Hoạt động của tim: Chức năng, Các giai đoạn của chu kỳ tim

Tim và chức năng tim

Tim là một cơ quan cơ bắp ở người và các động vật khác, có chức năng bơm máu qua các mạch máu của hệ tuần hoàn. Hoạt động của tim là bơm máu cung cấp cho cơ thể oxy và chất dinh dưỡng, cũng như hỗ trợ loại bỏ các chất thải trao đổi chất. Ở người, tim nằm giữa phổi, ở ngăn giữa của lồng ngực.

Ở người, các loài động vật có vú khác và chim, tim được chia thành bốn ngăn: tâm nhĩ trên trái và phải; và tâm thất trái và phải thấp hơn. Thông thường, tâm nhĩ phải và tâm thất phải được gọi chung là tim phải và phần trái của chúng là tim trái. Ngược lại, cá có hai ngăn, tâm nhĩ và tâm thất, trong khi loài bò sát có ba ngăn và một chiều qua tim do van tim ngăn dòng chảy ngược. Trái tim được bao bọc trong một túi bảo vệ là màng ngoài tim và cũng chứa một lượng nhỏ chất lỏng. Thành của tim được tạo thành từ ba lớp: ngoại tâm mạc, cơ tim và nội tâm mạc.

Tim phải gồm có hai ngăn là tâm nhĩ phải và tâm thất phải, ngăn cách nhau bằng một van là van ba lá. Tim trái có hai ngăn: tâm nhĩ trái và tâm thất trái, ngăn cách bởi van hai lá. Thành tim được cấu tạo bởi ba lớp: nội tâm mạc trong, cơ tim giữa và ngoại tâm mạc. Các thành phần này được bao quanh bởi một túi hai màng gọi là màng ngoài tim.

Tim có chức năng như một máy bơm trong hệ thống tuần hoàn để cung cấp một dòng máu liên tục khắp cơ thể. Tuần hoàn này bao gồm tuần hoàn toàn thân đến và đi trong cơ thể và tuần hoàn phổi đến và đi từ phổi. Máu trong tuần hoàn phổi trao đổi khí cacbonic để lấy oxy trong phổi thông qua quá trình hô hấp. Sau đó, tuần hoàn toàn thân vận chuyển oxy đến cơ thể và trả lại carbon dioxide và máu tương đối đã khử oxy đến tim để chuyển đến phổi.

Hệ thống điện của tim

Nói một cách đơn giản nhất, tim là một máy bơm được tạo thành từ các mô cơ. Giống như tất cả các cơ, tim cần một nguồn năng lượng và oxy để hoạt động. Hoạt động bơm máu của tim được điều chỉnh bởi một hệ thống dẫn điện điều phối sự co bóp của các buồng tim khác nhau.

Tâm nhĩ và tâm thất làm việc cùng nhau, luân phiên co bóp và thư giãn để bơm máu qua tim của bạn. Hệ thống điện của trái tim bạn là nguồn năng lượng để làm nên điều này.

Nhịp tim của bạn được kích hoạt bởi các xung điện truyền xuống một con đường đặc biệt qua tim:

• Nút xoang nhĩ (nút SA): nút SA được co như là máy tạo nhịp tim tự nhiên. Xung động bắt đầu trong một bó nhỏ các tế bào chuyên biệt nằm trong tâm nhĩ phải, được gọi là nút SA. Hoạt động điện lan truyền qua các bức tường của tâm nhĩ và khiến chúng co lại. Điều này buộc máu vào tâm thất. Nút SA thiết lập tốc độ và nhịp tim của bạn. Nhịp tim bình thường thường được gọi là nhịp xoang bình thường vì nút SA (xoang) hoạt động thường xuyên.
• Nút nhĩ thất: Nút AV là một cụm tế bào ở trung tâm của tim giữa tâm nhĩ và tâm thất, và hoạt động giống như một cánh cổng làm chậm tín hiệu điện trước khi nó đi vào tâm thất. Sự chậm trễ này giúp tâm nhĩ có thời gian co bóp trước khi tâm thất co lại.
• Mạng lưới His-Purkinje:  Đường đi của các sợi này truyền xung động đến các thành cơ của tâm thất và khiến chúng co lại. Điều này buộc máu từ tim đến phổi và cơ thể.

Nút SA kích hoạt một xung khác và chu trình bắt đầu lại.

