กระบวนการทำงานของหัวใจ

 
     1. วงรอบการทำงานของหัวใจ (cardiac cycle) วงรอบการทำงานของหัวใจ หมายถึง ลำดับของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นจากการเต้นของหัวใจหนึ่งรอบ (รูปที่ 1 ) ได้แก่
        1.1 ซิสโทล (systole) หมายถึง การหดตัวของห้องหัวใจที่ทำให้ห้องหัวใจว่างลง การหดตัวมีทั้งห้องบนและห้องล่าง จังหวะการทำงานเกิดเมื่อเลือดจากวงจรไหล
เวียนของเลือดทั่วร่างกายเข้าสู่หัวใจห้องบนขวา ในขณะที่ห้องบนซ้ายก็รับเลือดจากปอด ปริมาตรและความดันจะเริ่มสูงขึ้นในห้องบน ซึ่งเกิดขึ้นในระยะคลายตัว  เมื่อ
ความดันห้องบนมากกว่าห้องล่าง ลิ้นเอ-วีจะเปิดให้เลือดไหลเข้าสู่ห้องล่างซึ่งอยู่ในระยะคลายตัว จากนั้นห้องบนจะดีโพลาไรเซชัน ทำให้เกิดการหดตัวเรียกว่า เอเทรียล
ซิสโทล(atrial systole) บีบตัวไล่เลือดให้ผ่านจากห้องบนลงสู่ห้องล่าง   เหตุการณ์นี้จะเริ่มเพิ่มปริมาตรและความดันของหัวใจห้องล่าง    ขณะที่หัวใจห้องบนคลายตัว
หัวใจห้องล่างก็เริ่มดีโพลาไรเซชันเพื่อการหดตัว ทำให้ความดันมากขึ้น ความดันที่มากขึ้นนี้จะทำให้ลิ้นเอ-วีปิด มีผลให้เกิดเสียงหัวใจเสียงที่ 1 (first heart sound) ระยะ
นี้ลิ้นหัวใจปิดหมดทุกลิ้น ระยะนี้มีการหดตัวไอโซเมตริก หรือเรียกว่าการหดตัวไอโซโวลูมเมตริก (isometric contraction หรือ isovolumetric contraction) ซึ่งหมายถึง
กล้ามเนื้อมีความตึงตัว มีแรงดัน แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงความยาวของใยกล้ามเนื้อ จากนั้นหัวใจห้องล่างมีความดันสูงกว่าห้องบน ทำให้ลิ้นพัลโมนารีและลิ้นเอออร์ติกเปิด
คลื่นดีโพลาไรเซชันจะแผ่กระจายไปทั่วห้องล่าง ทำให้เกิดเวนตริคิวลาร์ ซิสโทล (ventricular systole) มีการหดตัวของหัวใจห้องล่างตามมา เลือดจะถูกสูบออกจากหัวใจ
โดยเลือดจากห้องล่างซ้ายจะเข้าสู่หลอดเลือดเอออร์ตา เลือดจากห้องล่างขวาจะเข้าสู่หลอดเลือดพัลโมนารี อาร์เทอรี ระยะนี้เป็นระยะที่หัวใจสูบฉีดเลือดออกจากหัวใจ
อย่างรวดเร็ว (rapid ejection period) และเป็นระยะเริ่มต้นการบีบตัว แล้วจะเกิดระยะลดการสูบฉีด (reduce ejection) ตามมา ระยะนี้ความดันในห้องล่างจะเริ่มต่ำลง
ห้องบนเริ่มมีความดันสูงกว่าห้องล่าง เกิดรีโพลาไรเซชันของกล้ามเนื้อหัวใจ   เมื่อความดันของหัวใจห้องล่างต่ำลง จะทำให้เลือดในเอออร์ตา   และพัลโมนารี อาร์เทอรี
ดันกลับ เป็นผลให้ลิ้นเอออร์ติกและลิ้นพัลโมนารีปิด ทำให้เกิดเสียงหัวใจเสียงที่สอง   ในระยะนี้เรียกว่าโปรโตไดแอสโทล (protodiastole) ระยะนี้ลิ้นเอ-วียังปิดอยู่เนื่อง
จากแรงดันของเลือดจากการบีบตัวของห้องล่างซ้าย เป็นระยะของการคลายตัวไอโซโวลูมเมตริก (isovolumetric หรือ isometric relaxation)     หลังจากระยะนี้แล้ว
ก็จะเริ่มการทำงานในวงรอบใหม่
        1.2 ไดแอสโทล (diastole) หมายถึง ระยะการคลายตัวของหัวใจ ซึ่งเกิดขึ้นก่อนและระหว่างที่มีเลือดไหลเข้าสู่ห้องหัวใจ ระยะการคลายตัวดังกล่าวมีทั้งเอเทรียล
และเวนตริคิวลาร์ ไดแอสโทล (atrial and ventricular diastole) ของห้องบนและห้องล่าง
 

