Fyziologie srdce * i A KEEP CALM AND... 11* a ...ok, not THAT calm ! 1 V THERE'S TOO MUCH LOOD IN MY CAFFEINE SYSTEM Funkce Srdce je pumpa : Funkcí srdce je přečerpávání (pumpování) krve do cévního systému. Protože cévní systém je uzavřený, srdce vytváří klesající tlakový gradient na začátku a na konci cévního systému, který je hnací silou pro tok krve cévami. Srdeční aktivita • Elektrická - srdeční buňky jsou schopné vytvářet akční potenciál a vést vzruch (EKG, VKG,...) • Mechanická - pumpa, kontrakce srdečního svalu (FKG, TK, pulzová vlna, ultrazvuk) Morfologie Morfologie - stavba srdce Pravé a levé srdce jsou sériově zapojené pumpy, (pravé srdce - plíce - levé srdce - velký oběh - ....) Pravá komora Adapted from CorelDraw 9Library http://wwwipnotebookxom/_media/CvAnatomyHeartApicalFourChamberView.gif Morfologie - koronárni řečiště „ Superior vena cava Aortic semilunar valve Right atrium pravá koronárni tepna Posterior- interventricular artery Right marginal artery Right ventricle- aorta Pulmonary trunk Levá koronárni tepna L.tru aminu Circumflex artery Anterior interventricular artery Left ventricle Věnčité (koronárni) tepny vystupují z aorty (za chlopní) a zásobují srdeční sval krví. Hustá kapilarizace - poměr počtu svalových vláken ku kapilárám je cca 1:1. Žilní krev ústí do pravé síně, některá rovnou do komor. http://4.bp.blogspotxom/-r3lsX9XBJeg/TbdnDjCoe6l/AAAAAAAAAsg/bRfw5bo6hY8/sl600/Coronary+arteries.jpg Morfologie - převodní systém srdeční • Tvorba a přednostní vedení akčního potenciálu • Synchronizace a koordinace vedení vzruchu srdcem Sinoatriální uzel (SA) Preferenční sinové dráhy Atrioventrikulární uzel (AV) Hisův svazek Tawarova raménka Purkyňova vlákna Histologie • Vlastnosti srdečních buněk: excitabilita, kontraktilita, vodivost, automatičnost, rytmičnost • Buňky převodního systému (primárně tvorba a vedení AP, sekundárně kontrakce) • Buňky pracovního myokardu sinového a komorového (primárně kontrakce, sekundárně vedení AP) • Další pojivové tkáně, vlákna (kolagenní, elastická), cévy,... Myokard • Příčně pruhovaný srdeční sval (aktin a myozin, mnoho mitochondrií, sarkoplazmatické retikulum - zásobník Ca2+) • Interkalární disky - spojení svalových vláken • Nexy (gap junction) - kanály mezi buňkami, průtok iontů, vedení vzruchu - funkční syncytium http://medcell.med.yale.edu/histology/muscle_lab/images/quiz5.jpg Akční potenciál - pracovní myokard Na kanál se uzavřel Fáze 1-Pomalé otevírání Ca kanálů pomalé zavírání Ca kanálů Fáze 3- Repolarizace Fáze 4 -Zavření K kanálů cas Otevření napěťově řízených kanálů vstup Na do buňky Klidový potenciál - záporné napětí na membráně (cca - 90 mV) Jedině v tomto období je možné vyvolat depolarizaci a AP Akční potenciál (AP) • V průběhu AP nelze vyvolat další depolarizaci, buňka je v refrakterní fázi, čímž brání vzniku tetanického stahu • Má několik fází • Depolarizace • Fáze plato - její hlavní funkcí je prodloužení refrakterity buňky (absolutní refrakterita, nelze vyvolat další AP) • Repolarizace - relativní refrakterita (další příchozí AP může vyvolat následnou depolarizaci, která je však patologická) Akční potenciál - pracovní myokard Akční potenciál (AP) • Depolarizace - vstup Na+ do buňky (Na je depolarizačním iontem, rychlý) • Fáze plató - vstup Ca2+ do buňky a výstup K+ z buňky (zároveň pumpování Na+ a Ca2+ z buňky) • Repolarizace - výstup K z buňky (zároveň pumpování Na+ (Na/K - ATPáza) a Ca2+ z buňky (Ca-ATPáza)) Pozn: lonty vstupují a vystupují kanálem pasivně po kone. a el. gradientu. Pumpování