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心周期とは、1回の心拍の開始から次の心拍の開始までの人間の心臓の働きのことです。 [ 1 ]心周期は2つの期間から成ります。1つは、心臓の筋肉が弛緩して血液が再び満たされる拡張期で、もう1つは、心臓が強く収縮して血液を送り出す収縮期です。[ 1 ]血液が排出された後、心臓は弛緩して拡張し、肺や体の他のシステムから戻ってきた血液の流入を受け入れ、再び収縮します。
健康な心臓で、心拍数が通常1分間に70～75回であると仮定すると、1回の心拍サイクル（心拍）は約0.8秒で完了します。[ 2 ] [ 3 ]心拍サイクルの持続時間は心拍数に反比例します。[ 4 ]
心臓には2つの心房と2つの心室があり、左心と右心として対になっています。つまり、左心房と左心室、右心房と右心室があり、これらが協調して心臓の周期を継続的に繰り返します（右端の周期図を参照）。[ 1 ]周期の開始時、心室拡張期初期には、心臓は弛緩して拡張し、両方の心房を通して両方の心室に血液が流入します。次に、心室拡張期後期の終わりに近づくと、2つの心房が収縮し始め（心房収縮期）、それぞれの心房が下の心室に血液を送り出します。[ 5 ]心室収縮期には、心室が収縮して心臓から2つの別々の血液供給路（1つは肺へ、もう1つは他のすべての身体の臓器とシステムへ）を力強く拍動（または駆出）し、その間、2つの心房は弛緩します（心房拡張期）。この正確な協調により、血液が効率的に収集され、全身に循環されます。[ 1 ] [ 2 ]
僧帽弁と三尖弁は、房室弁またはAV弁とも呼ばれ、心室拡張期に開いて血液の充満を可能にします。充満期の後半になると、心房が収縮し始め（心房収縮）、圧力をかけて最後の血液を心室に送り込みます（サイクル図を参照）。次に、洞房結節からの電気信号によって心室が収縮し始め（心室収縮）、心室への逆圧が増加するとAV弁が閉じ、心室内の血液の流入と流出が停止します。これは等容収縮期として知られています。[ 1 ] [ 6 ]
収縮期の収縮により、心室内の圧力が急速に上昇し、大動脈および肺動脈の幹の圧力を超え、必要な弁（大動脈弁と肺動脈弁）が開いて、2つの心室から分離された血液量が駆出されます。[ 1 ]これは心周期の駆出段階であり、心室収縮期第1相に続いて心室収縮期第2相として図示されています（円形の図を参照） 。[ 2 ]心室内の圧力がピーク値および大動脈と肺動脈の幹の圧力を下回ると、大動脈弁と肺動脈弁が再び閉じます（右端のウィガーズ図、青線を参照）。[ 2 ]
次は等容弛緩期で、この間、心室内の圧力が大幅に低下し始め、その後、血液が右心房（大静脈から）と左心房（肺静脈から）に流れ込むにつれて心房が再び満たされ始めます。[ 1 ]心室が弛緩し始めると、僧帽弁と三尖弁が再び開き、サイクルが完了して心室拡張期に戻り、心周期が新たに「開始」されます。[ 1 ] [ 2 ]
心周期全体を通して、血圧は上昇と下降を繰り返します。心筋の動きは、洞房結節と房室結節にある特殊なペースメーカー細胞によって生成される一連の電気インパルスによって調整されます。心筋は筋細胞で構成されており、代謝需要による心拍数の変化を除いて、外部神経からの信号を受け取ることなく内部収縮を開始します。[ 1 ] [ 2 ]
心臓の周期は、1)「等容性弛緩」、2)流入、3)「等容性収縮」、4)「駆出」という4つの主要な活動段階から構成されます。[ 1 ] [ 2 ]段階1と2を合わせた「等容性弛緩」と流入（「急速流入」、「拡張期」、「心房収縮」に相当）は、心房収縮を含む心室拡張期を構成し、この間、心臓に戻ってきた血液は心房を通って弛緩した心室に流れ込みます。[ 1 ] [ 2 ]段階3と4を合わせた「等容性収縮」と「駆出」は心室収縮期であり、これは2つの心室から肺動脈と大動脈にそれぞれ血液が同時に送り出される段階です。 [ 1 ] [ 2 ]特に、拡張期の終わりに近づくと、心房が収縮し始め、血液を心室に送り込みます。心室が弛緩しているとき（心室拡張期）のこの加圧された送血は、心房収縮期と呼ばれます。[ 1 ] [ 2 ]
大動脈弁が閉じると、大動脈内に切痕と呼ばれる急激な圧力変化が生じます。この短時間で急激な圧力変化は、動脈系を下るにつれて急速に減衰します。脈波は動脈系の枝からも反射され、主動脈に二峰性切痕を形成します。反射された脈波と収縮期脈波が合わさることで脈圧が上昇し、組織灌流が促進される可能性があります。加齢に伴い、大動脈は硬化し、弾力性が低下するため、末梢における最大脈拍数が低下することがあります。
