Желудочки сердца: строение, функции и роль в кровообращении

Сердце — это мышечный орган, работающий непрерывно на протяжении всей жизни человека. Оно сокращается в среднем 60–80 раз в минуту, перекачивая кровь по всему телу и обеспечивая каждый орган и каждую клетку кислородом и питательными веществами. Но за этой кажущейся простотой скрывается удивительно сложная и согласованная система, в центре которой стоят желудочки — главные «насосные камеры» сердца.

Именно желудочки выполняют основную механическую работу: они выбрасывают кровь в артерии и тем самым поддерживают давление и кровоток на всём протяжении сосудистого русла. Без их нормальной работы невозможно ни полноценное кровоснабжение головного мозга, ни насыщение крови кислородом в лёгких, ни питание самих тканей сердечной мышцы. Понимание того, как устроены желудочки, как они работают и какую роль играют в кровообращении, крайне важно для специалистов в области кардиологии, реабилитации и лечебной физкультуры.

В этой статье мы подробно разберём анатомию желудочков, особенности их строения применительно к выполняемым функциям, механизм работы в рамках сердечного цикла и клиническое значение нарушений желудочковой функции — а также рассмотрим, как физическая реабилитация помогает поддерживать здоровье этих структур.

Анатомия желудочков сердца

Сердце человека состоит из четырёх камер: двух предсердий и двух желудочков. Предсердия принимают кровь, поступающую по венам, а желудочки — выбрасывают её в артерии. Анатомически желудочки расположены в нижней части сердца и разделены межжелудочковой перегородкой, которая в норме обеспечивает полную изоляцию правого и левого отделов.

Правый желудочек располагается в передней части сердца и прилежит к грудине. Он имеет серповидную (полулунную) форму в поперечном сечении, что обусловлено давлением, которое оказывает на него более мощный левый желудочек. Стенка правого желудочка значительно тоньше — в среднем 3–5 мм — поскольку ему необходимо преодолевать лишь относительно невысокое сопротивление лёгочного сосудистого русла. Внутренняя поверхность правого желудочка неровная: здесь хорошо выражены мясистые трабекулы — мышечные перекладины, а также конусовидный вырост — артериальный конус (conus arteriosus), через который кровь направляется в лёгочный ствол. Три сосочковые мышцы — передняя, задняя и перегородочная — удерживают хорды трёхстворчатого клапана и препятствуют его пролабированию в предсердие во время систолы.

Левый желудочек расположен кзади и влево от правого. Его форма в поперечном сечении приближается к кругу или эллипсу, а длинная ось совпадает с длинной осью всего сердца. Стенка левого желудочка в 2–3 раза толще стенки правого и составляет в среднем 8–12 мм. Это объясняется необходимостью преодолевать высокое сопротивление большого круга кровообращения и поддерживать системное артериальное давление. Внутренняя поверхность левого желудочка также снабжена мясистыми трабекулами, однако они менее выражены, чем в правом. Две группы сосочковых мышц — передняя и задняя — удерживают хорды митрального клапана.

Межжелудочковая перегородка является общей стенкой обоих желудочков и участвует в сокращении обеих камер. Большую её часть составляет мышечный отдел; меньший, перепончатый отдел расположен в верхней части перегородки вблизи основания сердца. Перегородка не просто разделяет два желудочка — она активно участвует в их биомеханике: при сокращении смещается влево, помогая правому желудочку осуществлять выброс крови. Это явление носит название межжелудочкового взаимодействия и имеет важное клиническое значение при ряде патологий.

Миокард желудочков — это высокоспециализированная сердечная мышца, отличающаяся от скелетной возможностью к автоматизму и особой устойчивостью к усталости. Кардиомиоциты соединены между собой вставочными дисками, обеспечивающими электрическое и механическое единство всего миокарда, что позволяет желудочку сокращаться как единое целое. Кровоснабжение левого желудочка осуществляется преимущественно левой коронарной артерией и её ветвями — огибающей и передней межжелудочковой; правый желудочек питается правой коронарной артерией.