Khi nghỉ ngơi, tim bình thường đập khoảng 50 đến 99 lần một phút. Tập thể dục, cảm xúc, sốt và một số loại thuốc có thể khiến tim bạn đập nhanh hơn, đôi khi lên đến hơn 100 nhịp mỗi phút.

Cơ chế của chu kỳ tim

Cơ chế của chu kỳ tim là cơ chế chuyển điện thế hoạt động (tức xung động thần kinh) thành sự co cơ tim.

Cứ một khoảng thời gian nhất định nút xoang phát ra điện thế hoạt động, điện thế này lan tỏa nhanh ra khắp hai tâm nhĩ làm cho cơ tâm nhĩ co lại (tâm nhĩ thu). Điện thế hoạt động tiếp tục lan qua đường liên nhĩ đến nút nhĩ – thất. Đến nút nhĩ – thất điện thế lan truyền chậm lại khoảng 1/10 giây trước khi qua bó His để xuống thất.

Sự dẫn truyền chậm lại này có ý nghĩa chức năng là đại cho nhĩ thu xong, hoàn tất việc đẩy máu từ nhĩ xuống thất, thì mới đến lượt thất co để bơm máu ra động mạch. Từ nút nhĩ – thất, điện thế hoạt động tiếp tục lan truyền đến bó His, rồi toả ra theo mạng Purkinje, lan đến cơ tâm thất làm cho cơ tâm thất co lại (tâm thất thu). Sau đó điện thể hoạt động tắt, cơ tâm thất lại giãn ra thụ động trong khi cơ tâm nhĩ đang giãn, đó là giai đoạn tâm trương toàn bộ, cho đến khi nút xoang lại phát ra điện thế hoạt động tiếp theo khởi động cho một chu kỳ mới.

Cơ chế chuyển điện thế hoạt động thành sự co cơ tim về cơ bản cũng giống sự co cơ vân. Đó là khi điện thế hoạt động lan truyền đến màng cơ tim thì nó tỏa ra khắp tế bào (sợi) cơ tim, làm giải phóng nhiều ion calci từ mạng nội cơ tương vào cơ tương. Chỉ trong vài phần nghìn giây ion calci đã khuếch tán vào các sợi tơ cơ actin và myosin, làm các sợi này trượt vào nhau gây co cơ.

Điểm khác về cơ chế co cơ tim và có cơ vẫn là ở chỗ cơ tim có mạng nội cơ tương kém phát triển so với cơ vân nên có ít ion calci. Vì vậy cơ tim cần lấy thêm calci từ các ống T, là loại ống có đường kính to gấp 5 lần ống T ở cơ vân, nên thể tích chứa ion calci ở đây lớn gấp 25 lần so với ở ống T của cơ vân, có như vậy mới đủ cung cấp ion calci theo nhu cầu của cơ tim. Lực co cơ tim phụ thuộc phần lớn vào nồng độ ion calci ở dịch ngoại bào vì ống T thông với khoảng kẽ bên ngoài sợi cơ.

Các giai đoạn của chu kỳ tim

Thời gian của một chu kỳ tim là 0,8 giây, gồm có ba giai đoạn chính là nhĩ thu, thất thu và tâm trương toàn bộ.

Giai đoạn tâm nhĩ thu

Là giai đoạn tâm nhĩ co lại. Khi cơ tâm nhĩ co làm cho áp suất trong tâm nhĩ tăng lên, cao hơn trong tâm thất. Lúc này van nhi – thất đang mở, máu được đẩy từ tâm nhĩ xuống tâm thất. Tâm nhĩ thu có tác dụng đấy nốt lượng máu còn lại từ tâm nhĩ xuống tâm thất.

Lượng máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất trong lúc tâm nhĩ thu chiếm khoảng 35% tổng lượng máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất trong một chu kỳ tim. Thời gian tâm nhĩ thu là 0,10 giây. Sau giai đoạn tâm nhĩ thu, tâm nhĩ giãn ra trong suốt thời gian còn lại của chu kỳ tim (0,7 giây). Máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất ở giai đoạn này làm cho áp suất tâm thất cũng tăng lên trong thời gian tâm nhĩ thu.

