше измерения обычно ограничивались небольшими участками. После удаления блоков полной толщины из разных участков сердца их разрезали на серийные срезы от эпикарда до эндокарда. Ориентация волокна измерялась от каждого среза [33–36]. В начале 90-х годов был разработан количественный метод измерения ориентации всего желудочкового волокна [5], который широко использовался в других исследованиях [6, 7, 11].Однако этот метод по-прежнему требует больших затрат времени. Передовые методы визуализации, включая автоматизированную конфокальную микроскопию, поляризационную микроскопию и двухфотонную цитометрию тканей, а также DT-MRI, делают возможным измерение ориентации волокон и ламинарной структуры [37–39]. Однако большинство из этих методов применялись только для измерения на желудочке, а не в предсердиях.

Чтобы проверить функцию анатомической модели, необходимо смоделировать потенциал сердечного действия (AP) и моделирование электрофизиологии сердца и подтвердить экспериментальными данными.До сих пор разные модели AP были разработаны для разных видов. В основном они основывались на уравнении Ходжкина-Хаксли (HH), которое можно было использовать для расчета потока ионов в мембране и, следовательно, для расчета изменений мембранного потенциала. Существует также множество моделей AP человека, которые включают рабочие мышцы предсердий [40–44], SAN [31, 45], волокна Пуркинье [46, 47] и желудочки [48–51]. В нашем моделировании, поскольку недавно разработанные модели намного более трудоемки и менее надежны в трехмерном моделировании, обычно используемая модель CRN [41] и модель десяти Tusscher [49] были применены к предсердным и желудочковым клеткам.

Что касается моделирования электрофизиологии сердца, уравнения реакции-диффузии обычно использовались в сочетании с анатомической моделями и моделями AP. В первые дни моделирование электропроводности обычно основывалось на клеточных автоматах [2, 3, 27, 52, 53]. Позже, с увеличением вычислительной мощности, ионные модели постепенно стали применяться для мелкомасштабного моделирования проводимости возбуждения. В 1978 году Тунг представил «бидоменную модель» для моделирования распространения возбуждения [54]. Однако для бидоменной модели требуется большая размерность инверсии матрицы и очень большая вычислительная мощность.Поэтому часто использовалась модель монодомена [55–59], поскольку рассчитываются только изменения потенциала клеточной мембраны. Исследования также показали, что не было очевидных различий для вычисленной последовательности возбуждения между моделью бидомена и моделью монодомена [60].

Целью этого исследования является построение модели сердца человека с подробной анатомической структурой, которая включает предсердные и желудочковые проводящие системы и ориентацию волокон. На основе построенной модели сердца человеческие модели AP будут назначены различным частям сердца.Наконец, будет моделироваться нормальное электрическое распространение и сравниваться с экспериментальными данными.

2. Материалы и методы
2.1. Cardiome-CN Анатомическая модель сердца человека
2.1.1. Сбор данных

После подтверждения смерти мозга образец сердца (рис. 1 (a), 1 (b)) от здорового взрослого мужчины, попавшего в трагический несчастный случай, был передан в больницу Чжуцзян Южного медицинского университета, Китай, его члены семьи. Они дали письменное согласие.Использование сердца в исследовательских целях было одобрено этическим комитетом Южного медицинского университета. Строго соблюдались Национальные правила и положения по исследованию сердца. Предварительная обработка сердца и сбор данных изображений были выполнены в Южном медицинском университете, а последующие работы, включая обработку изображений, трехмерную (3D) анатомическую реконструкцию сердца, были завершены в Чжэцзянском университете.

Во-первых, перикард был осторожно удален, а крупные кровеносные сосуды (аорта и легочные артерии) оставлены для перфузии.Затем раствор оксида свинца и желатина (соотношение желатина и воды составляло 5%; соотношение раствора оксида свинца и воды составляло 25%) затем вводили в камеры сердца через аорту [61]. После охлаждения раствора образец сердца сканировали с использованием спиральной компьютерной томографии (Philips / Brilliance 64). Необработанные КТ-изображения имели разрешение 512 на 512 пикселей, а общее количество изображений составляло 531 с пространственным разрешением (рис. 1).