Функции левого и правого желудочков

Несмотря на то что оба желудочка работают синхронно и составляют единый насос, их функции принципиально различаются по мощности, направлению выброса и условиям работы. Каждый желудочек оптимально приспособлен к той нагрузке, которую он несёт в рамках своего круга кровообращения.

Функции правого желудочка. Правый желудочек принимает венозную кровь из правого предсердия, куда она поступает по верхней и нижней полым венам, и направляет её в лёгочный ствол, откуда через лёгочные артерии она распределяется в оба лёгких. Основная функция правого желудочка — обеспечить прохождение крови через малый (лёгочный) круг кровообращения с достаточным давлением для преодоления сосудистого сопротивления лёгких, которое в норме невелико. Систолическое давление в правом желудочке составляет лишь около 25 мм рт. ст. — примерно в пять раз меньше, чем в левом. Именно поэтому правый желудочек функционирует как «насос объёма»: он работает при низком давлении, но обеспечивает адекватный ток крови через лёгочное русло. При физической нагрузке правый желудочек способен значительно увеличивать минутный объём, не поднимая при этом давление в лёгочной артерии до опасных значений.

Функции левого желудочка. Левый желудочек принимает артериализированную (насыщенную кислородом) кровь из лёгочных вен через левое предсердие и выбрасывает её в аорту, запуская большой круг кровообращения. Это значительно более мощный насос: систолическое давление в полости левого желудочка в норме достигает 120–130 мм рт. ст. Левый желудочек функционирует как «насос давления» — он должен преодолевать высокое периферическое сосудистое сопротивление и обеспечивать стабильное перфузионное давление во всех органах и тканях, включая головной мозг, почки, мышцы и миокард самого сердца. При недостаточности левого желудочка давление в системном круге падает, что немедленно сказывается на функции жизненно важных органов.

Ударный объём и фракция выброса. Важнейшим интегральным показателем работы желудочков является ударный объём — количество крови, выбрасываемое за одно сокращение. В покое он составляет около 60–80 мл для обоих желудочков (они должны быть равны, иначе в малом или большом круге произойдёт застой). Отношение ударного объёма к конечно-диастолическому объёму желудочка называется фракцией выброса. Нормальное значение фракции выброса левого желудочка — 55–70%. Снижение этого показателя ниже 40% является клинически значимым признаком систолической дисфункции и служит важным критерием тяжести сердечной недостаточности.

Оба желудочка также выполняют важную эндокринную функцию: кардиомиоциты синтезируют натрийуретические пептиды — BNP и NT-proBNP. Уровень этих маркеров повышается при перегрузке и дисфункции желудочков и широко используется в клинической диагностике сердечной недостаточности.

Роль желудочков в малом и большом кругах кровообращения

Система кровообращения человека устроена по принципу двух последовательно соединённых кругов, каждый из которых начинается и заканчивается в сердце. Желудочки являются движущей силой обоих кругов, и понимание их роли невозможно без чёткого представления о том, как эти круги устроены и взаимосвязаны.

Малый (лёгочный) круг кровообращения начинается в правом желудочке. Венозная кровь, обеднённая кислородом и насыщенная углекислым газом, выбрасывается в лёгочный ствол, который делится на правую и левую лёгочные артерии. Далее кровь проходит через лёгочные капилляры, оплетающие альвеолы, где происходит газообмен: углекислый газ диффундирует в просвет альвеол и выводится при выдохе, а кислород поступает в кровь и связывается с гемоглобином эритроцитов. Обогащённая кислородом кровь по четырём лёгочным венам возвращается в левое предсердие. Таким образом, правый желудочек обеспечивает прохождение всего объёма циркулирующей крови через лёгкие для её оксигенации. Нарушение этой функции — например, при лёгочной гипертензии или правожелудочковой недостаточности — приводит к застою крови в большом круге и тяжёлым системным последствиям.

