กฎของแฟรงค์-สตาร์ลิ่ง: มันคืออะไรและอธิบายอะไรเกี่ยวกับหัวใจ

หัวใจ ร่วมกับสมองและปอด ก่อรูปสามเหลี่ยมของความจำเป็นทางสรีรวิทยาในสิ่งมีชีวิต อวัยวะเล็กๆ นี้ (ซึ่งเท่ากับ 0.4% ของน้ำหนักตัวของผู้ใหญ่) จะสูบฉีดเลือดประมาณ 70 มิลลิลิตรต่อการเต้นของหัวใจแต่ละครั้ง นั่นคือประมาณ 5 ลิตรของของเหลวต่อนาที

โดยคำนึงว่า มนุษย์มีเลือด 4.5 ถึง 6 ลิตรทั่วร่างกายเราสามารถยืนยันได้ว่าหัวใจสูบฉีดของเหลวทั้งหมดนี้ในช่วงเวลา 60 วินาที

งานนี้ไม่ฟรี: หัวใจสามารถเผาผลาญได้ระหว่าง 0.9 ถึง 1.2 กิโลแคลอรีต่อน้ำหนักหนึ่งกิโลกรัมต่อชั่วโมง ซึ่งแปลเป็น 400-600 แคลอรีต่อวัน เมแทบอลิซึมพื้นฐานส่วนใหญ่ของเรา (พลังงานที่จำเป็นต่อการอยู่นิ่ง) อธิบายโดยการกระทำนี้ อวัยวะและสมอง เนื่องจากทำงานอย่างต่อเนื่องและเป็นโรงงานแห่งการบริโภคอย่างแท้จริง ทรัพยากร

เราสามารถใช้เวลาเป็นชั่วโมงๆ ในการรวบรวมข้อมูลที่น่าสงสัยเกี่ยวกับหัวใจของมนุษย์ เพราะจริงๆ แล้ว มันทำให้เรามีความเป็นไปได้ที่จะมีตัวตนอยู่ และส่วนใหญ่กำหนดว่าเราเป็นสปีชีส์ อย่างไรก็ตาม วันนี้เราต้องการที่จะหมุนให้ละเอียดขึ้นเล็กน้อย เข้าสู่เงื่อนไขที่ซับซ้อนและเฉพาะเจาะจงมากขึ้น: อยู่กับเราหากคุณต้องการทราบทุกอย่างเกี่ยวกับ กฎของแฟรงค์-สตาร์ลิ่ง.

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "หัวใจมนุษย์ 13 ส่วน (และหน้าที่)"

การทำงานของหัวใจ

ประการแรก เราต้องประสานชุดของกลไกพื้นฐานในการไหลเวียนของเลือด หัวใจของมนุษย์เป็นอวัยวะที่มีกล้ามเนื้อกลวง มี 4 ห้อง (2 atria และ 2 ventricles) แยกกันโดยสิ้นเชิง. การทำให้ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ เนื่องจากสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่นๆ ที่ไม่ใช่มนุษย์มีหัวใจที่มีเซปตา บางส่วนหรือไม่มีเลย จึงมีการผสมกันระหว่างเลือดออกซิเจนและออกซิเจนในเลือดในระดับหนึ่ง ในสายพันธุ์ของเราไม่ใช่กรณีนี้

หัวใจ สูบฉีดเลือดไปทุกส่วนของร่างกาย แต่มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างที่ดำเนินการ ออกซิเจนหลังจากผ่านปอด (oxygenated) และสิ่งที่ส่งกลับไปยังพวกเขาเพื่อรวบรวม O2 (ดีออกซิเจน). ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC) ให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับการสูบฉีดโลหิตในรายการต่อไปนี้:

