The Heart Assco. Prof. Sarawoot Bunbupha, Ph.D. 1 วตัถุประสงค ์ 1. อธิบายลักษณะทางกายวิภาคศาสตร์ของหัวใจ (heart anatomy) 2. อธิบายการไหลเวยีนเลือดผา่นหวัใจ 3. อธิบายสรีรวทิยาของกลา ้ มเนÊ ือหวัใจ 4. อธิบายรอบการทํางานของหัวใจ (Cardiac cycle) 5. อธิบายการเกิดเสียงหวัใจ(Heart sound ) 6. อธิบายการควบคุมและบอกปัจจยัทีÉมีผลต่อการทาํงานของหัวใจ หลงัจากสิÊนสุดการเรียนในชัÉวโมงนิสิตสามารถ 2 Cardiovascular system Blood Heart Blood vessels Lymphatic system Anatomy of the heart Cardiac muscle Cardiac cycle Heart sound Regulation of heart pumping Factors that control heart function Outline 4 What is the heart’s function? It pumps blood through a system of blood vessels. It is central part of the circulatory system. Rt. ventricle pumps blood to the lungs to get oxygen. Lt. ventricle pumps blood to the body to deliver oxygen and nutrients.
Anatomy of the heart ตําแหน่งของหัวใจ (Location of heart) อยรู่ะหวา่งปอด 2 ข้าง (middle mediastinum) เ ห นื อ ต่ อ ก ล า้ ม เ นÊื อ ก ะบัง ลม ด า้ น ห ล งั ต ร ง ก บั body ของ T 5 - T 8 ด้านหน้าเป็ นกระดูก sternum ส่วนยอดหวัใจ(apex) ชÊีลงล่า ง อ ยตรงู่ ช่ อ ง ร ะ ห ว า ่ ง ซีÉ โ ค ร ง (intercostal space) ทีÉ 5 ส่ ว น ฐ า น ห วั ใ จ(base) อ ย ต ู่ ร ง ช่ อ ง ร ะ ห ว า ่ ง ซีÉ โ ค ร ง (intercostal space) ทีÉ 2 Pericardium Fibrous pericardium Serous pericardium parietal pericardium visceral pericardium ผนังหัวใจ (Wall of the heart) Epicardium (visceral layer) ประกอบด้วย mesothelium และเนÊือเยอืÉเกีÉยวพนั บางทีอาจพบไขมันจํานวนมาก Myocardial เป็นชÊนัทีÉ ห น า ทีÉ สุ ด ป ร ะ ก อ บ ด ว้ ย ก ล า้ ม เ นÊื อ ห วั ใ จ(cardiac muscle ) ความหนาของ myocardium แ ต่ ล ะ บ ริ เ ว ณ จ ะ ไ ม่ เ ท่ า ก นั Endocardium ประกอบด้วย endothelium บุ อ ย ภ ู่ า ย ใ น ห อ ้ ง ห วั ใ จ ทÊ งั ห ม ด ต ล อ ด จ น ลิÊน ห วั ใ จ Chambers of the heart The heart is divided into four chambers Atrium มี 2 หอ้งซา้ยและขวาแยกจากก นั โ ด ยinteratrium septum Ventricle มี 2 ห อ ้ ง ซ า ้ ย แ ล ะ ข ว า แ ย ก จ า ก ก นั โ ด ย interventricular septum Located between the chambers Coronary (atrioventricular) sulcus Interventricular sulcus ①② IEPiaidium, ณื๊ LT ① 2.1 O 2.2 O ① ④ เอง o cro Alv ในสุด Rk
สมองใหญ่ cerebrum Atrioventricularvalves Tricuspid valve กÊนัระหวา่ง right atrium และ right ventricle Mitral (bicuspid) valve กÊนัระหวา่ง left atrium และ left ventricle Semilunar valves Pulmonary valve กÊนัระหวา่ง right ventricle และ pulmonary trunk Aortic valve กÊนัระหวา่ง left ventricle และ aorta Valves of the heart Mitral and aortic valves (the left ventricular valves) Function of the Valves Atrioventricular Valves Function of the Papillary Muscles Aortic and Pulmonary Artery Valves Prevent backflow of blood from the ventricles to the atria during systole. Prevent their bulging too far backward toward the atria during ventricular contraction Prevent backflow from the aorta and pulmonary arteries into the ventricles during diastole Rapid closure and rapid ejection Strong yet very pliable t เลือดออกจาก❤artery เลือดกลัเบข้❤าveins duitui aiatiosa ← ← แบ่ซ้งายขวา Ay ฑื๋หื๊ป้องกั การไหล น ย้อนกลัของ บเลือดตอนบีบตัว ถ้หดา ปิญ ป้องกัเลืนอดไหลย้อน ขึ้นไปด้านบน ตอนคลาย ยืดหยุ่น