รูปที่ แผนผังวงจรการทำงานของหัวใจ (แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ของการบีบและคลายตัวของ หัวใจห้องบนและล่างกับการเปิดปิดของลิ้นในระยะต่าง ๆ
ในหนึ่งรอบวงจรการเต้น) เป็นขั้นตอนดังนี้
     1. เริ่มต้นเอเทรียล ซิสโทล หัวใจห้องบนบีบตัวไล่เลือดจำนวนน้อยเข้าห้องล่างที่คลายตัว ; 2, เอเทรียล ซิสโทลสิ้นสุดเลือดทั้งหมดจากห้องบนเข้าสู่ห้องล่าง ;
     3, ระยะแรกของเวนตริคิวลาร์ ซิสโทลห้องล่างบีบตัวผลักลิ้นเอ-วีปิด แต่แรงดันยังไม่เพียงพอที่จะดันให้เซมิลูนาร์เปิด ; 4. ระยะที่สองของเวนตริคิวลาร์ ซิสโทล
ห้องล่างบีบตัวมากขึ้นมีแรงดันมากกว่าในหลอดเลือดอาร์เทอรี ทำให้ดันลิ้นเซมิลูนาร์เปิดเลือดถูกสูบออกจากหัวใจ; 5, ระยะเริ่มแรกของเวนตริคิลาร์ ไดแอสโทล
ห้องล่างลดลงความดันของเลือดในหลอดเลือดดันกลับมีผลทำให้ลิ้นเซมิลูนาร์ปิด ห้องบนเริ่มคลายตัวเลือดเริ่มเข้าสู่ห้องบน ;6.ระยะท้ายของเวนตริคิวลาร์ ไดแอสโทล
หัวใจทุกห้องคลายตัวเต็มที่เลือดในห้องบนเริ่มถูกสูบเข้าสู่ห้องล่าง (ลูกศรสีดำแสดงทิศทางการไหลของเลือด ; ลูกศรสีเขียวแสดงทิศทางการบีบตัวของหัวใจ)
ที่มา ; ดัดแปลงจาก Martini (2006)
ดูภาพเคลื่อนไหวที่นี่ http://www.youtube.com/watch?v=rguztY8aqpk

