Bắt đầu từ chương này, chúng ta sẽ cùng thảo luận về tim và hệ thống tuần hoàn. Tim như Hình 9-1 thật sự là hai cái bơm riêng biệt: tim phải bơm máu qua phổi, và tim trái bơm máu qua hệ thống tuần hoàn cung cấp máu cho các cơ quan và các mô trong cơ thể. Lần lượt, mỗi bên tim là một cái bơm hai buồng gồm một tâm nhĩ và một tâm thất. Mỗi tâm nhĩ là một mồi bơm yếu cho tâm thất, giúp máu đi vào tâm thất. Các tâm thất sau đó cung cấp sức bơm chính đẩy máu qua (1) tuần hoàn phổi nhờ tâm thất phải hoặc (2) qua tuần hoàn hệ thống nhờ tâm thất trái. Những cơ chế đặc biệt trong tim gây ra một chuỗi liên tục duy trì co bóp tim hay được gọi là nhịp tim, truyền điện thế hoạt động khắp cơ tim để tạo ra nhịp đập của tim. Hệ thống điều hòa nhịp tim này sẽ được giải thích ở Chương 10. Trong chương này, chúng tôi sẽ giải thích làm thế nào mà tim lại hoạt động như một cái bơm, bắt đầu với các chức năng đặc biệt của cơ tim.

SINH LÝ CƠ TIM

Cơ tim có ba loại chính: cơ tâm nhĩ, cơ tâm thất, và các sợi chuyên biệt hưng phấn và dẫn truyền. Loại cơ tâm nhĩ và cơ tâm thất co lại theo cách tương tự cơ vân, ngoại trừ thời gian co dài hơn. Tuy niên, các sợi chuyên biệt hưng phấn – dẫn truyền của tim co rất yếu do chúng chứa ít sợi co cơ; thay vào đó, chúng có thể tự phóng điện một cách tự động dưới hình thức của điện thế hoạt động hoặc dẫn truyền điện thế hoạt động của tim, tạo ra một hệ thống kích thích điều hòa nhịp điệu của tim.

GIẢI PHẪU SINH LÝ CỦA CƠ TIM

Hình 9-2 thể hiện mô học của cơ tim, chứng minh các sợi cơ tim sắp xếp trong một mạng lưới, với các sợi phân chia, tái hợp, và trải rộng liên tục. Lưu ý rằng các sợi cơ tim có vân giống như cơ vân. Hơn nữa, cơ tim có các tơ cơ điển hình chứa các sợi actin và myosin gần như đồng nhất với các sợi được tìm thấy trong cơ vân; các sợi này nằm cạnh nhau và trượt trong khi co lại theo cách giống như cơ vân (xem Chương 6). Tuy nhiên, theo cách khác, cơ tim khá khác biệt so với cơ vân, như chúng ta sẽ được thấy sau đây.

Cơ Tim Là Một Hợp Bào. Vùng tối cắt ngang sợi cơ tim trong Hình 9-2 được gọi là đĩa xen; chúng thật sự là các màng tế bào tách các sợi cơ tim ra riêng rẽ từ một sợi y hệt. Đó là các sợi cơ tim được tạo nên từ nhiều tế bào riêng rẽ kết nối thành chuỗi và song song với nhau.

Tại mỗi đĩa xen các màng tế bào hợp nhất với nhau tạo thành mối nối “truyền dẫn” thấm qua được (khe nối) cho phép các ion khuếch tán một cách nhanh chóng. Do vậy, từ khía cạnh một chức năng, các ion di chuyển một cách dễ dàng trong dịch nội bào theo suốt chiều dài sợi cơ tim và nhờ đó điện thế hoạt động dễ dàng chạy từ một tế bào cơ tim sang tế bào tiếp theo, qua các đĩa xen.

Như vậy, cơ tim là một hợp bào của nhiều tế bào cơ tim, trong đó các tế bào tim liên kết rất chặt chẽ và khi một tế bào trở bị kích thích thì điện thế hoạt động nhanh chóng lan đến mọi tế bào cơ tim.

Trái tim gồm hai hợp bào: hợp bào nhĩ, cấu tạo nên các vách của hai tâm nhĩ, và hợp bào thất, tạo nên vách của hai tâm thất. Tâm nhĩ và tâm thất ngăn cách bởi mô xơ bao quanh lỗ van nhĩ thất (A-V) ở giữa tâm nhĩ và tâm thất. Bình thường, điện thế hoạt động không được dẫn truyền trực tiếp từ tâm nhĩ sang tâm thất. Thay vào đó, chúng chỉ được dẫn truyền nhờ hệ thống dẫn truyền đặc biệt gọi là bó nhĩ thất (bó AV), đây là một bó các sợi dẫn truyền có đường kính vài milimet, chúng ta sẽ thảo luận tiếp ở Chương 10.

Sự phân chia của cơ tim thành hai hợp bào chức năng cho phép tâm nhĩ co một thời gian ngắn trước khi tâm thất co, đó là điều quan trọng cho hiệu quả co bóp của tim.

ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG TRONG CƠ TIM

Điện thế hoạt động được ghi lại trong một sợi cơ tâm thất (Hình 9-3), trung bình khoảng 105 milivon, có nghĩa là điện thế nội bào tăng lên từ một giá trị rất âm, khoảng -85 milivon, thành một giá trị hơi dương, khoảng +20 milivon, trong mỗi lần đập. Sau khi bước đầu đạt đỉnh, màng cẫn khử cực trong khoảng 0.2 s, thể hiện bằng một cao nguyên, sau khi kết thúc cao nguyên là sự tái cực đột ngột. Sự xuất hiện của cao nguyên trong điện thế hoạt động làm cho tâm thất co với thời gian dài gấp 15 lần thời gian co của cơ vân.

Cái Gì Làm Cho Điện Thế Hoạt Động Kéo Dài và Sự Xuất hiện Của Cao Nguyên? Tại sao điện thế hoạt động của cơ tim lại kéo dài và tại sao lại xuất hiện một cao nguyên, trong khi điện thế hoạt động của cơ vân lại không có cao nguyên? Cơ sở lý sinh trả lời cho các câu hỏi này đã được trình bày ở Chương 5, nhưng tốt hơn chúng nên được tóm tắt ở đây.

