در زیست دهم، به فاصله زمانی بین دو ضربان متوالی قلب یک چرخه قلبی می گویند. هر چرخه از یک دیاستول (استراحت) و یک سیستول (انقباض) تشکیل شده که به طور متناوب و پیوسته تکرار می شوند. طول یک چرخه کامل قلبی در حالت طبیعی 0.8 ثانیه است و همین یک عدد ساده، پایه بسیاری از سوالات محاسباتی کنکور را می سازد.
رابطه ای که باید همیشه در ذهن داشت این است: هر چه چرخه قلبی کوتاه تر باشد، تعداد ضربان قلب در دقیقه بیشتر می شود، یعنی طول چرخه و تعداد ضربان در دقیقه رابطه عکس دارند. برای محاسبه تعداد ضربان در دقیقه کافی است عدد 60 (تعداد ثانیه های یک دقیقه) را بر طول یک چرخه تقسیم کرد. برای چرخه 0.8 ثانیه ای، حاصل تقسیم 60 بر 0.8 برابر 75 ضربان در دقیقه می شود که همان ضربان طبیعی یک فرد در حال استراحت است. اگر در تستی طول چرخه تغییر کند، همین یک محاسبه ساده کافی است تا تعداد ضربان جدید به دست بیاید.
در ادامه می خوانید
سه مرحله چرخه قلبی
چرخه قلبی به سه مرحله تقسیم می شود: استراحت عمومی، انقباض دهلیزی و انقباض بطنی. جمع زمانی این سه مرحله همان 0.8 ثانیه چرخه کامل است، یعنی 0.4 ثانیه استراحت عمومی، 0.1 ثانیه انقباض دهلیزی و 0.3 ثانیه انقباض بطنی.
نکته ای که در پاسخ دادن به تست ها زیاد باعث اشتباه می شود این است که کتاب زیست دهم، سیستول و دیاستول را به دو شکل متفاوت تقسیم بندی می کند و این دو نباید با هم قاطی شوند. در تقسیم بندی اول، کل چرخه به سیستول (مجموع انقباض دهلیزی و انقباض بطنی، یعنی 0.1 به علاوه 0.3 که می شود 0.4 ثانیه) و دیاستول (همان استراحت عمومی، 0.4 ثانیه) تقسیم می شود. تقسیم بندی دوم، جداگانه به این می پردازد که هر حفره چه مدت در حال استراحت است. دهلیزها در کل چرخه 0.7 ثانیه استراحت می کنند (در مرحله استراحت عمومی و در مرحله انقباض بطنی) و فقط 0.1 ثانیه منقبض می شوند، در حالی که بطن ها 0.5 ثانیه استراحت می کنند (در مرحله استراحت عمومی و در مرحله انقباض دهلیزی) و 0.3 ثانیه منقبض می شوند. در طراحی تست، همین دو عدد 0.7 و 0.5 معمولاً با عدد 0.4 و 0.4 اشتباه گرفته می شوند.
مرحله استراحت عمومی (0.4 ثانیه)
در این مرحله تمام قلب در حال استراحت است. خون سیاهرگ های بزرگ زبرین و زیرین به دهلیز راست و از آنجا به بطن راست وارد می شود و خون سیاهرگ های ششی نیز به دهلیز چپ و سپس بطن چپ می ریزد. در این حالت دریچه های دهلیزی بطنی باز هستند، اما دریچه های سینی آئورتی و سینی ششی بسته اند، یعنی دقیقاً برعکس مرحله انقباض بطنی.
حرکت رو به جلوی خون در این فاصله، به کمک سه عامل انجام می شود: دیواره ارتجاعی سرخرگ ها که فشار خون را حفظ می کند، دریچه های لانه کبوتری داخل سیاهرگ ها که مانع برگشت خون می شوند و انقباض ماهیچه های اسکلتی اطراف سیاهرگ ها که خون را به جلو می راند. در همین حال هم دهلیزها و هم بطن ها در حال پر شدن هستند و این مرحله دقیقاً همزمان با انتهای موج T در نوار قلب ثبت می شود.
یک نکته دقیق تر برای درک بهتر این مرحله: تا زمانی که سیستول بطنی ادامه دارد، دریچه دهلیزی بطنی بسته است، بنابراین خونی که از سیاهرگ ها می رسد در دهلیزها جمع می شود. با پایان سیستول بطنی و باز شدن این دریچه، خون با سرعت زیاد به داخل بطن ها سرازیر می شود، به همین دلیل در یک سوم اول استراحت عمومی پر شدن بطن ها بسیار سریع است و در دو سوم باقی مانده، سرعت ورود خون به بطن ها به مراتب کمتر می شود.
مرحله انقباض دهلیزی (0.1 ثانیه)
در این مرحله دهلیزها منقبض می شوند و باقیمانده خون آن ها کاملاً وارد بطن ها می شود، به طوری که در پایان این مرحله دهلیزها تقریباً خالی و بطن ها کاملاً پر از خون هستند. انقباض دهلیزی کوتاه ترین مرحله چرخه قلبی است، چون دهلیزها در مقایسه با بطن ها زمان بیشتری از چرخه را در حال استراحت سپری می کنند. این مرحله با ثبت موج P در نوار قلب همراه است.