2.1.2. Процедура обработки изображений для построения модели сердца человека

Коммерческое программное обеспечение ScanIP (Simpleware Inc.) был использован для сегментации и реконструкции анатомии сердца человека с некоторым ручным вмешательством для достижения максимальной точности. Процедура обработки кратко описывается следующим образом: (1) Регулировка контраста: как видно на рисунке 2 (а), контраст между миокардом и желатином внутри полости сердца не был очевиден на исходном КТ-изображении. После регулировки контраста их можно было отчетливо различить (рис. 2 (б)). (2) Обрезка изображения: поскольку большая часть исходного изображения КТ была на заднем плане, они были обрезаны, чтобы определить интересующую область и уменьшить размер изображения до (Рисунок 2 (c)).После обрезки изображения требуемая компьютерная память была уменьшена, а скорость восстановления была увеличена. (3) Извлечение контура: пороговая сегментация сначала применялась к обрезанным изображениям для получения миокарда (рис. 2 (d)). К сожалению, некоторые немиокардиальные ткани были включены неправильно. Чтобы преодолеть это ограничение, была проведена ручная проверка для исключения этих немиокардиальных тканей. Соединительные ткани, связанные с эндокардом, такие как сосцевидная мышца, трабекула и т. Д., Также были исключены.Затем был применен метод регионарного роста для создания четкого изображения миокарда, как показано на рисунке 2 (е). (4) Реконструкция изображения: описанная выше процедура обработки изображения была повторена для всех изображений КТ, чтобы восстановить сердце с помощью поверхностной сетки ( Рисунки 2 (е) и 2 (ж)).

2.2. Конструирование проводящей системы Cardiome-CN Human Heart Model

Программное обеспечение Mimics (Materialize Inc) было использовано для создания сердечной проводящей системы на основе предшествующих знаний анатомии человеческого сердца.Проводящая система в нашей модели включала синоатриальный узел (SAN), crista terminalis, грудные мышцы (PM), пучок Бахмана (BB), межполостные пучки, атриовентрикулярный узел (AVN), предсердно-желудочковое кольцо (AVR), пучок Гиса, пучки пучка и Сеть Пуркинье. В качестве примера подробный процесс построения crista terminalis резюмируется следующим образом. (1) Восстановите трехмерную модель сердца из сегментированных КТ-изображений: после этого шага манипуляции с вокселями в трехмерной модели напрямую отражали соответствующие пиксели на двухмерных изображениях. .Однако на этом этапе проводящая система не отличалась от стенки сердца, как показано на рисунке 3 (а). (2) Интерактивное редактирование КТ-изображений: для разделения проводящей системы реконструированная модель была изображена на основе предшествующих знаний. анатомического строения человеческого сердца. Модель сердца продолжалась от переднемедиальной стенки на правой стороне входа верхней полой вены до правой стороны входа в нижнюю полую вену [62, 63]. Затем были выбраны воксели с правой стороны верхней полой вены и вниз к правой стороне нижней полой вены, как показано на рисунке 3 (b).(3) Проецировать на 2D-изображение: после получения вокселей crista terminalis они были удалены из 3D-модели (белые полосы на рисунке 3 (c)). Соответствующие пиксели 2D-изображения также были удалены, как отмечено зеленым прямоугольником на рисунке 3 (c). (4) Отредактируйте 2D-изображения: была проведена операция эрозии изображения, чтобы определить местонахождение концевой кристы под эпикардием, и операция расширения использовалась для распространения концевой кристы за пределы эндокарда. Окончательная 3D-модель была получена, как показано на рисунке 3 (d).Синие пиксели на верхнем изображении на Рисунке 3 (d) показывают изображение в поперечном сечении crista terminalis. (5) Классификация и визуализация: другие пучки проводимости также были получены аналогичным образом путем повторения вышеуказанных 4 шагов.

2.3. Построение ориентации волокон кардиома-CN Модель сердца человека
2.3.1. Определение ориентации волокон

Для определения ориентации волокон некоторые мышцы предсердий были отслоены вдоль ориентации волокон после компьютерной томографии (рис. 4 (а)).Затем сердце сканировали с помощью 3D-лазерного сканера (RealScan USB Scanner model 200) с пространственным разрешением 0,01 мм. Программное обеспечение Geomagic (Geomagic, Inc) использовалось для отслеживания ориентации волокон [64]. Как показано на рисунке 4 (b), разные кривые представляют ориентацию волокна с информацией о его координатах. Затем был применен метод регистрации для получения трех слоев ориентации волокон с одной и той же координатой. Подробности этого метода описаны в нашей предыдущей публикации [65].