http://www.youtube.com/watch?v=jLTdgrhpDCg

http://www.youtube.com/watch?v=fZT9vlbL2uA

http://www.youtube.com/watch?v=06iQlVMSB34

 
     2. อัตราการเต้นของหัวใจ ในวงรอบการทำงานของหัวใจมีการสร้างคลื่นไฟฟ้า โดยมีจุดเริ่มต้นคือเอส-เอ โนด ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์พิเศษอยู่บริเวณรอยต่อของหลอดเลือด
แครเนียล เวนา คาวากับหัวใจห้องบนขวา เรียกว่าเป็นตัวเริ่มต้นการทำงานของหัวใจ คลื่นไฟฟ้าจากเอส-เอ โนด จะแผ่ไปที่ห้องบนเป็นผลให้เกิดการหดตัวของหัวใจห้องบน
และคลื่นถูกส่งต่อไปยังเอ-วี โนดที่อยู่ในผนังกั้นระหว่างห้องบน    แล้วส่งต่อไปยังกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่าง โดยผ่านเอ-วีบันเดิลกับเส้นใยเพอร์คินเจ ซึ่งกระจายอยู่ทั่วหัวใจ
ห้องล่างทำให้ครบรอบการเต้น 1 ครั้ง (รูปที่ 2) อัตราการเต้นของหัวใจวัดเป็นครั้งต่อนาที เช่น โค 40 ครั้งต่อนาที สุกร 60 - 80 ครั้งต่อนาที ไก่ 200 – 400 ครั้งต่อนาที
และคน 70-100 ครั้งต่อนาที เป็นต้น
     การวัดอัตราการเต้นของหัวใจ ทำได้โดยใช้สเตทโตสโคป (stetoscope)    วางทาบตรงตำแหน่งตอนล่างของหน้าอก  ขยับมาทางด้านซ้ายเล็กน้อยฟังเสียงและจับเวลา
การทำงานของหัวใจทำให้เกิดการแกว่งของส่วนปลายด้านแหลมไปในแนวตามเข็มนาฬิกา เนื่องจากห้องบนและห้องล่างมีการหดตัวไม่พร้อมกัน เรียกการแกว่งที่เกิดขึ้นนี้ว่า
เอเพ็ก บีท (apex beat) ที่สามรถสัมผัสได้ที่หน้าอกตรงตำแหน่งของปลายด้านแหลมของหัวใจ
     อัตราการเต้นของหัวใจถูกควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนมัติและฮอร์โมน ปรกติแล้วประสาทอัตโนมัติทั้งซิมพาเธติก และพาราซิมพาเธติกมีผลต่ออัตราการเต้นของหัวใจ
แตกต่างกัน โดยที่ประสาทซิมพาเธติกมีผลกระตุ้นให้เพิ่มอัตราการเต้นของหัวใจ ส่วนพาราซิมพาเธติกมีผลลดอัตราการเต้นของหัวใจ ประสาททั้งสองระบบจะควบคุมผ่านทาง
เอส-เอ โนด (รูปที่ 2 และ 3)  นอกจากนี้ฮอร์โมนที่มีฤทธิ์คล้ายกับสารที่หลั่งโดยปลายประสาทซิมพาเธติก ซึ่งได้แก่ นอร์อีพิเนฟรินที่หลั่งโดยต่อมหมวกไตส่วนในก็มีผลเพิ่ม
 
 
 
 
 
รูปที่ 2 รูปวาดแสดงการกระตุ้นของคลื่นไฟฟ้าของหัวใจในการเต้นหนึ่งครั้ง
(จะเห็นเอส-เอ โนดสร้างคลื่นไฟฟ้า (ระบายสีฟ้า) ออกมาและแผ่ทั่วห้องบน หลังจากนั้น
คลื่นจะผ่านเอ-วี โนดมาตามเอ-วี บันเดิล แล้วแผ่ไปทั่วหัวใจห้องล่างโดยเส้นใยเพอร์คินเจ)
ที่มา ; ดัดแปลงจาก Vander และคณะ (2001)
 
 
 
 


 
อัตาราการเต้นของหัวใจ ในขณะที่สารเคมีที่มีโครงสร้างแบบเดียวกันกับสารที่หลั่งโดยปลายประสาทของพาราซิมพาเธติกซึ่งได้แก่ อะซีติลโคลีน ก็มีผลลดอัตราการเต้นของ
หัวใจ นอกจากนี้ยังมีปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่ออัตราการเต้นของหัวใจได้แก่ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกาย  ความเข้มข้นของอีเล็กโตรไลท์ในพลาสมา (กรณีนี้เกี่ยวข้องกับ
ฮอร์โมนอัลโดสเตอโรน ; aldosterone)  และผลิตผลที่เกิดจากกระบวนการเมตาโบลิซึมของเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ  เช่น  อะดีโนซีน  แต่ปัจจัยดังกล่าวมีความสำคัญน้อยกว่า
นอกจากผลจากระบบประสาทอัตโนมัติที่มีต่อเอส-เอ โนดแล้ว ยังมีต่อเอ-วี โนด และระบบเหนี่ยวนำพิเศษของหัวใจอีกด้วย
 