Tối thiểu có hai sự khác biệt lớn giữa đặc tính màng cơ tim và cơ vân giải thích cho điện thế hoạt động kéo dài và cao nguyên ở cơ tim. Đầu tiên, điện thế hoạt động của cơ vân được tạo ra gần như toàn bộ do mở đột ngột một số lượng lớn các kênh natri nhanh cho phép một lượng cực lớn ion natri đi vào các sợi cơ vân từ dịch ngoại bào. Các kênh này được gọi là kênh “nhanh” vì chúng chỉ mở trong một vài 1/1000 s và sau đó đóng lại đột ngột. Khi việc đóng lại này kết thúc, tái phân cực xảy ra, và điện thế hoạt động trở lại tiếp tục trong vòng khoảng vài 1/1000 s.

Trong cơ tim, điện thế hoạt động được tạo ra do mở hai loại kênh: (1) kênh natri nhanh kích hoạt điện thế như trong cơ vân và (2) một tập hợp hoàn toàn khác các kênh canxi typ L (kênh canxi chậm), chúng được gọi là kênh canxi – natri. Tập hợp các kênh này khác với kênh natri nhanh, chúng mở chậm, và ngay cả khi quan trọng hơn nữa, chúng vẫn chỉ mở trong vài 1/10s. Trong thời gian này, một lượng lớn cả hai dòng ion canxi và natri đi qua các kênh này vào trong sợi cơ tim, và duy trì khử cực một thời gian dài, tạo ra cao nguyên trong điện thế hoạt động. Hơn nữa, các ion canxi đi vào trong giai đoạn cao nguyên kích hoạt quá trình co cơ, trái lại ion canxi làm co cơ vân lại bắt nguồn từ mạng nội cơ tương.

Chức năng khác biệt lớn thứ hai giữa cơ tim và cơ vân giúp giải thích cho cả điện thế hoạt động kéo dài và hiện tượng cao nguyên là: ngay sau khi bắt đầu điện thế hoạt động, tính thấm của màng cơ tim với ion kali giảm chừng 5 lần, một tác dụng không xảy ra ở cơ vân. Việc giảm tính thấm với kali có lẽ là do dòng canxi đi vào quá mức từ các kênh canxi chỉ cho vào. Dù là nguyên nhân gì, việc giảm mạnh tính thấm với kali làm giảm dòng ion kali tích điện dương ra ngoài trong giai đoạn cao nguyên của điện thế hoạt động và theo đó ngăn cản sự tái cực sớm của điện thế hoạt động về mức nghỉ. Khi kênh canxi – natri chậm đóng lại sau 0.2 – 0.3 s và dòng ion canxi, natri dừng đi vào, tính thấm màng với ion kali cũng tăng nhanh; sự mất đi nhanh chóng của kali từ các sợi cơ lập tức hoàn lại điện thế màng về mức nghỉ, kết thúc điện thế hoạt động.

Tóm Tắt Các Giai Đoạn Của Điện Thế Hoạt Động Của Cơ Tim. Hình 9-4 tóm tắt các giai đoạn của điện thế hoạt động trong cơ tim và dòng ion xảy ra trong mỗi giai đoạn.

Pha 0 (khử cực), mở kênh natri nhanh. Khi tế bào tim bị kích thích và khử cực, điện thế màng trở nên dương mạnh. Cổng điện thế kênh natri nhanh mở và cho phép natri nhanh chóng vào tế bào và khử cực tế bào. Điện thế màng tế bào đạt đến khoảng +20 milivon trước khi kênh natri đóng lại.
Pha 1 (bước đầu tái cực), đóng kênh natri nhanh. Kênh natri đóng lại, tế bào bắt đầu tái cực, và ion kali
ra khỏi tế bào nhờ mở kênh kali.
Pha 2 (cao nguyên), kênh canxi mở và kênh kali nhanh đóng. Một sự tái cực ngắn ban đầu xảy ra và điện thế hoạt động sau đó đạt đến cao nguyên như kết quả của (1) tăng thấm ion canxi và (2) giảm thấm ion kali. Cổng điện thế kênh ion canxi mở chậm trong giai đoạn 1 và 0, và canxi đi vào tế bào. Kênh kali sau đó đóng lại, và sự kết hợp của việc giảm ion kali đi ra và tăng dòng canxi đi vào làm cho điện thế đạt cao nguyên.
Pha 3 (tái cực nhanh), đóng kênh canxi và mở kênh kali chậm. Việc đóng lại của kênh canxi và tăng tính thấm với ion kali làm cho kali nhanh chóng ra khỏi tế bào, kết thúc cao nguyên và hoàn lại điện thế màng tế bào về mức nghỉ.
Pha 4 (điện thế nghỉ ở màng) trung bình khoảng -90 milivon

  Tốc Độ Dẫn Truyền Tín Hiệu Ở Cơ Tim. Tốc độ dẫn truyền của tín hiệu điện thế hoạt động kích thích dọc theo cả các sợi cơ nhĩ và thất là khoảng 0.3 – 0.5 m/s, hoặc khoảng bằng 1/250 tốc độ ở sợi thần kinh lớn và khoảng 1/10 tốc độ ở sợi cơ vân. Tốc độ dẫn truyền trong hệ thống dẫn truyền đặc biệt ở tim – sợi Purkinje – là rất nhanh, khoảng 4 m/s trong hầu hết các phần của hệ thống, điều này cho phép dẫn truyền tốc độ vừa phải của tín hiệu kích thích tới các phần khác nhau của tim, sẽ được giải thích ở Chương 10.

  Giai Đoạn Trơ Của Cơ Tim. Cơ tim có tính trơ giống như mọi mô có tính hưng phấn. Do vậy, giai đoạn trơ của tim là thời gian nghỉ (Hình 9-5), khi đó một xung tim bình thường không thể tái kích thích một vùng đã kích thích ở cơ tim. Giai đoạn trơ bình thường ở thất là 0.25 – 0.3 s, đây là khoảng thời gian kéo dài của cao nguyên trong điện thế hoạt động. Có một giai đoạn tương đối trơ thêm vào khoảng 0.05 s, khi mà cơ rất khó bị kích thích so với bình thường, tuy vậy vẫn có thể bị kích thích bởi một tín hiệu kích thích mạnh, như được chứng minh bởi một co bóp “sớm” trong ví dụ ở Hình 9-5. Giai đoạn trơ của cơ tâm nhĩ là rất ngắn so với tâm thất (khoảng 0.15 s ở tâm nhĩ so với 0.25 – 0,3 s ở tâm thất).

