Kardiovaskulárny systém

Srdce sa nachádza v hrudnej dutine alebo v prednom mediastine orientované šikmo a nad bránicou. Toto je bránicový povrch srdca (facies diaphragmatica). Pravá komora je komora srdca umiestnená najviac vpredu, ktorá sa nachádza priamo za hrudnou kosťou (sternokostálny povrch). Pažerák je uložený variabilne pozdĺž zadného aspektu ľavej predsiene.

Projekcie na povrchu srdca a orientačné body srdca

Toto sú kľúčové referenčné body pre základnú klinickú prax, pretože pomáhajú určiť polohu srdca.

Anatómia srdca

Dospelé ľudské srdce váži približne 300 g. Tvar srdca je podobný borovicovej šiške, je široké na základni a zužuje sa smerom k hrotu. Sulcus coronarius sa nachádza medzi týmito dvoma časťami srdca. Štruktúra obsahuje vyživujúce cievy srdca a koronárne tepny. 

Interventrikulárne septum oddeľuje ľavú a pravú stranu srdca. Obe strany sú rozdelené trikuspidálnymi a bikuspidálnymi chlopňami na ďalšie dutiny, ako sú predsiene (horné dutiny) a komory (dolné dutiny).

V srdci sú štyri dutiny: ľavá predsieň, pravá predsieň, ľavá komora a pravá komora.

Štyri pľúcne žily vedú okysličenú krv z pľúc do ľavej predsiene. Krv prúdi z ľavej predsiene do ľavej komory, ktorá je na priereze kruhová a má 10 - 12 mm hrubú stenu. Okysličenu krv z ľavej komory je vedie systémový obeho, ktorý ju rozvádza do tkanív a tela.  

Krv obohatená o oxid uhličitý vyteká z hornej a dolnej dutej žily do pravej predsiene. Koronárny sínus tiež vedie krv priamo do pravej predsiene a odvádza krv obohatenú o oxid uhličitý z koronárnych žíl. Krv prúdi z pravej predsiene do pravej komory, ktorá má na priereze tvar polmesiaca. Stena pravej komory je tenšia (3 – 5 mm) ako stena ľavej komory. Pravá komora je počiatkom pľúcneho obehu. Pľúcny kmeň vychádza zo základne pravej komory. Medzikomorové septum sa nachádza medzi dvoma komorami. 

Srdcové chlopne

Hlavnou funkciou srdcových chlopní je zabrániť spätnému toku krvi. Srdcové chlopne, ktoré pozostávajú z tenkých, ale silných tkanivových klapiek, sa nazývajú lístky alebo cípy. Chlopne sú tvorené cípmi, šľachovými strunkami a papilárnymi svalmi. Chlopne medzi predsieňami a komorami sa nazývajú atrioventrikulárne chlopne. 

Na ľavej strane sa krv pumpuje cez bikuspidálnu alebo mitrálnu chlopňu, ktorá má len dva cípy. (Mitrálna chlopňa je pomenovaná podľa biskupskej čiapky, pretože má tvar mitry.) Trikuspidálna chlopňa alebo pravá atrioventrikulárna chlopňa sa nachádza na pravej strane srdca. 

Druhým typom srdcovej chlopne je semilunárna chlopňa, štruktúra v tvare vrecúšok, ktorá je umiestnená v bode, kde pľúcna tepna a aorta opúšťajú komory. Jej úlohou je zabrániť spätnému toku krvi.

Semilunárne chlopne umožňujú pohyb krvi v jednom smere z ľavej komory do aorty a z pravej komory do hlavnej pľúcnej tepny. Po zatvorení chlopní krv nemôže prúdiť naspäť, pretože sa sťahujú papilárne svaly a šľachové strunky bránia cípom, aby sa počas systoly otočili späť do predsieňovej dutiny. 

