Возрастные особенности и изменчивость сердца

СЕРДЦЕ

Сердце и сосуды образуют сердечно-сосудистую систему. Она является главной системой транспортировки веществ и обеспечения обменных процессов. Кровеносная система позвоночных замкнутая. Первичной функцией кровеносной системы является обмен веществ между кровью и тканями. Этому отвечает микроциркуляторное русло, главной составной частью которого являются капилляры. Доставка и распределение крови осуществляется артериями, которые идут от сердца в центробежном направлении. Отведение крови от органов и тканей происходит по венам, приносящим кровь в центростремительном направлении к сердцу.

Выбрасываясь из сердца в артерии и снова притекая к нему по венам, кровь совершает в организме движение по кругу. Различают большой и малый круги кровообращения. Большой круг охватывает все тело, с ним связаны все функции кровеносной системы. Малый круг проходит через легкие и выполняет главным образом функцию газообмена.

Сердце является двигателем крови. От его работы зависят кровообращение, а, следовательно, обмен веществ и жизнедеятельность всего организма.

В настоящее время выделилась специальная отрасль медицины - кардиология, предметом которой является изучение сердца в норме и патологии. Значение кардиологии определяется тем, что болезни сердца и сосудов являются главными причинами смерти людей в экономически развитых странах. Врачу в его практической работе приходится постоянно иметь дело с людьми, страдающими болезнями сердца. В его обязанности входит профилактика сердечно-сосудистых заболеваний.

Всех, кто изучал сердце, поражала его «неутомимость», способность работать непрерывно в течение жизни человека. Но это не значит, что сердце работает без отдыха. Сокращения сердца происходят ритмически, причем из общей длительности сердечного цикла в 0.8-0.9 с примерно половина приходится на фазу расслабления сердечной мышцы. Значит, в действительности сердце «отдыхает» столько же, сколько и работает.

Постоянно сокращаясь, мышца сердца совершает значительную механическую работу, в сутки она выражается примерно в 20000 кг. За одно сокращение в спокойном состоянии сердце взрослого человека выбрасывает 70-80 мл крови. Минутный объем сердца составляет 4-7 л. Если принять, что средний минутный объем равен 5 л, то количество крови, которое сердце выбрасывает за час, составит 300 л, за сутки более 7000 л, за год около 2.5 млн. л, а за 50 лет жизни сердце перекачивает не менее 130 000 м³ крови. Нужно еще учесть, что при мышечной работе минутный объем сердца возрастает в несколько раз. Тогда приведенные выше цифры значительно возрастут.

Сердце - весьма выносливый орган, способный работать долгие годы с повышенной нагрузкой. Вместе с тем сердце чутко реагирует на любые изменения потребности организма в снабжении кислородом органов и тканей. Всевозможные воздействия окружающей среды, изменения режима, эмоциональные стрессы отражаются на сердце усилением или ослаблением, учащением или замедлением его сокращений. Функциональное и морфологическое приспособление сердца к условиям жизни человека обеспечиваются совершенной системой регуляции и саморегуляции, от которой зависят согласованность работы всех частей сердца, тонкая адаптация его структуры к функциональному состоянию.

Развитие сердца

Сложная и своеобразная конструкция сердца, отвечающая его роли биологического двигателя, складывается в эмбриональном периоде, У эмбриона сердце проходит стадии, когда его строение аналогично двухкамерному сердцу рыб и не полностью перегороженному сердцу рептилий. Зачаток сердца появляется в период нервной трубки у зародыша 2.5 недель, имеющего длину всего 1.5 мм. Он образуется из кардиогенной мезенхимы вентрально от головного конца передней кишки в виде парных продольных клеточных тяжей, в которых формируются тонкие эндотелиальные трубки. В середине 3-й недели у эмбриона длиной 2.5 мм обе трубки сливаются между собой, образуя простое трубчатой сердце. На этой стадии зачаток сердца состоит из двух слоев. Внутренний, более тонкий слой представляет первичный эндокард. Снаружи располагается более толстый слой, состоящий из первичного миокарда и эпикарда. В это же время происходит расширение полости перикарда, которая окружает сердце. В конце 3-й недели сердце начинает сокращаться.

Вследствие своего быстрого роста сердечная трубка начинает изгибаться вправо, образую петлю, а затем принимает S-образную форму. Эта стадия носит название сигмовидного сердца. На 4-й неделе у зародыша 5 мм длины в сердце можно выделить несколько частей. Первичное предсердие принимает кровь из сходящихся к сердцу вен. В месте слияния вен образуется расширение, называемое венозным синусом. Из предсердия через относительно узкий предсердно-желудочковый канал кровь поступает в первичный желудочек. Желудочек продолжается в луковицу сердца, за которой следует артериальный ствол. В местах перехода желудочка в луковицу и луковицы в артериальный ствол, а также по сторонам предсердно-желудочкового канала находятся эндокардиальные бугры, из которых развиваются клапаны сердца. По своему строению сердце эмбриона аналогично двухкамерному сердцу взрослой рыбы, функция которого состоит в подаче венозной крови к жабрам.