Большой (системный) круг кровообращения начинается в левом желудочке. Артериализированная кровь выбрасывается в аорту, откуда расходится по всем органам и тканям организма. Проходя через капилляры большого круга, кровь отдаёт кислород и питательные вещества клеткам и насыщается продуктами обмена, в первую очередь углекислым газом. Затем венозная кровь собирается в верхнюю и нижнюю полые вены и поступает в правое предсердие, замыкая большой круг. Левый желудочек должен создавать давление, достаточное для того, чтобы перфузировать даже самые периферические ткани — пальцы конечностей, кожу, мозг в вертикальном положении. Именно поэтому его мощность и толщина стенки существенно превышают таковые правого желудочка.

Взаимозависимость кругов. Поскольку оба круга соединены последовательно, выброс правого желудочка определяет преднагрузку левого: сколько крови поступит в лёгкие, столько же (при стабильном состоянии) должен выбросить левый желудочек. Любое нарушение в одном звене неизбежно сказывается на другом. Например, при левожелудочковой недостаточности давление в лёгочных венах растёт, это повышает постнагрузку на правый желудочек, что со временем приводит к его перегрузке и декомпенсации — формируется так называемая бивентрикулярная недостаточность. Понимание этой взаимосвязи принципиально важно для правильной интерпретации клинических данных и построения реабилитационных программ.

Следует также отметить, что коронарный кровоток — кровоснабжение самого миокарда — осуществляется в фазу диастолы, то есть расслабления желудочков. В систолу коронарные сосуды пережимаются сокращающимся миокардом. Это означает, что при тахикардии, когда диастола укорачивается, коронарная перфузия снижается, что особенно опасно при наличии атеросклеротического сужения сосудов.

Клапанный аппарат желудочков

Направленный ток крови через желудочки обеспечивается системой четырёх клапанов сердца, два из которых непосредственно относятся к желудочкам. Нормальная функция этих клапанов — одно из ключевых условий эффективной работы насосной системы сердца. Клапаны работают пассивно, открываясь и закрываясь под действием разницы давлений по обе стороны от них.

Митральный клапан (двустворчатый) расположен между левым предсердием и левым желудочком. Он состоит из двух створок — передней (аортальной) и задней — и удерживается в закрытом положении во время систолы с помощью хордальных нитей и сосочковых мышц. Именно хорды и сосочковые мышцы не дают створкам прогибаться обратно в полость предсердия при высоком систолическом давлении в левом желудочке. При открытии в диастолу митральный клапан позволяет крови свободно перетекать из левого предсердия в левый желудочек. Патология митрального клапана — стеноз или недостаточность — существенно нарушает наполнение или опорожнение левого желудочка и требует своевременной коррекции.

Трёхстворчатый клапан (трикуспидальный) расположен между правым предсердием и правым желудочком и состоит, как следует из названия, из трёх створок: передней, задней и перегородочной. Принцип работы аналогичен митральному: в диастолу клапан открыт и пропускает кровь в желудочек, в систолу — закрыт, препятствуя регургитации в предсердие. Трикуспидальная регургитация нередко развивается вторично при перегрузке или дилатации правого желудочка и является маркером его дисфункции.

Клапан лёгочного ствола (пульмональный) расположен на выходе из правого желудочка и состоит из трёх полулунных створок. Он открывается в систолу, когда давление в правом желудочке превышает давление в лёгочном стволе, и закрывается в начале диастолы, предотвращая обратный ток крови из лёгочной артерии в желудочек.

Аортальный клапан расположен на выходе из левого желудочка и также состоит из трёх полулунных створок — правой, левой и задней. В основании его створок находятся синусы Вальсальвы, от которых отходят устья коронарных артерий. Аортальный стеноз — одно из наиболее распространённых приобретённых клапанных заболеваний у пожилых пациентов — приводит к значительному увеличению постнагрузки на левый желудочек, его гипертрофии и в конечном счёте к сердечной недостаточности.

Сердечный цикл и работа желудочков

Работа сердца подчиняется строгой временно́й программе, называемой сердечным циклом. Каждый цикл включает фазу сокращения — систолу — и фазу расслабления — диастолу. Длительность одного цикла при частоте сердечных сокращений 75 в минуту составляет около 0,8 секунды, из которых примерно 0,3 с приходится на систолу и 0,5 с — на диастолу. Именно в диастолу желудочки наполняются кровью и восстанавливают коронарную перфузию.