Giai đoạn tâm thất thu

Là giai đoạn tâm thất co lại, bắt đầu sau giai đoạn tâm nhĩ thu. Thời gian tâm thất thu là 0,30 giây, được chia thành hai thời kỳ là:

Thời kỳ tăng áp: thời kỳ này bắt đầu bằng cơ tâm thất co, áp suất tâm thất tăng lên cao hơn áp suất trong tâm nhĩ, làm cho van nhĩ – thất đóng lại. Tuy vậy trong lúc này áp suất trong tâm thất vẫn thấp hơn áp suất trong động mạch nên van tổ chim (van động mạch) chưa mở ra, do đó máu trong tâm thất không thoát đi đâu được (thể tích máu trong tâm thất không thay đổi, do vậy thời kỳ này còn được gọi là thời kỳ co đẳng tích, hay co đẳng trường là vì chiều dài sợi cơ tâm thất không thay đổi). Ở thời kỳ này áp suất máu trong tâm thất tăng lên rất nhanh. Thời gian của thời kỳ tăng áp rất ngắn, khoảng 0,05 giây.

Trong thời kỳ tăng áp, áp suất trong tâm thất tăng lên làm cho van nhĩ – thất đóng lại và lồi lên về phía tâm nhĩ, do vậy áp suất trong tâm nhĩ lúc này cũng tăng lên.

Thời kỳ tống máu

Cuối thời kỳ tăng áp, áp suất trong tâm thất trở nên cao hơn áp suất trong động mạch chủ và động mạch phổi, làm van tổ chim mở ra, máu được phun vào động mạch. Lúc này tâm thất vẫn tiếp tục co bóp, thể tích tâm thất tiếp tục nhỏ lại, áp suất trong tâm thất vẫn ở mức cao, máu tiếp tục được tống vào động mạch.

Thời gian của thời kỳ tống máu là 0,25 giây. Thời kỳ tống máu được chia thành hai thì:

• Thì tống máu nhanh là thì bắt đầu của thời kỳ tống máu, thời gian dài khoảng 0,09 giây. Trong thì này có khoảng 4/5 lượng máu của tâm thất được tống vào động mạch.
• Thì tống máu chậm là thì tiếp theo của thì tống máu nhanh, thời gian dài hơn, khoảng 0,16 giây. Ở thì này 1/5 lượng máu còn lại của tâm thất được tống vào động mạch.
• Trong lúc nghỉ ngơi, mỗi lần tâm thất thu, mỗi một tâm thất (tâm thất phải hoặc tâm thất trái) tống vào động mạch khoảng 60 – 70 ml máu, thể tích máu này được gọi là thể tích tâm thu. Tuy thành của tâm thất trái dày gấp ba lần thành của tâm thất phải và lực co của tâm thất trái mạnh hơn lực có của tâm thất trái mạnh hơn lực co của tâm thất phải, nhưng do sức cản của vòng tuần hoàn nhỏ thấp hơn sức cản của tuần hoàn lớn, nên mỗi lần co bóp tâm thất trái và tâm thất phái đều tông vào động mạch chủ và động mạch phổi một thể tích máu xấp xỉ bằng nhau.
• Máu được tống vào trong động mạch lại tạo ra một phản lực làm cho sàn  van nhĩ – thất hạ xuống, tâm nhĩ giãn ra và áp suất trong tâm nhĩ giảm xuống. Sau khi hết phản lực, sàn van nhĩ – thất được nâng lên, làm cho áp suất trong tâm nhĩ lại tăng lên một chút.

Giai đoạn tâm trương toàn bộ

Sau khi tâm thất co, tâm thất bắt đầu giãn ra, đó là giai đoạn tâm trương toàn bộ (trong lúc đó tâm nhĩ vẫn đang giãn). Khi cơ tâm thất giãn ra thì áp suất trong tâm thất bắt đầu giảm xuống. Khi áp suất trong tâm thất trở nên thấp hơn áp suất trong động mạch chủ và động mạch phổi thì van tổ chim đóng lại.

Tâm thất tiếp tục giãn, đó là thời kỳ giãn đẳng tích (thể tích tim không thay đổi, vì ở giai đoạn này van tổ chim đã đóng mà van nhĩ – thất lại chưa mở nên máu không thoát đi đâu được) áp suất trong tâm thất tiếp tục giảm nhanh cho tới khi áp suất trong tâm thất thấp hơn áp suất trong tâm nhĩ thì van nhĩ – thất bắt đầu mở ra, kết thúc thời kỳ giãn đẳng tích, máu được hút từ tâm nhĩ xuống tâm thất. Máu được hút từ tâm nhĩ xuống tâm thất theo hai thì là: sau khi van nhĩ – thất mở ra, máu được hút xuống tâm thất nhanh, đó là thì đầy thất nhanh, sau đó máu xuống tâm thất chậm dần, đó là thì đầy thất chậm.

