Искусственное сердце — Википедия

Артериальный насос «CardioWest»

Искусственное сердце — представляет собой технологическое устройство, предназначенное для поддержания достаточных для жизнедеятельности параметров гемодинамики.

В настоящее время под искусственным сердцем понимается две группы технических устройств.

• К первой относятся гемооксигенаторы (аппараты искусственного кровообращения). Они состоят из артериального насоса, перекачивающего кровь, и блока оксигенатора, который насыщает кровь кислородом. Данное оборудование активно используется в кардиохирургии, при проведении операций на сердце.
• Ко второй относятся кардиопротезы, то есть технические устройства, имплантируемые в организм человека, призванные заменить сердечную мышцу и повысить качество жизни больного. Следует отметить, что в настоящее время данные устройства являются лишь экспериментальными и проходят клинические испытания.

Пионером в разработке искусственного сердца являлся советский учёный В. П. Демихов, который ещё в 1937 году показал принципиальную возможность поддержания кровообращения в организме собаки с помощью пластикового насоса, приводимого в движение электродвигателем. Два с половиной часа, которые прожила собака с этим механическим устройством, имплантированным на место удаленного собственного сердца, стали отсчётом новой эры в медицине.

Эстафету подхватили американские ученые, но лишь два десятилетия спустя В. Кольф и Т. Акутсу разработали искусственное сердце из полихлорвинила, состоящее из двух мешочков, включённых в единый корпус. Оно имело 4 трёхстворчатых клапана из того же материала и работало от пневмопривода, расположенного снаружи. Эти исследования положили начало целой серии конструктивных решений искусственного сердца с внешним приводом.

[1]

Идея имплантации искусственного сердца для поддержания жизни реципиента на период поиска подходящего донора была реализована в 1969 году, когда американский хирург Д. Кули произвёл имплантацию искусственного сердца больному, которого после резекции обширной аневризмы левого желудочка не удавалось отключить от аппарата искусственного кровообращения. Через 64 часа работы искусственное сердце было заменено на аллотрансплантат, однако еще через 36 часов больной погиб от пневмонии. Это был первый случай двухэтапной операции трансплантации сердца, которая сегодня широко распространена.^[1]

В СССР в конце 1960-х годов в ОКБ Сухого была создана группа по созданию пневмогидравлического насоса, способного временно заместить естественное сердце человека и поддержать его жизнедеятельность до того момента, когда появится возможность установить донорское сердце взамен искусственного. В 1974 году в период пребывания президента США Р. Никсона в Москве было заключено соглашение между СССР и США «О совместных исследованиях и разработке искусственного сердца». Приказом Минавиапрома ОКБ Сухого было определено головным исполнителем по разработке искусственного сердца с пневмоприводом. Совместные работы по проблеме искусственного сердца с медиками США велись в течение 20 лет.

Экспериментальное искусственное сердце «Герц-02» производства СКБ МТ

Руководителем программы искусственного сердца в СССР стал возглавивший в 1975 году Институт трансплантации и искусственных органов Минздрава РСФСР (НИИТиИО) профессор В. И. Шумаков.

В 1976 году на основании постановления Совета Министров СССР в СКБ МТ КЧХЗ, входившего в Минсредмаш и являвшегося единственным в стране производителем искусственных клапанов сердца, была организована Лаборатория искусственного сердца. Итогом её работы стало создание опытного образца искусственного сердца «Герц-02» в ранцевом исполнении, и в 1985 году в НИИТиИО были проведены его успешные испытания на животных — впервые в стране животное (телёнок) жило с искусственным сердцем более двух недель. Однако в дальнейшем эти исследования по финансовым причинам были прекращены.

[2]

В НИИТиИО длительность работы модели искусственного сердца с внешним приводом «Поиск-10М» была доведена к 1985 году до 100 суток, что позволило начать его клинические испытания. Показаниями к применению искусственного сердца были определены резкое ухудшение состояния пациентов, включенных в лист ожидания на пересадку сердца; критические ситуации у больных, которые после окончания операции не могут быть отключены от аппарата искусственного кровообращения; резко прогрессирующие явления отторжения трансплантата. С декабря 1986 года специалистами НИИТиИО было выполнено 17 трансплантаций искусственного сердца «Поиск-10М», из них 4 в Польше, куда бригада выезжала по экстренному вызову. К сожалению, несмотря на усилия врачей, максимальная продолжительность работы искусственного сердца не превысила 15 суток.

[1]

По состоянию на 2010 год не было создано эффективного имплантируемого человеку протеза всего сердца. В кардиохирургических клиниках проводят успешные частичные замены органических компонентов на искусственные. Например, производится замена клапанов, крупных сосудов, предсердий, желудочков. Кроме того, успешно производится пересадка донорского сердца.

