Seminar

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO
SRCE
Seminarska naloga pri predmetu:
Mentor: Matija Milanič
Avtorji: Larisa Hosnar, Arbresha Lipaj, Peter Pogačnik, Janez Lužnik
V Ljubljani; maj, 2010
Kazalo
1.Uvod ................................................................................................................................... 3
2.Anatomija srca .................................................................................................................... 4
2.1.Srčna mišičnina............................................................................................................. 5
3.Fiziologija srca..................................................................................................................... 5
3.1.Prevodni sistem srca..................................................................................................... 5
3.2.Akcijski potencial srčne mišične celice .......................................................................... 5
3.3.EKG in MKG .................................................................................................................. 6
3.3.1.EKG........................................................................................................................ 6
3.3.2.MKG ...................................................................................................................... 6
4.Srčne bolezni....................................................................................................................... 7
4.1.Koronarna srčna bolezen .............................................................................................. 7
4.1.1.Angina pektoris ..................................................................................................... 7
4.1.2.Ateroskleroza ........................................................................................................ 7
4.1.3.Srčni infarkt ........................................................................................................... 8
4.1.4.Srčno popuščanje .................................................................................................. 8
4.2.Motnje srčnega ritma ................................................................................................... 9
5.Zdravljenje ........................................................................................................................ 10
5.1.Umetno srce ............................................................................................................... 10
5.2.Srčni vzpodbujevalnik ................................................................................................. 10
5.3.Žilna opornica ............................................................................................................. 11
6.Zaključek ........................................................................................................................... 12
7.Viri .................................................................................................................................... 12
2
1.Uvod
Srce je črpalka, ki poganja kri po našem telesu v dveh ločenih krvnih obtokih. Prek telesnega
krvnega obtoka oskrbuje
celo telo s kisikom
in hranilnimi snovimi,
prek
pljučnega
krvnega obtoka pa vodi
deoksigenirano kri v
pljuča in oksigenirano kri
iz pljuč nazaj po
telesu. V tem seminarju
bomo
malo
podorobneje spoznali ta
pomemben organ.
3
2.Anatomija srca
Srce odraslega človeka tehta 245-400g in je približno
tako veliko kot pest. Leži med obema pljučnima kriloma
v sredini prsnega koša. Nagnjeno je nekoliko levo od
prsnice. S krvjo in hranilnimi snovmi ga oskrbujejo
koronarne arterije, ki izhajajo iz aorte. Kot vreča ga
obdaja dvodelna membrana imenovana perikardij.
Zunanja plast membrane obdaja srce in vse njegove
velike žile. Z ligamenti je pripeta na hrbtenico, diafragmo
in druge okoliške dele telesa. Notranja plast membrane
je pričvrščena na srce. Med obema plastema je tekočina,
ki omogoča gibanje srca med bitjem.
Srce delimo na bazo in vrh oz. apex. Bazo sestavljata levi
in desni atrij (preddvor), vrh pa levi in desni ventrikel
(prekat).
V desni atrij vstopata spodnja in zgornja vena
kava, ki vodita deoksigneirano kri v srce. Med
desnim atrijem in desnim ventriklom je desna
atrioventrikularna (trikuspidalna) zaklopka, ki
kontrolira pretok krvi med tema dvema
votlinama. V zgornji steni desnega atrija leži
sinoatrijski vozel, ki je prvi del kompleksnega
prevodnega sistema srca.
Desni ventrikel iztisne kri v pljučno arterijo, ki
jo od srca ločuje pulmonarna zaklopka. V steni
med desnim ventriklom in desnim atrijem leži
drugi del prevodnega sistema srca, to je
atrioventrikularni vozel.
S kisikom obogatena kri pride iz pljučnih ven v
levi atrij in gre prek leve atriventrikularne
(mitralne oz. bikuspidalne zaklopke) v levi
ventrikel. Iz levega ventrikla, največje in najmočnejše srčne votline, se kri iztisne iz srca v
aorto, ki je od ventrikla ločena z aortno zaklopko.
Levi in desni atrij ter ventrikel loči debela mišična stena imenovana septum. V septumu, med
zgornjima deloma ventriklov leži, atrioventrikularni oz. Hisov snop, ki predstavlja tretji del
prevodnega sistema srca.