• Superior vena cava (SVC) และ vena cava ที่ด้อยกว่า (IVC) เป็นท่อหลักสองเส้นที่ช่วยให้เลือดที่เติมออกซิเจนกลับสู่หัวใจ
• เลือดที่ปราศจากออกซิเจนนี้จะเข้าสู่หัวใจผ่านทางเอเทรียมด้านขวา (RA) ซึ่งต่อมาจะสื่อสารเลือดไปยังช่องด้านขวา (RV)
• หัวใจห้องล่างขวาจะสูบฉีดเลือดไปยังหลอดเลือดแดงในปอด ซึ่งแตกแขนงออกเป็นเส้นเลือดฝอยเล็กๆ ซึ่งอยู่ในถุงลมของปอด
• การหายใจของมนุษย์ทำให้สามารถแลกเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดที่ระดับเส้นเลือดฝอยเพื่อแลกกับออกซิเจนได้
• สรุป เลือดกลับคืนสู่หัวใจผ่านทางเอเทรียมด้านซ้าย (LA) ไหลเข้าสู่โพรงสมอง ซ้าย (VI) และปั๊มเลือดไปยังหลอดเลือดแดงเอออร์ตาซึ่งกระจายเลือดออกซิเจนผ่าน ร่างกาย.

วัฏจักรนี้อธิบายเฉพาะการเติมออกซิเจนและออกซิเจนในเลือด เนื่องจากคุณไม่ควรลืมว่าเลือดไหลผ่านตับ ไต และอวัยวะอื่นๆ เพื่อชำระตัวเองและสะสมสาร. แน่นอน การอธิบายระบบไหลเวียนเลือดเป็นงานมหึมาที่คู่ควรกับสารานุกรมหลายเล่ม

กฎของแฟรงค์-สตาร์ลิ่งใช้กับทุกสิ่งที่อธิบายไว้อย่างไร

กฎของแฟรงค์-สตาร์ลิ่ง อธิบายจากชื่อนักวิจัย 2 คนที่เชี่ยวชาญด้านสรีรวิทยา ได้แก่ Otto Frank และ Ernest Henry Starlingทั้งสองผู้เชี่ยวชาญในสาขากายวิภาคศาสตร์แห่งศตวรรษที่ยี่สิบ ไม่ว่าในกรณีใด สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เป็นคนแรกที่ตั้งสมมติฐานและสงสัยว่ามีความสัมพันธ์บางอย่างที่เราแสดงให้คุณเห็นด้านล่าง

พูดง่ายๆ ก็คือ กฎของแฟรงค์-สตาร์ลิ่งระบุว่า หัวใจมีความสามารถที่แท้จริงในการตอบสนองต่อปริมาณการไหลเวียนของเลือดที่เพิ่มขึ้น. ตามสมมติฐานนี้ คาดว่าการเต้นของหัวใจ (ปริมาตรของเลือดที่ถูกขับออกจากช่องท้องvent ภายในหนึ่งนาที) เพิ่มขึ้นหรือลดลงตามการเปลี่ยนแปลงของอัตราการเต้นของหัวใจและปริมาตร ซิสโตลิก

ลองมาดูตัวอย่างกัน: เมื่อบุคคลลุกขึ้นจากที่นั่ง การเต้นของหัวใจจะลดลง เนื่องจากความดันเลือดดำส่วนกลาง (CVP) ลดลงคือ แปลเป็นปริมาตรของจังหวะที่ลดลง (จำไว้ว่าเป็นปริมาตรของเลือดที่หัวใจขับออกไปยังหลอดเลือดแดงใหญ่หรือหลอดเลือดแดงในปอด การหดตัว)

สรุป, ในกรณีนี้ ความดันเลือดดำส่วนกลางมีความสำคัญ เนื่องจากเป็นตัวกำหนดความดันการเติมของหัวใจห้องล่างขวา และดังนั้นจึงกำหนดปริมาตรของจังหวะการขับเลือดโดยตรง. เรารู้ว่าคำศัพท์นี้อาจดูค่อนข้างสับสน แต่แน่นอนว่าสูตรจะช่วยให้คุณเข้าใจกฎหมายที่อธิบายไว้ที่นี่ดีขึ้นเล็กน้อย