Разработаны несколько прототипов эффективных имплантируемых человеку протезов всего сердца. В НЦССХ им. А. Н. Бакулева 26 марта 2010 года была произведена операция по полной замене сердца человека на искусственный аналог кардиохирургом Лео Бокерия, совместно с его американским коллегой. Данный аппарат обеспечивает адекватное кровоснабжение органов и тканей пациента, главным его недостатком является наличие аккумулятора массой 10 кг, нуждающегося в перезарядке каждые 12 часов. В настоящее время такие протезы рассматриваются как временная мера, позволяющая пациенту с тяжелой сердечной патологией дожить до момента пересадки сердца.

[3]

В 2016 году новосибирские ученые из НИИ патологии кровообращения представили свою разработку — искусственное сердце, которое снижает риск образования тромбов благодаря дисковому насосу для поверхностного натяжения. Медики уверены, что это более эффективно работающий механизм, чем его модели-предшественники, и цена его в несколько раз ниже импортных аналогов

[4].

Помимо кардиохирургического, существует и медико-психологический аспект проблемы искусственного сердца.^[5] Так, у четверти пациентов после операции протезирования клапанного аппарата сердца в послеоперационный период формируется специфический психопатологический симптомокомплекс, получивший наименование Кардиопротезный психопатологический синдром ^[6], описанный в 1978 году. Не исключено, что с подобной проблемой придётся столкнуться при проведении более масштабных операций по имплантации искусственного сердца.

[6]

из чего состоит деятельность сердца

Сердце человека работает, как насос. Благодаря свойствам миокарда (возбудимости, возможности сокращаться, проводимости, автоматизму) оно способно нагнетать в артерии кровь, которая поступает в него из вен. Она двигается без остановок за счет того, что на концах сосудистой системы (артериальной и венозной) образуется разность давлений (0 мм ртутного столба в магистральных венах и 140 мм в аорте).

Работа сердца состоит из сердечных циклов – непрерывно сменяющих друг друга периодов сокращения и расслабления, которые называются систолой и диастолой соответственно.

Продолжительность

Как показывает таблица, сердечный цикл продолжается примерно 0, 8 сек, если считать, что средняя частота сокращений составляет от 60 до 80 ударов в минуту. Систола предсердий занимает 0,1 с, систола желудочков — 0,3 с, общая диастола сердца – все оставшееся время, равное 0,4 с.

Фазовая структура

Цикл начинается с систолы предсердий, которая занимает 0,1 секунды. Их диастола длится 0,7 секунды. Сокращение желудочков продолжается 0,3 секунды, их расслабление – 0,5 секунды. Общее расслабление камер сердца называют общей паузой, и занимает она в данном случае 0,4 секунды. Таким образом, выделяют три фазы сердечного цикла:

• систола предсердий – 0,1 сек.;
• систола желудочков – 0,3 сек.;
• диастола сердца (общая пауза) – 0,4 сек.

Общая пауза, предшествующая началу нового цикла, очень важна для наполнения сердца кровью.

Перед началом систолы миокард находится в расслабленном состоянии, а камеры сердца наполнены кровью, которая поступает из вен.

Давление во всех камерах примерно одинаковое, поскольку атриовентрикулярные клапаны раскрыты. В синоатриальном узле происходит возбуждение, что приводит к сокращению предсердий, из-за разницы давлений в момент систолы объем желудочков увеличивается на 15%. Когда систола предсердий заканчивается, давление в них понижается.

Систола (сокращение) предсердий

Перед началом систолы кровь движется к предсердиям и они последовательно ею заполняются. Часть ее остается в этих камерах, остальная направляется в желудочки и попадает в них через атриовентрикулярные отверстия, которые не закрыты клапанами.

В этот момент и начинается систола предсердий. Стенки камер напрягаются, их тонус растет, давление в них повышается на 5-8 мм рт. столба. Просвет вен, которые несут кровь, перекрывается кольцевыми пучками миокарда. Стенки желудочков в это время расслаблены, их полости расширены, и кровь из предсердий быстро без затруднений устремляется туда через атриовентрикулярные отверстия. Продолжительность фазы – 0,1 секунды. Систола наслаивается на конец фазы диастолы желудочков. Мышечный слой предсердий довольно тонкий, поскольку им не требуется много силы для заполнения кровью соседних камер.