CẶP KÍCH THÍCH – CO CƠ. CHỨC NĂNG CỦA ION CANXI VÀ CÁC ỐNG NGANG

Thuật ngữ “cặp kích thích – co cơ” muốn nói đến cơ chế mà nhờ đó điện thế hoạt động làm cho các tơ cơ
trong cơ co lại. Cơ chế này đã được thảo luận với cơ vân ở Chương 7. Một lần nữa, có sự khác biệt trong
cơ chế này ở cơ tim ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng co bóp của cơ tim.

Giống như cơ vân, khi một điện thế hoạt động đi qua màng cơ tim, điện thế hoạt động lan rộng bên trong các sợi cơ tim theo suổt màng của các ống ngang (T). Điện thế hoạt động ở ống T lan truyền đến màng của các ống dọc cơ tương làm giải phóng ion canxi vào cơ tương từ các mạng nội cơ tương. Trong vài 1/1000 s khác, các ion canxi này khuếch tán vào các tơ cơ và xúc tác các phản ứng hóa học xúc tác cho sự trượt của các tơ actin và myosin dọc theo tơ cơ, làm cho cơ co.

Như vậy, cơ chế này của cặp kích thích – co cơ giống như ở cơ vân, nhưng có một tác dụng khá khác biệt. Hơn nữa để ion canxi được giải phóng vào cơ tương từ các túi của mạng nội cơ tương, ion canxi cũng tự khuếch tán vào cơ tương từ ống T trong thời gian xuất hiện điện thế hoạt động, khi mà kênh canxi phụ thuốc điện thế mở ra trong màng của ống T (Hình 9-6). Canxi đi vào tế bào sau đó hoạt hóa kênh giải phóng canxi, còn được gọi là kênh receptor ryanodin, trong màng của mạng nội cơ tương, làm giải phóng canxi vào cơ tương. Ion canxi trong cơ tương sau đó tác động qua lại với troponin để bắt đầu hình thành cầu nối và co lại nhờ cơ chế cơ bản giống như được mô tả đối với cơ vân ở Chương 6.

Nếu không có canxi từ ống T, sức co bóp của cơ tim sẽ giảm đáng kể do mạng nội cơ tương của cơ tim
phát triển kém hơn nhiều so với ở cơ vân và không dự trữ đu canxi để cung cấp cho toàn bộ sự co cơ. Tuy
nhiên, các ống T của cơ tim có chu vi gấp 5 lần các ống ở cơ vân, có nghĩa là thể tích sẽ gấp 25 lần. Ngoài ra, mặt trong ống T có một lượng lớn mucopolysaccharid tích điện âm và bắt giữ một lượng dự trữ ion canxi dồi dào, để sẵn sàng khuếch tán vào trong các sợi cơ tim khi một ống T xuất hiện điện thế hoạt động.

Sức co bóp của cơ tim phụ thuộc rất lớn vào nống độ ion canxi trong dịch ngoại bào. Trong thực tế, một quả tim đặt trong một dung dịch không có canxi sẽ nhanh chóng ngừng đập. Lý do là lỗ mở của ống T mở trực tiếp qua màng tế bào cơ tim để vào khoảng gian bào, cho phép dịch ngoại bào ở kẽ cơ tim thấm qua ống T. Do đó, lượng ion canxi trong hệ thống ống T (ion canxi sẵn sàng cho cơ tim co bóp) phụ thuộc phần lớn vào nồng độ ion canxi ở dịch ngoại bào.

Ngược lại, sức co của cơ vân hầu như không chịu ảnh của sự thay đổi một cách vừa phải nồng độ canxi
trong dịch ngoại bào bởi sức co cơ vân được tạo ra gần như toàn bộ nhờ ion canxi giải phóng từ mạng nội cơ tương bên trong sợi cơ vân.

Kết thúc giai đoạn cao nguyên của điện thế hoạt động ở tim, dòng canxi đi vào trong sợi cơ đột ngột ngừng lại, và ion canxi trong cơ tương nhanh chóng được bơm ra khỏi sợi cơ vào mạng nội cơ tương và khoảng dịch ngoại bào ở ống T. Sự vận chuyển canxi trở lại mạng nội cơ tương là nhờ sự hỗ trợ của một bơm canxi – adenosin photphat (ATPase) (Hình 9-6). Ion canxi cũng được đẩy ra khỏi tế bào nhờ vận chuyển ngược chiều natri – canxi. Natri đi vào tế bào trong vận chuyển ngược này sau đó sẽ được đẩy ra ngoài tế bào bởi bơm natri – kali ATPase. Kết quả là sự co bóp ngừng lại cho đến khi có một điện thế hoạt động mới xuất hiện.

Thời Gian Co Bóp. Cơ tim bắt đầu co một vài mili giây sau khi điện thế hoạt động bắt đầu và tiếp tục co
đến một vài mili giây sau khi điện thế hoạt động kết thúc. Do đó, thời gian của sự co bóp cơ tim phần lớn
là thời gian của điện thế hoạt động, bao gồm cả cao nguyên khoảng 0.2 s của cơ tâm nhĩ và 0.3 s của cơ
tâm thất.

CHU CHUYỂN TIM

Chu chuyển tim là sự kiện xảy ra tính từ lúc bắt đầu một nhịp tim đến lúc bắt đầu nhịp tiếp theo. Mỗi chu chuyển tim được bắt đầu bởi sự phát sinh tự động của điện thế hoạt động ở nút xoang, sẽ được giải thích ở Chương 10. Nút xoang nằm phía trên, bên của vách tâm nhĩ phải gần lỗ đổ vào của tĩnh mạch chủ trên, và
điện thế hoạt động xuất phát từ đây rồi nhanh chóng qua tâm nhĩ phải, sau đó qua bó A-V để đến tâm thất.
Nhờ sự sắp xếp đặc biệt này của hệ thống dẫn truyền từ tâm nhĩ đến tâm thất nên có sự trễ chừng hơn 0.1 s trong sự dẫn truyền xung điện tim từ tâm nhĩ đến tâm thất. Sự trễ này cho phép tâm nhĩ co lại trước tâm thất, qua đó bơm máu vào tâm thất trước khi sự co bóp mạnh mẽ của tâm thất bắt đầu. Như vậy, tâm nhĩ hoạt động như một bơm khởi đầu cho tâm thất, và tâm thất lần lượt cung cấp nguồn năng lượng chính cho sự vận chuyển máu qua hệ thống mạch trong cơ thể.

