Lidské tělo funguje díky přítomnosti oběhového systému a buněčné výživy. Srdce jako hlavní orgán oběhového systému je schopno zajistit nepřerušované zásobování tkání energetickými substráty a kyslíkem. Toho je dosaženo prostřednictvím srdečního cyklu, sledu fází práce těla, spojeného s neustálým střídáním klidu a zátěže.
Tento koncept je třeba posuzovat z několika úhlů pohledu. Jednak z morfologického hlediska, tedy z hlediska základního popisu fází práce srdce jako střídání systoly s diastolou. Za druhé, s hemodynamickou, spojenou s dekódováním kapacitních a barometrických charakteristik v dutinách srdce v každé fázi systoly a diastoly. V rámci těchto hledisek bude níže zvažován koncept srdečního cyklu a jeho základních procesů.
Charakteristika práce srdce
Nepřerušovaná práce srdce od okamžiku jeho uložení do embryogeneze až do smrti organismu je zajištěna střídáním systoly s diastolou. To znamená, že tělo nepracuje neustále. Většinu času srdce dokonce odpočívá, což mu umožňuje zajišťovat potřeby těla po celý život. K práci některých struktur těla dochází v době odpočinku jiných, což je nezbytné pro zajištění stálosti krevního oběhu. V této souvislosti je vhodné uvažovat o cyklu tepů z morfologického hlediska.
Základy morfofyziologie srdce
Srdce u savců a lidí se skládá ze dvou síní proudících do komorových dutin (VP) přes atrioventrikulární (AV) otvory s chlopněmi (AVK). Střídá se systola a diastola a cyklus končí celkovou srdeční pauzou. Jakmile je krev vytlačena z VP do aorty a plicnice, tlak v nich klesá. Z těchto cév se zpět do komor vyvíjí retrográdní proud, který je otevřením chlopní rychle zastaven. Ale v tomto okamžiku je síňový hydrostatický tlak vyšší než komorový tlak a AVK jsou nuceny se otevřít. Výsledkem je, že na rozdílu tlaků v okamžiku, kdy komorová systola pominula, ale síně nepřišly, dochází k plnění komor.
Toto období se také nazývá celková srdeční pauza, která trvá do vyrovnání tlaku v komorové (RV) a síňové (AA) dutině odpovídající strany. Jakmile k tomu dojde, systola síní začne tlačit zbývající část krve do slinivky břišní. Po ní, kdy je zbytek krve vytlačen do komorových dutin, tlak v pravé komoře klesá. To způsobuje pasivní průtok krve: do levé síněvenózní výtok se provádí z plicních žil a do pravých - z dutých žil.
Systémový pohled na srdeční cyklus
Cyklus srdeční činnosti začíná systolou komor - vypuzení krve z jejich dutin spolu se současnou diastolou síní a začátkem jejich pasivního plnění na tlakovém rozdílu v aferentních cévách, kde je v tuto chvíli vyšší než v síních. Po komorové systole nastává celková srdeční pauza – pokračování pasivního plnění síní s podtlakem v komorách.
Vzhledem k vyššímu hemodynamickému tlaku v RA a nízkému v RV spolu s pokračujícím pasivním plněním síní se AV chlopně otevírají. Výsledkem je pasivní plnění komor. Jakmile se tlak v síňové a komorové dutině vyrovná, pasivní proud se stane nemožným a síňové doplňování se zastaví, což způsobí jejich kontrakci, aby pokračovalo čerpání další části do komorových dutin.
Ze systoly síní se výrazně zvyšuje tlak v komorových dutinách, je vyprovokována komorová systola - svalová kontrakce jejího myokardu. Výsledkem je zvýšení tlaku v dutinách a uzavření chlopní atrioventrikulárního pojiva. Vlivem resetu u ústí aorty a plicního kmene vzniká tlak na odpovídající chlopně, které jsou nuceny se otevírat ve směru průtoku krve. Tím je srdeční cyklus dokončen: srdce opět začíná pasivní plnění síní v jejichdiastole a dále v době celkové srdeční pauzy.
Srdeční pauzy
V práci srdce je mnoho epizod klidu: diastola v síních a komorách a také celková pauza. Jejich trvání lze vypočítat, i když velmi závisí na tepové frekvenci. Při 75 tepech/min bude doba srdečního cyklu 0,8 sekundy. Toto období zahrnovalo systolu síní (0,1 s) a kontrakci komor - 0,3 sekundy. To znamená, že síně odpočívají přibližně 0,7 s a komory 0,5 s. Během odpočinku také vstoupí celková pauza (0,5 s).
Přibližně 0,5 sekundy se srdce pasivně naplní a na 0,3 sekundy se stáhne. Síně, relaxační doba je 3x delší než v komorách, i když pumpují podobné objemy krve. Většinou však vstupují do komor pasivním proudem podél tlakového gradientu. Krev gravitací v okamžiku nízkého tlaku v srdečních dutinách vstupuje do dutin, kde se hromadí pro následnou kontrakci a vypuzení do eferentních cév.
Význam období relaxace srdce
V dutině srdce krev vstupuje přes otvory: do síní - přes ústí dutých a plicních žil a do komor - přes AVC. Jejich kapacita je omezená a vlastní plnění trvá déle než jeho vytlačení cirkulací. A právě fáze srdečního cyklu jsou potřeba pro dostatečné naplnění srdce. Čím menší jsou tyto pauzy, tím méně se síně zaplní, tím méně krvebude směřovat do komor a tedy do kruhů krevního oběhu.