2.3.2. Построение ориентации желудочковых волокон

После регистрации ориентации эндокардиальных и эпикардиальных волокон имели одинаковую координату. На рис. 5 (б) показаны все измеренные точки с данными об ориентации волокна. Эти данные были использованы для построения ориентации всего желудочкового волокна. Шаги построения резюмируются следующим образом: (1) Определите центр тяжести левого и правого желудочков (красные линии на Рисунке 5 (а)). (2) Вычислите угол каждой измеренной точки: центр тяжести был задается как исходная точка, с осью z справа и осью y вверху.На рисунке 5 (c) показаны углы всех точек на одном слое, с разными цветами, представляющими разные углы в градусах от 0 ° до 360 °. (3) Вычислите угол каждой точки в направлении от вершины к основанию. сердца: для каждого слоя точки, имеющие ориентацию волокон в эндокарде и эпикарде, отмечены, соответственно, желтым и зеленым цветом на рисунке 5 (d). Затем был рассчитан угол каждой точки, как описано в шаге 2. (4) Сопоставьте углы эндокардиального и эпикардиального волокна с соответствующими данными CT для каждого слоя (Рисунок 5 (e)): затем для расчета волокна использовалась линейная интерполяция. ориентация всех точек на эпикарде и эндокарде для каждого слоя, как показано на рисунке 5 (f).(5) Рассчитайте ориентацию волокон между эпикардом и эндокардом над стенкой миокарда, как показано на рисунке 5 (g). (6) Выполните шаги 2–5, чтобы получить углы волокон всех слоев. На рисунке 5 (h) показаны углы волокна в корональной плоскости (плоскость xz ).

2.3.3. Конструирование ориентации предсердных волокон

Из-за сложности миоархитектуры предсердий ориентация их волокон не была хорошо определена количественно. Опубликованные качественные исследования пришли к выводу, что ориентация волокон правого предсердия выровнена под наклоном и имеет разную регулярность в разных слоях.

В этом исследовании измерялась только ориентация эпикардиальных миофибрилл предсердий. С измеренными данными об ориентации предсердных волокон метод интерполяции был применен ко всем предсердным точкам. Шаги строительства резюмируются следующим образом. (1) Рассчитайте наклон и поперечные углы каждой точки с измеренной ориентацией волокон в предсердиях. (2) Для точек без измеренной ориентации волокна были назначены наклон и поперечные углы от их ближайшей точки, в которой была измерена ориентация волокна.

2.4. Электрофизиологические модели клеток

Для SAN предсердий модель клеток, разработанная Chandler et al. использовалась [45]. Для crista terminalis, PM, BB и рабочих мышц предсердий модели, разработанные Courtemanche et al. [41]. Подробное описание дано в нашей недавно опубликованной работе [66].

Моделирование человеческих клеток AVN затруднено частично из-за отсутствия опубликованных исследований и физиологических параметров человеческих клеток AVN.В этом исследовании была использована модифицированная AP-модель предсердий, чтобы представить модель клеток AVN, чтобы время проведения в AVN находилось в физиологическом диапазоне [41]. Также отсутствуют существующие модели AP для веток His bundle и bundle. Сообщалось, что клетка Пуркинье является основной клеткой в ​​пучке Гиса, особенно для левой ветви пучка Гиса [67, 68]. Следовательно, AP-модель клеток Пуркинье человека, разработанная [46], была использована для представления AP-моделей пучка Гиса, левой и правой ветвей пучка.Для желудочков клеточная модель, разработанная ten Tusscher et al. использовалась [49, 69].

2,5. Численное моделирование проводимости возбуждения

Уравнение монодомена использовалось для моделирования проводимости возбуждения, которая выражается как [70]:

где — соотношение поверхностных объемов клеток ( мкм м -1 ), — удельная емкость (пФ), — объемная внутриклеточная проводимость (мСм / см), — трансмембранный потенциал (мВ), — трансмембранный стимулирующий плотность тока и представляет собой сумму всех трансмембранных ионных токов (пА / пФ).