Систола (сокращение) желудочков

Это следующая, вторая фаза сердечного цикла и начинается она с напряжения мышц сердца. Фаза напряжения длится 0,08 секунд и в свою очередь делится еще на две фазы:

• Асинхронного напряжения – длительностью 0,05 сек. Начинается возбуждение стенок желудочков, их тонус повышается.
• Изометрического сокращения – длительностью 0,03 сек. В камерах растет давление и достигает значительных значений.

Свободные створки атриовентрикулярных клапанов, плавающих в желудочках, начинают выталкиваться в предсердия, но попасть туда они не могут из-за напряжения сосочковых мышц, которые натягивают сухожильные нити, удерживающие клапаны и препятствующие их попаданию в предсердия. В момент, когда клапаны смыкаются и сообщение между сердечными камерами прекращается, заканчивается фаза напряжения.

Как только напряжение станет максимальным, начинается период сокращения желудочков, продолжительностью 0,25 сек. Систола этих камер происходит как раз в это время. Около 0,13 сек. длится фаза быстрого изгнания – выброс крови в просвет аорты и легочного ствола, во время которого клапаны прилегают к стенкам. Это возможно, благодаря росту давления (до 200 мм ртутного столба в левом и до 60 в правом). Остальное время приходится на фазу медленного изгнания: кровь выбрасывается под меньшим давлением и с меньшей скоростью, предсердия расслаблены, в них из вен начинает поступать кровь. Систола желудочков накладывается на диастолу предсердий.

Время общей паузы

Начинается диастола желудочков, и их стенки начинают расслабляться. Это длится в течение 0,45 сек. Период расслабления этих камер накладывается на еще продолжающуюся диастолу предсердий, поэтому эти фазы объединяют и называют общей паузой. Что происходит в это время? Желудочек, сократившись, выгнал из своей полости кровь и расслабился. В нем образовалось разреженное пространство с давлением близким к нулю. Кровь стремится попасть обратно, но полулунные клапаны легочной артерии и аорты, смыкаясь, не дают ей этого сделать. Тогда она направляется по сосудам. Фаза, которая начинается с расслабления желудочков и заканчивается перекрыванием просвета сосудов полулунными клапанами, называется протодиастолической и продолжается 0,04 сек.

После этого начинается фаза изометрического расслабления продолжительностью 0,08 сек. Створки трехстворчатого и митрального клапанов сомкнуты и не дают крови поступать в желудочки. Но когда давление в них становится ниже, чем в предсердиях, атриовентрикулярные клапаны открываются. За это время кровь наполняет предсердия и теперь свободно попадает в другие камеры. Это фаза быстрого наполнения длительностью 0, 08 сек. В течение 0,17 сек. продолжается фаза медленного наполнения, во время которой кровь продолжает поступать в предсердия, и небольшая ее часть через атриовентрикулярные отверстия перетекает в желудочки. Во время диастолы последних в них поступает кровь из предсердий во время их систолы. Это пресистолическая фаза диастолы, которая продолжается 0,1 сек. Так завершается цикл и вновь начинается.

Звуки сердца

Сердце издает характерные звуки, похожие на стук. Каждый удар состоит из двух основных тонов. Первый – результат сокращения желудочков, а если быть точнее, захлопывания клапанов, которые при напряжении миокарда перекрывают атриовентрикулярные отверстия, чтобы кровь не могла вернуться в предсердия. Характерный звук получается, когда смыкаются их свободные края. Кроме клапанов, в создании удара принимает участие миокард, стенки легочного ствола и аорты, сухожильные нити.

Второй тон формируется во время диастолы желудочков. Это результат работы полулунных клапанов, которые не дают крови попасть обратно, преграждая ей путь. Стук раздается, когда они соединяются в просвете сосудов своими краями.

Кроме основных тонов, есть еще два – третий и четвертый. Первые два можно услышать с помощью фонендоскопа, а два других может зарегистрировать только специальный прибор.

Удары сердца имеют важное диагностическое значение. По их изменениям определяют, что в работе сердечной деятельности произошли нарушения. При заболеваниях удары могут раздваиваться, быть тише или громче, сопровождаться дополнительными тонами и другими звуками (писками, щелчками, шумами).

Заключение

Подводя итог фазового анализа сердечной деятельности, можно сказать, что систолическая работа занимает примерно столько же времени (0,43 с), сколько и диастолическая (0,47 с), то есть сердце половину жизни трудится, половину – отдыхает, и суммарное время цикла составляет 0,9 секунды.

При расчете общего хронометража цикла нужно помнить, что его фазы накладываются друг на друга, поэтому это время не учитывается, и в результате получается, что сердечный цикл длится не 0,9 секунды, а 0,8.

Предсердие — Википедия

Сердце

Предсердие (лат. Atrium) — отдел сердца, в который поступает кровь из вен.