iontů je aktivní děj, většinou proti gradientu -l-1-1-1-h 100 200 Čas [ms Akční potenciál - pacemakerová buňka (sinoatriálního uzel) Nemá stabilní klidový potenciál (prepotenciál) • dochází k pomalé depolarizaci způsobené vstupem Ca2+ a Na+ do buňky pomalými kanály Akční potenciál (AP) • k vlastní rychlé depolarizaci dochází, když prepotenciál překročí práh (- 40 mV) • Depolarizace - vstup Ca2+ do buňly (vápnik je depolarizačním iontem, je pomalejší) • Repolarizace - výstup K z buňky (zároveň pumpování Na+ (zároveň pumpování Na+ (Na/K - ATPáza) a Ca2+ z buňky (Ca-ATPáza)) Pozn: lonty vstupují a vystupují kanálem pasivně po kone. a el. gradientu. Pumpování iontů je aktivní děj, většinou proti gradientu Pomalý depolarizační prepotenciál umožňuje rytmické vznikání AP v SA uzlu - pacemaker Podobný tvar AP má buňka AV uzlu > E 'o c CD ■4—1 o Q. r o c -nj l_ -Q E O) T3 =5 O u o ■M C o Q. _l_2fj Akční potenciál SA uzlu "nestabilní ■80-- 2 0 ■2 100 200 -80 •100 100 200 Akční potenciál pracovní a pacemakerové buňky Pracovní myokard • Stabilní klidový potenciál (-90 mV) • Sodíkový depolarizační proud Pacemakerová buňka • Nestabilní klidový potenciál (-60 až -40 mV) • Vápníkový depolarizační proud +20 'u c CD +-> o Q. > O C -OJ i_ _Q E cu < T3 O U > O *3 >cu Q. Akční potenciál pracovního myokardu Akční potenciál SA uzlu 100 200 100 Čas [ms] 200 100 200 100 200 Čas [ms] Převodní systém srdeční - gradient srdeční automacie Rytmické vytváření AP a preferenční vedení vzruchu Síně jsou od komor oddělené nevodivou vazivovou přepážkou • Sinoatriální uzel (SA) - vlastní frekvence 100 bpm (většinou pod tlumivým vlivem parasympatiku), rychlost vedení vzruchu 0,05 m/s • Preferenční internodální sinové spoje - rychlost vedení vzruchu 0,8 - 1 m/s • Atrioventrikulární uzel - jediný vodivý spoj mezi síněmi a komorami, vlastní frekvence 40 - 55 bpm, rychlost vedení 0,05 m/s • Hisův svazek - rychlost vedení 1 - 1,5 m/s • Tawarova raménka - rychlost vedení 1 - 1,5 m/s • Purkyňova vlákna - rychlost vedení 3 - 3,5 m/s Sinusový rytmus - vzruch začíná v SA uzlu Junkční rytmus - vzruch se tvoří v AV uzlu Aktivace komorového myokardu - z vnitřní strany k vnější Repolarizace komorového myokardu - opačným směrem Pozn: vlastní frekvence je frekvence vzniku AP neovlivněná nervovým a hormonálním řízením https://www.prirodovedci.cz/storage/images/410x/1611.png Gradient akčního potenciálu SA uzel Síň o vy myokard AV uzel Hisův svazek 'Tawarova raménka urkyňova vlákna Komorový myokard Komorový myokard Následná depolarizace - vznik AP v relativní refrakterní fázi - patologické (netřeba znát ke zkoušce z fyziologie) Elektrický dipól EKG: Elektrická aktivita srdce měřená z povrchu těla depolarizovaná buňka Depolarizační vlna + nedepolarizovaná buňka Elektrický dipól depolarizovaná tkáň Elektrický vektor Depolarizační vlna Dílčí elektrický vektor pro daný úsek tkáně Výsledný elektrický vektor Elektrický dipól Elektrokardiografie EKG: Elektrická aktivita srdce měřená z povrchu těla Elektrický vektor srdeční vzniká součtem dílčích elektrických vektorů v srdci Elektrický vektor má v daném čase • Velikost - určená počtem buněk, které mění svoji polaritu v daném směru • Směr- kolmý na depolarizační vlnu Depolarizační vlna ňoVa vlákna Elektrokardiografie Elektrický vektor srdeční vzniká součtem dílčích elektrických vektorů v srdci Elektrický vektor má v daném čase • Velikost - určená počtem buněk, které mění svoji polaritu v daném směru • Směr- kolmý na depolarizační vlnu El. vektor je proměnlivý v čase (tak, jak se šíří depolarizační nebo repolarizační vlna) a vlákna EKG svody Záporná elektroda Svod měří rozdíl el. " 'fy potenciálů na elektrodách-napětí mezi elektrodami Napětí snímané na svodu Kladná elektroda a vlákna EKG - základní, bipolární (Einthovenovy svody) EKG - základní, bipolární (Einthovenovy svody) EKG - základní (Einthovenovy svody) video EKG - základní (Einthovenovy svody) L F EKG - historie EKG - historie EKG - Wilsonova svorka Wilsonova svorka: • Vzniká spojením končetinových elektrod přes odpory • elektricky představuje střed srdce (reálně je vyvedena stranou nebo dopočítána) • Pasivní elektroda (konstantní potenciál) Aktivní elektroda: proměnný potenciál Pasivní elektroda (neaktivní): konstantní potenciál EKG - Wilsonova svorka Wilsonova svorka: • Vzniká spojením končetinových elektrod přes odpory • elektricky představuje střed srdce (reálně je vyvedena stranou nebo dopočítána) • Pasivní elektroda (konstantní potenciál) Wilsonova svorka reálně EKG - Wilsonovy svody (unipolární) R Wilsonovy svody: • Spojeni Wilsonovy svorky s aktivní končetinovou elektrodou • Aktivní elektrody mají vždy kladný náboj Wilsonova svorka VF F EKG - augmentované Golbergerovy svody (unipolární) aktivní elektroda F EKG - augmentované Golbergerovy svody (unipolární) F EKG - Wilsonovy a augmentované svody R Augmentované svody mají sice stejný směr, jako Wilsonovy svody („dívají se na srdce ze stejného směru"), ale poskytují zesílený signál aVR F Končetinové svody - frontální rovina I R aVR aVL aVF + I, II, III, aVL, aVR, aVF 7 + F Vektokardiografie Elektrický vektor se pohybuje ve třech rozměrech. Křivka EKG záleží na směru svodu, na který se vektor promítá. Končetinové svody se „dívají" na srdeční elektrickou aktivitu jen ve frontální rovině. Ale co ostatní roviny? —» hrudní svody Vertikální rovina EKG - hrudní svody (unipolární) • Spojení hrudní elektrody (aktivní, kladné) s Wilsonovou svorkou (záporná, neaktivní) EKG - 12 svodové EKG aVF 3 Einthovenovy svody (bipolární)-l, II, III 3 Golgbergerovy augmentované svody (unipolární) - aVL, aVR, aVF 6 hrudních svodů (unipolární) aVR aVL III aVF I L 90° Elektrická osa srdeční 120 aVL -30 Elektrická osa srdeční: průměrný směr elektrického vektoru srdečního v průběhu depolarizace komor: QRS komplexu (lze odhadnout podle velikosti kmitu R) Srdeční osa fyziologicky směřuje dolu, doleva, dozadu Rozmezí fyziologické: Střední typ 0°-90° Levý typ -30° - 0° Pravý typ 90°-120° Deviace doprava: > 120 ° (hypetrofie LK, dextrokardie) Deviace doleva: < -30° (hypetrofie LK, těhotenství, obezita) 90 EKG křivka EKG (II svod): • P: depolarizace síní Úsek PQ: síně jsou depolarizované, komory se ještě nezačaly depolarizovat Q: první negativní kmit QRS komplexu (depolarizace komorového septa) R: první pozitivní kmit QRS komplexu (depolarizace srdečního hrotu) S: negativní kmit následující po R (depolarizace bazálni části LK) Usek ST: komory jsou depolarizované a ještě se nezačaly repolarizovat • P: repolarizace komor Srdeční cyklus - střídání systoly a diastoly síní a komor • systola: kontrakce Chlopně jsou jednosměrné, uzavírají se, když • diastola: relaxace Je tlakový gradient „protisměrný" • depolarizace síní —» systola síní - krev je dopumpována do stále relaxovaných komor • depolarizace komor —» systola komor • systola komor: • izovolumická kontrakce - stoupá tlak v komorách ale krev ještě není vypuzována • začíná zavřením síňokomorových chlopní (tlak v komoře větší než tlak v síni) • Končí otevřením aortální a pulmonální chlopně (tlak v