Giai đoạn tâm trương toàn bộ kéo dài 0,40 giây, đó là thời gian để cho máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất. Máu xuống tâm thất trong giai đoạn này chiếm khoảng 65% tổng lượng máu từ tâm nhĩ xuống tâm thất trong một chu kỳ tim. ‘ Khi van nhĩ – thất mở ra thì máu được hút từ tâm nhĩ xuống tâm thất, do đó áp suất trong tâm nhĩ ở giai đoạn này cũng giảm theo áp suất trong tâm thất.

Kết thúc giai đoạn tâm trương toàn bộ, tâm thất tiếp tục giãn thêm 0,10 giây nữa trong khi tâm nhĩ bắt đầu co, mở đầu cho chu kỳ tim tiếp theo.

Trên đây là ba giai đoạn của chu kỳ tim được trình bày lần lượt các hiện lượng theo logic thời gian, nên còn được gọi là chu kỳ tim sinh lý học.

Trong thực hành lâm sàng thì nhĩ thu không được coi là một giai đoạn, mà chỉ là một phần nhỏ, phần cuối và không quan trọng của giai đoạn tâm trương “ở giai đoạn lấy máu về tim, vì khi nhĩ thu nhĩ không bơm toàn bộ máu về thi mà chỉ “đẩy nốt” 35% lượng máu từ nhĩ xuống thất. Vì vậy, ở lâm sàng chu kỳ Um thường được chia thành hai giai đoạn là tâm trương (diastole) tâm thất gian, tim lấy máu vào thất và giai đoạn tâm thu (systole) tâm thất co, tim ban máu vào động mạch.

Tim bình thường đập nhanh bao nhiêu?

Tim đập nhanh như thế nào phụ thuộc vào nhu cầu của cơ thể đối với máu giàu oxy. Khi nghỉ ngơi, nút SA khiến tim bạn đập khoảng 50 đến 100 lần mỗi phút. Trong quá trình hoạt động hoặc phấn khích, cơ thể bạn cần máu giàu oxy hơn; nhịp tim tăng lên hơn 100 nhịp mỗi phút.

Thuốc và một số điều kiện y tế có thể ảnh hưởng đến nhịp tim của bạn khi nghỉ ngơi và khi tập thể dục.

Làm thế nào để bạn biết nhịp tim của bạn đang đập nhanh?

Bạn có thể biết nhịp tim của mình đang đập nhanh như thế nào bằng cách cảm nhận nhịp đập. Nhịp tim là số lần tim đập trong một phút. Để đếm nhịp đập bạn cần chuẩn bị 1 đồng hồ bấm giờ có kim giây và gối nhỏ để kê tay.

Sau đó đặt ngón trỏ và ngón giữa của bàn tay lên cổ tay bên trong của cánh tay kia, ngay dưới gốc ngón cái. Bạn sẽ cảm thấy tiếng gõ hoặc nhịp đập vào ngón tay của mình. Đếm số lần mạch đập nảy lên mà bạn cảm nhận được trong 10 giây. Nhân số đó với 6 để biết nhịp tim của bạn trong một phút. Khi cảm nhận mạch, bạn cũng có thể biết nhịp tim của mình có đều đặn hay không.

Thế nào là nhịp tim bình thường

Một nhịp tim bình thường bao gồm:

• Nút SA thiết lập tốc độ và nhịp tim của bạn.
• Nút SA kích hoạt xung. Xung động lan truyền qua các bức tường của tâm nhĩ phải và trái, khiến chúng co lại. Điều này buộc máu vào tâm thất.
• Xung động truyền đến nút nhĩ thất. Ở đây, xung động chậm lại trong giây lát trước khi đi đến tâm thất.
• Xung điện truyền qua một con đường của các sợi được gọi là mạng HIS-Purkinje. Mạng này truyền xung động vào tâm thất và khiến chúng co lại. Điều này buộc máu từ tim đến phổi và cơ thể.
• Nút SA kích hoạt một xung khác. Chu kỳ lại bắt đầu.

Trong quá trình hoạt động, bạn nên tăng nhịp tim lên khoảng 50 đến 85% nhịp tim tối đa dựa trên độ tuổi của bạn. Đây là biểu đồ hiển thị độ tuổi, nhịp tim mục tiêu và nhịp tim tối đa của bạn.

Xem thêm:

Bệnh suy tim trái: Nguyên nhân, Triệu chứng, Biến chứng, Cách điều trị

Bệnh đau nửa đầu: Nguyên nhân, Triệu chứng, Có nguy hiểm không?