У рыб одно предсердие, в которое поступает венозная (дезоксигенированная) кровь; у других позвоночных оно разделяется продольной перегородкой на две части: правое предсердие и левое предсердие. В правое предсердие поступает венозная (дезоксигенированная) кровь из большого круга кровообращения (у амфибий она частично оксигенирована, так как от кожных вен поступает оксигенированная кровь в большой круг). В левое предсердие поступает артериальная (оксигенированная) кровь по легочным венам малого круга.

На желудочки и предсердия разделено также сердце моллюсков. Минимальное количество предсердий — одно (у большинства брюхоногих), максимальное — четыре (у наутилуса и моноплакофор). В предсердия моллюсков поступает оксигенированная кровь от органов дыхания.

• Эндоваскулярная окклюзия ушка левого предсердия

• Атриум в анатомии // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Шимкевич В. М.,. Предсердие // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). —
  СПб., 1890—1907.

Отделы сердечно-сосудистой системы человека
Сердце Предсердия (правое, левое) Желудочки (правый, левый) Кровеносные сосуды Аорта Артерии Артериолы Капилляры Венулы Вены Круги кровообращения

Это заготовка статьи по анатомии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Это заготовка статьи по кардиологии. Вы можете помочь проекту, дополнив её.

Сердце человека — Знаешь как

Содержание статьи

Строение сердца. Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре камеры (цвет. табл. XI). Расширенную верхнюю часть сердца называют основанием, а суженную нижнюю — верхушкой. Масса сердца человека от 250 до 360 г (величина кулака).

На поверхности сердца, ближе к его основанию, проходит поперечно венечная борозда, залегающая на границе между предсердиями и желудочками. Здесь расположены венечные артерии сердца.

Расположено сердце позади грудины, в нижней части переднего средостения; две трети его находятся влево от средней линии тела, а одна треть — вправо. Длина сердца 12—13 см, поперечник 9—10,5 см, переднезадний диаметр 6—7 см.

Сердце у детей относительно больше, чем у взрослых. Растет сердце неравномерно. Особенно интенсивно оно растет на первом году жизни и отчасти на втором, а также в 14—15 лет.

Помещается сердце в околосердечной сумке, или перикарде. Перикард состоит из двух листков. Внутренностный листок — эпикард—плотно срастается с мышцей сердца, а пристеночный листок вместе с окружающим его слоем соединительной ткани образует сердечную сорочку, или околосердечную сумку. Между двумя листками перикарда находится замкнутая полость. В ней содержится небольшое количество серозной жидкости, предохраняющей сердце от трения при сокращениях.

Рис. 55. Двустворчатый клапан сердца:

1 — наружная оболочка сердца; 2 — мышечная стенка сердца; 3 — внутренняя оболочка сердца; 4 — двустворчатый клапан; 6 — сосочковый мускул; 5 — сухожильные нити.

Сердце лежит косо. Его основание направлено назад, вверх и вправо, а верхушка — вниз, вперед и влево. Верхушка сердца прилежит к передней грудной стенке в области V левого межреберья; здесь в момент сокращения желудочков ощущается сердечный толчок.

Основную массу стенки сердца составляет мощная мышца — миокард, образованный 2—3 слоями мышечной ткани.

Сердечная мышца особенная. Она состоит из мышечных волокон, миофибриллы в которых располагаются по всему волокну с некоторым преобладанием на периферии и способны к быстрым сокращениям. Под микроскопом волокна имеют поперечную исчерченность. В отличие от скелетных мышц мышечные волокна сердечной мышцы имеют спаивающие линии, или анастомозы, с помощью которых связываются друг с другом в единую сложную сеть со щелевидными петлями. Мышечные волокна сердца и соединяющие их перемычки богаты саркоплазмой. Толщина миокарда различна в различных участках сердца. Наиболее тонок он в предсердиях (2—3 мм), левый желудочек имеет самую мощную мышечную стенку, она в 2,5 раза толще, чем в правом желудочке.

Миокард предсердий обособлен от миокарда желудочков, что обусловливает возможность их раздельного сокращения.

Изнутри полость сердца выстлана внутренней оболочкой — эндокардом, образующим клапанный аппарат сердца.

Работа сердца

Одна из отличительных особенностей сердечной мышцы — обилие митохондрий в ее клетках, что связано с интенсивно протекающими здесь процессами обмена веществ. В результате обмена веществ освобождается энергия, необходимая для работы сердца. Сердце расходует от 7 до 20% всей энергии, которая освобождается в организме.

