Външна работа на сърцето

При съкращението на сърцето се извършва работа, която се състои в изтласкването на определен обем кръв срещу съпротивление, дължащо се на налягането в артериалните съдове, които излизат от двете камери на сърцето.

За да се онагледи външната работа на сърцето, трябва да се споменат някои физични закони. Единицата за работа е J (джаул), като J=N.m (нютон.метра). Работата (А), която сърцето извършва при своето съкращение, се измерва с енергията, която то изразходва за преодоляване на налягането в аортата и белодробната артерия (като тази енергия се трансформира в потенциална енергия на налягане), както и за предаване на линейна скорост на кръвта в началото на съдовата система (което се означава като кинетична енергия на кръвния поток).

Вземайки предвид ударният обем на двете камери (70 мл), както и съответното налягане, което те преодоляват при съкращението си (за лявата Ра=95 Torr, а за дясната Ра=15 Torr), става ясно, че лявата камера извършва 6 пъти по-голяма работа от дясната. С това се обяснява разликата в дебелината на работния миокард на двете камери.

Установено е, че при нормални условия 98% от енергията, която сърцето изразходва, е за преодоляване на съпротивлението в артериите, излизащи от сърцето, както и за трансформирането й в потенциална енергия на налягане, която се проявява по време на сърдечната диастола. Останалите 2 % от изразходваната енергия се използва за предаване на линейна скорост на кръвта.

При стеноза (стеснение) на аортната клапа голяма част от работната енергия отива за придаване на линейна скорост на кръвта, като стойността може да достигне до 50% от общата работна енергия на сърцето. Това се дължи на факта, че в първата ¼ от систолата на лявата камера скоростта на кръвта се увеличава, за да се запази обемната скорост. При това сърцето работи с по-малка ефективност, но с по-голям разход на енергия. В резултат на това се стига до компенсаторна хипертрофия на лявата камера. При хипертоничната болест, при които се налага лявата камера да изтласква кръвта срещу повишено средно налягане в началната част на аортата, също се развива хипертрофия на лявата камера.

Подобно на скелетната мускулатура и сърдечният мускул използва химична енергия за осъществяване на своята дейност. Енергията нужна за работата на сърцето се изразходва, не само за преодоляване на съпротивлението в големите кръвоносни съдове и за начално придвижване на кръвта в тях, но и за поддържане на напрежението по време на изоволуметричното съкращение.

Външната работа на сърцето може да се характеризира най-точно, ако се отнесе към работното му натоварване по следния начин: тя е приблизително пропорционална на произведението от големината на напрежението, генерирано от миокарда по време на контракцията, и продължителността на поддържаното напрежение.