В течение 5-й и 6-й недель происходят существенные изменения во взаимном расположении отделов сердца. Его венозный конец перемещается краниально и дорсально, а желудочек и луковица смещаются каудально и вентрально. На поверхности сердца появляются венечная и межжелудочковая борозды, и оно приобретает в общих чертах дефинитивную внешнюю форму. В этот же период начинаются внутренние преобразования, которые приводят к образованию четырехкамерного сердца, характерного для высших позвоночных. В сердце развиваются перегородки и клапаны. Разделение предсердий начинается у эмбриона 6 мм длины. На середине его задней стенки появляется первичная перегородка, она достигает предсердно-желудочкового канала и сливается с эндокардиальными буграми, которые к этому времени увеличиваются и разделяют канал на правую и левую части. Первичная перегородка не является полной, в ней образуются сначала первичное, а затем вторичное межпредсердные отверстия. Позднее образуется вторичная перегородка, в которой имеется овальное отверстие. Через овальное отверстие кровь переходит из правого предсердия в левое. Отверстие прикрывается краем первичной перегородки, образующим заслонку, препятствующую обратному току крови. Полное слияние первичной и вторичной перегородок наступает в конце внутриутробного периода.

На 7-й и 8-й неделях эмбрионального развития наступает частичная редукция венозного синуса. Его поперечная часть преобразуется в венечный синус, левый рог уменьшается до небольшого сосуда - косой вены левого предсердия, а правый рог образует часть стенки правого предсердия между местами впадения в него верхней и нижней полых вен. В левое предсердие втягиваются общая легочная вена и стволы правой и левой легочных вен, в результате чего в предсердие открываются по две вены из каждого легкого.

Луковица сердца у зародыша 5 недель сливается с желудочком, образуя принадлежащий правому желудочку артериальный конус. Артериальный ствол делится развивающейся в нем спиральной перегородкой на легочный ствол и аорту. Снизу спиральная перегородка продолжается по направлению к межжелудочковой перегородке таким образом, что легочный ствол открывается в правый, а начало аорты в левый желудочек. В образовании спиральной перегородки принимают участие эндокардиальные бугры, расположенные в луковице сердца; за их счет формируются также клапаны аорты и легочного ствола.

Межжелудочковая перегородка начинает развиваться на 4-й неделе, рост ее происходит снизу вверх, но до 7-й недели перегородка остается неполной. В верхней ее части находится межжелудочковое отверстие. Последнее закрывается растущими эндокардиальными буграми, в этом месте формируется перепончатая часть перегородки. Из эндокардиальных бугров образуются предсердно-желудочковые клапаны.

По мере разделения камер сердца и формирования клапанов происходит дифференцировка тканей, из которых построена стенка сердца. В миокарде выделяется предсердно-желудочковая проводящая система. Перикардиальная полость обособляется от общей полости тела. Сердце перемещается из области шеи в грудную полость. Сердце эмбриона и плода имеет относительно большие размеры, так как оно обеспечивает не только продвижение крови по сосудам тела зародыша, но и плацентарное кровообращение.

На всем протяжении внутриутробного периода сохраняется сообщение между правой и левой половинами сердца посредством овального отверстия. Кровь, поступающая в правое предсердие по нижней полой вене, направляется с помощью заслонок этой вены и венечного синуса к овальному отверстию и через него в левое предсердие. Из верхней полой вены кровь идет в правый желудочек и выбрасывается в легочный ствол. Малый круг кровообращения у плода не функционирует, так как узкие легочные сосуды оказывают большое сопротивление тику крови. Через легкие у плода проходит лишь 5-10% крови, поступающей в легочный ствол. Остальная кровь сбрасывается по артериальному протоку в аорту и поступает в большой круг кровообращения, минуя легкие. Благодаря овальному отверстию и артериальному протоку поддерживается баланс прохождения крови через правую и левую половины сердца.

Возрастные особенности и изменчивость сердца

Масса сердца новорожденного мальчика равна в среднем 23 г, новорожденной девочки - 21 г, что составляет около 0.7% массы тела. Оно имеет тонкие, растяжимые стенки. Относительная масса и относительные размеры сердца у новорожденных больше, чем у взрослых, его поперечник составляет половину поперечного размера грудной клетки. К передней стенке груди прилегает, главным образом, правый желудочек, а передняя поверхность правого предсердия покрыта хорошо развитой у детей вилочковой железой. В первые дни после рождения сердце приобретает еще более горизонтальное положение, чем у новорожденного. В течение первого года жизни нижняя граница сердца располагается на один межреберный промежуток выше, чем у взрослых. Сердечный толчок определяется в IV межреберье. Так как верхушка сердца не соприкасается с грудной клеткой, то в формировании сердечного толчка в основном участвует правый желудочек. После рождения сердце поворачивается вокруг своей продольной оси, и его верхушка приближается к грудной клетке. В возрасте 2-4 лет продольная ось сердца из горизонтальной становится косой.