Tâm Trương và Tâm Thu

Chu chuyển tim gồm một giai đoạn tim giãn gọi là tâm trương, khi đó tim được đổ đầy máu, sau đó là một giai đoạn tim co gọi là tâm thu.

Tổng thời gian của chu chuyển tim, bao gồm tâm thu và tâm trương, tỷ lệ nghịch với nhịp tim. Ví dụ, nếu nhịp tim là 72 nhịp/ phút, thời gian của chu kỳ tim là 1/72 phút/ nhịp – tương đương khoảng 0.0139 phút/ nhịp, hay 0.833 s/ nhịp. Hình 9-7 thể hiện các diễn biến khác nhau trong chu chuyển tim đối với tim bên trái. Ba đường cong trên cùng thể hiện sự thay đổi của áp lực tương ứng trong động mạch chủ, tâm thất trái, và tâm nhĩ trái. Đường cong thứ tư miêu tả sự thay đổi trong thể tích tâm thất trái, đường cong thứ năm ghi lại điện tâm đồ, và đường cong thứ sáu miêu tả tâm thanh đồ, ghi lại âm thanh từ hoạt động bơm máu của tim (chủ yếu là từ van tim). Điều này đặc biệt quan trọng cho người đọc nguyên nhân của tất cả các quá trình được thể hiện.
Tăng Nhịp Tim Làm Giảm Thời Gian Chu Chuyển Tim. Khi nhịp tim tăng, thời gian mỗi chu chuyển tim giảm, gồm cả pha co bóp và pha giãn của tim. Thời gian của điện thế hoạt động và giai đoạn co bóp (tâm
thu) cũng giảm, nhưng lại không tăng tỷ lệ của giai đoạn tim giãn (tâm trương). Tần số tim bình thường là 72 nhịp/ phút, tâm thu chiếm khoảng 0.4 trong toàn chu chuyển tim. Với tần số tim gấp 3 lần bình thường, tâm thu khoảng 0.65 trong toàn bộ chu chuyển tim. Điều này có nghĩa là tim đập với tần số rất nhanh không còn giãn đủ lâu để máu được bơm đầy vào buồng tim trước nhịp co bóp tiếp theo.

Liên Hệ Giữa Điện Tâm Đồ Với Chu Chuyển Tim
Điện tâm đồ ở Hình 9-7 thể hiện các sóng P, Q, R, S và T, những sóng này sẽ được bàn luận ở Chương 11, 12 và 13. Chúng là các điện thế phát sinh từ tim và được ghi lại bởi máy điện tim trên bề mặt cơ thể.

Sóng p được tạo ra bởi sự khử cực lan truyền qua tâm nhĩ và theo sau là sự co bóp của tâm nhĩ, làm
xuất hiện một sự tăng nhẹ ở đường cong áp suất tâm nhĩ ngay sau sóng P.
Khoảng 0.16 s sau khi bắt đầu sóng P, phức hợp sóng QRS xuất hiện do sự khử cực tâm thất, khởi động
co tâm thất và làm cho áp suất tâm thất bắt đầu tăng lên. Do vậy, phức hợp QRS bắt đầu ngay gần trước
khi tâm thất bắt đầu thu.
Cuối cùng, Sóng T của tâm thất miêu tả giai đoạn tái cực của tâm thất khi các sợi cơ tâm thất bắt đầu giãn. Do vậy, sóng T xảy ra trước khi tâm thất ngừng co.

Tâm Nhĩ Như Một Cái Bơm Mồi Cho Tâm Thất
Bình thường dòng máu từ các tĩnh mạch lớn đi vào tâm nhĩ; khoảng 80% lượng máu trực tiếp qua tâm nhĩ đổ vào tâm thất trước cả khi tâm nhĩ co. Sau đó, tâm nhĩ co thông thường sẽ bơm thêm 20% máu để làm đầy tâm thất. Như vậy, tâm nhĩ có chức năng như một cái bơm mồi làm tăng hiệu quả bơm máu của tâm thất thêm 20%. Tuy nhiên, tim có thể tiếp tục hoạt động trong hầu hết các điều kiện mà không cần 20% hiệu quả này bởi bình thường nó có khả năng nơm máu lên đến 300 – 400% so với nhu cầu khi nghỉ ngơi của cơ thể. Do vậy, khi tâm nhĩ mất chức năng, sự khác biệt là không đáng kể trừ khi một người rèn luyện; sau đó dấu hiệu cấp tính của suy tim thỉnh thoảng xuất hiện, đặc biệt là hơi thở nhanh.

    Thay Đổi Áp Suất Trong Tâm Nhĩ – Sóng a, c, và v. Trên đường cong thể hiện áp suất tâm nhĩ ở Hình 9-7, có ba sóng được gọi là sóng áp suất tâm nhĩ a, c và v.

Sóng a được tạo ra do tâm nhĩ co. Thông thường, Áp suất nhĩ phải tăng từ 4 – 6  mmHg khi nhĩ co, và áp suất nhĩ trái tăng khoảng 7 – 8 mmHg.

Sóng c xuất hiện khi tâm thất bắt đầu co, đó là kết quả không đáng kể từ dòng máu quay lại tâm nhĩ khi tâm thất bắt đầu co, mà chủ yếu là do sự phồng lên về phía tâm nhĩ của van A-V do tăng áp suất trong tâm thất.

Sóng v xuất hiện khi sự co tâm thất kết thúc; đó là kết quả của dòng máu chảy chậm vào tâm nhĩ từ tĩnh mạch khi van A-V đóng trong lúc tâm thất co. Sau đó, khi sự co tâm thất kết thúc, van A-V mở ra, cho phép
máu tích lũy ở tâm nhĩ nhanh chóng đổ vào tâm thất và làm xuất hiện sóng v.

CHỨC NĂNG GIỐNG NHƯ CÁI BƠM CỦA TÂM THẤT

Tâm Thất Được Đổ Đầy Máu Vào Kỳ Tâm Trương. Trong khi tâm thất co, một lượng lớn máu tích tụ ở
tâm nhĩ trái và phải do đóng van A-V. Do vậy, ngay sau khi giai đoạn tâm thu kết thúc và áp suất tâm thất giảm xuống về giá trị thấp của kỳ tâm trương, sự tăng vừa phải và phát triển áp suất trong tâm nhĩ khi tâm
thất co lập tức làm cho van A-V mở ra và cho phép dòng máu nhanh chóng vào tâm thất, biểu hiện bằng sự đi lên của đường cong thể tích tâm thất trái trong Hình 9-7. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn đầy thất nhanh\

Giai đoạn đầy nhanh ở 1/3 đầu thì tâm trương. Trong khi 1/3 giữa thì tâm trương, chỉ một lượng nhỏ dòng máu bình thường đổ vào tâm thất; đây là dòng máu tiếp tục từ việc làm rỗng tĩnh mạch để đổ vào tâm nhĩ và đi qua tâm nhĩ trực tiếp đổ vào tâm thất.
Trong 1/3 cuối của tâm trương, tâm nhĩ co và tạo thêm một sự tống máu vào tâm thất. Cơ chế này giải thích cho 20% sự làm đầy thất trong chu chuyển tim.