 
 
 
 
 
 
รูปที่ 3 แผนผังแสดงปัจจัยหลักที่มีผลต่ออัตราการเต้นของหัวใจ
(ในรูปแสดงเฉพาะผลต่อเอส-เอโนดและมีผลเพิ่มอัตราการเต้นของหัวใจลูกศรชี้ขึ้นแสดง
ผลเพิ่มขึ้น ส่วนลูกศรในสี่เหลี่ยมที่ชี้ไปด้านตรงกันข้ามเป็นผลที่มาจากประสาท
พาราซิมพาเธติกที่ลดลง)
ที่มา ; Vander และคณะ (2001)
 




 
 
     3. คาร์ดิแอก เอาท์พุท (cardiac output ; CO) และสโตรก โวลูม (stroke volume ; SO) ในวงจรการทำงานของหัวใจทำให้เกิดการไหลของเลือดออกจากหัวใจ    การไหลของเลือด
ออกจากหัวใจห้อง ล่างต่อการเต้นหนึ่งครั้งเรียกว่า สโตรก โวลูม ส่วนคาร์ดิแอก เอาท์พุทหมายถึง ปริมาตรของเลือดที่ออกจากหัวใจห้องล่างในเวลา 1 นาที       ดังนั้นคาร์ดิแอก เอาท์พุท
จะเท่ากับสโตรก โวลูม x อัตราการเต้นของหัวใจ
     มมติว่าสโตรก โวลูมเท่ากับ 70 มล. และอัตราการเต้นของหัวใจเป็น 72 ครั้งต่อนาที คาร์ดิแอก เอาท์พุทจะมีค่าเท่ากับ 70 x 72 = 5,040 มล.ต่อนาที หรือคร่าว ๆ ประมาณ 5 ลิตรต่อ
นาที  คาร์ดิแอก เอาท์พุท และสโตรก โวลูม จะเปลี่ยนไปตามการทำงานของหัวใจ ขึ้นกับการควบคุมการทำงานของหัวใจเอง นอกจากนี้สโตรก โวลูมยังขึ้นกับความแรงของการบีบตัวของ
หัวใจห้องล่าง ซึ่งหมายถึงความสามารถในการบีบหรือไล่เลือดออกจากหัวใจห้องล่าง และยังขึ้นกับปริมาตรของเลือดที่มาจากห้องบนเข้าสู่หัวใจห้องล่างในจังหวะสิ้นสุดของการบีบตัว และ
เป็นจังหวะเริ่มต้นของการคลายตัวของหัวใจห้องล่างที่เรียกว่า กลไกแฟรงค์-สตาร์ลิง (The Frank-Starling mechanism)  หมายความว่าสโตรก โวลูมขึ้นกับความสามารถในการบีบตัวไล่
เลือดของห้องบนเข้าสู่ห้องล่างด้วยเช่นกัน     ดังนั้นที่กล่าวมาทั้งหมด ทั้งคาร์ดิแอก เอาท์พุท และสโตรก โวลูมที่เพิ่มขึ้นมีผลมาจากปัจจัยหลักคือคลื่นประสาทซิมพาเธติกที่มาเลี้ยงหัวใจ
(รูปที่ 4 และ 5)
 
 
 
 
รูปที่ 4 แผนผังแสดงการควบคุมสโตรก โวลูมโดยการทำงานร่วมกันของฮอร์โมนและระบบประ สาทอัตโนมัติ
ที่มา ; Vander และคณะ (2001)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
รูปที่ 5 แผนผังแสดงปัจจัยหลักทีมีผลต่อคาร์ดิแอก เอาท์พุท
(ผลรวมจากรูปที่ 3 และ 4 ; ลูกศรในสี่เหลี่ยมชี้ขึ้นแสดงถึงการเพิ่มขึ้นส่วนลูกศรใน
สี่เหลี่ยมที่ชี้ลงคือผลที่ลดลง)
ที่มา ; Vander และคณะ (2001)
 
 
 
