Ткань миокарда (поперечно-полосатая мышечная ткань особой структуры) обладает следующими четырьмя основными физическими свойствами, от которых зависит сердечная деятельность:

а) ритмичность (автоматизм), т.е. способность мышцы создавать собственные импульсы, вызывающие ее сокращение и, таким образом, заставляющие сердце работать ритмично;

б) проводимость, которая обеспечивает распространение волны возбуждения от предсердий к желудочкам по проводящей системе, которая состоит из особых клеток, известных как пучок Гиса и волокна Пуркинье. Таким образом, вся сердечная мышца охвачена процессом возбуждения, которое распространяется наподобие нервного импульса. Однако проводимость является общим для всей сердечной мышцы процессом, так же как и автоматизм, в связи с чем клетки миокарда играют важную роль в определенных патологических ситуациях (нарушения ритма, экстрасистолия и т.д.);

в) возбудимость, т.е. свойство ткани миокарда давать реакцию сокращения на любое физическое возбуждение или раздражение (электрический ток, химическое или физическое раздражение и т.д.). Однако степень возбудимости сердца неодинакова на протяжении всего цикла деятельности. Во время систолы мышца становится совершенно невосприимчива к какому бы то ни было раздражению (фаза абсолютной рефрактерности). Миокард постепенно восстанавливает свою возбудимость во время диастолы, достигая максимального уровня в конце фазы;

г) сократимость, которая обеспечивает реакцию миокарда на внутренние или внешние стимулы и управляет током крови через сердце (обычно 4-5 л/мин). Ток крови зависит от двух главных факторов, а именно от частоты сердечных сокращений и от ударного объема крови, т.е. от количества крови, выбрасываемой за одно сокращение.

Управление систолическим потоком детально изучено на основании двух следующих главных концепций:

а) диастолический объем желудочка зависит от давления эффективного наполнения; выделяемая энергия пропорциональна начальной длине волокна миокарда (закон Франка - Старлинга). Таким образом, чем больше диастолический объем (чем длиннее мышечные волокна в конце диастолы), тем больше сила сокращения миокарда и соответственно выделяемая энергия. Это является результатом увеличения напряжения мышечных волокон, обусловленного лучшим наполнением;

б) частота сердечных сокращений также играет важную роль в определении объема систолического выброса, систолического и диастолического объема желудочка и минутного объема сердца.
 

Различные факторы, способные вызвать увеличение частоты сердечных сокращений, могут одновременно увеличивать сократимость, так что давление эффективного наполнения поддерживается на относительно постоянном уровне, если только минутный объем сердца удовлетворяет потребности периферического кровообращения. В противном случае диастолическое наполнение может быть увеличено за счет повышения диастолического давления (недостаточность кровообращения - НК).

Нейровегетативные и гормональные механизмы (в частаости, катехоламины) могут контролировать и модифицировать основные характеристики сократимости миокарда.
 

Ударный объем крови воздействует на стенки артерии, напряжение которых может быть различным в зависимости от кровяного давления. Кровяное давление, в свою очередь, прямо пропорционально объему выбрасываемой за одну минуту крови (минутный объем - V_min) и периферическому сопротивлению (R). Любое изменение этих двух параметров влечет за собой соответствующее изменение артериального кровяного давления. Если один из них перестает действовать, то артериальное давление падает до нуля.

Соответственно все параметры, оказывающие влияние на минутный объем сердца (систолический объем, частота сокращений, степень сократимости миокарда, общий объем и вязкость крови и т. д.), как и на периферическое сопротивление (поперечное сечение сосудов, подверженных нейрогуморальным воздействиям и управлению), будут оказывать влияние на кровяное давление. Таким образом, сопротивление будет обратно пропорционально площади поперечного сечения, т.е. небольшое уменьшение поперечного сечения сосудов (вследствие действия сосудосуживающих нервов) может вызвать значительное повышение сопротивления и соответственно кровяного давления.
 

Основными функциями системы кровообращения являются доставка крови в капилляры и ее постоянное обновление. Именно в капиллярах происходит обмен между кровью и внутритканевыми жидкостями, которые действуют как своего рода передаточный механизм между кровью и специфическими клетками различных органов. Химический состав и физические свойства этих жидкостей, т.е. условия жизнедеятельности клеток, зависят от этого обмена, поэтому капилляры имеют первостепенное функциональное значение.
 

