Phân tích đồ thị bơm máu của tâm thất

Hình thể hiện một đồ thị được sử dụng đặc biệt trong việc giải thích cơ chế bơm máu của thất trái.

Thành phần quan trọng nhất của đồ thị là hai đường cong “áp suất tâm trương” và “áp suất tâm thu”. Các đường cong này là đường cong về thể tích - áp suất.

Đường cong áp suất tâm trương được xác định bởi sự làm đầy tim với một thể tích máu tăng dần và sau đó đánh giá áp suất tâm trương trực tiếp trước khi xảy ra sự co cơ tâm thất, đây là áp suất cuối tâm trương của tâm thất.

Đường cong áp suất tâm thu được xác định nhờ ghi lại áp suất tâm thu đạt được khi tâm thất co tại mỗi thể tích được làm đầy.

Đến khi thể tích mà tâm thất không co đạt đỉnh khoảng 150 ml, áp suất “tâm trương” mới không tăng cao. Do vậy, đạt tới được thể tích này, máu có thể chảy dễ dàng qua tâm thất từ tâm nhĩ. Đỉnh 150 ml, áp suất tâm trương tăng nhanh, một phần bởi mô xơ trong tim căng ra ko nhiều và một phần bởi màng ngoài tim bắt đầu căng gần tới giới hạn.

Trong khi tâm thất co, áp suất tâm thu tăng ngay cả khi thể tích tâm thất còn thấp và đạt tối đa khoảng 150 - 170 ml. Sau đó, thể tích vẫn tăng thêm, áp suất tâm thu giảm dưới một số điều kiện, chưng minh bởi sự đi xuống của đường cong áp suất tâm thu, bởi tại thể tích lớn này, các sợi actin và myosin của sợi cơ tim bị kéo lệch ra xa làm cho sức mạnh của sợi co tim trở nên yếu hơn so với mức tối ưu.

Hình. Liên quan giữa thể tích thất trái và áp suất trong thất trái ở thì tâm trương và thì tâm thu. Đường màu đỏ là “đồ thị thể tích - áp suất, thể hiện sự thay đổi của thể tích nội tâm thất và áp suất trong chu chuyển tim bình thường. EW, công bên ngoài; PE, thế năng.

Đặc biệt lưu ý trong hình, áp suất tối đa của thì tâm thu với thất trái bình thường là từ 250-300 mmHg, nhưng giá trị này rộng hơn đối với mỗi mức độ và sức mạnh kích thích ở tim bởi thần kinh tim. Với thất phải bình thường, áp suất tâm thu là từ 60-80 mmHg.

“Đồ thị thể tích - áp suất” trong chu chuyển tom, công của tim

Đường màu đỏ trong hình hình thành một cái vòng được gọi là đồ thị thể tích - áp suất của chu chuyển tim bình thường ở thất trái. Một số chi tiết của đồ thị này được thể hiện ở hình dưới. Đồ thị này được chia thành 4 pha.

Pha I: Giai đoạn làm đầy thất. Pha I trong đồ thị thể tích - áp suất bắt đầu tại một thể tích tâm thất khoảng 50 ml và áp suất tâm trương từ 2-3 mmHg.

Lượng máu còn lại trong thất sau nhịp tim trước là 50 mmHg, được gọi là thể tích cuối tâm thu. Dòng máu tĩnh mạch vào tâm thất từ tâm nhĩ, thể tích tâm thất bình thường tăng thêm 70 ml đạt khoảng 120 ml, gọi là thể tích cuối tâm trương. Như vậy, đồ thị thể tích - áp suất trong pha I kéo dài trong Hình 9-9 ký hiệu là “I”, và từ điểm A đến điểm B, với thể tích tăng đến 120 ml và áp suất tâm trương tăng đến khoảng 5-7 mmHg.

Pha II: Giai đoạn co đẳng tích. Trong khi co đẳng tích, thể tích tâm thất không đổi bởi tất cả các van đều đóng. Tuy nhiên, áp suất trong thất tăng lên đến khi bằng với áp suất trong động mạch chủ, khoảng 80 mmHg, miêu tả ở điểm C.

Pha III: Giai đoạn tống máu. Trong giai đoạn này, áp suất tâm thu tăng thậm chí cao hơn do tâm thất vẫn tiếp tục co. Lúc này, thể tích tâm thất giảm vì van động mạch chủ đã mở và dòng máu bị đẩy ra khỏi tâm thất vào động mạch chủ.

Hình. Đồ thị thể tích - áp suất chúng minh sự thay đổi về thể tích và áp suất trong một chu chuyển (đường màu đỏ). Vùng tô màu thể hiện công bên ngoài (EW) tạo ra bởi tâm thất trái trong chu chuyển tim.

Đường cong ký hiệu “III” là “giai đoạn tống máu”, cho thấy sự thay đổi về thể tích và áp suất tâm thu trong giai đoạn tống máu.