พื้นฐานของกฎของแฟรงค์-สเตอร์ลิง

การทำงานของหัวใจ (D): ปริมาตรของจังหวะ (SV) x อัตราการเต้นของหัวใจ (HR)

เราจำได้ว่าการทำงานของหัวใจหรือการส่งออก (D) หมายถึงปริมาณเลือดที่หัวใจห้องล่างขับออกจากหัวใจใน 60 วินาที ในทางกลับกัน ปริมาตรของโรคหลอดเลือดสมอง (SV) เป็นตัวอย่างของปริมาตรเลือดที่หัวใจขับออกไปยังหลอดเลือดแดงใหญ่หรือหลอดเลือดแดงในปอด สุดท้าย อัตราการเต้นของหัวใจ (HR) เป็นพารามิเตอร์ที่สะท้อนถึงจำนวนครั้งต่อหน่วยเวลา

หากเราคำนึงว่า (ในสถานการณ์ปกติ) คนมีปริมาตรจังหวะ 60 มิลลิลิตรต่อครั้ง ที่อัตราการเต้นของหัวใจ 75 ครั้งต่อนาที perเราได้รับว่าการทำงานของหัวใจทั้งหมดต่อนาทีคือ 4.5 ลิตร ตัวเลขที่เราได้แสดงให้คุณเห็นเมื่อคุณเปิดพื้นที่นี้

จากสมมติฐานนี้ กฎของแฟรงค์-สเตอร์ลิงอธิบายว่า เมื่อหัวใจเต็มไปด้วยเลือดในปริมาณที่มากขึ้น แรงของการหดตัวจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าคนใช้ความพยายามของกล้ามเนื้อในช่วงเวลาที่กำหนด ปริมาณของ เลือดที่ส่งกลับโดยระบบหลอดเลือดดำ ดังนั้นปริมาตรของจังหวะ (แรงบีบตัวของหัวใจ) จะเป็น สูงขึ้น ดังนั้น กลไกที่ซับซ้อนนี้จึงเข้าใจได้ดีขึ้นเล็กน้อย ความจริง?

• คุณอาจสนใจ: "ระบบไหลเวียนโลหิต: มันคืออะไรส่วนและลักษณะ"

กฎและกายวิภาคของหัวใจ

ทฤษฎีนี้ไม่เพียงแต่มีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังต้องนำเสนอคำอธิบายทางสรีรวิทยาที่พิสูจน์สมมติฐาน กฎของแฟรงค์-สเตอร์ลิงมีพื้นฐานมาจากสมมติฐานดังต่อไปนี้: มีความสัมพันธ์ระหว่างความยาวเริ่มต้นของ เส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจ (สร้างกล้ามเนื้อหัวใจ) และแรงที่เกิดจากการหดตัวของ หัวใจ.

การเพิ่มขึ้นของการไหลเวียนของเลือดในหลอดเลือดดำกลับแปลเป็นการเติมโพรงมากขึ้นเนื่องจากมีหน้าที่ในการเก็บเลือดในหัวใจ สิ่งนี้ส่งเสริมการยืดของเส้นใยกล้ามเนื้อหัวใจของอวัยวะ ซึ่งส่งผลให้ความยาวของซาร์โคเมียร์เพิ่มขึ้น (หน่วยของกล้ามเนื้อที่เกิดจากชุดของเส้นใย) ด้วยความยาวของ sarcomeric ที่เพิ่มขึ้น แรงที่มากขึ้นจะเกิดขึ้นได้ในระหว่างการหดตัว ดังนั้นหัวใจจึงสามารถขับเลือดเข้าไปในหลอดเลือดได้มากขึ้น (ปริมาตรของจังหวะ)