V srčnem apexu se nahaja še zadnji del prevodnega sistema to so Purkinijeva vlakna.
4
2.1.Srčna mišičnina
Srce sestavljo specializirana srčnomišična vlakna z
izjemno sposobnostjo krčenja. Ta vlakna sodijo
med prečno progasta mišična vlakna, kamor
spadajo tudi skeletne mišične celice.
Srčne mišične celice imajo vedno eno samo jedro. V
nasprotju s skeletnimi celicami pa so lahko na konc
rahlo razvejene. Njihova prečna progavost je
posledica izmejujočih se pasov debelih in tankih proteinskih filamentov. Med seboj so srčne
mišične celice povezane z adhezijskimi ID diski, ki omogočajo pravilno krčenje in hiter prenos
akcijskega potenciala.
3.Fiziologija srca
Osnovno delovanje srčne mišice je utripanje. Ločimo fazo krčenja (sistola) in fazo raztezanja
(diastola). V fazi sistole se skrčita ventrikla in črpata kri v pljuča (desni) in telo (levi). V fazi
diastole se ventrikla sprostita, skrčita pa se atrija, ki črpata kri v ventrikla. Utripanje srčne
mišice je posledica električnega vzdraženja, ki ga nadzoruje prevodni sistem srca.
3.1.Prevodni sistem srca
Prevodni sistem srca tvorijo sinoatrialni vozel,
atrio-vetrikularni vozel, Hisov snop in
Purkinijeva vlakna. Sinusni vozel določa
frekvenco srca. Iz njega se impulzi prenesejo
po muskulaturi levega in desnega atrija. Po
prevodnih vlaknih pride impulz z malo
zaostanka do atrioventrikularnega vozla, nato
pa se hitro prenese po Hisovem snopu in
Purkinijevih
vlaken
do
muskulature
ventriklov. Ko pride impulz do atrijev, se oba naenkrat skrčita. Nato pride impulz do
ventriklov, ki se skrčita z majhnim zamikom. Srčni cikel traja 0'8s. V času sistole se ventrikla
skrčita (0'3s), v času distole pa se ventrikla relaksirata (0'5s). Pogoj za nastajanje impulzov v
srcu je polarizacija membrane srčno-mišičnih celic v mirovanju.
3.2.Akcijski potencial srčne mišične celice
V stanju mirovanja je razlika v napetosti med zunanjostjo in notranjostjo celice -90mV. Da
nastane pulz mora priti do depolarizacije, ki
doseže vrednost +20 mV. Akcijski potencial
membrane je torej 110mV. V celicah
sinusnega vozla je akcijski potencial samo
70 mV, zato impulzi hitreje nastajajo. V prvi
fazi (phase 0 na sliki) v celico vdre Na+ in jo
5
polarizira. V drugi fazi v celico prihaja Ca2+ in celica se prične krčiti. V zadnji fazi pa iz celice
izhaja K+. Celica se depolarizira in doseže svoj mirovni potencial.
3.3.EKG in MKG
Delovanje srca lahko lepo opazujemo s pomočjo
elektrokardiografije (EKG) in magnetokardiografije (MKG).
3.3.1.EKG
Na telesu poznamo veliko odvodov (točke, kamor
postavimo merilne elektrode) za EKG. Standardno
dogovorjenih pa je devet. Osnovna konfiguracija vsebuje
obe roki in nogo, razširimo pa jo s še dodatnimi šestimi
odvodi (slika).
P val predstavlja depolarizacijo atrijev, QRS kompleks ventrikularno depolarizacijo, T val pa
ventrikularno repolarizacijo.
3.3.2.MKG
Magnetokardiografija je redkeje uporabljana metoda, saj nam da praktično identične
rezulatate kot EKG, tako da zadostuje že ta. Meritve za MKG potekajo, tako da z več sondami
naenkrat merimo magnetno polje, ki ga oddaja človek.
Je pa MKG zelo uporabna metoda pri merjenju kardiograma fetusa. EKG fetusa je namreč
poln materinega šuma, medtem ko ga pri MKGju ni.