心臓は、右心と左心と呼ばれる右側と左側の半分からなる4つの部屋を持つ臓器です。上部の2つの部屋、左心房と右心房は、循環系から戻ってきた血液が心臓に入る入口であり、下部の2つの部屋、左心室と右心室は、心臓から血液を送り出して循環系に流す収縮を行います。循環は、右心室が酸素の少ない血液を肺動脈幹と肺動脈を通して肺に送り出す肺循環と、左心室が新たに酸素化された血液を大動脈と他のすべての動脈を通して全身に送り出す体循環に分けられます。[ 1 ] [ 2 ]
健康な心臓では、個々の心拍周期、つまり心拍中のすべての活動と休止は、心臓の電気伝導システムの信号によって開始され、調整されます。この電気伝導システムは、心臓の特殊な筋肉細胞である心筋細胞全体に電気インパルスを伝える心臓の「配線」です。 [ 1 ] [ 2 ]これらのインパルスは最終的に心筋を刺激して収縮させ、それによって心室から動脈と心臓循環系に血液を送り出します。また、心筋細胞のリズミカルな拍動、特に心房腔における複雑なインパルス生成と筋肉収縮を制御する、複雑なタイミングと持続的な信号伝達システムを提供します。
心臓全体にわたるこの信号のリズミカルなシーケンス（または洞調律）は、右心房の上壁に位置する洞房結節（SAノード）と、右心房と心室の間の右心房の下壁に位置する房室結節（AVノード）という2つの特殊な細胞群によって調整されます。[ 1 ] [ 2 ]洞房結節は、心臓ペースメーカーとしてよく知られており、心筋細胞全体に活動電位を発生させることで心房収縮を刺激する電気インパルスの波を生成する起点です。[ 7 ] [ 8 ]
波のインパルスは房室結節に到達すると遅延し、房室結節はゲートとして機能し、電流が心房の下を通ってヒス束とプルキンエ線維と呼ばれる回路を伝わる前に、電流を減速および調整します。これらの回路はすべて両心室の収縮を刺激します。房室結節でのプログラムされた遅延は、血液量が心房を通って心室腔を満たす時間も確保します。これは、収縮期（心室収縮）が戻って新しい血液量を送り出し、心周期を完了する直前のことです。[ 8 ]（ウィガーズ図：「収縮期」パネルの「心室容積」トレース（赤）を参照）。
心臓拡張期は、心臓が収縮した後、循環系から戻ってきた血液で満たされながら心臓が弛緩して拡張する心周期の期間です。[ 1 ] [ 2 ]両方の房室弁（AV弁）が開いて、血液が心房を通って直接両方の心室に「非加圧」で流れ、次の収縮のために集められます。この期間は、ウィガーズ図の中央部分（「拡張期」とラベル付けされたパネルを参照）で最もよく確認できます。ここでは、拡張期のほとんどの間、両方の心房と心室の圧力レベルがほぼゼロであることが示されています。 （灰色と水色の線で示された「心房圧」と「心室圧」のトレースを参照してください。ウィガーズ図。）ここには、「心室容積」の赤い線トレースも示されており、「等容弛緩」段階の低いプラトーから「心房収縮」サブステージで発生する最大容積まで血液量が増加する様子が示されています。[ 1 ] [ 2 ]
心房収縮は、電気刺激と心房腔を横切る電流の伝導に続いて両心房の心筋細胞が収縮することです（上記、生理学を参照）。[ 1 ] [ 2 ]名目上は心臓の収縮と駆出のシーケンスの構成要素である心房収縮は、実際には拡張を完了するという重要な役割を果たします。拡張とは、そのために両心室が弛緩して拡張している間に、両心室への血液の充満を完了することです。心房収縮は拡張の終わりと重なり、心室拡張後期と呼ばれるサブ期間に発生します（サイクル図を参照）。この時点で、心房収縮は収縮圧を加えて両心室に送られる血液量を「満たします」。この心房収縮により、心臓が再び収縮して心室から大動脈と動脈へ血液を送り出す直前に拡張期が閉じます（心室収縮）。[ 1 ] [ 2 ]
心室収縮とは、左心室と右心室の心筋細胞の心室合胞体が電気刺激を受けて収縮することです。右心室の収縮は、酸素が不足した血液を肺動脈弁を通して肺動脈へと送り出すことで肺循環を担います。同時に、左心室の収縮は、大動脈弁、大動脈、およびすべての動脈を通して血液を送り出すことで、酸素化された血液を全身のあらゆる器官系に循環させます。（血圧は通常、左心室収縮中に左心室から出る大動脈で測定されます。）[ 1 ] [ 2 ]