Sydänsairaudet

Sydämen pumppaustoiminta

Sydänsairaudet
16.6.2014
Raimo Kettunen

Vasen kammio pumppaa verta aortan ja ääreisverenkierron korkeaa painetta vastaan ja oikea kammio keuhkovaltimon matalaa painetta vastaan. Tämä näkyy sydämen rakenteessa (kuva «Sydämen rakenne»1). Oikean kammion vapaa seinämä on huomattavasti ohuempi kuin vasemman kammion vapaa seinämä. Kammioiden väliseinä eli septum on varsinaisesti vasemman kammion rakenneosa, mutta supistuessaan se auttaa myös oikeaa kammiota "litistymään" ja siten tyhjenemään.

Sydämen oikeaa kammiota voidaan luonnehtia tilavuus- eli volyymipumpuksi ja vasenta kammiota painepumpuksi. Tämän paine-eron takia vasemman kammion tekemän työn määrä ja energiantarve on paljon suurempi kuin oikean kammion. Useimmissa sydänsairauksissa vasemman kammion kunto ja toimintakyky ratkaisevat potilaan ennusteen.

Sydämen toimintajakso ja syke

Sydänlihaksen kyky supistua ja sydämen läppien kyky olla päästämättä verta "taaksepäin" ovat sydämen pumppaustoiminnan perusta. Sydämen toimintajakso jaetaan systoleen, jolloin sydän pumppaa verta eteenpäin, ja diastoleen, jolloin sydän täyttyy (kuva «Sydämen toiminnan kuvaaminen eri mittausmenetelmillä»2). Sydämen toimintajaksojen lukumäärää minuutissa kutsutaan sykkeeksi.

Aikuisen ihmisen syke on levossa noin 60–80/min. Näin ollen ihmisen sydän supistuu ("lyö") vähintään 4 000 kertaa tunnissa, 100 000 kertaa vuorokaudessa ja yli 37 miljoonaa kertaa vuodessa. Raskauden loppuaikana odottavan äidin leposyke on 15–20/min korkeampi.

Rasituksessa syke nousee (ks. taulukko «Terveen aikuisen sydämen toiminta levossa ja rasituksessa. (CI = cardiac index, SV = stroke volume).»1). Varsinkin nuorella aikuisella syke voi nousta kovassa rasituksessa jopa yli 200/min.

Sydämen systolevaihe

Sydämen toimintajakso alkaa sinussolmukkeen tahdistuksesta, joka levittää sähköisen ärsykkeen eteisen seinämiin ja aiheuttaa niiden supistumisen. Supistumisen seurauksena eteisten paine nousee, jolloin eteis-kammioläpät avautuvat ja veri virtaa eteisistä kammioihin. Kammioissa eteissupistuksen loputtua (jolloin kammiot ovat täyttyneet) vallitsevaa painetta kutsutaan loppudiastoliseksi paineeksi ja tilavuutta loppudiastoliseksi tilavuudeksi (end diastolic volume, EDV). Tätä tilavuutta arvioidaan sydämen kaikututkimuksessa ns. loppudiastolisen poikkimitan avulla.

Sähköisen ärsykkeen siirryttyä eteis-kammiosolmukkeen kautta kammioiden seinämiin nekin alkavat supistua. Supistuminen nostaa hetkessä kammioiden paineen niin ylös, että eteis-kammioläppien purjeet painuvat kiinni. Tämän seurauksena kammioiden paine nousee vielä nopeammin ja niin korkeaksi, että aortta- ja keuhkovaltimoiden läpät avautuvat ja veri pääsee virtaamaan kammioista valtimoihin. Tästä alkaa kammioiden tyhjenemis- eli ejektiovaihe.

Kammioiden tyhjentyessä ja samalla supistuksen päättyessä niiden paine laskee niin, että aortta- ja keuhkovaltimoiden läpät sulkeutuvat ja systole päättyy.