S nárůstem skutečné frekvence kontrakcí, kterého je dosaženo zkrácením relaxační doby, klesá plnění dutin. Tento mechanismus je stále účinný pro rychlou mobilizaci funkčních rezerv těla, ale zvýšení frekvence kontrakcí vede ke zvýšení minutového objemu krevního oběhu pouze do určité hranice. Při dosažení vysoké frekvence kontrakcí výrazně poklesne plnění dutin v důsledku extrémně krátké diastoly, stejně jako hladina krevního tlaku.
Tachyarytmie
Výše popsaný mechanismus je základem pro snížení fyzické odolnosti u pacienta s tachyarytmií. A pokud vám sinusová tachykardie v případě potřeby umožní zvýšit tlak a mobilizovat zdroje těla, pak fibrilace síní, supraventrikulární a ventrikulární tachykardie, ventrikulární fibrilace a také komorová tachysystolie u WPW syndromu vedou k poklesu tlaku.
Projevy pacientových potíží a závažnost jeho stavu začínají od nepohodlí a dušnosti až po ztrátu vědomí a klinickou smrt. Fáze srdečního cyklu, diskutované výše z hlediska důležitosti pauz a jejich zkrácení u tachyarytmií, jsou jediným jednoduchým vysvětlením, proč by měly být arytmie léčeny, pokud mají negativní hemodynamický příspěvek.
Funkce síňové systoly
Síňová (síňová) systola trvá asi 0,1 s: síňové svaly se stahují současně v souladu s rytmem generovaným sinusemuzel. Jeho význam spočívá v přečerpání přibližně 15 % krve do dutiny komor. To znamená, že pokud je systolický objem levé komory asi 80 ml, pak asi 68 ml této části pasivně naplnilo komoru v diastole síní. A pouze 12 ml je odčerpáno systolou síní, což umožňuje zvýšení úrovně tlaku, aby se během komorové systoly uzavřely chlopně.
Fibrilace síní
V podmínkách fibrilace síní je jejich myokard neustále ve stavu chaotické kontrakce, která neumožňuje vytvoření pevné systoly síní. Z tohoto důvodu má arytmie negativní hemodynamický příspěvek - ochuzuje průtok krve do komorových dutin asi o 15-20%. Jejich plnění se provádí gravitací při celkové srdeční pauze a v období systoly komor. Proto určitá část krve vždy zůstává v síních a je neustále protřepávána, čímž se násobí riziko trombózy v oběhovém systému.
Zadržování krve v dutinách srdce, a v tomto případě v síních, vede k jejich postupnému natahování a znemožňuje udržení rytmu při úspěšné kardioverzi. Poté bude arytmie konstantní, což urychluje rozvoj srdeční nedostatečnosti se stagnací a hemodynamickými poruchami v oběhu o 20-30 %.
Fáze komorové systoly
Při trvání srdečního cyklu 0,8 s bude komorová systola 0,3 – 0,33 sekundy se dvěma periodami – napětím (0,08 s) a vypuzením (0,25 s). Myokard se začíná stahovat, ale jeho úsilí nestačípro vytlačování krve z komorové dutiny. Ale vytvořený tlak již umožňuje uzavření síňových chlopní. Ejekční fáze nastává v okamžiku, kdy systolický tlak v komorových dutinách umožňuje vypuzení části krve.
Fáze napětí v srdečním cyklu se dělí na období asynchronní a izometrické kontrakce. První trvá asi 0,05 s. a je začátkem integrální kontrakce. Rozvíjí se asynchronní (náhodná) kontrakce myocytů, která nevede ke zvýšení tlaku v dutině komory. Poté, co excitace pokryje celou hmotu myokardu, se vytvoří fáze izometrické kontrakce. Jeho význam spočívá ve výrazném zvýšení tlaku v dutině komor, což umožňuje uzavřít atrioventrikulární chlopně a připravit se na vytlačení krve do kmene plicnice a aorty. Jeho trvání v srdečním cyklu je 0,03 sekundy.
Ejekční perioda fáze komorové systoly
Systola komor pokračuje k vypuzení krve do dutiny eferentních cév. Jeho trvání je čtvrt sekundy a skládá se z rychlé a pomalé fáze. Nejprve tlak v komorových dutinách stoupne na maximum systolický a svalová kontrakce vytlačí z jejich dutiny část asi 70 % skutečného objemu. Druhou fází je pomalá ejekce (0,13 s): srdce přečerpá zbývajících 30 % systolického objemu do eferentních cév, k tomu však dochází již při poklesu tlaku, který předchází komorové diastole a celkové srdeční pauze.
Fáze komorové diastoly
Komorová diastola (0,47 s) zahrnuje období relaxace (0,12 sekundy) a plnění (0,25 sekundy). První se dělí na protodiastolickou a myokardiální izometrickou relaxační fázi. Perioda plnění v srdečním cyklu se skládá ze dvou fází – rychlé (0,08 s) a pomalé (0,17 s).
Během protodiastolického období (0,04 s), přechodné fáze mezi komorovou systolou a diastolou, tlak v komorových dutinách klesá, což způsobuje uzavření aortální a plicní chlopně. Ve druhé fázi nastává období nulového tlaku v komorových dutinách se současně uzavřenými ventily.
Během období rychlého plnění se atrioventrikulární chlopně okamžitě otevřou a krev proudí podél tlakového gradientu do komorových dutin ze síní. Dutiny posledně jmenovaných jsou přitom neustále doplňovány přítokem přiváděcími žilami, proto při menším objemu dutin síní stále pumpují podobné porce krve jako komory. Poté se vlivem špičkové hodnoty tlaku v komorových dutinách přítok zpomalí, nastupuje pomalá fáze. Skončí síňovou kontrakcí, ke které dochází v komorové diastole.