komorách se vyrovná tlaku v aortální a pulmonální tepně = diastolický tlak) • ejekční fáze - krev je vypuzována do tepen (tlak v komorách větší než v tepnách) • Začíná otevřením aortální a pulmonální chlopně a končí jejich uzavřením • diastola komor: • izovolumická relaxace - klesá tlak v komorách (menší než v tepnách), ale komory se ještě neplní • Začíná uzavřením aortální a pulmonální chlopně a končí otevřením síňokomorových chlopní (komorový tlak klesne pod sinový) • fáze plnění - otevírají se síňokomorové chlopně a krev teče po tlakovém gradientu do komor • Na začátku fáze rychlého plnění komor • Ke konci depolarizace a systola síní —» doplnění komor • depolarizace a systola komor.... Srdeční cyklus P-V diagram (levá komora) tlak (mmHg) 120 + STK (maximální tlak v komoře i aorte) 100 " 80 " 12 " uzavření aortální chlopně (dvojcípá je uzavřená) DTK - otevření aortální chlopně (dvojcípá je uzavřená) otevření dvojcípá chlopně (aortální je zavřená) systolický objem (70 ml) End-systolický End-diastolický objem objem uzavření dvojcípá chlopně (aortální je zavřená) ] objem (ml) Srdeční cyklus P-V diagram (levá komora) tlak (mmHg) 120 + STK (maximální tlak v komoře i aorte) 100 " 80 " 12 " DTK - otevření aortální chlopně (dvojcípá je uzavřená) PSi_ O E o > fU dp/dtn STK Indexy kontraktility odvozené z izovolumické fáze systoly V praktikách jste dělali průměrnou rychlost nárůstu tlaku během izovolumické i * i Ar>iA+ DTK—EDP kontrakce aP/at = —- 1 čas IVK Častěji se však používá dP/dt max- nejvyšší rychlost nárůstu tlaku v komoře za čas Srdeční komora by měla vyvinout za krátký časový úsek dostatečný tlak, takže porucha kontraktility povede ke snižování těchto indexů. Pozn. d znamená diferenci (u nespojitých veličin) nebo derivaci (u spojitých veličin), takže dTznamená změnu tlaku, dt znamená změnu času. Často se využívá znaku delta A end-diastolickýtlak cas Srdeční rezerva Kolikrát je srdce schopné navýšit svůj výkon hodnota v zátěži srdeční rezerva = hodnota v klidu Minutový srdeční objem: netrénovaný člověk dokáže navýšit průtok krve srdcem 4 - 5 x (5,6 -»18 l/min), trénovaný 10 - 13 x (5,6 -^35 l/min) Tepový objem: netrénovaný 2 x (70 -> 100 ml), trénovaný 4 x (140 -> 190 ml) Chronotropní rezerva (srdeční frekvence): netrénovaný (80 -> 180 bpm), trénovaný (40 -» 180 bpm) Koronárni rezerva: navýšení průtoku krve koronárními cévami je 2 - 5x (v závislosti na trénovanosti) Sportovní srdce Srdce se dlouhodobým tréninkem adaptuje na zvýšenou zátěž: zvýší se tloušťka srdeční stěny (při zachování dobrého prokrvení, vaskularizace) a objem komor. Takto je zvýšen systolický objem. V klidu má trénovaný i netrénovaný člověk minutový výdej (= systolický objem x srdeční frekvence) skoro stejný (5,5 l/min). Díky většímu systolickému objemu stačí trénovanému v klidu nižší srdeční frekvence (140 ml, 40 - 50 bpm) než netrénovanému (70 ml, 80 bpm). Maximální srdeční frekvence je do 200 bpm u trénovaného i netrénovaného. Ale trénovaný začíná na nižší klidové srdeční frekvenci, takže má vyšší chronotropní rezervu. Sportovní adaptace srdce spočívá ve zvýšení systolického objemu a snížení klidové srdeční frekvence, čímž se dosahuje zvýšené srdeční rezervy. Metody vyšetření srdce Fonokardiografie - vyšetření srdečních ozev Echokardiografie - 2D, 3D, 4D, dopler Katetrizace - měření tlaků, teploty, průtoku, objemů, biopsie Jiné zobrazovací metody - MRI, rentgen, CT JPEG 6.32:1 Q=90 (lossy) LA Lt Atrium RV Rt Ventricle LV Lt Ventricle Not making a point... just showing off my collection