Диастола желудочков начинается с фазы изоволюметрического расслабления: все четыре клапана закрыты, желудочки расслабляются, давление в них падает. Как только давление в желудочке опускается ниже предсердного, атриовентрикулярные клапаны (митральный и трикуспидальный) открываются и начинается наполнение желудочков. Сначала кровь поступает пассивно по градиенту давления (фаза быстрого наполнения), затем поток замедляется (фаза медленного наполнения, или диастаз) и, наконец, предсердия сокращаются, добавляя в желудочки дополнительную порцию крови — так называемый «предсердный вклад», который в покое составляет около 15–20% конечно-диастолического объёма, а при физической нагрузке или тахикардии приобретает большее значение.

Систола желудочков начинается с фазы изоволюметрического сокращения: атриовентрикулярные клапаны закрыты, полулунные ещё не открылись, давление в желудочках стремительно нарастает при неизменном объёме крови. Как только давление в левом желудочке превышает диастолическое давление в аорте (~80 мм рт. ст.), аортальный клапан открывается и начинается фаза изгнания. За это время выбрасывается основная часть ударного объёма. Затем давление в желудочке начинает снижаться, скорость выброса падает, и как только давление в аорте превышает желудочковое, аортальный клапан закрывается — цикл начинается вновь. Аналогичные процессы происходят в правом желудочке, только при значительно меньших значениях давления.

Закон Франка–Старлинга — один из ключевых принципов физиологии желудочков: сила сокращения кардиомиоцита зависит от его исходной длины, то есть чем больше желудочек растянут кровью в диастолу, тем мощнее последующее сокращение. Этот механизм позволяет сердцу автоматически адаптировать ударный объём к изменяющемуся венозному возврату — например, при физической нагрузке, когда мышечная «помпа» гонит больше крови к сердцу, оно отвечает более мощным выбросом без участия нейрогуморальных механизмов. В условиях патологии — при дилатационной кардиомиопатии — этот резерв истощается, и сердце оказывается не в состоянии адекватно увеличить сердечный выброс.

Клиническое значение: что происходит при нарушении функции желудочков

Дисфункция желудочков — одна из наиболее частых и клинически значимых проблем в кардиологии и смежных специальностях. Нарушения могут затрагивать как систолическую функцию (способность сокращаться и выбрасывать кровь), так и диастолическую (способность расслабляться и наполняться). В обоих случаях результатом является снижение сердечного выброса и развитие симптомов сердечной недостаточности.

Систолическая дисфункция левого желудочка характеризуется снижением фракции выброса ниже 40% (сердечная недостаточность со сниженной фракцией выброса, СНнФВ). Причинами чаще всего служат инфаркт миокарда с обширной зоной некроза, дилатационная кардиомиопатия, тяжёлая клапанная патология или токсическое поражение миокарда. Клинически это проявляется одышкой при нагрузке и в покое, снижением толерантности к физическим усилиям, периферическими отёками, застойными явлениями в лёгких. Прогноз при СНнФВ существенно хуже, чем при сохранённой фракции выброса, однако современная терапия — ингибиторы РААС, бета-блокаторы, антагонисты минералокортикоидных рецепторов и ингибиторы SGLT2 — способна значительно улучшить выживаемость и качество жизни пациентов.

Диастолическая дисфункция — нарушение расслабления и наполнения желудочка при сохранённой или умеренно сниженной фракции выброса. Развивается при артериальной гипертензии, гипертрофической кардиомиопатии, сахарном диабете, ожирении и старении. Жёсткий, плохо расслабляющийся желудочек требует повышенного давления в предсердии для своего наполнения, что ведёт к застою в малом круге и лёгочной гипертензии. Диастолическая дисфункция нередко протекает скрыто и выявляется лишь при эхокардиографическом исследовании.