 
 
 
 
      4. เสียงของหัวใจ (heart sounds) ในวงรอบการทำงานของหัวใจมีเสียงหัวใจ เสียงของหัวใจได้ยินเสียงดังเป็นสองเสียงติดต่อกันตลอดเวลา เสียงแรกดัง “ตุ๊บ” (lub) เสียงที่สองดัง
“ตั๊บ”(dup) เสียงแรกเกิดจากการปิดของลิ้นเอ-วี ในขณะที่มีการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจห้องล่าง  เสียงที่สองเกิดจากการ สั่นของลิ้นเซมิลูนาร์คือ ลิ้นเอออร์ติกกับลิ้นพัลโมนารี เมื่อลิ้น
ทั้งสองปิดเมื่อสิ้นสุดระยะโปรโตไดแอสโทลบางครั้งอาจพบเสียงที่ 3 เป็นเสียงเบา ๆ (murmur) เกิดจากเลือดไหลย้อนผ่านลิ้นกลับคืน ในกรณีของโรคลิ้นหัวใจรั่ว เสียงของหัวใจสามารถ
วัดออกมาเป็นคลื่นทางไฟฟ้าโดยเขียนออกมาเป็นกราฟเรียกว่า โฟโนคาร์ดิโอแกรม (phonocardiogram ; รวมอยู่ในรูปที่ 7)
     5. ลักษณะคลื่นไฟฟ้าของหัวใจ  กล้ามเนื้อหัวใจสามารถสร้างคลื่นไฟฟ้าขึ้นมาได้เอง เพื่อกระตุ้นให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อหัวใจเอง คลื่นไฟฟ้านี้จะกระจายไปตามส่วนต่าง  ๆ
ของหัวใจ และผ่านไปยังเนื้อเยื่อต่าง ๆ ทั่วทั้งหัวใจ     คลื่นนี้สามารถบันทึกได้จากพื้นผิวของร่างกายทั่ว ๆ ไป โดยเครื่องมือที่ไวต่อการรับคลื่นนี้เรียกว่า อีเล็กโตรคาร์ดิโอกราฟ (electro -
cardiograph)      เครื่องมือนี้สามารถบันทึกคลื่นไฟฟ้าของหัวใจเป็นกราฟเรียกว่า อีเล็กโตรคาร์ดิโอแกรม (electrocardiogram ; ECG ; EKG) ซึ่งประกอบด้วยคลื่นพี คิว อาร์ เอส และที
(P,Q,R,S และ T)    ดังรูปที่ 6 คลื่นพีเป็นคลื่นดีโพลาไรเซชันซึ่งเกิดจากการแผ่ขยายคลื่นไฟฟ้าจากเอส-เอ โนดไปตามกล้ามเนื้อห้องบน  จะทำให้เกิดการหดตัวของหัวใจห้องบนตามมา
คลื่นคิว อาร์ และเอสเป็นคลื่นดีโพลาไรเซชันที่เกิดร่วมกัน (QRS complex) จะแพร่กระจายไปตามเอ-วี บันเดิล และแขนงของมันไปยังกล้ามเนื้อของหัวใจห้องล่าง เพื่อเริ่มการหดตัวของ
หัวใจห้องล่าง และคลื่นทีเป็นคลื่นของรีโพลาไรเซชันของหัวใจห้องล่าง (สำหรับสรุปเหตุการณ์ทั้งหมดในวงรอบการทำงานของหัวใจอยู่ในรูปที่ 7)
 
 
รูปที่ 8.27 อีเล็กโตรคาร์ดิโอแกรมประกอบด้วยคลื่นพี คิว อาร์ เอส และทีในแต่ละวงรอบ
ที่มา ; Vander และคณะ (2001)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
รูปที่ 8.28 แผนผังสรุปเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในวงจรการทำงานของหัวใจ และความสัมพันธ์ ระหว่างความดัน
ของหัวใจห้องต่าง ๆ กับเวลา
ที่มา ; Frandsond และคณะ (2006)
 
 
 
 
 
 
 
 

กลับ   ไปหน้าแรก