Работа сердца заключается в перекачивании крови. Сердце, составляющее у человека около 0,5% массы тела (примерно 300 г), перекачивает в сутки около 7 000 л крови. Суточная работа сердца более 17 000 кгс•м (1 кгс•м≈9,8 Дж). Такое усилие необходимо, чтобы поднять железнодорожный товарный вагон на высоту 1 м. Такая высокая работоспособность сердца объясняется не только высоким уровнем происходящих в нем процессов обмена веществ, но и ритмичной деятельностью, строгим чередованием работы и отдыха каждого из его отделов. Кроме того, сердце усиленно снабжается кровью.

Сердечная мышца получает кровь по венечным, или коронарным, артериям. Венечные артерии берут начало из устья аорты. Различают левую и правую венечные артерии. При каждом сокращении сердца в коронарные артерии переходит примерно 10% всей крови, поступающей в аорту.

В зависимости от работы сердца меняется и снабжение его кровью. Сердце здорового человека в спокойном состоянии требует для нормальной работы подачи ему 250—300 см³ крови каждую минуту. При тяжелой физической работе по тем же венечным сосудам сердцу доставляется около 2000 см³ крови.

Сердце — центральный орган системы кровообращения. Нагнетательная функция его связана с сокращениями миокарда, чередованием сокращений предсердий и желудочков и надежной работой клапанов сердца.

Клапаны сердца

Сердце человека четырехкамерное: оно состоит из двух предсердий и двух желудочков. Левая и правая части сердца отделены сплошной перегородкой. Кровь из предсердий в желудочки поступает через отверстия в перегородке, которая находится между предсердиями и желудочками. Отверстия снабжены клапанами (рис. 55), которые открываются только в сторону желудочков. Клапаны образованы смыкающимися створками и потому получили название створчатых клапанов. В левой части сердца клапан двустворчатый, в правой — трехстворчатый. От поверхности и краев створок отходят сухожильные нити, которые прикрепляются к мышце желудочков. Сухожильные нити не позволяют клапанам открываться в сторону предсердий.

Рис. 56. Полулунные клапаны:

А — вид сверху; Б — вид на разрезанном сосуде; 1 — клапан между правым желудочком и легочной артерией; 2 — клапан между левым желудочком и аортой; 3 — отверстие венечной артерии; 4— венечные артерии; 5 — стенка желудочка; 6 — стенка аорты

У места выхода аорты из левого желудочка и легочной артерии из правого желудочка располагаются полулунные клапаны (рис. 56).

Полулунные клапаны имеют вид кармашков, свободные края их плотно примыкают друг к другу. На середине края каждого клапана имеются утолщения, которые обеспечивают более полное смыкание клапанов. Полулунные клапаны пропускают кровь из желудочков в аорту и легочную артерию. Обратное движение крови из сосудов в желудочки невозможно; этому препятствуют полулунные клапаны, кармашки которых заполняются кровью, расправляются, плотно смыкаются и не пропускают кровь в желудочки.

Клапаны сердца обеспечивают движение крови только в одном направлении: из предсердий — в желудочки, а из желудочков — в артерии.

Если по каким-либо причинам в клапанах происходят изменения (сужение или частичное разрушение), то развивается недостаточность клапана. Теперь клапан не способен закрыть полностью отверстие между предсердием и желудочком или между желудочком и артерией. При таком пороке часть крови из аорты может возвращаться в левый желудочек (если поражен полулунный клапан) или из желудочка в предсердие (при нарушении функции створчатых клапанов). Сердцу теперь приходится производить дополнительную работу, перекачивая большее количество крови, чем обычно. А из-за того, что часть крови возвращается в сердце, организм не получает необходимого количества крови. Возникает недостаточность кровообращения. У человека развивается одышка, появляются отеки, резко снижается работоспособность.

Тяжелые случаи пороков клапанов устраняют хирургическим путем. Если это невозможно, то иногда заменяют клапаны. Имеется несколько типов искусственных клапанов. Один из них такой: шарик из силиконового каучука заключен в танталовую сетку. Сетку вшивают в отверстие между предсердием и желудочком. Удельный вес шарика равен удельному весу крови, поэтому в полости сердца он всегда во взвешенном состоянии. При сокращении предсердий шарик пропускает кровь в желудочек, а при сокращении желудочка он плотно закрывает отверстие и препятствует обратному току крови из желудочка в предсердие.

Применяют искусственные клапаны в виде дисков, полусфер или с отдельными створками. Хирурги научились заменять практически все клапаны. Сравнительно недавно стали применять для замены клапаны, взятые у трупа человека или у животного. Для их вшивания предложены оригинальные капроновые кольца, что облегчает технику операции.

Статья на тему Сердце человека