Internal heart anatomy Heart and circulatory system Overview of circulatory system Superior vena cava Inferior vena cava Rt. atrium Rt. ventricle Tricuspid valve Pulmonary trunk Rt. Lung Rt. pulmonary artery Lt. pulmonary artery Lt. Lung Rt. pulmonary veins Lt. pulmonary veins Lt. ventricle Lt. atrium Body Aorta Mitral valve Aortic valve Pulmonary valve Blood supply to the heart หด→ปิด pา µ0 8แ natyaitetydiseaa หลอดเลือดไปเลี้ยง❤มีการตีบต้ 1น mตามมา Heartfailure F เลือดดํา ° v1กลับ t Rk บนขวา เข้า ④µ 0แก9tyattetyตอนdiatok
17 The innervation of the heart Autonomic nervous system กล้ามเนืÊอหัวใจ (Cardiac muscle) เซลลม์ ีการแต่งแขนงเชืÉอมโยงกนั (branching) นิวเคลียส 1 อนัอยตู่รงกลางเซลล์และมีmitochondria จํานวนมาก ระหวา่งเซลลเ์ชืÉอมต่อกนัดว้ย intercalated disc (Z line) การหดตัวมีลักษณะเป็ นเซลล์รวม (syncytium) ถูกควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนมัติ อยนู่อกอาํนาจควบคุมของจิตใจ(involuntary) Three type of tissues in the heart 2. Pacemaker cells (nodal cells) 3. Conducting cells SA-node, sinoatrial node AV-node, atrioventricular node Internodal tract pathway Bundle of His Purkinje system Purkinje fiber Bundle of His 1. Cardiac muscle fiber (myocardium) Mechanism of Cardiac Muscle Excitation-Contraction Coupling and Relaxation สร้างญื๋ ญาณเร็ขึ้วขึ้น Stm:④ ④⑤ ④ Paice: ④ห้ฐื๊ AvAPได้เร็ขึ้วขึ้นHR หดพร้อมกัน บ งื้9tdium BbkkeiSAµ HRJ contraแรงจะสัมพักั นธ์บ mtenemara ถ้ยาาแห่ Paapump, • ํา ได้ µน ① หํ๋ ป๋อ tงไไ ทําให้ห้ใน 2 ①หํ๋aแ เข้เ ากิdepo ด ณั่ตัแรง วขึ้น ° ]aeaaApวิ่ง มาถึง caกลัเบข้skา ถูขัก ออก บนอกaแ นําAP จักับimminc บ mmiic.คลายหํ๋
21 Mechanical properties (คุณสมบัตทิางกลศาสตร์ของกล้ามเนืÊอหัวใจ) No tetanus Cardiac Cycle Systole Diastole Phase 1 – Ventricular filling Ventricular relaxation Decrease ventricular pressure A-V valves open Ventricular filling passively Additional 80% filling Third heart sound Cardiac Cycle Phase 2 - Atrial Systole (atrial contraction) P wave Atrial contraction Additional 20% filling Fourth heart sound End-diastolic volume (EDV; 120 ml) End-diastolic pressure (EDP; 5-8 mmHg) Cardiac Cycle ง tetanusเกิจาก ดการ①ถี่ๆกนหด. ๆ หดตัเกว ร็ค้งางไ1ม่ เกิกัดบกน❤ ช่วงที่ หดตนด้ อีก °นํ๋ ② d ③ t Phae ④ งื๋ 0 °น ° จะหดอีไกด้ ① ② ④ ⑤ บีบเลือด❤ห้องบนล่าง °0g.µ ht tiadepo ล่างซ้าย µล๋อเลือดอยู่ รูญื๊ ห้องบน2° ti รัเ บลือด S4 เกิดdบีบลงห้องล่าง ลงห้องล่าง รวมกับห้องล่าง เมื่สิ้อสิ้นสุด Phase2 เกิ←ด 1 ช่วงคลยํา ขม๓รเลือดที่เหลืออในยู่ห้องล่างเรียกว่EDV า