مرحله انقباض بطنی (0.3 ثانیه)
در این مرحله بطن ها منقبض می شوند و خون از طریق سرخرگ های آئورت و ششی به کل بدن فرستاده می شود. پیام الکتریکی که از گره دهلیزی بطنی با کمی تاخیر آغاز شده، ابتدا به نوک بطن ها می رسد و از آنجا رو به بالا حرکت می کند تا هر دو بطن هماهنگ منقبض شوند. صدای اول قلب درست در ابتدای این مرحله (با بسته شدن دریچه های دهلیزی بطنی) شنیده می شود و صدای دوم قلب در انتهای همین مرحله (با بسته شدن دریچه های سینی) ثبت می شود. در این فاصله فشار خون سرخرگی به بالاترین مقدار خود می رسد و خون به تمام اندام های بدن می رسد، در حالی که دهلیزها دوباره در حال پر شدن هستند. این مرحله زمانی است که موج پیچیده QRS در نوار قلب ثبت می شود.
نکته کنکوری: رابطه طول چرخه قلبی و تعداد ضربان در دقیقه، رابطه عکس است. تنظیم فوری نظم ضربان قلب برعهده بصل النخاع است که از طریق اعصاب خودمختار روی گره ضربان ساز اثر می گذارد، اما هیپوتالاموس نیز از طریق اثرگذاری بر همین مرکز، در تنظیم تعداد ضربان قلب متناسب با شرایطی مانند فعالیت بدنی، دما یا هیجان نقش دارد.
نوار قلب یا ECG چیست
سلول های ماهیچه قلبی هنگام هر چرخه ضربان، فعالیت الکتریکی از خود نشان می دهند. این پیام های الکتریکی به اندازه کافی قوی هستند که بتوان آن ها را از روی سطح پوست دریافت و به شکل یک منحنی ثبت کرد. منحنی حاصل از ثبت این فعالیت الکتریکی را نوار قلب یا الکتروکاردیوگرام می گویند و دستگاهی که این کار را انجام می دهد الکتروکاردیوگراف نام دارد.
موج های P، QRS و T در نوار قلب
نوار قلب از سه موج اصلی تشکیل شده است: موج P که فعالیت الکتریکی دهلیزها را نشان می دهد، موج QRS که فعالیت الکتریکی بطن ها را ثبت می کند و موج T که به بازگشت بطن ها به حالت استراحت مربوط است. نکته مهمی که باید در نظر داشت این است که انقباض مکانیکی هر بخش، اندکی پس از شروع فعالیت الکتریکی همان بخش اتفاق می افتد، یعنی موج الکتریکی همیشه چند لحظه زودتر از انقباض واقعی ثبت می شود.
موج P
- همزمان با فرستادن پیام الکتریکی گره ضربان ساز (به صورت خودکار) به ماهیچه دهلیزها ثبت می شود.
- آغاز ثبت آن در مرحله استراحت عمومی است.
- انقباض واقعی دهلیزها در نزدیکی قله همین موج آغاز می شود.
موج QRS
- همزمان با رسیدن پیام الکتریکی به گره دهلیزی بطنی و انتقال آن به دیواره بطن ها ثبت می شود.
- آغاز ثبت آن در مرحله انقباض دهلیزی است.
- انقباض واقعی بطن ها در حد فاصل بین بخش R و بخش S همین موج آغاز می شود.
موج T
- همزمان با خروج پیام الکتریکی از سلول های بطنی ثبت می شود.
- آغاز ثبت آن در مرحله انقباض بطنی است.
- استراحت عمومی بعدی، در مراحل پایانی همین موج آغاز می شود.
در تصویر بالا، نقطه A لحظه پایان انقباض دهلیزها و شروع انقباض بطن هاست. دریچه های دولختی و سه لختی درست در همین نقطه بسته می شوند و صدای اول قلب شنیده می شود، به طوری که در این لحظه بیشترین خون در بطن ها و کمترین خون در دهلیزهاست. نقطه B نیز لحظه پایان انقباض بطن ها و شروع انبساط قلب است. دریچه های سینی در همین نقطه بسته می شوند و صدای دوم قلب ایجاد می شود، به طوری که در این لحظه بیشترین خون در دهلیزها و کمترین خون در بطن هاست.
اشتباهات رایج کنکوری در مبحث چرخه قلب
- قاطی کردن دو تقسیم بندی 0.4 و 0.4 (سیستول و دیاستول کلی چرخه) با تقسیم بندی 0.7 و 0.5 (استراحت دهلیز و استراحت بطن).
- فرض کردن این که موج الکتریکی و انقباض مکانیکی دقیقاً همزمان اتفاق می افتند، در حالی که انقباض همیشه کمی بعد از ثبت موج آغاز می شود.
- فراموش کردن رابطه عکس بین طول چرخه قلبی و تعداد ضربان در دقیقه، هنگام محاسبه.
- اشتباه گرفتن نقش دریچه های دهلیزی بطنی با دریچه های سینی در هر یک از سه مرحله.
تسلط بر این مبحث از زیست دهم، پایه فهم مباحث پیچیده تر گردش خون در پایه های بالاتر نیز هست. برای همین ارزش دارد که سه مرحله چرخه قلبی و تناظر آن ها با موج های P، QRS و T چند بار مرور شود و روی یک نمودار ساده تمرین شود تا در جلسه کنکور، زمان زیادی صرف یادآوری آن ها نشود. برای تمرین بیشتر روی کاربرد همین مفاهیم در سوالات ترکیبی تر، مطالعه مطلب سخت ترین بحث کنکور تجربی درباره قلب نیز می تواند مفید باشد.