В этом исследовании метод конечных разностей использовался для вычисления (1) из-за его простоты и пригодности для параллельных вычислений. Шаг по времени составлял 0,01 мс, анизотропия рабочих мышц предсердий была установлена ​​как 1,3: 1 [66], проводящая система была установлена ​​как 9: 1 [31], а рабочие мышцы желудочков были установлены как 2: 1 [55]. , 71].

Моделирование проводилось на сервере Dawning TC4000L, который имел симметричную многопроцессорную разделяемую память и содержал один узел управления и 10 вычислительных узлов.Каждый вычислительный узел содержал два процессора Intel Xeon 5335, память 4 Гбайт и жесткий диск емкостью 160 Гбайт. Общая теоретическая вычислительная мощность составляла до 184 Гфлопс. MPICh3 использовался для реализации связи между вычислительными узлами [66].

3. Результаты
3.1. Реконструированная анатомическая модель человеческого сердца

Реконструированная анатомическая модель человеческого сердца, включая желудочки и предсердия, показана на рисунке 6 (b). Из сегментированных изображений (рис. 6 (а)) видно, что стенка левого желудочка намного толще, чем стенка правого желудочка (среднее значение: 8–10 мм против 2–4 мм), и разные слои желудочки имеют разную толщину.Толщина стенки предсердия немного меньше, чем у правого желудочка.

3.2. Реконструированная проводящая система Cardiome-CN Heart Model

Последняя проводящая система содержала следующее. (1) SAN (рис. 7 (b)): включая центральную и периферийную части. Он располагается на верхней задней боковой стенке правого предсердия и имеет размер около, что соответствует опубликованным экспериментальным данным [56-59]. (2) AVN (Рисунок 7 (e)): включая область быстрого проведения, область медленного проведения. , и центральная область [57, 72–78].Область медленного проведения была подобна расширению нижнего узла [78, 79], область быстрого проведения была подобна переходной ткани, а центральная область была подобна компактному узлу. В нашей модели размер AVN составлял около. (3) Crista terminalis и PM (Рисунок 7 (b)): Существует мало количественных данных о crista terminalis и PM, в этом исследовании они были реконструированы на основе качественного описания. положения и анатомического строения [62, 63]. Crista terminalis продолжалась от переднемедиальной стенки с левой стороны от входа в верхнюю полую вену вправо от входа в нижнюю полую вену.PM — это параллельное расположение мышечных выпуклостей на стенке придатка и задней стенке правого предсердия [62]. (4) Межполостные пучки (рис. 7 (b)): один пучок соединяет начало концевой кристы и передневерхний край. из FO, а другой соединяет происхождение crista terminalis и CS. Подробности были описаны в нашей предыдущей публикации [66]. (5) BB (Рисунок 7 (b)): длина BB составляет 14,7 мм, а максимальные диаметры переднезаднего и сверхнизкого диаметров — 4.5 мм и 3,7 мм [62, 80–82]. (6) пучок Гиса, левый и правый ответвления пучка и система волокон Пуркинье (рис. 7 (e)): они были построены на основе опубликованных данных [68, 83–88]. Левая ветвь пучка Гиса начинается от разветвления предсердно-желудочкового пучка, спускается вдоль межжелудочковой перегородки примерно на 1,5 см, а затем разделяется на три ветви. Правая ветвь пучка Гиса начинается от конца бифуркации предсердно-желудочкового пучка, движется вниз по перепончатой ​​части межжелудочковой перегородки и проходит через сосочковую мышцу конуса до ограничительной полосы.Достигнув корня препапиллярных мышц, он разделяется на три ветви. Волокна Пуркинье проникают в миокард желудочков, образуя субэндокардиальную сеть. В основном он располагается в нижней части межжелудочковой перегородки, верхушке, сосочковых мышцах и свободной стенке. В нашей модели система волокон Пуркинье, а не пучок Гиса и левый и правый пучки пучка, проводит возбуждение к окружающим работающим мышцам желудочка.

