 |
Организация самостоятельной работы на занятии.
|
|
|
|
Физиология сердечно-сосудистой системы
Учебно-методическое пособие
Составители: доценты Л.П. Владимирова и Н.С. Емельяненко
Рецензенты: д.м.н., доцент кафедры госпитальной терапии
И.В. Хелимская,
к.м.н., доцент, зав. кафедрой патологической физиологии
И.Г. Яковенко
Учебно-методическое пособие предназначено для практических занятий по разделу нормальной физиологии «Сердечно-сосудистая система» студентов 2 курса, обучающихся специальности «Лечебное дело» и «Педиатрия».
ВВЕДЕНИЕ
Цель изучения раздела «Физиология сердечно-сосудистой системы» в соответствии с требованиями ФГОС-третьего поколения сформировать системные знания о закономерностях функциони-рования и механизмах регуляции процесса кровообращение. Гемодинамика, течение крови по сосудам определяется 1) продольным градиентом давления, создаваемым работой сердца, выполняю-щего функцию насоса, периодичностью сердечных сокращений; 2) геометрией упруговязких свойств стенок различных сосудов и изменений их диаметра; 3) реологическиими свойствами крови. Обратить внимание на диапазон таких жизненно важных функций сердечно-сосудистой системы, как трофическая – перенос кислорода и питательных веществ, поступающих из окружающей среды; экскреторная – удаление продуктов клеточного метаболизма через органы выделения; регуляторная перенос гормонов и биологически активных веществ, перераспределение жидкости и подержание температурного баланса в организме. Благодаря нервно-гуморальным механизмам регуляции согласованности её функций сердечно-сосу-дистая поддерживает гомеостаз в постоянно меняющихся условиях внешней и внутренней среды. Недостаточность органов кровообра-щения занимает одно из ведущих мест в заболеваемости населе-ния. Их поражение часто приводит к потере трудоспособности и даже жизни. Освоение студентами основ клинико-физиологических методов исследования сердечной деятельности, состояния разных типов сосудов, применяемых в функциональной диагностике, осо-бенностей саморегуляции гемодинамической функции организма является важной задачей для будущей профессии.
|
|
|
ПЛАН И ОРГАНИЗАЦИОННАЯ СТРУКТУРА ПРАКТИЧЕСКИХ
ЗАНЯТИЙ.
Продолжительность занятия – 2 часа 15 минут (3 академических часа).
1. Обоснование цели и медицинского значения занятия - 10 минут.
2. Проверка домашнего задания и коррекция исходного уровня знаний с использованием тестовых заданий - 20 минут.
3. Обсуждение функций и состояний органов сердечно-сосудистой системы, методов их исследования - 15 минут.
4. Самостоятельная работа и оформление протоколов исследова-ния - 30 минут.
5. Защита протоколов исследования с обоснованием физиологичес-ких механизмов полученных результатов - 20 минут.
6. Выходной контроль результатов усвоения с использованием тестовых заданий или решения ситуационных задач (20 минут).
Занятие 1.
Тема занятия: Функциональные свойства сердечной мышцы.
МЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: Сердце - центральный орган кровено-сной системы, ритмично нагнетающий в артерии кровь, поступаю-щую из вен, обеспечивая тем самым непрерывный её ток по крове-носным сосудам и бесперебойное снабжение клеток организма кис-лородом и питательными веществами. Нарушения его функционирования - ишемическая болезнь сердца занимает ведущее место в структуре смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. На этом основании выделились направления медицины, изучающие функцию, болезни сердца и сосудов, причины их возникновения, механизмы развития, клинические проявления, диагностику, методы лечения и профилактики, - кардиология и кардиохирургия.
|
|
|
Цель занятия: Изучить свойства миокарда как возбудимой систе-мы, обеспечивающей выполнение сердцем его функций.