6
4.Srčne bolezni
4.1.Koronarna srčna bolezen
Pri koronarni srčni bolezni je motena oskrba srčne mišice s krvjo. V večini primerov je razlog
zoženje koronarnih srčnih žil, redko pa je zmanjšana prekrvitev srčne mišice posledica
nenadnega krča koronarnih arterij. Srčna mišica mora biti stalno oskrbljena s primerno
količino kisika in ne more, kot na primer mišice na nogah, določen čas shajati z manjšo
količino kisika, zato ji pri zmanjšani oskrbi s kisikom grozi neke vrste zadušitev. To stanje
strokovnjaki označujejo z izrazom ishemija.
4.1.1.Angina pektoris
Angina pektoris, slovensko srčni krč ali prsna stiska, je znak bolezni koronarnih arterij oz.
motene prekrvavitve srčne mišice. Pojavlja se ob naporu in mine s počitkom.
Najpogostejši simptom je bolečina, ki nastane zaradi nezadostne prekrvavitve srčne mišice.
Bolečina se lahko pojavi v:
- levi rami,
- ledvenem predelu hrbtenice,
- vratu in grlu kot občutek dušenja,
- spodnji čeljusti ali zobeh,
- v trebuhu kot občutek težke prebave,
- na mestu prejšnje poškodbe (npr. zlom roke, okvare hrbtenice, gnili zob).
Vzroki so:
- telesni napor,
- čustva (jeza, razburjenje, nemir),
- prevelik obrok hrane,
- hitre temperaturne spremembe okolja,
- moreče sanje.
Bolečino olajšamo s počitkom, ki povzroči znižanje srčnega utripa in krvnega tlaka in s tem
znižanje potreb srčne mišice. Napad naj bi minil v 15-20 minutah počitka, če pa traja več kot
pol ure, je huda in jo spremljajo bledica, znojenje, slabost in bruhanje, je velika verjetnost, da
gre za srčni infarkt.
4.1.2.Ateroskleroza
Ateroskleroza ali poapnenje žil je ena najpogostejših bolezni srca in ožilja. Posebno pogosta
je v razvitih deželah; vedno več je dokazov, da je povezana s prehrano in načinom življenja.
Pri aterosklerozi gre za proces odlaganja maščob v steno arterij in mašenje teh žil, ki iz srca
dovajajo kri vsem organom. Ta proces poteka postopno in brez posebnih svarilnih znakov,
zato je aterosklerozo predvsem potrebno z vsemi sredstvi preprečevati.
7
Vzroki so:
- debelost,
- sladkorna bolezen,
- kajenje,
- visok krvni tlak,
- visoka koncentracija maščobe v krvi.
4.1.3.Srčni infarkt
Po razpoku aterosklerotične lehe nastane strdek in v kratkem času popolnoma zapre pretok
skozi koronarno arterijo. Del srčne mišice, ki ga oskrbuje ta žila, ni več prekrvljen in ne dobiva
več kisika in hranil. Mišične celice srca po kratkem času pričnejo odmirati. Tako nastane srčni
infarkt, najpomembnejša in najhujša posledica koronarne srčne bolezni.
Vzroki za srčni infarkt so enaki kot pri angini pektoris. Pojavijo se tudi enake bolečine, ki pa
se pri srčnem infarktu pojavijo tudi med mirovanjem in trajajo več kot 20 minut. Spremljajo
ga slabost, znojenje in dušenje. Včasih pa bolnik bolečine ne prepozna. To so predvsem
sladkorni bolniki in starostniki. Bolečina je odsotna, pojavi se dušenje, pomanjkanje zraka,
lahko tudi izguba zavesti. Govorimo o »nemen« infarktu.
4.1.4.Srčno popuščanje
Pri srčnem popuščanju srce ne more več črpati dovolj velike količine krvi skozi telo za
presnovne potrebe. Zaradi tega so organi slabo preskrbljeni s kisikom in hranilnimi snovmi.
Neustrezna prekrvitev organov sproži v telesu vrsto reakcij, ki so sprva koristne, če pa trajajo
dlje časa, so škodljive in odgovorne za slabše delovanje srca.
Vzroki so:
- koronarna srčna bolezen,
- visok krvni tlak,
- redkeje napaka na srčnih zaklopkah ter kardiomiopatije (to so bolezni srčne mišice),
- kajenje,
- debelost,
- telesna neaktivnost,
- čezmerno pitje alkohola,
- povišana raven holesterola.