3.3. Реконструированная ориентация волокон Cardiome-CN Модель сердца

На эпикарде желудочков (см. Первые два изображения слева на рисунке 8 (а)) волокна начинаются от атриовентрикулярного соединения и проходят наклонно к верхушке сердца по тупому краю. .Рядом с областью атриовентрикулярного соединения наблюдаются продольно ориентированные волокна. При пересечении тупого края и вблизи задней борозды ориентация волокон поперечная. Волокна диафрагмальной поверхности правого желудочка ориентированы почти по окружности, пока не пересекают острый край. Находясь близко к выходу правого желудочка, он перпендикулярен плоскости. Ориентация волокон в передней межжелудочковой борозде не продолжается, но образует угол.

На среднем слое передней и задней и боковой стенок левого желудочка волокна расположены почти по окружности (см. Два средних изображения на рис. 8 (а)), а волокна на диафрагмальной поверхности справа средний слой желудочка также является периферическим. Но при пересечении тупого края ориентация волокон немного наклонная, а затем снова меняется на круговую в передней стенке. При приближении к выходу правого желудочка волокно становится крутым и ориентируется продольно.В отличие от межжелудочковой эпикардиальной соединительной области, волокно продолжается в соединительной области среднего слоя правого и левого желудочков.

На эндокарде (см. Два изображения справа на рисунке 8 (а)) ориентация волокон на передней стенке более наклонная, чем на задней. В целом, от верхушки к основанию сердца эпикардиальные волокна расположены по часовой стрелке, а эндокардиальные волокна — против часовой стрелки. От эпикарда к эндокарду ориентация волокон изменяется непрерывно, но непоследовательно в разных частях.

На рис. 8 (b) показано сравнение наших результатов с результатами других групп. Первая строка на рисунке 8 (b) представляет собой одно поперечное сечение ориентации волокон из нашей модели, вторая строка — это опубликованные данные DTMRI желудочков человека [8, 55, 89], а третья строка — данные, извлеченные из [ 55]. Это ясно показывает, что наш результат был очень похож на данные DIMRI. На рис. 8 (c) показана ориентировка сконструированных волокон поперечных сечений желудочка с указанием наклона и поперечных углов.

На рисунке 9 показана анатомическая модель предсердия с ориентацией волокон. Ориентация предсердных волокон намного сложнее, чем у желудочка. На задней и боковой стенке правого предсердия основное направление волокон совмещено в продольном направлении. Волокна начинаются в области соединения верхней полой вены и доходят до атриовентрикулярного соединения. Из-за наличия легочных вен в левом предсердии ориентация волокон не такая правильная, как в правом предсердии. На задней и верхней задней стенке левого предсердия ориентация волокон наклонная, с большим наклоном на верхней задней стенке.На боковой стенке левого предсердия от левой верхней легочной вены до верхушки отростка левого предсердия она также наклонена. В верхней части левого предсердия он наклоняется от левой и правой легочных вен к ушка левого предсердия и межпредсердной перегородке, соответственно, и сливается с передней стенкой предсердия. Рисунки 9 (a) и 9 (b) представляют собой анатомическую модель предсердия с ориентацией волокон, а Рисунок 9 (c) — окончательная ориентация волокон предсердия некоторых выбранных слоев модели предсердия; каждый слой представлен наклоном и поперечными углами.

3.4. Результаты моделирования распространения электрического тока в сердце

Последовательность возбуждения человеческого сердца показана на рисунке 10. Частота кардиостимулятора в нашей модели составляла 1,19 Гц. Возбуждение начинается от SAN, достигает BB и crista terminalis в правом предсердии примерно через 10 мс и проходит к AV-соединению через FP, SP и crista terminalis. Затем он быстро ведет к ПНГ. Примерно через 50 мс активируется перегородка левого предсердия рядом с овальной ямкой.

Ток, возникающий в SAN, также проводит возбуждение в левое предсердие через BB. В левом предсердии возбуждение инициируется из области около BB, затем проходит в APG через правый PM и в заднюю часть правого предсердия и заканчивается в задне-нижнем левом предсердии. Полное время активации составляет 30 мс для BB, 81 мс для правого предсердия, 79 мс для левого предсердия и 109 мс для всего предсердия. Скорость проведения составляет около 115 см / с, 76 см / с, 125 см / с и 107 см / с в терминальной кристе, мышцах предсердий, PM и BB соответственно.