Дисфункция правого желудочка может развиваться первично — при лёгочной артериальной гипертензии, тромбоэмболии лёгочной артерии, инфаркте правого желудочка — или вторично вследствие левожелудочковой недостаточности. Клинически она проявляется застоем в большом круге: набухание яремных вен, отёки, гепатомегалия, асцит. При острой массивной ТЭЛА правый желудочек может перегрузиться настолько быстро, что развивается острая правожелудочковая недостаточность с кардиогенным шоком.

Гипертрофия желудочков — адаптивная реакция миокарда на длительную перегрузку давлением или объёмом. При артериальной гипертензии развивается концентрическая гипертрофия левого желудочка: стенка утолщается, полость уменьшается. При клапанной регургитации или пороках с перегрузкой объёмом формируется эксцентрическая гипертрофия с дилатацией полости. Оба варианта в долгосрочной перспективе неблагоприятны: гипертрофированный миокард хуже кровоснабжается, более склонен к аритмиям и фиброзу. Именно поэтому своевременное лечение гипертензии и клапанных пороков, а также грамотно выстроенная физическая реабилитация играют важную роль в замедлении прогрессирования гипертрофии.

Методы оценки функции желудочков

Оценка функции желудочков является краеугольным камнем кардиологической диагностики. Современные методы позволяют измерить объёмы, давление, скорости потоков и механику сокращения с высокой точностью, что важно как для постановки диагноза, так и для контроля эффективности лечения и реабилитации.

Эхокардиография (ЭхоКГ) — наиболее широко используемый метод визуализации сердца. Она позволяет в режиме реального времени оценить размеры камер, толщину стенок, фракцию выброса, состояние клапанов и характер диастолического наполнения. Тканевая допплерография (TDI) и спекл-трекинг — современные ультразвуковые технологии — позволяют оценить продольную, радиальную и циркулярную деформацию (strain) миокарда, выявляя нарушения функции ещё до снижения фракции выброса. Именно ЭхоКГ является первым методом выбора при подозрении на любую патологию желудочков.

Магнитно-резонансная томография сердца (МРТ сердца) считается «золотым стандартом» для оценки объёмов и массы желудочков, а также для характеристики структуры миокарда. МРТ с контрастированием (гадолиний) позволяет выявить зоны фиброза, воспаления (миокардит) и некроза с высокой точностью. Метод незаменим при неинформативной ЭхоКГ, при гипертрофических кардиомиопатиях и для мониторинга кардиотоксичности при химиотерапии.

Катетеризация сердца является инвазивным методом, позволяющим напрямую измерить давление в полостях сердца и лёгочных сосудах. Это исследование проводится при неясной этиологии лёгочной гипертензии, для оценки гемодинамики перед хирургическим вмешательством на клапанах или при решении вопроса о трансплантации сердца. Правая катетеризация сердца с постановкой катетера Свана–Ганца позволяет измерить давление заклинивания лёгочных капилляров — косвенный показатель конечно-диастолического давления в левом желудочке.

Функциональные нагрузочные тесты — велоэргометрия и тредмил-тест с одновременной регистрацией ЭКГ и, при необходимости, ЭхоКГ — позволяют оценить резервы желудочков при физической нагрузке. Стресс-эхокардиография выявляет скрытые нарушения сократимости при ишемии. Кардиопульмональный нагрузочный тест (КПНТ) с измерением пикового потребления кислорода (VO₂ peak) является наиболее объективным методом оценки функционального состояния пациента с хронической сердечной недостаточностью и используется при решении вопроса о трансплантации сердца.

Упражнения для поддержания здоровья сердца и кровообращения

Физическая реабилитация и лечебная физкультура являются неотъемлемой частью комплексного лечения пациентов с заболеваниями сердца, в том числе при дисфункции желудочков. Грамотно подобранные упражнения способствуют улучшению периферического кровообращения, снижению периферического сосудистого сопротивления, тренировке дыхательной мускулатуры и повышению толерантности к нагрузкам. Перед началом занятий необходима консультация врача и оценка функционального класса сердечной недостаточности. Комплекс выполняется в медленном темпе, с паузами для отдыха; при появлении одышки, боли в груди, головокружения или учащённого сердцебиения занятие следует прекратить и обратиться к специалисту.