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| 心拍周期 | |
|---|---|
| 生物 | 動物界 |
| 生物システム | 循環器系 |
| 健康 | 有益 |
| アクション | 不本意な |
| 方法 | 血液は静脈から静脈弁を通って弛緩した心室に流入します。心筋が心室を収縮させ、血液は動脈弁を通って動脈に送り出されます。 |
| 結果 | 1分間の血液循環量（人間） |
| 間隔 | 0.6～1秒（人間） |
| *海綿動物、刺胞動物、有櫛動物、扁形動物、コケムシ類、ナメクジ類を除く動物界。 | |
心臓周期とは、人間の心臓が1回の心拍の開始から次の心拍の開始まで行う機能のことです。 [1]心臓周期は2つの期間で構成されます。1つは心筋が弛緩して血液を補充する拡張期で、その後に強力な収縮と血液の送り出しが行われる収縮期が続きます。 [ 1]血液が空になった後、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くる血液を再び受け入れ、その後再び収縮して肺やそれらのシステムに血液を送り出します。
健康な心臓と、典型的な心拍数が1分間に70～75回であると仮定すると、各心拍周期、つまり心拍は、周期を完了するのに約0.8秒かかります。[2] [3]心拍周期の持続時間は、心拍数に反比例します。[4]
説明
心臓には2つの心房と2つの心室があり、これらは左心と右心として対になっていて、つまり左心房と左心室、右心房と右心室であり、これらは協調して心臓周期を継続的に繰り返します（右余白の周期図を参照）。[1]周期の開始時、心室拡張期（前期）には、心臓は弛緩して拡張し、両心房から両心室に血液を受け取ります。次に、心室拡張期の終わり近く（後期）に、2つの心房が収縮し始め（心房収縮期）、各心房がその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源（1つは肺へ、もう1つは他のすべての臓器やシステムへ）を活発に拍動（または排出）し、その間2つの心房は弛緩します（心房拡張期）。この正確な調整により、血液が効率的に集められ、体全体に循環することが保証されます。[1] [2]
僧帽弁と三尖弁は房室弁とも呼ばれ、心室拡張期に開いて血液を充満させます。充満期の後半に心房が収縮し始め（心房収縮期）、圧力がかかった状態で最後の血液が心室に送り込まれます（サイクル図を参照）。次に洞房結節からの電気信号に促されて心室が収縮し始め（心室収縮期）、心室に対する背圧が増加すると房室弁が閉じて心室の血液量の流入または流出が止まります。これは等容性収縮期として知られています。[1] [6]
収縮期の収縮により、心室の圧力が急速に上昇し、大動脈幹と肺動脈の圧力を超えて必要な弁（大動脈弁と肺動脈弁）が開き、2つの心室から別々の血液が送り出されます。 [ 1]これは心周期の駆出段階であり、心室収縮期–第1相、続いて心室収縮期–第2相として表されます（円形の図を参照） 。[2]心室圧がピークを下回り、大動脈幹と肺動脈の圧力を下回ると、大動脈弁と肺動脈弁が再び閉じます。右余白のウィガース図の青い線のトレースを参照してください。[2]
次は等容性弛緩で、その間に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）に流れ込み、心房が再充填し始めます。[1]心室が弛緩し始めると、僧帽弁と三尖弁が再び開き、完了したサイクルは心室拡張期に戻り、心臓サイクルの新たな「開始」となります。[1] [2]
心拍周期を通じて、血圧は上昇したり下降したりします。心筋の動きは、洞房結節と房室結節内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。心筋は心筋細胞で構成されており、代謝要求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ずに内部収縮を開始します。[1] [2]
心電図では、電気的収縮は定常信号のP波偏向で心房収縮を開始し、収縮（収縮期）を開始します。[2]
心拍周期とウィガース図
心臓の周期には、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がある。[1] [2]段階1と段階2（「等容性弛緩」と流入（「急速流入」、「心房拡張」、「心房収縮」に等しい）を合わせると、心室拡張期（心房収縮期を含む）を構成し、その間に心臓に戻る血液は心房を通って弛緩した心室に流れ込む。[1] [2]段階3と段階4（「等容性収縮」と「駆出」）を合わせると、心室収縮期となり、2つの心室から肺動脈と大動脈に別々の血液供給が同時に送り出される。 [1] [2]特に、拡張期の終わり近くには、心房が収縮し始め、血液を心室に送り出します。心室弛緩期（心室拡張期）におけるこの加圧された血液供給は、心房収縮期と呼ばれます。[1] [2]
大動脈弁が閉じると、大動脈切痕と呼ばれる大動脈内の圧力が急激に変化します。この短く急激な圧力変化は、動脈樹に沿って急速に減衰します。脈波は動脈樹の枝からも反射され、主動脈に重脈切痕を形成します。反射脈波と収縮期波を足し合わせると、脈圧が上昇し、組織の灌流が促進されます。加齢とともに大動脈は硬くなり、弾力性が低下するため、末梢のピーク脈が減少することがあります。
生理
心臓は右心と左心と呼ばれる右半分と左半分からなる4つの部屋を持つ臓器です。上側の2つの部屋、左心房と右心房は、循環器系から戻ってくる血流が心臓に入る入り口であり、下側の2つの部屋、左心室と右心室は、心臓から循環器系に血液を送り出す収縮を行います。循環は、右心室が酸素の少ない血液を肺動脈と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を含んだ血液を大動脈と他のすべての動脈を通して体全体に送り出す体循環に分かれています。[1] [2]