Строение сердца новорожденных имеет ряд особенностей. Правый желудочек, который во внутриутробном периоде функционально превалирует, имеет большую вместимость, чем левый. Толщина стенок у обоих желудочков одинакова и составляет 5 мм. После рождения начинает функционально преобладать левый желудочек, и уже с 5-го дня жизни ребенка масса стенок левого желудочка становится больше, чем у правого желудочка. Толщина стенок левого желудочка в подростковом периоде в 3 раза превышает толщину стенок правого желудочка.

Овальное отверстие располагается во фронтальной плоскости, а его длинная ось занимает срединное положение на уровне III межреберного промежутка. Поэтому ток крови через отверстие происходит в направлении снизу и спереди назад и вверх. После рождения кровоток через легкие сразу возрастает более чем в 2 раза. Соответственно увеличивается приток крови в левое предсердие. Давление в нем возрастает, и заслонка овального отверстия прижимается к его краю. Прохождение крови из правого предсердия в левое прекращается. Сращение заслонки с краем овального отверстия и, следовательно, его анатомическое закрытие наступают у большинства детей после двух недель жизни.

Артериальный проток (боталлов проток) представляет короткий сосуд, отходящий от легочного ствола в месте его разделения и впадающий в начало нисходящей аорты. Диаметр протока равен 4-5 мм, то есть он такой же, как у нисходящей аорты. После рождения мускулатура стенок артериального протока сокращается, вызывая сужение, а затем и полное замыкание его просвета. Это происходит под влиянием гормона брадикинина, который содержится в крови пупочного канатика и в легких и освобождается при рождении или сразу после него под влиянием кислорода, поступающего с вдыхаемым воздухом. Анатомическое заращение протока у 88% детей наступает к двум месяцам, у остальных завершается в течение первого года жизни.

Рост сердца после рождения происходит неравномерно. Быстрее всего растет сердце в длину, что приводит к изменению его пропорций. Масса желудочков нарастает в большей степени, нежели масса предсердий; отношение между ними у новорожденного и грудного ребенка составляет 4-5:1, а у подростка достигает 6:1. Масса сердца после рождения в целом увеличивается медленнее, чем масса тела. За первые 6 месяцев она возрастает примерно в два раза, к 2-3 годам утраивается, к 6 годам увеличивается в 5 раз, к 12-13 годам - в 10 раз и к 20 годам - в 15 раз. Преобладание размеров и массы сердца у мальчиков сохраняется до 11-12 лет. С 12 до 15 лет сердце больше у девочек, а с 16 лет сердце по своим размерам и массе снова преобладает у лиц мужского пола.

Форма, размеры и положение сердца индивидуально изменчивы во все возрастные периоды. Развитие и рост сердца зависят от многих внутренних и внешних факторов и в известной мере отражают развитие и рост других систем организма, в первую очередь мышечной системы. Различия формы, размеров и положения сердца выявляются уже во внутриутробном периоде и отчетливо выражены у новорожденных. У грудных детей выделяют три формы сердца: коническую, овальную и шаровидную. У взрослых выделены четыре типа сердца: конусовидно-овальный, суженно-овальный, расширенно-овальный и округло-уплощенный.

Существует прямая зависимость между массой сердца и массой тела. Сердце взрослого человека составляет примерно 0.47% массы тела. Соответствие между размерами сердца и развитием мускулатуры нашло выражение в старом правиле, согласно которому величина сердца равна величине сжатой в кулак руки его обладателя. Индивидуальные колебания массы сердца у взрослых находятся у 80% мужчин в пределах 274-385 г (в среднем 330 г), у женщин - в пределах 203-302 г (в среднем 240 г); это обусловлено в первую очередь различием мышечной массы у тех и других.

Форма сердца и его положение в грудной полости связаны с формой грудной клетки и общим типом телосложения. При брахиморфном типе, характеризующемся широкой и короткой грудной клеткой, сердце располагается поперечно; при долихоморфном типе, когда грудная клетка вытянутая и узкая, положение сердца приближается к вертикальному. У людей мезоморфного типа сердце обычно расположено косо. Положение сердца в грудной полости изменяется во время дыхания; при глубоком выдохе оно как бы распластывается на высоко поднявшейся диафрагме, при вдохе принимает более вертикальное положение. К другим факторам, влияющим на положение сердца, относятся положение тела, вертикальное или горизонтальное, состояние соседних органов, как грудных, так и брюшных. Все это необходимо учитывать при обследовании больного.