Phase 3 - Isovolumetric Contraction QRS complex Ventricular contraction No change of ventricular volume Increased ventricular pressure (LV = aorta; 80 mmHg) A-V valves close First heart sound Cardiac Cycle Rapid Ejection Ventricular contraction Decreased ventricular volume Ventricular pressure rises Semilunar valve open Blood flow out of ventricle Systolic pressure (125 mmHg in aorta and 25 mmHg in pulmonary trunk) Reduced Ejection T wave Decrease ventricular pressure Phase 4 – Ventricular Ejection Cardiac Cycle Phase 5 - Isovolumetric Relaxation Ventricular relaxation No change of ventricular volume Pressure in ventricle drops Semilunar valve close Second heart sound End-systolic volume (ESV; 50 ml) Increased blood flow into atrium Cardiac Cycle Events of the cardiac cycle for left ventricular ปริมาตรขภื๋ เลือด สูสดงที่ ❤ห้องล่างอที่ ยู่ สิ้นสุด 4tiiakoแหรือ แยงlumettkcmtia °_ o งู๋ ฑุ๊ญื้ ฬฺ ฑิ๋ ญูฐู่หื i ° ฐื๋ ออ hาไไ ° J uw µµ sz t คลาย ท๋ _ ฏื๊ฐู่ ปริมาตรเลือดที่เหลือ อในยู่❤ห้องล่าง ° pressure๓ ฒุ
Relationship of the Electrocardiogram to the Cardiac Cycle P wave is followed by atrial systole QRS complex begins slightly before the onset of ventricular systole T wave occurs slightly before the end of ventricular contraction Heart sound (เสียงห ัวใจ) First heart sound (S1) Second heart sound (S2) Third heart sound (S3) Fourth heart sound (S4) Murmurs Heart sounds are the noises generated by the beating heart and the resultant flow of blood through it. First heart sound (S1) "lub" of "lub-dub" (เสยีงตํ ŕ ายาว) ความถีตŕํ ŕ า (25-40 Hz) Duration 0.14 sec Sudden closure of the AV valves Composed of components M1 (mitral valve closure) and T1 (tricuspid valve closure) Normally M1 precedes T1 slightly Stethoscope can be heard Sudden closure of the AV valves Second heart sound (S2) Sudden closure of the semilunar valves "dub" of "lub-dub" (เสียงแหลม) ความถีสŕงู (50 Hz) Duration 0.11 sec Sudden closure of the semilunar valves Composed of components A2 (aortic valve closure) and P2 (pulmonary valve closure) Normally A2 precedes P2 Stethoscope can be heard a.maa.im ช่วงท้ายventricularejection ✓ stem ผิบาด รู ✓ a.maa.im Ismumettkmtian ImmmetricRelaxation w ma เลือดไหลไปบนลิ้นเกิเ ดสียง mm m,ปิก่ ดอนเปิดตาม A2ปิก่ ดอนPเปิตาม ด
Third heart sound (S3) Also called a protodiastolic gallop, ventricular gallop (ความถีตŕํ ŕ าและเบามาก) It occurs at the beginning of diastole after S2 Occurs with rapid blood flow from atrial to ventricle It can often be recorded in the phonocardiogram Causes Normally in children, adolescent and young adults Pathological - Congestive heart failure* - Myocardial infarction Fourth heart sound (S4) Also called a presystolic gallop or atrial gallop (ความถีตŕํ ŕ าและเบามาก) Occurs at the end of diastole and immediately before S1 Occurs with atrial contraction which causes rapid blood flow from atrial to noncompliant ventricle It can often be recorded in the phonocardiogram Causes Atrium contracting forcefully Pathological - Ventricular hypertrophy (decreased ventricular compliance) Murmurs Murmurs caused by valvular lesion A result of turbulent flow of blood strong enough to produce audible noise. Murmur types AV valve regurgitating Semilunar valve stenosis Systolic murmurs AV valve stenosis Semilunar valve regurgitating Diastolic murmurs Continuous murmur Ventricular septum defects End-Diastolic Volume (EDV) End-Systolic Volume (ESV) Stroke Volume (SV) Volume at ventricular after atrial systole (120 ml) Volume at ventricular after ventricular systole (50 ml) Volume of blood pumped from the ventricle per beat Cardiac output (CO) Volume of blood pumped from the ventricle per minute Ejection fraction (EF) = (SV/EDV) x 100 (Normal ≥ 55%) Cardiodynamic parameters 8 g เลือดที่ ❤ห้องบนบีบลงไปชนกัห้ บองล่าง Ventricularfillingphase Attialmttan อาจจะได้ ยํในนเด็ก µ ห้น ไน บีบเลือดออกได้ น้อย ภาวะที่ ❤มีเลือดค้างในห้อง❤เยอะ ❤ห้องล่างคลายตื่ รับเลือดไม่ดี ขอสอบ ° ข้ใดอคือสาเหตุ syctdkl Diatdii llsovolumetticconttatim ④ ปริมาตรเลือดหอมญื๋ญื๊ nttation หลับีงบ ญู๊. cymfy, =EDVESVปริมาตรเลือดที่ ❤ห้องล่างบ็บอกไป ได้าครัง fgdnft ssvxHR ฅื๊ i หื่ฐํ่sus duma.ไµปิม่ด สาเหตุ systolicmimenitrawaiuerega เลือดดําแดง ปนกัน ทํ่ เลือดถูขั กบออกเมื่เ อทียบกัก่ บอนบีบ
Regulation of Heart Pumping Intrinsic The Frank-Starling Mechanism Extrinsic Sympathetic and parasympathetic nervous system Hormone Effect of potassium and calcium ions on heart function The Frank-Starling Mechanism Concepts of Preload and Afterload Preload is usually considered to be the end-diastolic pressure when the ventricle has become filled. Afterload the load against which the muscle exerts its contractile force. Control of the heart by the sympathetic Sympathetic effect Heart rate Contractility Norepinephrine + β1 adrenergic receptors กน❤อ. ในยู่คยาวที่ เหมาะสม ฒืงู่ จะหดได้ umw ④าก\ แล้หดว ตัไว ด้ ไม่ แรง EDVมาก ยืมาก ด แรงบีบมาก ฐื๊ ⑦ ②ความยาวกน❤. ④ ชุ๋ขู Y ขูหุมหุ๋µขุหุ๊เกิดไ ขึ้น ด้ ในกรณี IEM myocardium สูงEDVเยอะยิ่ดีง เยอะไม่ดี1 มัต้ นาน ถ้สูาง แรงต้านมาก svลดลง tticstenosis Leffrdหดแรงขึ้นเร็ขึ้วขึ้ น Intrinsic Extrinsic
Control of the heart by the sympathetic and parasympathetic Effect of Catecholamines Effect of Thyroid hormone Effect of Hormone on Heart Function Heart rate Contractility Norepinephrine and epinephrine Heart rate Contractility β1 adrenergic receptors expression and sensitivity Effect of Potassium Ions Effect of Potassium Ions on Heart Function Hyperkalemia - Weakness and decreased heart rate - Block conduction of the cardiac impulse - [K+] 8 to 12 mEq/L can cause such weakness of the heart and abnormal rhythm that this can cause death. - Cardiac arrest (diastole) Hypokalemia - Sinus tachycardia - Tachycardia arrhythmia Effect of Calcium Ions Effect of Calcium Ions on Heart Function Hypercalcemia - Increased contractility - Cardiac arrest (systole) Hypocalcemia - Weak contraction However, calcium ion levels in the blood normally are regulated within a very narrow range. Therefore, cardiac effects of abnormal calcium concentrations are seldom of clinical concern. × ขับ Hype tmn µพุหุฅืญื๋ถื๋ ไง ไต เต้เนร็ขึ้วขึ้ จากขึ้นsmode นสัําญญาณเร็ว หดตัแรง ว µm BPสูง Nห๋รักษาปริมาตรและค.