心臓の電気伝導系
健康な心臓では、個々の心拍周期または心拍中のすべての活動と休息は、心臓の電気伝導系の信号によって開始され、調整されます。電気伝導系は、心臓の特殊な筋肉細胞である心筋細胞の全身に電気インパルスを運ぶ心臓の「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鼓動、特に心房室での複雑なインパルス生成と筋肉収縮を制御する、複雑なタイミングで持続的に信号を送るシステムを提供します。
心臓全体に伝わるこの信号の律動的なシーケンス（または洞調律）は、右心房の上壁にある洞房（SA）結節と、右心房の下壁の心房と心室の間にある房室（AV）結節という2つの特殊細胞群によって調整されています。 [1] [2]洞房結節は心臓ペースメーカーとも呼ばれ、心筋細胞全体に活動電位を作り出して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 AV 結節に到達すると遅延します。AV 結節は、電流が心房の下を通ってヒス束およびプルキンエ線維と呼ばれる回路を通過する前に電流を減速および調整するゲートとして機能します。これらはすべて、両心室の収縮を刺激します。AV 結節でのプログラムされた遅延により、血液量が心房を通過して心室腔を満たす時間も確保されます。これは、収縮期 (収縮) が戻る直前で、新しい血液量が排出され、心拍周期が完了します。[8] (Wiggers 図を参照: 「収縮期」パネルの「心室容積」トレース (赤)。)
心臓周期における拡張期と収縮期
心臓拡張期は、心臓が収縮した後に弛緩して拡張し、循環器系から戻ってくる血液で再び満たされる心拍周期の期間です。[1] [2]両方の房室弁 (AV) が開き、心房から両心室へ直接「加圧されていない」血液が流れやすくなり、血液は次の収縮のためにそこで集められます。この期間は、ウィガース図の中央でよく見られます (「拡張期」というラベルの付いたパネルを参照)。ここでは、拡張期のほとんどの間、心房と心室の両方の圧力レベルがほぼゼロであることがわかります (「心房圧」および「心室圧」というラベルの付いた灰色と水色のトレースを参照してください - ウィガース図)。ここでは、「心室容積」の赤線のトレースも見られます。これは、「等容性弛緩」段階の低プラトーから「心房収縮」サブ段階で発生する最大容積まで血液量が増加することを示しています。[1] [2]
心房収縮期
心房収縮は、電気刺激と心房室を介した電流伝導に続いて両心房の心筋細胞が収縮する段階である（上記「生理学」を参照）。[1] [2]名目上は心臓の収縮期収縮と駆出の一連の流れの一部であるが、心房収縮は実際には拡張期を完了させるという重要な役割を果たしており、両心室がその目的のために弛緩および拡張している間に血液で満たされることを最終決定する。心房収縮は拡張期の終わりと重なり、心室拡張期後期と呼ばれるサブ期間に発生する（周期図を参照）。この時点で、心房収縮は収縮圧を適用して両心室に送られる血液量を「満たす」。この心房収縮により、心臓が再び収縮し、心室から大動脈や動脈に血液を送り出す（心室収縮）直前に拡張期が閉じます。 [1] [2]
心室収縮期
心室収縮は、電気刺激を受けて左心室と右心室の心筋細胞の心室合胞体が収縮する現象です。右心室の収縮により、酸素の少ない血液が肺弁から肺動脈を経て肺に送られ、肺循環が行われます。同時に、左心室収縮の収縮により、大動脈弁、大動脈、およびすべての動脈を通じて血液が送り出され、酸素を含んだ血液が全身に循環します。(血圧は、左心室収縮中に左心室から出る大動脈で定期的に測定されます)。[1] [2]
参照
参考文献
- ^ abcdefghijklmnopqrstu v Pollock JD、Makaryus AN (2022年10月3日). 「生理学：心臓周期」。StatPearls Publishing、米国国立医学図書館。 2024年3月28日閲覧。
- ^ abcdefghijklmnopqrstu Silverthorn, DU (2022年11月10日). 「コアコンセプトを使用したウィガース図の作成：教室での活動」.生理学教育の進歩. 46 (4). doi :10.1152/advan.00046.2022.
- ^ ガーシュ、バーナード J (2000)。メイヨークリニックハートブック。ニューヨーク：ウィリアムモロー。pp. 6–8。ISBN 0-688-17642-9。
- ^ Hall JE、Hall ME (2011)。ガイトンとホールの医学生理学教科書（第12版）。フィラデルフィア：エルゼビア。pp. 104–105。ISBN 978-1-4160-4574-8。
- ^ Topol, Eric J (2000). クリーブランドクリニックハートブック. ニューヨーク: ハイペリオン. pp. 4–5. ISBN 0-7868-6495-8。
- ^ Topol, Eric J (2000). クリーブランドクリニックハートブック. ニューヨーク: ハイペリオン. pp. 8–10. ISBN 0-7868-6495-8。
- ^ ガーシュ、バーナード J (2000)。メイヨークリニックハートブック。ニューヨーク：ウィリアムモロー。p. A12。ISBN 0-688-17642-9。
- ^ ab Bellenir, Karen (2000). 心臓疾患と障害のソースブック、第2版。デトロイト：Frederick G. Ruffner, Jr./Omnigraphics。pp. 65–67。ISBN 0-7808-0238-1。
文献
- ホール、ジョン (2011)。ガイトンとホールの医学生理学教科書 (第 12 版)。フィラデルフィア: サンダース/エルゼビア。ISBN 978-1-4160-4574-8。