Sydämen diastolevaihe

Kun aortta- ja keuhkovaltimoläpät sulkeutuvat systolen loppuessa, alkaa sydämen lepo- ja täyttymisvaihe eli diastole. Tällöin kammiot ovat jo alkaneet relaksoitua eli rentoutua eteiset täyttyvät ja niiden paine nousee. Kun paine kammioiden sisällä laskee nopeasti eteisten paineiden alapuolelle (kuva «Sydämen toiminnan kuvaaminen eri mittausmenetelmillä»2), eteis-kammioläpät avautuvat ja veri virtaa kammioihin. Diastolen lopussa eteisten supistuminen vielä tehostaa kammioiden täyttymistä.

Diastole on myös sykkeen säätelyssä tärkeä sydämen toimintajakson osa. Systolen kesto vaihtelee melko vähän sykkeen muuttuessa, mutta diastolen kesto voi vaihdella paljonkin.

Sydän sopeutuukin sykkeen vaihteluun melkein yksinomaan diastolen kestoa muuttelemalla: mitä korkeampi on syke, sitä lyhempi on diastole, ja mitä matalampi on syke, sitä pidempi on diastole.

Iskutilavuus, ejektiofraktio

Sydämen yhdellä supistuksella eli systolessa pumppaamaa verimäärää kutsutaan iskutilavuudeksi (stroke volume, SV). Aikuisen ihmisen vasemman ja oikean kammion iskutilavuus on levossa keskimäärin 70 millilitraa. Iskutilavuuden osuutta loppudiastolisesta tilavuudesta kutsutaan ejektiofraktioksi (ejection fraction, EF). Vasemman kammion ejektiofraktio on kliinisessä työssä tärkeä suure arvioitaessa sydämen vajaatoiminnan ja muiden sydänsairauksien vaikeusastetta ja ennusteellista merkitystä. Useimmiten ejektiofraktio mitataan sydämen kaikututkimuksen avulla.

Mittausmenetelmän ja mittausolosuhteiden mukaan normaali ejektiofraktio on 50–70 %:n välillä (ilmaistaan joskus myös suhdelukuna: 0,50–0,70).

Minuuttitilavuus ja "sydänindeksi"

Jos iskutilavuus kerrotaan sykkeellä, saadaan sydämen minuutissa pumppaama verimäärä eli sydämen minuuttitilavuus. Tätä suuretta käytetään usein tehohoitopotilaiden tilan seurannassa. Aikuisen sydämen minuuttitilavuus on seuraavan laskuesimerkin mukaisesti noin 5 l/min:

syke (72/min) × iskutilavuus (70 ml) = 5 040 ml/min = 5,04 l/min.

Raskauden aikana äidin sydämen minuuttitilavuus nousee levossa 30–50 % eli keskimäärin 4,5 l/min:sta 6 l/min:ssa. Kovassa rasituksessa minuuttitilavuus nousee helposti yli kaksinkertaiseksi, esimerkiksi:

syke (180/min) × iskutilavuus (80 ml) = 14 400 ml/min = 14,4 l/min.

Teho-osastoilla minuuttitilavuutta seurataan usein potilaan kehon pinta-alaan suhteutettuna "sydänindeksinä" (cardiac index, CI). Keskikokoisen terveen miehen sydänindeksi on:

sydänindeksi (CI) = (5,0 l/min)/1,8 m2 = 2,78 l/min/m2.

Taulukko 1. Terveen aikuisen sydämen toiminta levossa ja rasituksessa. (CI = cardiac index, SV = stroke volume).
Toimintaa kuvaava suureMääritelmäLevossaRasituksessa
SykeSydämen toimintajaksojen lukumäärä minuutissa60–80/min160–180/min
Iskutilavuus (SV)Sydämen yhdellä supistuksella pumppaama verimäärä60–80 ml70–90 ml
MinuuttitilavuusIskutilavuus kerrottuna sykkeellä3,6–6,4 l/min11,2–16,2 l/min
Sydänindeksi (CI)Minuuttitilavuuden ja kehon pinta-alan suhde2,2–3,4 l/min/m26,8–8,6 l/min/m2