Когда возбуждение проходит в AVN с задержкой около 15 мс, оно достигает пучка Гиса, левого и правого пучков, а затем до сети Пуркинье. Первый прорыв в эндокарде происходит примерно через 136 мс в нижней перегородке, а затем возбуждение передается в клетки желудочка через сеть Пуркинье. Первая точка прорыва в эпикарде находится в области передней и задней перегородки, что согласуется с клиническими измерениями [90]. В левом и правом желудочках последними активированными областями являются заднебоковая область, конус легочной артерии и заднебазальная область.Это происходит примерно на 228 мс. Скорость проведения варьируется в разных частях, с самой низкой скоростью 40 см / с на верхушке, около 70 см / с в средней части сердца и около 80 см / с в верхней части у основания сердца. желудочек.

4. Обсуждение
4.1. Моделирование ориентации волокон

В этом исследовании изучалась ориентация волокон желудочков и предсердий. Ориентация желудочковых волокон человека широко изучалась в диапазоне + 60 ° ~ -60 °, в зависимости от различных используемых видов [5, 8, 91-93].Наши результаты хорошо согласуются с опубликованными [17, 36, 94, 95]. Более того, наши результаты количественно показали, что ориентация волокон неоднородна в одном и том же слое, а также варьируется в разных частях сердца. Он более наклонен около устья легочного ствола, чем средняя и нижняя части желудочков, а на диафрагмальной поверхности эпикарда волокно левого желудочка имеет более крутые углы, чем правый желудочек.

В настоящем исследовании ориентация эпикардиальных волокон предсердия была количественно измерена, и результат показывает, что ориентация предсердных волокон в целом менее регулярна, чем ориентация желудочков.В эпикарде правого предсердия волокна имеют некоторые узоры, но в левом предсердии они нерегулярны из-за наличия легочных вен. Наши данные согласуются с другими экспериментальными данными [62, 96, 97].

4.2. Моделирование проводящей системы

В этом исследовании была построена подробная сердечная проводящая система. С помощью анатомических или морфологических методов различить разные проводящие пути очень сложно. В нашей модели предполагалось, что мышечные пучки существуют между источником crista terminalis и CS и FO, и они составляют нормальные мышцы предсердий, но имеют высокий коэффициент анизотропии.Геометрия двух путей согласовывала общее описание экспериментальных данных [96–98]. Насколько нам известно, это первая модель, содержащая два пути симуляции биатриальной проводимости. Из-за отсутствия точных экспериментальных данных точная геометрия двух путей не может быть получена в нашем моделировании, но наше моделирование показало, что они могут сделать картину проводимости в предсердиях более близкой к клиническим данным [66].

Недавно было сообщено, что структура SAN функционально изолирована от предсердия соединительными тканями, жиром и коронарными артериями [99].Также сообщалось, что миокард предсердий возбуждался через верхний, средний и / или нижний синоатриальные пути проводимости. Следовательно, в нашем моделировании возбуждение от периферийной клетки проводится только к crista terminalis, и предполагается, что два межузловых пучка находятся вблизи SAN. В других симуляциях предсердий [14, 31] SAN мог проводить электричество к окружающим рабочим мышцам предсердий, потому что считалось, что SAN не изолирован от окружающих тканей.

Из-за сложности АВН ее анатомия и морфология до конца не изучены. В нашей модели, основанной на теории двойных путей АВН [78, 100–102], АВН делится на три части: области быстрой и медленной проводимости и центральную область. Область быстрой проводимости получает электрическое возбуждение от переходных ячеек, а область медленной проводимости получает электрическое возбуждение от перешейка. Эти настройки могут иметь некоторые отличия от реальной анатомической структуры, но они сделали возможным моделирование всего сердца.

Многие модели были построены для имитации электропроводности в желудочке, и они имеют разное разрешение, и методы построения тоже различаются, но большинство из них были изображены искусственно на основе предшествующего знания анатомической структуры [103, 104] или специальные алгоритмы [105, 106]. Система Гиса-Пуркинье важна для желудочковой проводимости, и существует множество качественных анатомических описаний [84–88, 107–109]. В нашей модели система Гиса-Пуркинье была искусственно изображена на основе предшествующего знания.Ветви Гиса и пучка отделены от сети Пуркинье, а волокна Пуркинье соединены друг с другом. Наша модель также была близка к недавно построенной системе Гиса-Пуркинье кролика по макроскопическим изображениям [110].