เข้มข้นํ้ นในร่างกาย tn:รักษาtestingmem.potential.การทํางาน❤ ntiaHilityt มีผืต็ภื๊ฑื่น๊วื๋
Effect of Temperature on Heart Function Hyperthermia Hypothermia Ex; fever or exercise Increased heart rate and contractility Prolonged elevation of temperature decreased contractility Decreased heart rate 46 Cardiac output (CO) Stroke volume (SV) Heart rate (HR) End diastolic volume (EDV) End systolic volume (ESV) Ejection fraction = (SV/EDV) x 100 Venous return The relationship between cardiodynamic parameters HR = heart rate SV = stroke volume SV = EDV - ESV (EDV = 120 ml, ESV = 50 ml) SV = 120 - 50 SV = 70 ml HR = 72 beat/min CO = 72 x 70 CO = 5,040 ml CO = 5-6 L or 90 ml/min/kg Cardiac index = 3 L/min/m2 Cardiac output Cardiac output (CO) = HR x SV Cardiac output (CO) is amount of blood ejected by each ventricle per minute. Cardiac output decides the rate of blood flow to the different parts of the body. Decrease in cardiac output Decrease in blood flow SV = EDV - ESV Venous return Cardiac compliance Filling time Atrial contraction Contractility (Inotropic effect) Afterload Resistance (TPR) Preload (Frank-Starling law) Intracellular Ca2+ level - Sympathetic - Catecholamines Factors affecting cardiac output Thyroid hormone Plasma Ca2+ level Athlete Cardiac output (CO) = HR x SV ปริมาตรเลือดดําที่ กลับเข้าสู่ ❤ ① ถ้จะาเพิ่มงบ ° ต้ ° ต้องลด m อ คะห i ยุน ญืณิญื๊ย่ Esv จะนมื่ ๓ cuentriaiartmingนานรัเ บลือกเยอะสาเหตุ mventiitiiim แรงแวบมาก t.uaocmtriction ถ้แเรา ต่ว่ปกา ติHF aorticstenosis EF= ×100=58.33 Normalss EX.HRA:8ณื๋ทื๊ตื๋ญื๊ เลือดบีอกบได้ ไม่ดี Bnsocoจะมาก sm บ่งบอกประสิทธิภาพ 4งานfillingtimeลดมาก การทํางานของ❤ห้องล่าง tต่า
49 Factors affecting afterload Factors affecting heart rate Chronotropic effect Positive chronotropic Negative chronotropic Sympathetic activity High catecholamines Thyroid homone M2 receptor antagonists Parasympathetic activity Bata-blockers Ca2+ channel blockers Hypoxia Hyperkalemia Cardiac output (CO) = HR x SV 51 References • mmpim. แรงในการ หด µ อัตราเร็ว _ opaasym ถ้เ า สีนํ้ ยา เสียเลือดmmeลด→แทงหาtetetnลด→EDVลด→svลด→เวลา→แลด compensateโดยBamflex±ฐงุฒื R →BPสูง mittalvalue, Aottiivalue, ④54M APนานReftaitoryperiodน ษื้หื๊•หห. ejection uentelaxatimsemilunqxclose Phase2Atrialconttai 60,50.se MAP=0XTPR Attialmttac, แหงแ tetutn เvพิ่มบมาตราลือ แม
6 6 6 7 7 7 7 8 12 12 12 13 13 The heart 8 8 8 9 9 9 9 10 10 10 10 10 10 11 11 11 11 12 5 5 5 6 1 1 2 2 2 3 3 4 4 4 5