Dòng Máu Đi Ra Từ Tâm Thất Trong Kỳ Tâm Thu

Giai Đoạn Co Đẳng Tích (Hay Co Đẳng Trường). Ngay sau khi tâm thất bắt đầu co, áp suất trong thất đột ngột tăng lên, như Hình 9-7 làm van A-V đóng lại. Cần thêm 0.02 – 0.03 s để tâm thất tạo ra đủ áp suất để đẩy được van bán nguyệt (động mạch chủ và động mạch phổi) mở ra chống lại áp suất trong động mạch chủ và động mạch phổi. Như vậy, trong giai đoạn này, sự co bóp đang diễn ra ở tâm thất, nhưng không làm rỗng thất. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn co đẳng tích hay đẳng trường, có nghĩa là trương lực cơ tim tăng lên nhưng chiều dài sợi cơ ngắn lại rất ít hoặc không thay đổi.

     Giai Đoạn Tống Máu. Khi áp suất tâm thất trái vượt quá 80 mmHg (và áp suất thất phải vượt quá 8 mmHg), áp suất tâm thất đẩy van bán nguyệt mở ra. Lập tức, máu bắt đầu ra khỏi tâm thất. khoảng 60% máu trong tâm thất ở cuối kỳ tâm trương được tống đi trong kỳ tâm thu, khoảng 70% trong số đó đi ra trong 1/3 đầu của kỳ này, và 30% còn lại được đẩy đi trong 2/3 tiếp theo. Như vậy, 1/3 đầu được gọi là thì tống máu nhanh, và 2/3 sau được gọi là thì tống máu chậm.

     Giai Đoạn Giãn Đẳng Tích (Giãn Đẳng Trường). Khi kết thúc kỳ tâm thu, sự giãn tâm thất bắt đầu đột ngột, làm cho áp suất trong tâm thất cả bên phải và trái giảm nhanh chóng. Áp suất cao trong các động mạch lớn mà chỉ được đổ đầy máu từ sự co bóp tâm thất trực tiếp đẩy máu quay lại tâm thất, làm van động mạch chủ và động mạch phổi đóng lại đột ngột. Trong 0.03 – 0.06 s, cơ tâm thất tiếp tục giãn, ngay cả khi thể tích tâm thất không thay đổi, làm xuất hiện giai đoạn giãn đẳng tích hay đẳng trường. Trong giai đoạn này, áp suất trong thất nhanh chóng giảm trở về mức thấp của thì tâm trương. Sau đó van A-V mở ra để bắt đầu chu chuyển mới của bơm tâm thất.

     Thể Tích Cuối Tâm Thu, Thể Tích Cuối Tâm Trương, và Thể Tích Tâm Thu. Trong kỳ tâm trương, bình thường sự làm đầy tâm thất làm tăng thể tích mỗi tâm thất khoảng 110 – 120 ml. Thể tích này được gọi là thể tích cuối tâm trương. Sau đó, tâm thất tống máu trong kỳ tâm thu, thể tích giảm đi khoảng 70 ml, đây là thể tích tâm thu. Thể tích còn lại trong mỗi thất là khoảng 40 – 50 ml, đây được gọi là thể tích cuối tâm thu. Phần thể tích cuối tâm trương được tống ra là phân suất tống máu – thường bằng khoảng 70/110 = 0.6 (hay 60%).
Khi tim co mạnh, thể tích cuối tâm thu có thể giảm xuống thấp khoảng 10 – 20 ml. Ngược lại, khi một lượng lớn máu đổ vào tâm thất trong kỳ tâm trương, thể tích cuối tâm trương ở tâm thất có thể rất lớn khoảng 150 – 180 ml ở tim khỏe mạnh. Với cả sự tăng thể tích cuối tâm trương và giảm thể tích cuối tâm thu, thể tích co bóp có thể tăng hơn gấp đôi so với bình thường.

CÁC VAN TIM NGĂN CẢN SỰ QUAY LẠI CỦA DÒNG MÁU TRONG KỲ TÂM THU

    Van nhĩ thất. Van A-V (van ba lá và van hai lá) ngăn cản dòng máu quay lại tâm nhĩ từ tâm thất trong kỳ tâm thu, và van bán nguyệt (van động mạch chủ và van động mạch phổi) ngăn cản sự dòng máu quay lại tâm thất từ động mạch chủ và động mạch phổi trong kỳ tâm trương. Các van này, thể hiện ở Hình 9-8 là của tâm nhĩ trái, đóng mở một cách thụ động. Chúng đóng lại khi một gradien áp suất ngược chiều đẩy dòng máu quay lại, và chúng mở ra khi một gradien đẩy máu về phía trước. Theo giải phẫu học, van A-V mỏng hầu như không cần phải có dòng chảy ngược để đóng lại, trong khi van bán nguyệt dày hơn cần dòng chảy ngược tốc độ khá nhanh trong một vài mili giây.

Chức năng của các nhú cơ. Hình 9-8 cũng thể hiện các nhú cơ gắn với các lá của van A-V bằng các thừng
gân. Các cơ nhú co lại khi vách tâm thất co, nhưng ngược với trông đợi, chúng không giúp các van đóng lại. Thay vào đó, chúng kéo các lá van hướng vào trong tâm thất để ngăn chúng phồng lên quá nhiều vào tâm nhĩ khi thất co. Nếu một thừng gân bị đứt hoặc tê liệt, van sẽ phồng mạnh khi thất co, đôi khi quá nhiều làm rò rỉ mạnh và dẫn đến bất lực tim nặng thậm chí gây chết người.