4.3. Моделирование проводимости возбуждения

Смоделированные последовательности возбуждения предсердий и желудочков в нашей модели хорошо согласуются с опубликованными экспериментальными данными [30, 111]. Скорость проведения в правой стенке предсердия неоднородна; скорость заднебоковой стенки с ПМ составляет от 70 до 100 см / с, а средняя скорость близка к 95 см / с, что находится в диапазоне 0.68–1,03 м / с [112]. Скорость crista terminalis составляет 1,15 м / с, что также согласуется с экспериментальными данными 0,7–1,3 м / с [113]. Lemery et al. [111] сообщили, что общее время проводимости BB составило мс, наш результат — 16 мс — немного короче среднего значения, но находится в пределах допустимого диапазона. Скорость проводимости ВВ в нашем моделировании составляет от 95 до 150 см / с, а средняя скорость составляет 113 см / с; он находится в пределах диапазона, указанного Dolber и Spach [114].

De et al. [115] сообщили, что продолжительность распространения левого предсердия и целого предсердия составляла и мс соответственно.Экспериментальные данные [111] показали, что время активации ЛП и целого предсердия составляло мс и мс соответственно, тогда как результаты [116] были мс и мс соответственно. В нашем моделировании общее время активации левого предсердия и целого предсердия составляет 79 мс и 109 мс соответственно, что аналогично этим экспериментальным данным.

Для желудочка время проведения от начала His до начала работы желудочковых рабочих мышц составляет около 41 мс, что находится в диапазоне мс [117] и близко к другому результату моделирования [32].После возбуждения нижней перегородки в эндокарде электричество распространилось на эпикар, а затем вверх к основанию желудочка; общее время проведения желудочковых рабочих мышц составляет около 92 мс, что близко к экспериментальным данным около 100 мс [30, 117] и другим модельным исследованиям [118]. Скорость проводимости желудочковых мышц составляет около 0,7 м / с, близка к 0,6 м / с [119] и находится в диапазоне 0,3–1,0 м / с [120].

5. Ограничение

Во-первых, сосцевидные мышцы нельзя было четко отличить от мышц желудочков.Это особенно очевидно в правом желудочке, поэтому сосцевидные мышцы не были включены в нашу модель сердца. Во-вторых, наша модель учитывала только ориентацию эпикардиальных волокон предсердия, поскольку стенка предсердий слишком тонкая, а эндокардиальные волокна сложны. В-третьих, AP-модель AVN была основана на модели предсердия человека. Он не может эффективно отображать физиологические параметры клеток AVN человека и может влиять на точность моделирования. Кроме того, анатомия всей проводящей системы сердца была построена на основе априорных знаний анатомии сердца, что может повлиять на моделирование.

6. Заключение

В заключение была построена модель сердца человека с подробной анатомической структурой, проводящей системой и ориентацией волокон. Насколько нам известно, это первая анатомически детализированная модель сердца человека с соответствующей экспериментально измеренной ориентацией волокон. Различные модели AP-клеток были отнесены к разным частям сердца, и смоделированная нормальная последовательность активации хорошо согласовывалась с опубликованными экспериментальными данными. Такая подробная анатомическая модель сердца может быть очень полезной для будущих исследований по пониманию механизмов, влияющих на сердечно-сосудистую функцию, ее физиологические и патологические процессы.

Благодарности

Этот проект поддерживается Национальной программой фундаментальных исследований и разработок 973 (2007CB512100), Программой высокотехнологичных исследований и разработок 863 (2006AA02Z307), Национальным фондом естественных наук Китая (81171421) и Министерством естественных наук. Основание китайской провинции Чжэцзян (Z1080300).

Исследователи используют стволовые клетки для регенерации внешнего слоя человеческого сердца

UNIVERSITY PARK, PA. — Процесс с использованием человеческих стволовых клеток может генерировать клетки, покрывающие внешнюю поверхность человеческого сердца — клетки эпикарда — согласно многопрофильным исследованиям. команда исследователей.

«В 2012 году мы обнаружили, что если мы обрабатываем человеческие стволовые клетки химическими веществами, которые последовательно активируют и ингибируют сигнальный путь Wnt, они становятся мышечными клетками миокарда», — сказал Сяоцзюнь Лэнс Лянь, доцент кафедры биомедицинской инженерии и биологии, возглавляющий исследование. в Пенсильвании. Миокард, середина трех слоев сердца, представляет собой толстую мышечную часть, которая сокращается, чтобы прогонять кровь по телу.