Znaki popuščanja srca:
- zmanjšana zmogljivost,
- težko dihanje,
- povečanje bitja srca pri naporih,
- pogostejše tiščanje na vodo ponoči,
- kronični kašelj, ki se pojavlja pri obremenitvi,
- hladne okončine,
- otekanje nog, gležnjev,
- modrikaste ustnice, nos.
8
Bolezen moramo pozdraviti takoj, kajti drugače napreduje in lahko pride do odpovedi srca.
4.2.Motnje srčnega ritma
Zdravo srce udari približno od 60- do 100-krat na minuto. Če je bitje srca neenakomerno oz.
močno pospešeno ali upočasnjeno, govorimo o motnjah srčnega ritma ali aritmiji.
Veliko ljudi ima lahko blage in kratkotrajne motnje, pri katerih se srce nato hitro vrne v svoj
normalni ritem (sinusni ritem). O bolezenskih motnjah srčnega ritma govorimo šele takrat,
ko so pojavljajo pogosteje, trajajo dlje časa ali so zelo izrazite. V takem primeru namreč lahko
sprožijo motnje v krvnem obtoku in ogrozijo oskrbo telesa s krvjo.
Motnje srčnega ritma nastanejo:
- zaradi drugih bolezni srca (infarkt, angina pektoris,…),
- kot posledica jemanja nekaterih zdravil, alkohola,
- duševne motnje,
- prevelika teža,
- nepravilna prehrana,
- stres,
- premalo gibanja,…
Med bolezni srca spadajo tudi kardiomiopatije (različne okvare srčne mišičnine) in okvare
srčnih zaklopk, ki pa se pojavljajo veliko bolj redko kot zgoraj naštete in podrobneje opisane
bolezni.
9
5.Zdravljenje
Zdravljenje lahko razdelimo na dva dela – neinvazivni in invazivno. Neinvezivne metode so
zdravljenje z zdravili, pravilno prehranjevanje ipd. Med invazivne metode pa spadajo
transplantacija, bypass-i, srčni vzpodbujevalniki, žilne opornice in drugi načini, ki zahtevajo
posege v človeško telo.
5.1.Umetno srce
Na leto je približno 20.000 doniranih src, a je potreba po njih še 1x večja. Raziskovalci iz
celega sveta so kot mozaik košček za koščkom zdizajnirali in izdelali umetno srce nove
generacije
katero
bo
permanentno
nadomestilo bolnega. 15 let razvoja je
pripeljalo do skorajda popolnega umetnega
srca. V celoti pripravljeni za implantacijo so
krenili iz razvoja v klinično testiranje na
ljudeh. Pripravlja se tudi masovna proizvodnja
linija in načrtujejo, da bo leta 2011 na voljo
proizvedenih dovolj src za vse bolnike, ki jih
bodo potrebovali.
Umetno srce ima obliko in velikost pravega
srca in ima enak iztisni volumen. Prototip uporablja tehnologijo umetnih zaklopk, katere se
že uporabljajo v kardiokirurgiji. Dosedanja umetna srca imajo velike probleme z zavrnitvami
človeškega organizma in enakomernim kroženjem krvi po telesu. Za rešitev slednjega
problema so uporabili umetna vzgojena živalska tkiva obdelana z raznoraznimi kemikalijami.
Dosedaj so bila nova umetna srca testirana digitalno in na živalih. O napakah in zapletih ni
poročil tako, da so na pravi poti.
Dosedanje umetno srce, ki je na voljo, je bilo od leta 2000 implantirano 220 pacientom.
5.2.Srčni vzpodbujevalnik
Spodbujevalnik srčnega utripa je elektronska naprava, ki odpravlja motnje srčnega ritma z
električnimi impulzi, ki jih oddaja v takšnih intervalih, kakor to zahteva normalno delovanje
srca, v skladu s potrebami človekovega telesa. Srčni spodbujevalniki so elektronsko
programirani tako, da ob motnjah srčnega utripa, ki izhajajo iz srčnega centra vodnika
(sinusnega vozla), nadomestijo lastni vodnik srca in usmerjajo utrip tako, da posnemajo
normalno prevodno zaporedje v srcu in pretok krvi v ožilje. Spodbujevalniki se najpogosteje
uporabljajo za odpravljanje nenormalno počasnega utripa srca. Če se le-to upočasni pod
določeno mejo, začne spodbujevalnik oddajati električne impulze v takšnem zaporedju,
kakor to zahteva normalno delovanje srca.