Pretože ich cípy vytvárajú akési vrecúška smerom do komory, semilunárne chlopne sa mechanicky považujú

za vrecúškovité chlopne. Keď sa chlopne otvoria, vírivý pohyb krvi zabraňuje tomu, aby tieto vrecká plne priľnuli

k stenam ciev. To umožňuje prúdenie krvi do koronárnych tepien, ktoré začínajú v koreni aorty.   

Cievny systém srdca: koronárny obeh 

Okysličenú krv do srdca privádzajú koronárne tepny. Krv bohatú na kyslík dodávajú dve koronárne tepny vystupujúce z aortálnych sínusov

Ľavá koronárna tepna (LCA) alebo ľavá hlavná koronárna tepna zásobuje krvou ľavú stranu srdcového svalu. Ľavá koronárna tepna sa delí na dve tepny: predná interventrikulárna (ľavá predná descendentná) tepna prechádza v medzikomorovej brázde smerom k hrotu. Druhou tepnou je ľavá cirkumflexná tepna pozdĺž atrioventrikulárnej brázdy (sulcus coronarius). Tieto dve vetvy zásobujú krvou ľavú komoru a prednú tretinu medzikomorového septa. 

Pravá koronárna tepna (RCA) vychádza z aorty a vstupuje do atrioventrikulárnej brázdy (sulcus coronarius). Zakrivuje sa smerom dozadu, vytvára ohyb na prekrížení srdca v mieste spojenia atrioventrikulárnej a zadnej medzikomorovej brázdy a pokračuje smerom nadol v zadnej medzikomorovej brázde. Pravá koronárna tepna (RCA) zásobuje pravú predsieň, pravú komoru a zadné 2/3 medzikomorového septa.   

Veľká srdcová žila (vena cordis magna), stredná srdcová žila a malá srdcová žila odvádzajú krv bohatú na oxid uhličitý do koronárneho sínusu, ktorý sa vlieva priamo do pravej predsiene. Veľká srdcová žila začína na hrote srdca a prebieha nadol pozdĺž medzikomorovej brázdy. Otáča sa a prebieha v medzikomorovej brázde okolo ľavej strany srdca smerom dozadu. Stredná srdcová žila, ktorá sa nachádza na zadnom povrchu srdca, vzniká v blízkosti zadného aspektu hrotu srdca. Prebieha zdola nahor cez zadnú medzikomorovú brázdu až dosiahne koronárny sínus. Malá srdcová žila sa pripája ku koronárnemu sínusu sprava. 

Vlastnosti koronárneho obehu

Srdce potrebuje neustály prísun krvi bohatej na kyslík, pretože forma s naviazaným kyslíkom nazývaná oxymyoglobín pokryje potrebu kyslíka len na krátky čas. Okrem toho je obmedzené aj množstvo uloženého glykogénu a živín. Koronárne tepny zásobujú myokard kyslíkom a živinami.  

Anastomóza sa vyskytuje na niekoľkých miestach v srdci, hoci koronárne tepny sú v podstate funkčné koncové alebo terminálne tepny. Znížený tok krvi v dôsledku koronárnej stenózy alebo obštrukcie môže mať za následok smrteľné srdcové príhody. Nedostatočný obeh v dôsledku deprivácie kyslíka (srdcová ischémia) poškodzuje srdcový sval, čo spôsobí srdcový infarkt alebo infarkt myokardu.  

Zásobovanie srdca krvou je natoľko bohaté, že na každé svalové vlákno v priemere pripadá približne jedna kapilára. Tento pomer (počet kapilár na svalové vlákno) sa stáva menej priaznivým, ak jedna komora musí pracovať v objemovom preťažení, jej stena sa stáva hrubšou (hypertrofia). V tomto prípade počet kapilár rastie rýchlejšie ako svalové vlákna, pričom zásobovanie myokardu kyslíkom a živinami klesá. 

Koronárny prietok krvi v pokojnom stave je 180 ‒ 240 ml/min, t.j. 5 % srdcového výdaja. U trénovaných športovcov môže byť prietok krvi počas fyzickej aktivity až sedemkrát vyšší ako v pokojnom stave.   

Tok krvi v ľavej koronárnej tepne je fázický: počas sťahu (systoly) komôr sú tieto cievy skoro úplne stlačené a tok krvi je najnižší. Pri uvoľnení komôr (diastole) už nie sú koronárne tepny stlačené a preteká nimi najviac krvi. V pravých koronárnych tepnách je fázový tok krvi menej výrazný, keďže sa počas systoly tlak zvyšuje až na 25 mmHg. Priemer steny ciev v stene komory sa preto nezmenšuje. Obeh v pravej komore sa tak počas systoly zvýši.  

Ak sa srdcová frekvencia výrazne zvýši (> 150/úderov za minútu), trvanie diastoly sa skracuje. V dôsledku metabolickej hyperémie (zvýšená metabolická aktivita aktívneho tkaniva, ktorá vedie k lokalizovaným zvýšeným koncentráciám CO₂, adenozínu, draslíkového iónu, vodíkového iónu, ktoré spôsobujú vazodilatáciu) sa však priemer koronárnych tepien zväčšuje. Srdcový sval je tak zásobovaný potrebnými živinami. Ak dôjde k stuhnutiu tepien (skleróza), zníži sa množstvo kyslíka a iných živín, ktoré sa dostávajú do srdcového svalu. 

Srdce inervujú sympatické a parasympatické vlákna z autonómnej vetvy periférneho nervového systému. V stene koronárnych ciev sa nachádzajú β2-adrenergné receptory. Zvýšená sympatická aktivita dilatuje koronárne rezistenčné cievy, čím sa zvyšuje prietok krvi myokardom.   

Skelet srdca

Fibrózny skelet srdca pozostáva z tuhého rámu zo spojivového tkaniva alebo vláknitých prstencov, známych tiež ako annulus fibrosus. Tento sa nachádza v úrovni sulcus coronarius. Prstence sa pripájajú k vláknam myokardu, pričom predsieňové vlákna vychádzajú z horného okraja prstencov a komorové vlákna zo spodného okraja prstencov. Kľúčovou funkciou annulus fibrosus je oddelenie komôr a predsiení, čo je nevyhnutné na udržanie pravidelného smeru toku krvi počas srdcového cyklu (úplné uvoľnenie a sťah predsiení aj komôr). 

Vrstvy steny srdca

Stena srdca má tri rozdielne vrstvy. Vonkajšia vrstva je osrdcovník, ktorý má dve vrstvy: seróza (parietálna vrstva) a viscerálna vrstva, ktorá priamo pokrýva srdce a korene veľkých ciev. Epikard je taktiež vonkajšia vrstva srdca.

Nakoniec sa viscerálna vrstva serózneho osrdcovníka priloží na myokard srdca. Medzi týmito dvoma vrstvami je dutina osrdcovníka, čo je priestor medzi parietálnou a viscerálnou vrstvou. Obsahuje malé množstvo tekutiny osrdcovníka, ktorá tlmí a znižuje trenie mazaním vrstiev počas pohybu.  

Stredná najhrubšia vrstva steny srdca sa nazýva myokard, ktorá je tenšia v predsieňach ako v komorách. Svalové vlákna myokardu sú usporiadané do rôznych vrstiev, ktoré obopínajú ľavú komoru s rôznou orientáciou. Vlákna vonkajšej vrstvy vykazujú obvodové skrátenie alebo sťah, v strednej oblasti sa vlákna skracujú radiálne

a vo vnútornej časti možno pozorovať pozdĺžne skrátenie. 

Vnútorná vrstva srdca sa nazýva endokard, spojivové tkanivo. Endokard je tenké hladké tkanivo, ktoré vystiela chlopne a dutiny srdca. 

Inervácia srdca

Srdcová svalovina lemuje iba srdce. Rovnako ako kostrové svaly, srdcová svalovina obsahuje sarkoméry, ktoré umožňujú sťahovanie, avšak na rozdiel od kostrových svalov nemožno srdcovú svalovinu ovládať vedome. Bunky srdcovej svaloviny majú tvar Y a každá z nich má jedno jadro. Jednotlivé bunky srdcovej svaloviny sú pevne spojené špecializovanými tesnými spojmi, ktoré regulujú vedenie srdcom a komunikáciu medzi bunkami.   

Autonómny nervový systém (ANS), časť periférneho nervového systému, riadi sťah srdcovej svaloviny, viscerálne aktivity a funkcie žliaz. Kontroluje tiež sťahovanie myokardu, srdcovú frekvenciu, tepový objem a srdcový výdaj. 

Autonómny nervový systém pracuje nepretržite bez vedomého úsilia, ale má dva vzájomne sa ovplyvňujúce systémy: sympatický a parasympatický systém. Sympatický systém pripravuje telo na energetický výdaj v núdzových alebo stresových situáciách, t. j. boj alebo útek, čo znamená, že stimulácia sympatického systému zvyšuje srdcovú frekvenciu a sťahovanie myokardu. X. hlavový nerv alebo blúdivý nerv čiastočne riadia parasympatickú inerváciu srdca. Aktivácia blúdivého nervu väčšinou ovplyvňuje sinoatriálny (SA) aj atrioventrikulárny (AV) uzol; pravý blúdivý nerv primárne inervuje sinoatriálny uzol, zatiaľ čo ľavý blúdivý nerv primárne inervuje atrioventrikulárny alebo Aschoffov-Tawarov uzol. Keďže blúdivý nerv vysiela signály do srdca prostredníctvom intrakardiálnych ganglií, pričom predsiene sú husto inervované parasympatickými blúdivými nervami, nemá priamy vplyv na myokard v komorách.

Atrioventrikulárny (AV) aj sinoatriálny uzol (SA) sa nachádzajú v srdci (intrakardiálne); pričom sinoatriálny uzol sa považuje za prirodzený srdcový pacemaker. Srdcové bunky vytvárajú rytmické impulzy, čím udávajú tempo pumpovania krvi a priamo riadia srdcovú frekvenciu. Tieto bunky sa volajú pacemakerové bunky. Inervácia predsiení (najmä sinoatriálne) je hlavne parasympatická (blúdivým nervom) a inervácia komôr je sympatická.

Sínusový uzol, ktorý sa nachádza priamo pod a vedľa hornej dutej žily v hornej zadnej stene pravej predsiene, vytvára elektrické impulzy. Jeho normálny rytmus je 72 – 80 úderov za minútu (bpm). 

Sekundárny pacemaker v srdci je AV uzol, ktorý sa nachádza v pravej predsieni, dolnej zadnej časti medzipredsieňového septa blízko otvoru koronárneho sínusu. AV uzol nie je priamo spojený so sinoatriálnym uzlom, zo SA uzla do AV uzla putuje len elektrický signál. AV uzol sa nazýva sekundárny pacemaker, pretože podobne ako SA uzol môže nezávisle produkovať impulzy na udržanie sťahov komôr. AV uzol vytvára rytmus s rýchlosťou 45 – 55 úderov za minútu.   

Predĺžený segment spájajúci predsieňové a komorové dutiny srdca je v súčasnosti známy ako Hisov zväzok alebo atrioventrikulárny zväzok, pretína pravý fibrózny trojuholník a nachádza sa tesne pod membranóznym septom na vrchole medzikomorového septa. Hisov zväzok spája AV uzol a ľavú a pravú vetvu zväzku na vrchole septa. Tawarove ramienka alebo vetvy zväzku sú tvorené z Hisovho zväzku (ľavá a pravá vetva zväzku) pozdĺž medzikomorového septa. Purkyňove vlákna, ktoré vychádzajú z ľavého predného a pravého zadného fascikulu ľavej vetvy zväzku, sú umiestnené ešte nižšie po vnútorných stenách komôr. Tieto vlákna sa rozvetvujú do svaloviny komôr a koordinujú sťah komôr v každej komore.  

Sinoatriálny uzol je prirodzený srdcový pacemaker, ktorý dokáže nepretržite a spontánne generovať elektrický impulz (sínusový rytmus). Ostatné štruktúry sa podieľajú na vedení tohto impulzu prostredníctvom AV uzla, Hisovho zväzku, vetiev zväzku a Purkyňových vlákien.  

Biomechanika fungovania srdca

Srdcový cyklus je sled elektrických a mechanických udalostí, ku ktorým dochádza od jedného srdcového úderu

do začiatku ďalšieho. Trvanie srdcového cyklu je 0,8 sekundy. Srdcový cyklus je séria elektrických a mechanických udalostí, ktoré sa vyskytujú počas fáz uvoľnenia (diastoly) a sťahu (systoly) komory. Počas diastoly sa komora pasívne plní krvou, počas systoly sa srdce sťahuje a vytláča krv do veľkých ciev obehového systému. Tento jav sa nazýva ejekčná fáza. Srdcový cyklus je možné rozdeliť do štyroch fáz: 

V prvej fáze počas predsieňovej a komorovej diastoly sú predsiene a komory uvoľnené (na EKG sa tento časový úsek nachádza medzi dvoma vlnami). Počas tohto časového úseku klesá tlak v komorách pod úroveň tlaku v predsieňach, čo pomáha vytvoriť gradient, ktorý otvorí mitrálnu chlopňu. Rozšírenie komory napomáha prúdeniu krvi z predsiení. Krv prúdi do pravej predsiene z hornej a dolnej dutej žily a štyri pľúcne žily odvádzajú krv do ľavej predsiene. Keďže sú atrioventrikulárne a mitrálne chlopne otvorené, v tomto časovom úseku dochádza k 80 % naplneniu komôr. V tejto fáze sa uzavrú semilunárne chlopne medzi komorami a veľkými cievami (v aorte a pľúcnom kmeni).  

Druhá fáza srdcového cyklu je predsieňová systola a komorová diastola, ktoré na EKG vytvárajú vlnu P. V tejto fáze impulz vytvorený sínusovým uzlom spôsobí sťah predsiene a komory sa naplnia krvou. Objem krvi v ľavej komore

na konci jej plnenia je end-diastolický objem, ktorý u dospelého človeka dosahuje približne 120 – 140 ml. V tomto čase je komorový tlak v rámci srdcového cyklu najnižší: 8 mmHg v ľavej komore a 4 mmHg v pravej komore. 

Tretia fáza srdcového cyklu je komorová systola, tá predstavuje na EKG QRS komplex. Impulz prechádza Tawarovými ramienkami a dosahuje úrovne Purkyňových vlákien. V tejto fáze impulz prechádza cez medzikomorové septum pozdĺž celej steny komory a tlak nepretržite stúpa. Mitrálna chlopňa sa uzavrie. Vďaka napnutým cordae tendinae sa chlopne nemôžu vydúvať do predsiení, čím bránia spätnému toku krvi. V tomto čase možno v srdci počuť prvú srdcovú ozvu (S1), keď sa v systole uzavrie mitrálna a trikuspidálna chlopňa. Tento zvuk tvoria vibrácie, ktoré odrážajú turbulencie vznikajúce pri uzavretí srdcových chlopní. 

Pretože komorový tlak sa zvyšuje a presiahne arteriálny tlak, semilunárne chlopne sa otvoria a krv sa pumpuje do hlavných tepien (aorty a pľúcneho kmeňa). To má za následok komorovú ejekciu, pri ktorej je krv vypudená z ľavej a pravej komory do aorty a pľúcnych tepien. Komorový tlak dosiahne v tomto momente maximálnu hodnotu. 

V prípade normálneho srdca v pokojnom stave je maximálny systolický krvný tlak 120 mmHg v ľavej komore a 25 mmHg v pravej komore. Po ejekcii zostáva v komorách 50 ml krvi, tento objem sa nazýva end-systolický objem (EDV). 

Pulzový objem (SV) je objem krvi vypudený z ľavej komory srdca pri každom systolickom sťahu srdca, čo je približne 70 ml. Ejekčná frakcia sa podľa vzorca vypočíta ako množstvo pulzového objemu vydelené end-diastolickým objemom, teda celkovým množstvom krvi v komore: EF = SV/EDV. (Ak chcete hodnotu premeniť na percento, vynásobte ju 100). Normálna hodnota ejekčnej frakcie je asi 50 % až 75 %.  

Štvrtá fáza srdcového cyklu je skorá fáza komorovej diastoly, keď sa steny vyprázdnených komôr uvoľnia a komorový tlak začne klesať (segment ST a vlna T na EKG). Trikuspidálna a mitrálna chlopňa sa otvoria a predsiene sa plnia krvou. Semilunárne chlopne v aorte a pľúcnej tepne sa uzavrú, čo má za následok ďalší počuteľný zvuk alebo druhú srdcovú ozvu (S2) vďaka vibráciám spôsobeným turbulenciou toku krvi. Keď je komorový tlak nižší ako predsieňový tlak, trikuspidálna a mitrálna chlopňa sa otvoria a vďaka pružnosti komorových stien sa krv dostáva z predsiení, čo je prvá fáza nasledujúceho srdcového cyklu. 

Ozvy srdca možno počuť na hrudníku.

Objem krvi vypudený za 1 minútu sa nazýva srdcový výdaj, ktorý u dospelých osôb v normálnych podmienkach v pokojnom stave predstavuje približne 5 až 5,5 l (srdcová frekvencia × pulzový objem).  

Pulzová vlna a stredný arteriálny tlak

Stredný arteriálny tlak (MAP) je priemerný arteriálny tlak počas jedného srdcového cyklu, systoly a diastoly. Stredný arteriálny tlak (MAP) je najvyšší v aorte a systémových tepnách: 3 – 5 m/s, v malých tepnách: 15 – 30 cm/s.  

Keďže aorta je najviac poddajná časť ľudského tepnového systému, pulzový tlak je najnižší. Poddajnosť výrazne klesá, až kým nedosiahne minimum vo femorálnych a safénových tepnách. Tento koncept vyžaduje porozumenie vplyvu odrazu tlakových vĺn na zosilnenie aortálneho tlaku, a tým aj pulzového tlaku, pričom k tomuto javu dochádza hlavne v dolnej časti tela, najmä dolných končatinách, kde sa tlakové vlny odrážajú späť v dôsledku vetvenia ciev. Normálny krvný tlak je 120/80 mmHg, keď je srdce v pokoji, pričom 120 mmHg je systolický tlak, ktorý odráža silu vytvorenú srdcom, keď pumpuje krv do tela, a 80 mmHg je diastolický tlak. V pokojnom stave je diastolický čas srdca dlhší (530 ms) ako systolický (270 ms). Preto sa pri výpočte stredného arteriálneho tlaku musí diastolický krvný tlak zdvojnásobiť a súčet sa musí pripočítať k systolickému tlaku. 

Stredný arteriálny tlak = 2/3 Pd + 1/3 Ps = 93 mmHg

Ps (systolický tlak) = 120 mmHg, Pd (diastolický tlak) = 80 mmHg.

Najvyššie číslo (systolický tlak) mínus spodné číslo (diastolický tlak) je pulzový tlak (Pp), čo predstavuje približne tlak 70 ml vypudenej krvi počas systoly. Pp = 40 mmHg