โดยทั่วไป ทั้งหมดนี้สามารถสรุปได้ในแนวคิดเดียวที่เข้าใจง่าย: ถ้าหัวใจห้องล่างเต็มไปด้วยเลือดมากขึ้นเส้นใยกล้ามเนื้อจะยาวและกระชับมากขึ้นซึ่งจะช่วยปลดปล่อยแรงที่รุนแรงขึ้น เพื่อขับเลือดส่วนเกินที่ไหลเข้าสู่หัวใจผ่านทางหลอดเลือดดำเข้าสู่หลอดเลือดแดง บางทีการทำบาปในฐานะผู้ลดค่านิยม มันสามารถสรุปได้ว่าเป็น "ผลกระทบจากยาง": ยิ่งบางสิ่งถูกกดดันจากภายนอกมากเท่าไหร่ แรงที่มันกลับคืนสู่รูปแบบธรรมชาติก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

เรซูเม่

โดยสรุป ช่องท้องปกติของมนุษย์ที่มีหัวใจ "แข็งแรง" สามารถเพิ่มปริมาตรของโรคหลอดเลือดสมองได้เมื่อมีเลือดไปถึงหัวใจมากขึ้น เพื่อขับของเหลวส่วนเกินออกจากห้อง น่าเสียดายที่สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องใช้กับผู้ที่มีปัญหาโรคหัวใจและหลอดเลือด ดังนั้นเหตุการณ์ทางคลินิกหลายอย่างสามารถเกิดขึ้นได้เพื่อตอบสนองต่อ "การไม่ปฏิบัติตาม" ของกฎหมายนี้

ไม่ว่าในกรณีใด ควรสังเกตว่าไม่มี "เส้นโค้ง" ของแฟรงค์-สเตอร์ลิง (ซึ่งสามารถสร้างขึ้นจากสิ่งที่นำเสนอ) ได้ในทุกกรณี หัวใจห้องล่างจะมีรูปทรงที่แตกต่างกันไปตามส่วนโค้ง ขึ้นอยู่กับสภาวะของหัวใจและลักษณะของช่วง afterload หากบางสิ่งชัดเจนสำหรับเราหลังจากเดินตามเส้นเหล่านี้ แสดงว่าหัวใจเป็นอวัยวะที่สลับซับซ้อนกว่าที่คิด

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• หัวใจทำงานอย่างไร? ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค (CDC) รับของวันที่ 11 มีนาคม ที่ https://www.cdc.gov/ncbddd/spanish/heartdefects/howtheheartworks.html#:~:text=El%20flujo%20de%20sangre%20a%20trav%C3%A9s%20del%20coraz%C3%B3n&text=La%20sangre%20suministra%20ox%C3%ADgeno%20y, % 20se% 20 เลือดกลายเป็น% 20 deoxygenated
• กลไกของแฟรงค์-สเตอร์ลิง แนวคิดสรีรวิทยาหัวใจและหลอดเลือด. รับของวันที่ 11 มีนาคม ที่ https://www.cvphysiology.com/Cardiac%20Function/CF003
• Saks, V., Dzeja, P., Schlattner, U., Vendelin, M., Terzic, A., & Wallimann, T. (2006). พลังงานชีวภาพของระบบหัวใจ: พื้นฐานการเผาผลาญของกฎหมาย Frank-Starling วารสารสรีรวิทยา, 571 (2), 253-273.
• Sequeira, V. และ van der Velden, J. (2015). มุมมองทางประวัติศาสตร์เกี่ยวกับการทำงานของหัวใจ: กฎของแฟรงค์ – สตาร์ลิ่ง บทวิจารณ์ทางชีวฟิสิกส์, 7 (4), 421-447.
• โซลาโร, อาร์. เจ (2007). กลไกของกฎหัวใจของแฟรงค์-สตาร์ลิ่ง: จังหวะยังคงดำเนินต่อไป วารสารชีวฟิสิกส์, 93 (12), 4095.