Пройдя через капилляры, кровь попадает в венозную систему (венулы, вены), подобную системе сливающихся труб с двумя главными коллекторными трубами (верхняя полая вена и нижняя полая вена), впадающими в правое предсердие. Благодаря большой емкости и мышечной активности в системе зарезервированы большие возможности изменения емкости и адаптации кровообращения. Кровяное давление, а также сокращение скелетных поперечно-полосатых мышц воздействуют на ток крови, способствуя его центростремительному движению. Однако наибольшее воздействие на поток венозной крови оказывает градиент давления между средним давлением в системе и давлением в правом предсердии (нормальное центральное венозное давление =  0 - 3 мм рт. ст.).
Увеличение объема крови, сосудистого тонуса и расширение мелких сосудов ведут к увеличению потока венозной крови. Любое изменение этих характеристик в противоположную сторону приведет к уменьшению системного потока венозной крови и, следовательно, к уменьшению центрального венозного давления.
 

При нормальных легких легочные артерии являются конечными. Они достигают первых легочных альвеол и следуют вдоль бронхов. Достигая альвеол, предшествующие капиллярам сосуды разветвляются и образуют большую сеть капилляров между стенками альвеол. Именно здесь происходит газовый обмен. Легочные вены также являются конечными, они располагаются на поверхности долек легкого. Легочный круг кровообращения последовательно соединяется с большим, образуя непрерывную цепочку. В их гемодинамических характеристиках имеются следующие различия: большой круг кровообращения характеризуется большим сопротивлением и высоким перепадом давления между артериальной и венозной системами, в то время как малый круг характеризуется очень низким сопротивлением. Среднее артериальное давление малого круга составляет от одной пятой до одной шестой давления большого круга.
 

Венечное (коронарное) кровообращение. Венечное кровообращение обеспечивается двумя артериями, правой и левой венечными (коронарными) артериями. Хотя анатомически они соединены друг с другом, физиологически они функционируют как конечные артерии. Отток венозной крови от сердца осуществляется через коронарный синус сердца, а на левую венечную артерию приходится 75-95% потока крови. В заключение можно сказать, что под нагрузкой наблюдается значительное увеличение венечного тока крови, в то время как выделение кислорода миокардом в основном остается таким же, как в покое. Главную роль в регуляции венечного кровообращения играет давление в аорте. Поднимаясь, оно увеличивает ток крови, и наоборот. Как это ни парадоксально, при тахикардии ток крови также увеличивается в результате падения венечного сопротивления. Основным фактором этого процесса, от которого зависят все остальные, является поглощение кислорода миокардом.
 

Сердечная деятельность. Работа, производимая сердцем,-это то количество энергии, которое сердце передает всей массе крови, перемещая ее по сосудам. Эта энергия выделяется при окислении таких органических веществ, как глюкоза, гликоген, молочная кислота и др. Во время сокращения миокарда некоторая часть этой энергии превращается в механическую. Существует два вида энергии. Сначала, для того чтобы масса крови с низким венозным давлением получила высокое артериальное, используется потенциальная энергия (более важная). Эта работа, производимая левым желудочком для того, чтобы поднимать кровеносное давление во время каждой систолы, равна произведению ударного объема сердца на среднее давление выбрасываемой из желудочка крови минус давление в левом предсердии. Эта формула применима также к правому желудочку, работа которого составляет одну седьмую работы левого. Второй вид энергии, кинетическая энергия, используется для увеличения скорости прохождения массы крови через аортальный клапан и клапан легочной артерии. Эта энергия пропорциональна количеству выбрасываемой крови и квадрату скорости выброса. При нормальных условиях работа, которую нужно совершать левому желудочку, чтобы произвести необходимую кинетическую энергию, составляет 2-4% общей работы. При определенных патологических изменениях, таких, как сужение аорты, на производство кинетической энергии левым желудочком уходит 50% общей работы.
 