| Знать | Уметь |
| 1)Структуру и функции сердца; 2) характеристику свойств сердечной мышцы: возбудимости, автоматии, проводимости и сократимости, их отличия от скелетных миоцитов; 3)механизмы электромеханиче-ского сопряжения; 4) особенности действия законов раздражения в миокарде. | Использовать знания о механизмах формирования процессов возбуждения в проводящей системе сердца и сократительных кардиомиоцитах для оценки их адекватной деятельности и физи-ологических аспектов формирования экстрасистол. Анализировать состояние водителя ритма по частоте сердечных сокращений. |
Вопросы, изученные ранее и необходимые для освоения данной темы:
1. Анатомия полостей и клапанного аппарата сердца.
2. Гистология сократительных и атипичных кардиомиоцитов.
3. Биоэлектрические явления в возбудимых тканях, физиология скелетной мышцы.
Контрольные вопросы для самостоятельной внеаудиторной работы: 1. Функции сердца.
2. Электрофизиологическая, электрохимическая, функциональная и метаболическая характеристика состояния покоя (диастолы) и состояние возбуждения (систолы) рабочего миокарда предсердий и желудочков.
3. Электрофизиологическая, электрохимическая, функциональная и метаболическая характеристика состояния покоя и возбуждения клеток проводящей системы.
4. Особенности проводимости рабочего миокарда предсердий и желудочков.
5. Особенности сократимости рабочего миокарда предсердий и желудочков.
6. Соотношения во времени процесса возбуждения, фаз возбудимости, систолы и диастолы в клетках рабочего миокарда.
7. Особенности действия законов раздражения в миокарде.
В тетради для практических занятий выполнить задания:
1. Схематически изобразить: 1.1. проводящую систему сердца человека, указать: 1.2. её составные элементы и уровни их автоматии; 1.3. скорости проведения возбуждения в разных отделах проводящей системы и сократительного миокарда.
2. Нарисовать график потенциала действия (ПД) водителя ритма (синоатриального узла) с обозначением: 2.1. величин максимального диастолического потенциала (МДП), критического уровня деполяризации (Екр.), нулевого уровня и овершута; 2.2. отметить амплитуду ПД и величину порогового потенциала; 2.3. название фаз ПД и их ионные механизмы (роль ионов натрия, калия, кальция); 2.4. указать механизм автоматии.
|
|
|
3. Изобразить синхронно во времени: 3.1. развитие фаз ПД рабочего кардиомиоцита, изменений его возбудимости и миограммы систолы и диастолы; 3.2. обозначить уровни ПП, Екр., нуля, смены заряда; 3.3. указать названия фаз ПД и возбудимости, 3.4. объяснить их ионные механизмы.
4. Указать основные отличия потенциалов действия водителя ритма и сократительных кардиомиоцитов (причины их возникновения, наличие или отсутствие плато, медленной диастолической деполяризации, длительность возбуждения).
Учебная литература основная:
1. Нормальная физиология. Учебник. В 3-х томах. Яковлев В.Н., Есауленко И.Э., Сергиенко А.В. М.: Центр Академия, 2006.
2. Нормальная физиология. Практикум. Под ред. К.В. Судакова- М.: ООО «МИА», 2008.
3. Физиология человека. Задачи и упражнения. Учебное пособие. Под ред. Ю.И. Савченкова. Ростов н/ Д. Феникс, 2007.
4. Лекции по нормальной физиологии и физиологии ФУС.
Электронные издания:
5. Орлов Р.С. Нормальная физиология. Учебник.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.- ФИРО (ЭБС Консультант студента)
6. Камкин А.Г. Атлас по физиологии. В 2-х томах.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.- УМО (ЭБС Консультант студента)
Дополнительная литература:
7. Нормальная физиология: Под ред. К.В Судакова М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
8. Физиология человека: Атлас динамических схем– К.В. Судаков, В.В. Адрианов, Ю.В. Вагин, И.И. Киселёв. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009.
