心周期：フェーズとその特性 - 生物学 - 2025

心臓サイクルは、ハートビートの間に起こる心室の収縮、弛緩、及び充填のイベントの反復配列を含みます。これらのフェーズは通常、収縮期および拡張期機能で一般化されます。1つ目は心臓の収縮を指し、2つ目は臓器の弛緩を指します。

サイクルは、さまざまな方法論を使用して調査できます。心電図を使用すると、異なるタイプの波、つまりP波、QRS複素数、T波、最後にU波を区別できます。各波は、脱分極現象に関連する心臓の電気サイクルの正確なイベントに対応します。そして再分極。

出典：DanielChangMDがDestinyQxのオリジナル作品を改訂

心臓周期を表す古典的なグラフィックの方法はウィガー図と呼ばれます。

心周期の機能は、すべての組織全体に血液を分布させることです。この体液が体の血管系を通じて効果的な循環を達成するためには、その動きに十分な圧力を及ぼすポンプ、つまり心臓が必要です。

医学的見地から、心臓周期の研究は一連の心臓病の診断に役立ちます。

歴史的展望

心臓周期と心臓の機能に関連する研究は、18世紀初頭にさかのぼります。研究者のHarveyが最初に心臓の動きを説明しました。その後、20世紀には、ウィガーズはこれらの動きをグラフィカルに表現しました（このグラフについては後で詳しく説明します）。

これらの科学者の貢献のおかげで、心周期は、収縮期および拡張期の現象が発生する期間として定義されました。最初に、心室の収縮と駆出が発生し、2番目に、弛緩と充満が発生します。

実験モデルとして孤立した筋肉を使用したその後の研究により、ウィガーズが最初に提案した心臓周期の伝統的な概念が変わりました。

変更は、サイクルの基本的なステップに関してではなく、言及された2つの現象（収縮期と拡張期）に関して行われ、継続的に発生します。

前述の理由により、Brutsaertは、緩和現象を含む実験モデルにより一致した一連の変更を提案しています。

心臓の解剖学

心周期をよりよく理解するには、心臓の特定の解剖学的側面を知る必要があります。このポンプ器官は動物界に存在しますが、系統によって大きく異なります。この記事では、哺乳類の典型的な心臓モデルの説明に焦点を当てます。

哺乳類に存在する心臓は、主にその効率によって特徴付けられます。人間では胸腔にあります。この臓器の壁は、心内膜、心筋、心外膜と呼ばれています。

それは4つのチャンバーからなり、そのうち2つは心房で、残りの2つは心室です。この分離により、酸素化された血液と脱酸素化された血液が混ざらないことが保証されます。

弁の存在により、血液は心臓内を循環することができます。左心房は二尖弁である僧帽弁を介して心室に向かって開きますが、心室への右心房の開口は三尖弁を介して行われます。最後に、左心室と大動脈の間に大動脈弁があります。

心筋の特性

心筋の性質は骨格筋に非常に似ています。熱、化学、機械、電気などの幅広い刺激を加えると興奮します。これらの物理的変化は、エネルギーの収縮と解放につながります。

心臓の最も優れた側面の1つは、外部のエンティティの助けを借りずに、整然とした繰り返しのある一定の方法で自動リズムを発する能力です。実際、両生類の心臓部を生理学的溶液（リンガー溶液）に入れると、しばらくの間鼓動し続けます。

これらの特性のおかげで、心臓はまとめて心臓周期と呼ばれる一連のイベントの繰り返しで機能することができます。これについては、以下で詳しく説明します。

心周期とは何ですか？

心臓は、収縮、弛緩、充満の3つの現象の基本パターンに従って動作します。これら3つのイベントは、動物の生涯を通じて絶え間なく発生します。

心室駆出は収縮機能と呼ばれ、拡張機能は血液の充満を指します。このプロセス全体は、洞房結節または洞結節によって調整されます。

サイクルは、さまざまな方法論を使用して調査でき、さまざまな観点から理解できます。解剖機能または心エコー; 圧力測定によって研究される血行動態。

解剖学的および機能的ビジョン

各心拍で5つのイベントを指定できます。等容性の心室収縮と収縮に対応する駆出-一般に収縮または心臓の収縮として知られています。続いて、等容性心室弛緩、受動的心房充満、および能動的心室充満（心房収縮）が続き、これらは共に拡張期または筋肉弛緩および血液充満として知られています。

超音波アプローチでは、エコーが使用されます。これは、心臓の心室を通る弁を通る血液の通過を表します。血行動態は、心臓の内側にカテーテルを挿入し、サイクルの各段階で圧力を測定することで構成されます。

アクティブな心室充満

このサイクルは、活動電位による心房の収縮から始まります。両方のスペースをつなぐ弁が開いているため、すぐに血液が心室に排出されます（心臓の解剖学を参照）。充填が完了すると、すべての血液が心室に含まれます。