Работу сердца и ее распределение во время систолы можно подразделить на три следующие составные части:

а) работа сократительных элементов, которая соответствует общей механической энергии, выделяемой источниками энергии, сократительными компонентами волокна;

б) работа волокон, совершаемая во время выброса, при этом выделяемая энергия уходит на распространение систолической волны-часть этой энергии выделяется продолжающими работу сократительными компонентами, тогда как другая часть исходит от эластичных элементов;

в) работа, совершаемая для напряжения эластичных элементов, соответствует энергии, накопленной эластичными элементами во время изометрического сокращения и выделяемой во время последней стадии выброса.

У здорового человека около 90% сократительной работы используется для распространения систолической волны; 25^5% этой энергии накапливается в эластичных компонентах; в среднем лишь 10% не возвращается, а, вероятно, высвобождается во время изометрического расслабления.

Основополагающей является концепция резерва сердца: здоровый человек, выполняя физическую нагрузку, в сущности, может увеличивать минутный объем своего сердца в пять раз. Миокард в этот момент увеличит свою работу, поскольку работа желудочка пропорциональна минутному объему и давлению. Этот запас приспособляемости к увеличению работы и есть резерв сердца.

Сердечная недостаточность может быть определена как неспособность миокарда обеспечить минутный объем сердца, отвечающий потребностям тела. При сердечной недостаточности минутный объем не обязательно снижен в абсолютных цифрах. На самом деле при определенных патологических изменениях (анемия, деформирующий артроз, бери-бери и т.д.) он может оставаться высоким даже при наличии сердечной недостаточности. В этом случае говорят о недостаточности при высоком минутном объеме в отличие от недостаточности при низком минутном объеме, который наблюдается, например, при поражении клапана или при декомпенсированной коронарной болезни.

Сердечная недостаточность начинается тогда, когда начинает перерасходоваться резерв сердца. Больной с сердечной недостаточностью уже не может увеличивать работу сердца в той же самой степени, так как пораженный желудочек характеризуется более медленным расширением при изометрическом сокращении, сокращением времени выброса, более низким систолическим давлением, большим диастолическим объемом, более высоким давлением наполнения и уменьшением механической продуктивности сокращения миокарда. В целом это означает снижение сократимости.

При сердечной недостаточности сердце не использует целиком энергию расщепления глюкозы. В результате этого сокращается минутный объем сердца, что влечет за собой большую разницу в насыщении гемоглобином и кислородом между артериями и венами. Недостаточность левого желудочка характеризуется симптомами, возникающими в результате гипертензии легких из-за высокого давления в ложе легочных сосудов, особенно на посткапиллярном уровне.

Преобладающим симптомом является одышка, возникающая, очевидно, в результате увеличения работы дыхательных органов из-за напряженности и отечной инфильтрации легочной паренхимы. Застойный отек стенок дыхательных путей увеличивает сопротивление воздушного потока.

Просачивание крови из бронхиальных капилляров в альвеолы может вызвать кровохарканье. Такие симптомы, как усталость, желудочно-кишечные нарушения и расстройство деятельности почек можно частично отнести за счет уменьшения минутного объема сердца, который влияет на нормальное функционирование различных органов.

Недостаточность правого желудочка вызывает общую гипертензию вен, связанную с повышением центрального венозного давления. Периферический отек представляет собой скопление жидкости во внутритканевом пространстве, возникающее прежде всего в нижних конечностях и постепенно поднимающееся к суставам конечностей. Оно зависит от степени задержки жидкости.

Серозные оболочки могут быть местом большого скопления жидкости (асцит экссудативный, плеврит и перикардит), содержащей большое количество белка (3-6%). Обычно венозная гипертензия, отеки и скопления жидкости в полостях возникают только при увеличении общего количества жидкости в организме. Важную роль играет задержка воды и соли в почках. Точные механизмы проявления симптомов сердечной недостаточности весьма сложны.

Кроме причин гемодинамического характера (повышение давления в сосудистом ложе в направлении от пораженного желудочка), существуют и другие (гипоксия, сокращение минутного объема сердца, изменения проницаемости капилляров, гормональные факторы, задержка соли и воды).

Анатомический атлас - сердце человека - http://anatomia.ucoz.com/blog/serdce_cor/2010-01-26-24