Van Động Mạch Chủ Và Van Động Mạch Phổi.
Các van bán nguyệt của động mạch chủ và động mạch phổi có chức năng khá khác biệt với van A-V. Đầu tiên, áp suất cao trong động mạch cuối thì tâm thu làm cho van bán nguyệt đóng lại đột ngột, trái ngược với sự đóng lại nhẹ nhàng của van A-V. Thứ hai, do lỗ mở nhỏ hơn, tốc độ tống máu qua van động mạch chủ và động mạch phổi là lớn hơn nhiều so với khi qua van A-V rộng hơn. Tương tự, do tốc độ đóng và tốc độ tống máu nhanh, bờ của các van động mạch chủ và động mạch phổi phải chịu ma sát cơ học lớn hơn  nhiều so với van A-V. Cuối cùng, van A-V có thừng gân hỗ trợ, trong khi van bán nguyệt không có. Rõ ràng từ đặc điểm giải phẫu của van động mạch chủ và van động mạch phổi (van động mạch chủ ở dưới cùng trong Hình 9-8) chúng phải được cấu tạo với một mô sợi đặc biệt mạnh mẽ nhưng cũng phải rất mềm dẻo để chịu đựng được thêm gánh nặng vật lý.

ĐƯỜNG CONG ÁP SUẤT CỦA ĐỘNG MẠCH CHỦ

Khi thất trái co, áp suất tâm thất tăng nhanh đến khi van động mạch chủ mở. Sau đó, áp suất trong tâm
thất tăng với tốc độ chậm hơn nhiều, như Hình 9-6, do dòng máu trực tiếp đi ra khỏi tâm thất để đổ vào
động mạch rồi vào hệ thống động mạch phân phối.

Dòng máu đi vào động mạch trong thì tâm thu làm cho vách các động mạch căng lên và áp suất tăng đến khoảng 120 mmHg.
Sau đó, cuối thì tâm thu, sau khi thất trái ngừng tống máu và van động mạch chủ đóng, lớp áo chun của động mạch duy trì một áp suất cao trong động mạch, ngay cả thì tâm trương.
Một hình khuyết xuất hiện trong đường cong áp suất khi van động mạch chủ đóng. Đó là bởi một giai đoạn ngắn của dòng máu quay lại ngay trước khi đóng van, rồi ngừng lại đột ngột.

Sau khi van động mạch chủ đóng, áp suất động mạch chủ giảm chậm suốt thì tâm trương do máu chứa
trong các động mạch chun co giãn tiếp tục chảy qua các mạch ngoại vi để về tĩnh mạch. Trước thì tâm thu
tiếp theo, áp suất động mạch chủ thường giảm xuống còn khoảng 80 mmHG (áp suất tâm trương) Bằng 2/3 áp suất tối đa là 120 mmHg (áp suât tâm thu) ở trong động mạch chủ khi tâm thất co.

Đường cong áp suất trong thất phải và Động mạch phổi cũng giống như ở động mạch chủ, ngoại trừ áp
suất chỉ bằng 1/6, chúng ta sẽ bàn luận ở Chương 14.

Liên Hệ Giữa Tiếng Tim Và Sự Bơm Máu Của Tim 
Khi nghe tim bằng ống nghe, ta không nghe được tiếng mở các van vì đó là một quá trình khá chậm, bình thường không tạo ra âm thanh. Tuy nhiên, khi van đóng, các lá van và chất lỏng xung quanh rung động do áp suất thay đổi đột ngột, tạo ra âm thanh truyền đi mọi hướng xuyên qua lồng ngực. Khi tâm thất co, âm thanh đầu tiên nghe được là do đóng van A-V. Sự rung động trầm và tương đối dài được gọi là tiếng tim thứ nhất. Khi van động mạch chủ và van động mạch phổi đóng lại cuối thì tâm thu, ta nghe thấy một tiếng thanh ngắn do van đóng nhanh và sự rung động xung quanh mội thời gian ngắn. Đó là tiếng tim thứ hai. Nguyên nhân chính xác của các tiếng tim sẽ được bàn luận ở Chương 23, liên hệ với việc nghe bằng ống nghe.

Công Của Tim 

Công co bóp của tim là năng lượng mà tim chuyển thành công trong mỗi nhịp đập khi bơm máu vào các động mạch. Công co bóp trên phút là tổng năng lượng chuyển thành công trong 1 phút; bằng với công co bóp nhân với tần số tim trên phút.

Công của tim có hai dạng. Đầu tiên, phần lớn năng lượng được dùng để đẩy máu từ tĩnh mạch có áp suất thấp vào động mạch có áp suất cao được gọi là công thể tích – áp suất hay công ngoài. Thứ hai, một phần nhỏ năng lượng được dùng để đẩy máu đạt đến vận tốc của nó khi tống máu qua động van động mạch chủ và động mạch phổi, đó là động năng dòng máu.

Công ngoài của thất phải bình thưởng bằng khoảng 1/6 thất trái do sự chênh lệch gấp 6 lần trong áp suất
tâm thu của hai tâm thất. Lượng công cần thiết của mỗi tâm thất để tạo ra động năng của dòng máu tỷ lệ với khối lượng máu được bơm đi nhân với bình phương tốc độ tống máu.

Thông thường, công của thất trái mất đi để tạo ra động năng dòng máu chỉ chiếm khoảng 1% trong tổng công co bóp của tâm thất, do đó không ảnh hưởng đến kết quả của toàn bộ công co bóp. Tuy nhiên, trong một số điều kiện bất thường, như hẹp động mạch chủ, dòng máu với một tốc độ lớn đi qua van bị hẹp, có thể cần  đến hơn 50% tổng công co bóp để tạo ra động năng dòng máu.

PHÂN TÍCH ĐỒ THỊ BƠM MÁU CỦA TÂM THẤT

Hình 9-9 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 địng 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 trong Hình 9-9, 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.

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 Tim; Công Suất Tim. Đường màu đỏ trong Hình 9-9 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 9-10 . 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 trong Hình 9-10, 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 (Hình 9-10).
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.

Trong Hình 9-9 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; Hình 9-10), van động mạch đóng lại và áp suất tâm thu quay về mức áp suất tâm trương. Đường ký hiệu “IV” (Hình 9-9) 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, van 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. Trong Hình 9-9, tương 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: Sự Sử Dụng Oxy 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 phản ứng hóa học khác nhau giải phóng năng lượng sẽ được thảo luận ở Chương 68 và 69.
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 9-9. 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%.