Путь передачи сигналов Wnt представляет собой группу путей передачи сигналов, состоящих из белков, которые передают сигналы в клетку с помощью рецепторов на поверхности клетки.

«Нам нужно было предоставить сердечным клеткам-предшественникам дополнительную информацию, чтобы они могли превратиться в клетки эпикарда, но до этого исследования мы не знали, что это была за информация», — сказал Лиан. «Теперь мы знаем, что если мы снова активируем клеточный путь передачи сигналов Wnt, мы можем повторно заставить эти сердечные клетки-предшественники стать клетками эпикарда, а не клетками миокарда».

Результаты группы, опубликованные в журнале Nature Biomedical Engineering, на один шаг приближают их к регенерированию всей сердечной стенки.Путем морфологической оценки и функционального анализа исследователи обнаружили, что полученные клетки эпикарда были похожи на клетки эпикарда у живых людей и клетки, выращенные в лаборатории.

«Последняя часть превращает сердечные клетки-предшественники в клетки эндокарда (внутренний слой сердца), и мы добиваемся прогресса в этом», — сказал Лиан.

Метод группы по генерации клеток эпикарда может быть полезен в клинических применениях для пациентов, перенесших сердечный приступ.По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, каждые 43 секунды у кого-то в Соединенных Штатах случается сердечный приступ

«Сердечные приступы возникают из-за закупорки кровеносных сосудов», — сказал Лиан. «Эта блокада останавливает поступление питательных веществ и кислорода в сердечную мышцу, и мышечные клетки умирают. Эти мышечные клетки не могут восстанавливаться, поэтому возникает необратимое повреждение, которое может вызвать дополнительные проблемы. Эти клетки эпикарда могут быть трансплантированы пациенту и потенциально могут восстанавливать поврежденный регион.«

Во время своего исследования исследователи сконструировали стволовые клетки человека, чтобы они стали репортерными клетками, то есть эти клетки экспрессировали флуоресцентный белок только тогда, когда они стали клетками эпикарда.

«Мы обработали клетки различными сигнальными молекулами клеток, и мы обнаружили, что когда мы обрабатывали их активаторами передачи сигналов Wnt, они становились флуоресцентными», — сказал Лиан.

Еще одно открытие, по его словам, заключается в том, что помимо создания клеток эпикарда, исследователи также могут поддерживать их пролиферацию в лаборатории после обработки этих клеток ингибитором трансформирующего фактора роста бета (TGF) пути передачи сигналов.

«Через 50 дней наши клетки не показали никаких признаков снижения пролиферации. Однако пролиферация контрольных клеток без ингибитора TGF Beta начала выходить на плато после десятого дня», — сказал Лиан.

Команда продолжит совместную работу по дальнейшим исследованиям регенерации клеток эндокарда.

«Мы добиваемся прогресса в этом внутреннем слое, который позволит нам регенерировать всю стенку сердца, которая может быть использована в тканевой инженерии для сердечной терапии», — сказал Лиан.

В число дополнительных исследователей этого проекта входят: главный исследователь Шон П. Палечек, Милтон Дж. И А. Мод Шумейкер, профессор кафедры химической и биологической инженерии; постдокторант Тунчэн Цянь; аспиранты Сяопин Бао и Виджеш Дж. Бхуте; и младшие научные сотрудники Тяньсяо Хан и Мэнсюань Ши из Университета Висконсина в Мэдисоне; Тимоти А. Хакер и Эрик Г. Шмук, медицинский факультет Висконсинского университета, Мэдисон; Лорен Дроули, Аллейн Т.Plowright и Qing-Dong Wang, Отдел инновационной медицины отделения сердечно-сосудистых и метаболических заболеваний, AstraZeneca, Швеция; и Мари-Хосе Гуманс, кафедра молекулярной клеточной биологии, Медицинский центр Лейденского университета, Нидерланды.

Национальные институты здравоохранения, Национальный научный фонд, Инженерный колледж Пенсильванского университета и Центр стволовых клеток и регенеративной медицины Университета Висконсина поддержали эту работу.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *