Симулятор сердца и сердечного цикла
Уравнения этой модели
| E(t) | эластанс стенки желудочка | насколько жёсткая мышца: низкий, пока она расслабляется и наполняется, и растёт до E_max при сокращении; форма за каждый удар — измеренная двугорбая кривая | |
|---|---|---|---|
| E_max | Сократимость E_max (мм рт. ст./мл) | повышается адреналином, снижается при сердечной недостаточности | |
| V | объём левого желудочка | V₀ = 10 мл — объём при нулевом давлении | |
| P_LV | давление в левом желудочке |
При текущих значениях:
| C | податливость артерий | 1,4 мл/мм рт. ст.: аорта растягивается, когда в неё выталкивается кровь, а затем сжимается обратно | |
|---|---|---|---|
| R | Общее периферическое сопротивление R (мм рт. ст.·с/мл) | постнагрузка: узкие артерии её повышают | |
| P_ao | давление в аорте | колеблется между диастолическим и систолическим давлением | |
| Q_out | поток через аортальный клапан | только пока P_LV выше P_ao |
При текущих значениях:
| EDV, ESV | конечно-диастолический и конечно-систолический объём | объём, когда желудочек наиболее полон и наиболее пуст | |
|---|---|---|---|
| SV | ударный объём | около 70 мл в покое | |
| EF | фракция выброса | 55–70% у здорового сердца; ниже 40% — сердечная недостаточность | |
| CO | сердечный выброс | около 5 л/мин в покое, до 20 и более при нагрузке |
При текущих значениях:
| MAP | среднее артериальное давление | сердце дольше расслаблено, чем сжато, поэтому среднее ближе к диастолическому давлению |
|---|
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором сердечного цикла
- Сердце бьётся перед вами: желудочки раздуваются при наполнении и сжимаются при сокращении, жёлтые клапаны наклоняются, открываясь, и захлопываются, а красные точки показывают путь крови из левого предсердия через левый желудочек в аорту. Числа берутся из модели левого сердца: желудочка, жёсткость которого растёт и падает каждый удар, качающего кровь в эластичные артерии.
- Проследите один удар по графикам: давление в желудочке растёт при закрытых клапанах, открывает аортальный клапан и выбрасывает кровь, затем падает, митральный клапан открывается, и желудочек снова наполняется. Петля давление-объём под картинкой изображает тот же удар одной замкнутой петлёй; её ширина — ударный объём.
- Повышайте частоту сердечных сокращений, сократимость (как делает адреналин), давление наполнения или сосудистое сопротивление и смотрите, как отвечают ударный объём, фракция выброса, артериальное давление и сердечный выброс. Большее наполнение растягивает петлю шире (закон Франка — Старлинга); большее сопротивление повышает давление и сужает её.
Частые вопросы
Какие фазы у сердечного цикла?
Четыре для каждого желудочка. Наполнение: митральный клапан открыт, и кровь поступает из предсердия. Изоволюметрическое сокращение: желудочек сжимается при закрытых клапанах, поэтому давление резко растёт без изменения объёма. Изгнание: давление превышает аортальное, аортальный клапан открывается, и кровь выходит. Изоволюметрическое расслабление: клапаны снова закрыты, и давление падает, пока не откроется митральный клапан.
Как рассчитывается сердечный выброс?
Сердечный выброс = частота сердечных сокращений × ударный объём. В покое 70 ударов в минуту на 70 мл за удар — около 4,9 л/мин; при тяжёлой нагрузке тренированное сердце может достигать 25–35 л/мин, повышая оба показателя. Ударный объём — конечно-диастолический объём минус конечно-систолический.
Что такое фракция выброса?
Доля крови в наполненном желудочке, выбрасываемая за каждый удар: ФВ = ударный объём ÷ конечно-диастолический объём. Здоровое сердце выбрасывает 55–70%. Фракция выброса ниже примерно 40% — один из главных признаков сердечной недостаточности, и именно её обычно просят измерить при эхокардиографии.
Что значат преднагрузка и постнагрузка?
Преднагрузка — насколько желудочек наполнен и растянут перед сокращением, здесь её задаёт давление наполнения; большее растяжение даёт более сильный удар — закон Франка — Старлинга. Постнагрузка — то, против чего желудочку приходится выталкивать кровь, в основном артериальное давление и сосудистое сопротивление; большая постнагрузка означает меньший выброс за удар, если сократимость не растёт.
Пишет, что WebGL выключен.
Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.
Загружается ли что-нибудь?
Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.