ĐIỀU HÒA SỰ BƠM MÁU CỦA TIM

Một người ở thái nghỉ, tim chỉ bơm khoảng 4-6 lít máu mỗi phút. Khi gắng sức, tim có thể phải bơm máu gấp 4 – 7 lần bình thường. Điều này là do thể tích bơm máu của tim được điều hòa bởi (1) sự điều hòa bên trong tim để đáp ứng sự thay đổi thể tích curadongf máu vào tim và (2) điều hòa tần số và sức co của tim nhờ hệ thống thần kinh tự động.

CƠ CHẾ TỰ ĐIỀU HÒA BƠM MÁU CỦA TIM – CƠ CHẾ FRANK-STARLING

Trong Chương 20, chúng ta sẽ tìm hiểu với các điều kiện khác nhau, lượng máu tim bơm đi mỗi phút thông thường được xác định hầu hết qua tốc độn dòng máu qua tim từ tĩnh mạch, đó là các tĩnh mạch trở về. mỗi mô ngoại vi của cơ thể tự điều hòa dòng máu tại chô, và mọi dòng máu ở các mô kết hợp và trở về qua đường tĩnh mạch để đổ vào tâm nhĩ.

Khả năng tự điều hòa của tim để thích nghĩ với sự tăng thể tích dòng máu đổ vào được gọi là cơ chế Frank-Starling của tim, để ghi nhận công lao của Otto Frank và Ernest Dtarling, hai nhà sinh lý học vĩ đại của thế kỷ trước. Về cơ bản, cơ chế Frank- Starling được hiểu là rất nhiều cơ tim bị kéo giãn trong thì làm đầy, năng lượng rất lớn của sự co cơ và lượng máu rất lớn được bơm vào động mạch chủ. Hay nói theo cách khác: trong giới hạn sinh lý, tim bơm toàn bộ máu trở lại chính nó nhờ đường tĩnh mạch.

Điều Gì Giải Thích Cho Cơ Chế Frank-Starling? Khi thêm vào một lượng máu đổ vào tâm thất, cơ tim bị kéo giãn dài ra. Sự kéo giãn lần lượt làm cho cơ co lại với sức co tăng lên do các sợi actin và myosin được đưa đến rất gần đến vị trí tối ưu cho sự hình thành sức mạnh. Do vậy, tâm thất tự động bơm thêm một lượng máu vào động mạch bởi sức bơm tăng lên.

Khả năng giãn dài của cơ, đạt tới một sức mạnh tối ưu để co lại với công của cơ tăng lên là đặc điểm của
mọi cơ vân, như đã giải thích ở Chương 6, và không phải là đặc điểm của riêng cơ tim.
Ngoài ra tác động quan trọng của cơ tim bị kéo giãn, vẫn là yếu tó tăng lực bơm của tim khi thể tích tăng lên Sự kéo giãn của vách nhĩ phải trực tiếp làm tăng tần số tim thêm 10-20%, điều này cũng giúp tăng lượng máu được bơm đi mỗi phút, dù nó đóng góp rất ít so bới cơ chế Frank-Starling.

ĐƯỜNG CONG HOẠT ĐỘNG CỦA TÂM THẤT

Một cách tốt nhất để biểu diễn chức năng bơm máu của tâm thất là sử dụng đường cong hoạt động của tâm thất. Hình 9-11 thể hiện một loại đường cong hoạt dộng của tâm thất gọi là đường cong công co bóp.
Lưu ý rằng áp suất tâm nhĩ mỗi bên tim tăng lên, công suất bơm ở mỗi bên tăng trừ khi đạt đến giới hạn của khả năng bơm máu của tim.

 Hình 9-12 thể hiện một loại đường cong khác gọi là đường cong thể tích bơm máu của tâm thất.

Hai đường cong của hình này miêu tả chức năng của hai tâm thất ở tim người dược trên dữ liệu lấy từ các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật. Khi suất nhĩ phải và trái cũng tăng, thể tích riêng của từng thất bơm được trong một phút cũng tăng.
Như vậy, đường cong hoạt động tâm thất là một cách khác để giải thích cho cơ chế Frank-Starling của tim. Đó là, khi tâm thất được làmđầy đáp ứng với sự tăng cao áp suất tâm nhĩ, mỗi thể tích tâm thất và sức co cơ tim tăng lên, làm cho tim tăng bơm máu vào động mạch.

Sự Điều Hòa Của Tim Nhờ Hệ Giao Cảm Và Phó Giao Cảm
Hiệu quả bơm máu của tim cũng đươc điều hòa bởi thần kinh giao cảm và phó giao cảm (dây phế vị), chúng hỗ trợ khá nhiều cho tim, xem Hình 9-13. Với mõi mức độ của áp suất tâm nhĩ, lượng máu được bơm mỗi phút (cung lượng tim) thường có thể tăng đến hơn 100% nhờ sự kích thích của hệ giao cảm. Ngược lại, cung lượng có thể giảm gần như về 0 do kích thích dây phế vị (phó giao cảm).

Cơ Chế Kích Thích Tim Bởi Thần Kinh Giao Cảm.
Thần kinh giao cảm kích thích mạnh mẽ có thể làm tăng tần số tim ở người trưởng thành trẻ tuổi từ mức
bình thương 70 nhịp/ phút lên đến 180-200 nhịp/ phút, và hiếm gặp có thể lên đến 250 nhịp/ phút. Tương tự, hệ giao cảm kích thích làm tăng sức co cơ tim lên gấp đôi so với tần số bình thường, theo đó tăng thể tích bơm máu và tăng áp suất tống máu. Như vậy, thần kinh giao cảm kích thích thường có thể tăng cung lượng tim tối đa gấp đôi đến gấp ba, ngoài ra cung lượng tim cũng tăng lên nhờ cơ chế Frank-Starling. Ngược lại, ức chế thần kinh giao cảm của tim có thể làm giảm sự bơm máu của tim một cách vừa phải. Dưới các điều kiện bình thường, các sợi thần kinh giao cảm đến tim liên tục phát xung điện với tốc độ chậm để duy trì sức bơm khoảng 30% khi không có kích thích giao cảm. Do vậy, khi hoạt động của hệ giao cảm bị suy giảm hơn bình thường, cả tần số và sức co của cơ tâm thất đều giảm, làm giảm sức bơm của tim xuống dưới mức 30% so với bình thường.