9. Физиология человека. Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько, - М.: Медицина, 2003.
10. Обучающая программа и её презентация «Физиология сердца», разделы: «Анатомический обзор: Сердце», «Автоматия сердца», «Потенциал действия».
11. Видеоматериалы: «Физиология сердца. Приготовление препарата изолированного сердца лягушки», Центр. науч.фильм,10 мин. и
«Автоматия сердца», Центр. науч. фильм 10 мин.
Тематика рефератов:
|
|
|
1. Современные представления об ионных механизмах развития спонтанной деполяризации в пейсмекерных клетках сеодца.
2. Механосенситивные каналы кардиомиоцитов.
3. Трансплантация сердца. Физиологические основы.
4. Современные проблемы искусственного кровообращения.
Информационный блок.
Рис.1. Схема проводящей системы сердца (А) и потенциалов действия кардиомиоцитов (Б).
Табл 1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ КАРДИОМИОЦИТОВ И ИХ СВОЙСТВА
| Морфофункциональная характеристика | Проводящие | сократительные миоциты | ||
| Р-клетки | Клетки Пуркинье | |||
| Основная локализация | СА- узел | АВ-соединенение | Система Гиса-Пур-кинье | Остальной миокард |
| Электрофизиологическая характеристика | С медленным ответом | С быстрым ответом | ||
| Максимальный диастолический потенциал (МДП) | -60…- 50 | -70…-80 | - 95…- 90 | - 90…- 80 |
| Параметры ПД | ||||
| Амплитуда (мВ) | 60 -70 | 70 - 80 | 100 -120 | 100 -120 |
| Овершут | 0 -10 | 5 -15 | 20 - 30 | 20 - 30 |
| Длительность (мс) | 100 - 300 | 100 - 300 | 300 - 500 | 200 - 300 |
| Скорость нарастания фазы 0 | 1-10 | 5 -20 | 500 -1000 | 100 - 300 |
| Скорость проведения (м/с) | до 0,05 - 0,1 | 0,05 | 1 - 4 | 0,1-0,5 |
| Частота импульсов (автоматия) | 60 - 80 | 40 - 60 | 20 - 40 | - |
Рис. 2. Потенциал действия клетки-пейсмекера синоатриального узла и сократительного кардиомиоцита.
По оси ординат мембранный потенциал, по оси абсцисс время (мс)
П – пороговый потенциал (критический уровень деполяризации)
МДП – максимальный диастолический потенциал
ПП - потенциал покоя
Р – реверсия мембранного потенциала
∆t – время проведения возбуждения от синоатриального узла к желудочкам
Рис. 3. График процесса возбуждения сократительного миоцита и ионных механизмов его формирования
Рис. 4. Графики потенциала действия, фаз возбудимости кардиомиоцитов и кардиограммы во время систолы и диастолы (процесс электромеханического сопряжения в миокарде)
Рис.5. Схема опыта Станниуса
Организация самостоятельной работы на занятии.
Работа 1. Исследование автоматии сердца лягушки в опытах
Станниуса.
По материалам видеофильма «Автоматия сердца» оформить протокол эксперимента с наложением лигатур на разные отделы изолированного сердца лягушки: а) схематически изобразить места наложения лигатур с учётом расположения проводящей системы; б) указать полученные изменения кардиограммы желудочков и их объяснить.
Рис.6. А - Наложение лигатур Станниуса по материалам видеофильма: 1 – первая (изолирующая); 2 – вторая (раздражающая); 3 – синусно-предсердный узел; 4 – предсердно-желудочковый узел.
Б - Кардиограмма лягушки: I – исходная; II – после наложения первой лигатуры; III – после наложения второй лигатуры.
|
|
|
Сделать вывод о значении опыта Станниуса для определения главного водителя ритма сердца и градиента автоматии в проводящей системе сердца. Указать функции этой системы.
Работа 2. Особенности закона силы раздражения миокарда как
гетерогенной возбудимой системы.
По анализу кардиограмм изолированного сердца лягушки на действие раздражителей различной силы определите характер реакции миокарда, который представляет собой «функциональный» синцитий. Внесите полученные в эксперименте результаты в протокол. Объясните причину отсутствия изменений со стороны амплитуды сокращения сердца на увеличении силы раздражения после достижения его пороговой величины.
Рис. 7. Кардиограмма сердца лягушки на раздражители разной силы.
а - кардиограмма (графическая запись сокращений сердца) лягушки в ответ на экстракардиальное раздражение.
б - отметки раздражения. Знаком * обозначен раздражитель пороговой силы.
В выводах сформулируйте закон силы раздражения, характерный для миокарда, объясните биологическое значение этого явления.
Работа 3. Изучение закона частоты раздражения по результатам
опытов на изолированном сердце лягушки.
Рис 8. Реакция миокарда лягушки на раздражители одинаковой силы, но разной частоты следования.
а – кардиограмма лягушки; б – отметка раздражения.
Первые три стимула действуют с постоянной частотой, четвё-ртый, пятый и шестой стимулы наносятся на миокард с большей частотой следования. Вставьте в протокол результаты этого эксперимента. Объясните, почему в начале частотной стимуляции амплитуда сокращения сердца не изменяется, а затем возрастает. В выводах сформулируйте закон частоты раздражения для сердца, объясните биологическое значение феномена лестницы Боудича (явления хроноинотропии).
Работа 4. Изучение возбудимости миокарда в различные фазы
сердечного цикла.
Проведите анализ механокардиограмм разных отделов изолированного сердца лягушки при нанесении электрических стимулов в основные периоды сердечного цикла.
Рис.9 а. Методика эксперимента. Механокардиограммы желудоч-ков сердца лягушки с экстрасистолами.
Рис.9 б. Желудочковые экстрасистолы -1, компенсаторные паузы -2
Рис.10. Наджелудочковые (предсердные) экстрасистолы (отмечены стрелками)
В протоколах укажите фрагменты механокардиограмм с экстрасистолами разных отделов сердца. Обозначьте периоды механического процесса в предсердиях и желудочках, экстрасистолы, компенсаторные паузы. Объясните, в какие фазы сердечного цикла возможно формирование экстрасистол. В чём отличие желудочковой экстрасистолы от предсердной, механизм развития компенсаторной паузы после экстрасистолы.
В выводах укажите биологическое и медицинское значение длительного периода рефрактерности при возбуждении и сокращении клеток рабочего миокарда.
Ситуационные задачи:
1. Как и почему изменится возбудимость сердца и частота сердечных сокращений, если максимальный диастолический потенциал клеток водителя ритма: а) снизился на 7 мв, б) увеличился на 7 мв, в) уменьшился на 25 мв.
2. Как и почему изменится возбудимость сердца и частота сердечных сокращений, если медленная диастолическая деполяризация в клетках водителя ритма: а) развивается быстрее, б) замедляется.
3. Как и почему изменится скорость медленной диастолической деполяризации, возбудимость сердца и частота сердечных сокращений, если внеклеточная концентрация кальция: а) уменьшается, б) увеличивается.
4. Как и почему изменится частота сердечных сокращений при непосредственном влиянии на миокард холодного и теплого растворов?
5. Как и почему изменится сила сокращения миокарда при увеличении содержания ионов кальция в крови?
6. При изучении возбудимости миокарда изолированное сердце перфузируется раствором с пониженной концентрацией кальция. Как изменится работа сердца, потенциал действия миокарда желудочков?
7. В кардиохиругии используют кардиоплегические растворы с высоким содержанием ионов калия. Как при воздействии таких растворов изменяется работа сердца?
8. В эксперименте на полоске миокарда в перфузат ввели тетродотоксин (блокатор натриевых каналов). Каким будет потенциал действия миокарда при действии внешнего электрического раздражителя разной силы?
9. В разных физиологических условиях сердце возбуждается с разной частотой. Изменяется ли при этом потенциал действия миокарда желудочков?
10. При эмоциональном возбуждении в крови увеличивается содержание катехоламинов (они увеличивают проницаемость мембраны для кальция). Как это повлияет на потенциал действия водителя ритма?
11. При гипоксии в миокарде в крови резко увеличивается концентрация катехоламинов. В такой ситуации клетки рабочего миокарда способны к спонтанной деполяризации мембраны, причем она может развиваться быстрее, чем в пейсмеккере. Каким будет в этом случае сокращение сердца?
12. При резком обезвоживании организма объем клеток сердца уменьшается. Как при этом изменяется работа сердца?
13. В покое пульс 45 ударов в минуту. Объясните, как можно проверить, какой водитель сердца определяет частоту пульса?
14. Под влиянием ацетилхолина увеличивается проницаемость мембраны клеток миокарда для калия. Как изменится частота,
проводимость и сократимость желудочков под действием ацетилхолина?
15. Мембранный потенциал пейсмеккерной клетки синоатриального узла увеличился на 10 мв. Как изменится при этом частота генерации потенциалов действия в водителе ритма?
Занятие 2.
Тема занятия: «Анализ сердечного цикла. Клинико-физиоло-гические методы исследования сердца»
МЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: Информация о фазовой структуре сердечного цикла и особенно систолы левого желудочка может оказать помощь в оценке функционального состояния сердечно-сосуди-стой системы, в частности, позволяет судить о компенсаторных воз-можностях аппарата кровообращения. Для оценки функционального состояния миокарда желудочков по данным фазовой структуры систолы используют метод сравнения конкретных величин с должными при данной частоте сердечных сокращений. Как правило, при патологии или при нагрузочных пробах у здоровых людей имеют место одновременные изменения двух и более фаз систолы левого желудочка и/или поликардиографических комплексных показателей.
Цель занятия: Изучить динамику формирования сердечного цикла, основные принципы исследования биоэлектрических, звуковых и механических проявлений деятельности сердца.
| Знать | Уметь |
| 1. Периоды и фазы сердечного цикла с изменением давления в камерах сердца, состояния клапанного аппарата и близ лежащих сосудов. 2. Методы исследования биоэлектрических процессов в сер-дце. 3. Происхождение зубцов, сегментов и интервалов нормальной электрокардиограммы (ЭКГ). 4. Методы исследования звуковых проявлений деятельности сердца. 5. Принципы поликардиографического исследования. | Использовать знания о методах исследования сердечного цикла для анализа состояния проводящей системы сердца, клапанного аппарата и его камер. Проводить анализ: 1. зубцов, сегметов и интервалов ЭКГ здорового человека в стандартных отведениях; Выслушивать тоны сердца и объяснять их происхождение. Определять и оценивать длитель-ность сердечного цикла по пульсу |
Вопросы, изученные ранее и необходимые для освоения данной темы:
1. Анатомия и гистология сердца.
2. Физиология возбудимых тканей.
3. Особенности распространения возбуждения в сердце.
4. Биофизические основы клинико-физиологических методов исследования сердца.
Контрольные вопросы для самостоятельной внеаудиторной работы:
1. Понятие «сердечный цикл», состояние периодов и фаз в норме:
1.1. электрофизиологическая и механокардиографическая характеристика;
1.2. динамика изменения давления крови в камерах сердца;
1.3. состояние клапанов сердца;
1.3. динамика изменения давления крови в аорте и полой вене.
2. Электрофизиологические методы исследования сердца.
2.1. Основные принципы электрокардиографии, происхождение зубцов, интервалов, сегментов ЭКГ.
2.2. Принципы и особенности векторэлектрокардиографии (ВКГ).
3. Методы исследования звуковых проявлений деятельности сердца:
3.1. Фонокардиография (ФКГ), характеристика и происхождение тонов сердца.
3.2. Основные принципы аускультации. Места наилучшего прослушивания I и II тонов сердца.
4. Принципы методов сфигмографии (СГ) и флебографии (ФГ). Динамика взаимосвязи с сердечным циклом.
5. Основные принципы поликардиографии. Соотношение показателей электрокардиограммы, фонокардиограммы и фаз сердечного цикла во времени.
В тетради для практических занятий выполнить задания:
1. Представить схему сердечного цикла. Указать: 1.1. средние показатели длительности его фаз и периодов, 1.2. состояния клапанного аппарата, 1.3. изменение давления и характер движения крови в отделах сердца.
2. Нарисовать образец ЭКГ во II стандартном отведении, обозначить зубцы, сегменты и интервалы с их длительностью.
3. Изобразить векторэлектрокардиограмму с обозначением её петель.
4. Нарисовать основные показатели поликардиографии - схемы зарегистрированных синхронно ЭКГ, ФКГ и СГ сонной артерии; обо-значить их основные элементы.
5. Определить длительность сердечного цикла по пульсу.
Методика: Найдите у испытуемого пульс на лучевой артерии. Для этого охватите запястье испытуемого так, чтобы 2, 3 и 4 пальцы легли на лучевую артерию. Дистально расположенными пальцами сильнее прижмите артерию к кости, тогда указательный палец будет отчетливо ощущать пульс. Определите частоту пульса в покое; сразу после 20 приседаний за 15 секунд; через 3 мин после физической нагрузки. Рассчитайте длительность сердечного цикла по формуле: Т = 60 сек.: Р, где Р – частота пульса за 1 мин. Данные об изменении частоты пульса и длительности сердечного цикла занести в таблицу:
| ФИО испытуемого | Частота и длительность сердечного цикла | |||||
| В покое | Сразу после приседа ний | Через 3 мин | ||||
| Частота | Длительность | Час- тота | Длительность | Час-тота | Длительность | |
Оцените полученные результаты.
Учебная литература основная:
1. Нормальная физиология. Учебник. В 3-х томах. Яковлев В.Н., Есауленко И.Э., Сергиенко А.В. М.: Центр Академия, 2006.
2. Нормальная физиология. Практикум. Под ред. К.В. Судакова- М.: ООО «МИА», 2008.
3. Физиология человека. Задачи и упражнения. Учебное пособие. Под ред. Ю.И. Савченкова. Ростов н/ Д. Феникс, 2007.
4. Лекции по нормальной физиологии и физиологии ФУС.
Электронные издания:
5. Орлов Р.С. Нормальная физиология. Учебник.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.- ФИРО (ЭБС Консультант студента)
6. Камкин А.Г. Атлас по физиологии. В 2-х томах.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010.- УМО (ЭБС Консультант студента)
Дополнительная литература:
7. Нормальная физиология: Под ред. К.В Судакова М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
8. Физиология человека: Атлас динамических схем– К.В. Судаков, В.В. Адрианов, Ю.В. Вагин, И.И. Киселёв. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009.
9. Физиология человека. Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько, - М.: Медицина, 2003.
10. Обучающая программа и её презентация «Физиология сердца», раздел: «Сердечный цикл».
11. Видеоматериалы: «Сердечный цикл». Лен. науч. фильм, 10 мин.
«Основы электрокардиографии». Центр. науч. фильм, 15 мин.
Информационный блок.
Электрокардиограмма (ЭКГ) - кривая регистрации суммарной электрической активности сердца. На ЭКГ различают зубцы, интервалы и сегменты.
Схема 1. Анализ зубцов, сегментов, интервалов ЭКГ во II стандартном отведении.
Зубец - отклонение кривой от изопотенциальной линии. В норме зубцы P, R и T положительны (отклонение вверх), Q, S – отрицательны (отклонение вниз).
|
|
|