Pha IV: Giai đoạn giãn đẳng tích. Cuối giai đoạn tống máu (điểm D), van động mạch đóng lại và áp suất tâm thu quay về mức áp suất tâm trương. Đường ký hiệu “IV”cho thấy sự giảm áp suất nội thất mà không thay đổi nhiều về thể tích. Do vậy, tâm thất quay về điểm xuất phát của nó, là khoảng 50 ml máu trong thất trái và áp suất nhĩ là từ 2-3 mmHg.

Vùng được bao quanh bởi đồ thị hàm số thể tích - áp suất (vùng tô đậm, kí hiệu “EW”) thể hiện công ngoài của tâm thất trong chu chuyển tim. Trong các nghiên cứu thực nghiệm của chu chuyển tim, đồ thị này được dùng để tính toán công của tim.

Khi tim bơm một lượng lớn máu, vùng đồ thị của công trở nên rộng hơn. Nó mở rộng ra xa về bên phải do tâm thất được làm đầy máu trong thì tâm trương, nó làm tăng hơn do tâm thất co với áp suất lớn hơn, và nó thường mở rộng hơn về bên trái do tâm thất co với một thể tích nhỏ hơn - đặc biệt nếu tâm thất bị kích thích để làm tăng hoạt động bởi hệ thần kinh giao cảm.

Khái niệm Preload và Afterload

Trong việc đánh giá tính chất co cơ, điều này là quan trọng để xác định mức độ căng cơ khi cơ bắt đầu co, đó là preload, và để xác định tải trọng mà cơ phải dùng sức co để chống lại là afterload.

Khi tim co bóp, preload thường được nghĩ tới áp suất cuối tâm trương khi tâm thất bắt đầu được làm đầy.

Afterload của tâm thất là áp suất trong động mạch nhận được từ tâm thất. Ttương ứng với áp suất tâm thu là đường cong pha III của đồ thị thể tích - áp suất. (đôi khi afterload ít được nghĩ đến là sức cản trong tuần hoàn so với áp suất).

Tầm quan trọng của khái niệm preload và afterload là trong nhiều trạng thái bất thường về chức năng của tim hoặc hệ tuần hoàn, áp suất trong làm đầy thất (preload), áp suất động mạch chống lại sức co của tim (afterload), hoặc cả hai thay đồi từ bình thường đến nhiều mức độ nghiêm trọng.

Hóa năng cần thiết cho tim co bóp: sử dụng ô xy của tim

Cơ tim, cũng như cơ vân, sử dụng năng lượng hóa học để cung cấp công cho sự co bóp. Khoảng 70-90% năng lượng này bình thường được nhận từ cơ chế oxy hóa acid béo, với khoảng 10-30% là từ các chất dinh dưỡng khác, đặc biệt là từ lactat và glucose. Do vậy, tỷ lệ oxy mà tim sử dụng được đo lường tốt nhất nhờ hóa năng được giải phóng trong khi tim thực hiện công..

Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy oxy được sử dụng bởi tim và năng lượng hóa học dùng trong sự co bóp của tim liên quan trực tiếp đến tổng vùng tô đậm trong hình. Vùng này chia các phần gồm công ngoài (EW) như đã giải thích ở trên và một phần nữa được gọi là thế năng, ký hiệu “PE”. Thế năng thể hiện công tăng thêm có thể được thực hiện bởi sự co tâm thất nếu tâm thất nên được làm rỗng máu hoàn toàn trong buồng tim với mỗi lần co.

Oxy được dùng cũng được thể hiện gần tỷ lệ với sức căng xuất hiện trong cơ tim trong khi co được nhân với giới hạn thời gian co kéo dài, được gọi là chỉ số sức căng - thời gian. Do sức căng lớn khi áp suất tâm thu lớn, tương ứng với nhiều oxy được sử dụng. Tương tự, nhiều nagnw lượng hóa học được dùng ngay cả khi áp suất tâm thu bình thường khi tâm thất giãn bất thường bởi sức căng cơ tim trong khi co là tỷ lệ với áp suất nhân với đường kính tâm thất. Tầm quan trọng đặc biệt trong suy tim khi tâm thất giãn và nghịch lý là lượng hóa năng cần thiết cho một lượng công co bó là lớn hơn so với bình thường ngay cả khi tim đang suy.

Hiệu suất co bóp của tim

Trong khi co tim co, hầu hết hóa năng được dùng biến thành nhiệt, và một phần nhỏ được chuyển thành công co bóp. Tỷ lệ công co bóp với tổng hóa năng sử dụng được gọi là hiệu suất co bóp của tim, hay đởn giảm hơn là hiệu suất của tim. Hiệu suất tối đa của tim bình thường là từ 20-25%. Với người suy tim, hiệu suất này có thể giảm thấp đến 5-10%.