Srčni spodbujevalnik je sestavljen iz generatorja električnih impulzov in enega ali dveh
kablov, ki prevajata te impulze v srce. Generator vsebuje baterijo in elektronsko vezje.
Baterija oddaja rahle električne impulze, ki spodbujajo srce, kadar je to potrebno.
Elektronsko vezje pa deluje kot mini-računalniški center, ki uravnava časovne intervale med
10
impulzi tako, kot bi jih sicer sprožal normalni utrip. Kabel je
izolirana žica, po kateri potujejo električni impulzi v srce in
spodbujajo njegov utrip. Prek kabla generator zaznava tudi
lastno električno aktivnost srca in se z njo usklajuje. Glede na
vrsto bolnikovih zdravstvenih težav se uporabljata dva tipa
spodbujevalnikov: enoprostorski spodbujevalnik, ki ima en
kabelski vod, preko katerega se prenašajo impulzi v en prostor
srca, v desni predvor ali desni prekat in nazaj. Dvoprostorski
spodbujevalnik ima dva kabelska voda, nameščena v dveh
prostorih srca, v desnem preddvoru in desnem prekatu.
Generator impulzov, skupaj z enim ali dvema kabloma, sestavlja
celoto, ki nadzoruje delovanje srca. Ta sistem zaznava signale, ki
jih oddaja srce in prihajajo preko kablov nazaj v generator, na
osnovi teh podatkov pa mini-računalnik ugotavlja, kdaj so potrebni spodbujevalni impulzi in
jih v tem ritmu prične oddajati. Tako se odpravljajo motnje utripa in zagotavlja telesu
potrebna
količina
krvi.
Spodbujevalnik je občutljiva elektronska naprava, ki jo lahko zmotijo različna električna
sevanja in delovanje strojev in aparatov, ki to povzročajo. Osebe s srčnim spodbujevalnikom
se morajo zato izogibati močnim izvorom električne energije in direktnim stikom z njo.
5.3.Žilna opornica
Žilna opornica je kovinska mrežica iz nerjavečega jekla, nitinola ali zmesi kovin. Uporabljamo
jo za znotrajžilno oporo stene na mestu zožitve, kronične zapore ali disekcije z namenom
povečanja žilne svetline. Opornica se razpre samoraztezno ali jo razširimo z balonom. Dobra
žilna opornica je radiopačna ali vsaj jasno označena z markerji za natančno postavitev in je
fleksibilna, da se dobro prilega žilni steni.
Zaželjeno je, da je površina kovine
gladka, da ne draži žilne stene, da nudi
dovolj radialne moči in da ni
feromagnetna. Pri samoraztezni opornici
je zaželjena možnost repozicije.
11
6.Zaključek
Kot smo spoznali je srce eden od najpomebnejših organov telesa. Je centralna črpalka, ki
skrbi, da so vsi ostali organi ustrezno prehranjeni. Je dokaj enosatvno zgrajeno, a je njegovo
delovanje in predsvem regualcija tega delovanja precej kompleksna. Prizadanejo ga lahko
številne
bolezni ali napake, ki
pa
jih večinoma
uspešno
zdravimo.
V prihodnsoti lahko pričakujemo še bolj zanesljive in bolje delujoče, predvsem pa za telo bolj
sprejemljive umetne nadomestke. Žal bodo zaradi našega načina življenja (če bo ostal tak kot
je), vedno bolj potrebni.
7.Viri
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
http://gimvic.org/projekti/timko/cloveskotelo/gasperin/Srce.html
http://www.texasheart.org/HIC/ANATOMY/anatomy2.cfm
http://www.guthrie.org/services/cardiac/procedures/nuclear_stress.asp
http://www.ieo.ntnu.edu.tw/ENG/faculty/HCYang/hcyang-r-left-2.htm
http://www.vasacor.si/pages/angina.pdf
http://www.lek.si/slo/skrb-za-zdravje/srce-ozilje/
Journal of Health Cardiology
http://www.dkom.si
12