Hệ Phó Giao Cảm (Dây Phế Vị) Kích Thích Làm Giảm Tần Số Và Sức Co Của Tim. Sự kích thích mạnh mẽ của các sợi phó giaocamr trong dây phế vị của tim có thể làm ngừng nhịp tim trong vài giây, nhưng sau đó tim thường “thoát” và đạp với tốc độ 20-40 nhịp/ phút dù hệ phó giao cảm vẫn kích thích. Ngoài ra, Dây phế vị kích thích mạnh mẽ có thể giảm sức co cơ tim 20-30%.
Các sợi phế vị tập trung chủ yếu ở tâm nhĩ và không có nhiều ở tâm thất, nơi mà sức co của tim mạnh mẽ.
Sự phân bố này giải thích tại sao ảnh hưởng từ sự kích thích của dây phế vị là chủ yếu làm giảm tần số nhiều hơn so với làm giảm sức co cơ tim. Tuy nhiên, sự giảm mạnh tần số tim kết hợp với sự giảm nhẹ sức co cơ tim có thể làm giảm sức bơm máu của thất 50% hoặc hơn.
Ảnh Hường Của Sư Kích Thích Hệ Giao Cảm Và Phó Giao Cảm Lên Đường Cong Hoạt Động Của Tim. Hình 9-14 thể hiện bốn đường cong hoạt động của tim. Đó là các đường tương tự với các đường cong ở Hình 9-12. Tuy nhiên, chúng miêu tả hoạt động của toàn bộ tim hơn là riêng một bên tâm thất. Chúng cho biết mối liên hệ giũa áp suất nhĩ phải khi máu vào tim phải và cung lượng tim từ thất trái vào động mạch chủ.

Đường cong ở Hình 9-14 chứng minh rằng tại một số điểm áp suất nhĩ phải, cung lượng tim tăng trong khi tăng kích thích giao cảm và giảm trong khi tăng kích thích phó giao cảm. Những thay đổi này trong cung lượng tim được gây ra bởi sự kích thích hệ thần kinh tự chủ là kết quả từ sự thay đổi tần số tim và từ sự thay đổi trong sức co cơ tim

.

ẢNH HƯỞNG CỦA ION KALI VÀ CANXI TRONG HOẠT ĐỘNG CỦA TIM
Khi bàn luận về điện thế màng ở Chương 5, chúng ta đã chỉ ra rằng ion kali có một ảnh hưởng đáng kể trên điện thế màng, và trong Chương 6 đã chỉ ra rằng ion canxi đòng một vai trò đặc biệt quan trọng việc kích hoạt quá trình co cơ. Do vậy, nó được mong chờ rằng nồng độ của mỗi ion này trong dịch ngoại bào cũng có ảnh hưởng quan trọng trong sự bơm máu của tim.
Ảnh Hưởng Của Ion Kali. Sự qua mức của kali trong dịch ngoại bào làm cho tim trở nên giãn ra và yếu hơn
và tần số tim cũng chậm hơn. Lượng lớn kali cũng có thể ngăn cản sự dẫn truyền xung từ nhĩ đến thất qua
bó A-V. Sự tăng cao của nồng độ kali chỉ cần 8-12 mEq/L – gấp 2-3 lần giá trị bình thường – có thể làm tim yếu đi rất nhiều, đạp bất thường, và tử vong.
Ảnh hưởng này một phần là từ thực tế với một nồng độ cao kali trong dịch ngoại bào sẽ làm giảm điện thế nghỉ của màng sợi cơ tim, như đã giải thích ở Chương 5. Khi có nồng độ cao kali trong dịch ngoại bào sẽ một phần khử cực màng tế bào, làm điện thế màng bớt âm. Khi điện thế màng giảm, cường độ điện thế hoạt động cũng giảm, làm cho sự co bóp cơ tim yếu dần.

Ảnh Hưởng Của Ion Canxi. Sự quá mức của ion canxi ảnh hưởng gần như hoàn toàn đối lập với ion kali, làm cho tim có xu hướng co cứng. Ảnh hưởng này là do ảnh hưởng trực tiếp của ion canxi từ việt khởi động quá trình co cơ tim, như đã nói trong Chương này.
Ngược lại, sự thiếu hụt ion canxi làm cho tim yếu đi, tương tự như ảnh hưởng của nòng độ cao kali. May hay, mức ion canxi trong máu bình thường được điều hòa trong phạm vi hẹp. Do vậy, ảnh hưởng lên tim từ sự bất thường của nồng đọ canxi là hiếm khi xuất hiện trên lâm sàng.

ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN HOẠT ĐỘNG CỦA TIM

Nhiệt độ cơ thể tăng lên, xảy ra khi có sốt, làm nhịp tim tăng cao, đôi khi có thể gấp đôi bình thường. Khi nhiệt độ giảm mạnh thì nhịp tim cũng giảm, có lẽ do sự giảm chậm vài nhịp trên phút khi một người gần qua đời do giảm thân nhiệt cơ thể khoảng 60-70 ^oF. Đây có lẽ là kết quả từ thực tế tim tăng tính thấm của màng cơ tim với cacs ion điều hòa nhịp tim, kết quả từ quá trình tự kích thích của tim.
Sự co bóp mạnh mẽ của tim thường làm tăng nhiệt độ bởi sự tăng nhẹ của nhiệt độ, điều này xảy ra trong khi cơ thể hoạt động, nhưng sự gia tăng nhiệt độ không kéo dàilàm kiệt quệ hẹ thống chuyển hóa của tim và cuối cùng gây suy yếu. Do vậy, chúc năng tối u của tim phụ thuộc nhiều vào sự điều hòa nhiệt độ cơ thể nhờ cơ chế điều hòa nhiệt độ thích hợp sẽ giải thích ở Chương 74.

TĂNG ÁP SUẤT ĐỘNG MẠCH (ĐẠT ĐẾN GIỚI HẠN) KHÔNG LÀM GIẢM CUNG LƯỢNG TIM

Chú ý trong Hình 9-15, sự tăng áp suất trong động mạch chủ không làm giảm cung lượng tim trừ khi áp suất động mạch tăng quá 160 mmHg. Trong các phát biểu khác, trong chức năng bình thường của tim tại áp suất thì tâm thu bình thường (80-140 mmHg), cung lượng tim gần như được xác định hoàn toàn chính xác bởi dòng máu qua các mô cơ thể, được điều hòa bởi tĩnh mạch về đưa máu về tim. Cơ chế này sẽ được nói đến ở Chương 20.

Nguồn: Guyton and Hall textbook of Medical Physilogy.

Chapter 9:Cardiac Muscle; The Heart as a Pump and Function of the Heart Valves