心室収縮

心室が満たされると、収縮期が始まります。このプロセスの間、血液の戻りを防ぐために、充填時に開いていたバルブが閉じられました。

イジェクション

心室の圧力が上昇すると、バルブが開き、血液が血管にアクセスして進行し続けることができます。この段階で、心室圧の大幅な低下が認められます。

心室比

前の段階で、収縮期の現象を終了し、心室弛緩が始まると拡張期に移行します。その名前が示すように、このフェーズで発生するのは、心室の弛緩であり、その領域の圧力が低下します。

パッシブイヤーフィリング

上記の段階で、血液の受動的な流入を促進する圧力勾配を作成しました。この勾配により、心房から心室への血液の通過が促進され、対応する弁に圧力が発生します。

この充填プロセスが完了すると、新しい収縮期が始まり、1回の心拍で発生する5つのフェーズが終了します。

心電図ビジョン

心電図は、活動電位の伝達に関与する局所電流の記録です。心電図によるトレースでは、心周期のさまざまな段階を明確に区別できます。

心電図で検出される波は、P波、QRS複素数、T波、最後にU波という任意に指定されており、それぞれが周期の電気的イベントに対応しています。

P波

これらの波は、洞房結節から房室（AV）結節に放射状に広がる動脈筋の脱分極を表しています。平均持続時間は約0.11秒、振幅は約2.5 mmです。

PR間隔

AVノードからのインパルスの送信の遅延は、約0.2秒続くセグメントとして心電図に記録されます。このイベントは、P波の開始とQRS複合システムの開始の間に発生します。

QRSコンプレックス

この間隔は、Q波の開始からS波まで測定され、ステージは拡大する脱分極イベントを表します。このステージの通常の範囲は0.06秒から0.1です。

複合体の各波は、特定の長さを持つことを特徴としています。Q波は、セプタムの脱分極により発生し、約0.03秒間続きます。R波の高さは4〜22 mmで、持続時間は0.07秒です。最後に、S波は約6mmの深さです。

ST間隔

この間隔は、脱分極と再分極の状態の期間に対応します。ただし、ほとんどの心電図は真のSTセグメントを示しません。

T波

この段階は、心室の再分極波を表しています。約0.5 mmの寸法です。

T波の特徴の1つは、検査の前に冷たい水を飲む、喫煙、投薬などの一連の生理学的要因の影響を受ける可能性があることです。感情的要因もT波を変化させる可能性があります。

U波

それは心室の最大の興奮性の期間を表しています。ただし、ほとんどの心電図では波を視覚化して分析することが難しいため、解釈は複雑になります。

サイクルのグラフィック表現

心臓周期のさまざまな段階を表すさまざまなグラフィックの方法があります。これらのグラフは、ビート中にさまざまな変数の観点からサイクル全体で発生する変化を説明するために使用されます。

古典的な図はウィガー図と呼ばれます。これらの図は、カラーチャンバーと大動脈の圧力変化、およびサイクル全体の左心室の容積変化、ノイズ、および各心電図波の記録を表しています。

フェーズには、左心室の収縮と弛緩のイベントに応じて名前が割り当てられます。対称性の理由から、左側の部分に当てはまることは右側にも当てはまります。

サイクルフェーズの期間

受胎後2週間で、新たに形成された心臓はリズミカルで制御された方法で鼓動し始めます。この心臓の動きは、死の瞬間まで個人に付随します。

平均心拍数が毎分70ビートのオーダーであると仮定すると、拡張期の持続時間は0.5秒、収縮期は0.3秒になります。

心周期機能

血液は、脊椎動物のさまざまな物質の輸送を担う体液と考えられています。この閉鎖輸送システムでは、すべての身体構造への血液の組織的なポンプのおかげで、栄養素、ガス、ホルモン、抗体が動員されます。

この輸送システムの効率は、体内の恒常性メカニズムを維持する責任があります。

心機能の臨床研究

医療専門家が心機能を評価するために使用できる最も簡単なアプローチは、胸壁を通して心臓の音を聞くことです。このテストは聴診と呼ばれます。この心臓の評価は、太古の昔から使われてきました。

この検査の器具は、胸部または背中に配置される聴診器です。この楽器を使用して、2つの音を区別できます。1つはAV弁の閉鎖に対応し、次は半月弁の閉鎖に対応します。

異常な音を特定し、雑音や異常な弁の動きなどの病理に関連付けることができます。これは、閉じたバルブまたは非常に狭いバルブから血液が流入しようとするために発生します。

心電図の医学的適用性

何らかの不調（不整脈など）の場合は、このテストで検出できます。たとえば、QRSコンプレックスの異常な持続時間（0.06秒未満または0.1以上）は、心臓の問題を示している可能性があります。

心電図、房室ブロック、頻脈（心拍数が毎分150から200ビートの場合）、徐脈（毎分心拍数が予想より低い場合）、心室細動（に影響を与える障害）とりわけ、心臓の収縮と正常なP波は小さな波に置き換えられます。

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