Sinh lý tim mạch: Tìm hiểu chi tiết về cấu trúc, chức năng, thông số

Hệ tim mạch là một hệ thống khép kín, có cấu trúc giải phẫu tinh vi và chức năng sinh lý được điều hòa bởi nhiều cơ chế phản hồi nhanh – chậm khác nhau. Thông tin về sinh lý học tim mạch là một phần quan trọng trong hiểu biết y khoa. Tìm hiểu về cấu trúc, chức năng, thông số sinh lý tim mạch có ích trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh lý tim mạch.

Cấu trúc hệ tim mạch của con người

Cấu trúc của hệ tim mạch bao gồm ba thành phần chính: Tim, mạch máu, và chu trình tuần hoàn máu. Mỗi thành phần đảm nhận một chức năng riêng biệt, nhưng phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hoạt động tuần hoàn ổn định và hiệu quả.

Tim

Tim là một cơ quan rỗng có tính cơ học – điện học đặc biệt, nằm trong trung thất giữa, hơi lệch về bên trái của lồng ngực. Cấu tạo của tim chủ yếu gồm cơ tim, được bao bọc bên ngoài bởi màng ngoài tim và lót trong bởi nội tâm mạc. Cơ tim có tính tự động hóa và dẫn truyền điện, giúp tim co bóp nhịp nhàng và đồng bộ.

Tim được chia thành bốn buồng: Hai tâm nhĩ (trái và phải) ở phía trên và hai tâm thất (trái và phải) ở phía dưới. Nhĩ phải nhận máu từ tĩnh mạch chủ, trong khi nhĩ trái nhận máu từ tĩnh mạch phổi. Tâm thất phải bơm máu lên phổi, còn tâm thất trái bơm máu đi nuôi toàn cơ thể.

Giữa các buồng tim và các mạch lớn là hệ thống van tim, giúp máu chảy một chiều:

• Van nhĩ thất gồm: Van hai lá giữa nhĩ trái – thất trái và van ba lá giữa nhĩ phải – thất phải.
• Van bán nguyệt gồm: Van động mạch phổi giữa thất phải và thân động mạch phổi và van động mạch chủ giữa thất trái và động mạch chủ.

Ngăn cách giữa hai tâm thất là vách liên thất chứa phần lớn đoạn dẫn truyền dưới thất như bó His và các nhánh phải – trái. Trong khi nút xoang và nút nhĩ thất nằm ở nhĩ phải. Nút xoang là bộ tạo nhịp chính của tim. Nút nhĩ thất điều phối xung điện từ nhĩ xuống thất. Bó His và mạng lưới Purkinje lan truyền xung động điện đến toàn bộ cơ thất, giúp co bóp đồng bộ.

Mạch máu

Mạch máu là hệ thống ống dẫn nối tim với toàn bộ mô cơ thể, chia thành ba loại chính:

• Động mạch: Có thành dày, đàn hồi tốt, làm nhiệm vụ dẫn máu giàu oxy từ tim đến các cơ quan. Các động mạch lớn (như động mạch chủ) có cấu trúc chứa nhiều sợi chun, giúp hấp thu lực co bóp của tim và duy trì dòng máu liên tục.
• Mao mạch: Là những mạch máu nhỏ nhất, thành mạch rất mỏng, chỉ gồm một lớp tế bào nội mô. Mao mạch là nơi trao đổi khí (O₂/CO₂), chất dinh dưỡng và chất thải giữa máu và mô.
• Tĩnh mạch: Có thành mỏng hơn động mạch, ít đàn hồi hơn, dẫn máu nghèo oxy từ mô trở về tim. Tĩnh mạch có các van một chiều giúp ngăn máu chảy ngược, đặc biệt quan trọng ở chi dưới.

Chu trình tuần hoàn máu

Khi tìm hiểu về sinh lý tim mạch, chúng ta không thể bỏ qua chu trình vòng tuần hoàn máu. Tuần hoàn máu bao gồm hai hệ thống chính:

• Tuần hoàn lớn: Máu giàu oxy từ tâm thất trái được bơm qua động mạch chủ, đi đến các cơ quan. Sau đó máu trở về tâm nhĩ phải qua hệ thống tĩnh mạch chủ trên và dưới.
• Tuần hoàn nhỏ: Máu nghèo oxy từ tâm thất phải được bơm lên phổi qua động mạch phổi, trao đổi khí. Sau đó mới trở về tâm nhĩ trái qua tĩnh mạch phổi với hàm lượng oxy cao.

Ngoài hai hệ tuần hoàn chính, hệ thống mạch vành là một mạng lưới động – tĩnh mạch chuyên biệt, cung cấp máu riêng cho cơ tim.

Các chức năng sinh lý tim mạch quan trọng

Hệ tim mạch thể hiện sự phối hợp phức tạp giữa nhiều chức năng sinh lý tim mạch chuyên biệt.

Chức năng co bóp cơ tim

Chức năng co bóp cơ tim là chức năng cơ học then chốt của tim, giúp tống máu ra khỏi buồng tim trong mỗi chu kỳ tim. Quá trình này được điều khiển bởi hiện tượng liên kết điện – cơ. Hiện tượng này bắt đầu khi tế bào cơ tim khử cực, mở các kênh canxi phụ thuộc điện thế, dẫn đến dòng canxi nội bào tăng cao. Ion canxi liên kết với troponin C trong sợi cơ tim, giải phóng các điểm gắn actin – myosin, dẫn đến sự co rút sợi cơ.

Hoạt động co bóp tim diễn ra theo chu kỳ tim, bao gồm hai pha chính:

• Tâm trương: Buồng tim giãn ra, máu đổ về nhĩ và thất.
• Tâm thu gồm hai giai đoạn: tâm thu nhĩ và tâm thu thất. Tâm thu nhĩ giúp đẩy thêm máu vào thất, trong khi tâm thu thất co bóp đẩy máu vào động mạch phổi và động mạch chủ.

Chức năng dẫn truyền xung điện

Hoạt động cơ học của tim chỉ có thể diễn ra khi được khởi phát và đồng bộ bởi hệ thống dẫn truyền điện học nội tại. Tâm điểm của hệ thống này là nút xoang – bộ tạo nhịp tự nhiên của tim, nằm ở thành nhĩ phải, khởi phát các xung động điện đều đặn. Xung điện từ nút xoang lan đến nút nhĩ thất – nơi làm chậm dẫn truyền để tạo thời gian nhĩ co bóp trước thất. Sau đó, xung động được truyền nhanh chóng qua bó His, nhánh phải – trái và mạng Purkinje, đảm bảo sự khử cực đồng thời của cả hai tâm thất. Hiện tượng khử cực lan tỏa và tái cực có trật tự giúp tim co bóp đồng bộ và hiệu quả, giữ cho chu trình tuần hoàn diễn ra liên tục.

Chức năng tạo nhịp tim

Chức năng tạo nhịp là khả năng tự khởi phát xung động điện mà không cần kích thích ngoại lai. Đây là một đặc tính nổi bật của tế bào cơ tim chuyên biệt. Tần số nhịp tim được điều hòa bởi hệ thần kinh tự chủ, giao cảm, phó giao cảm và yếu tố thể dịch. Sự phối hợp giữa các yếu tố này cho phép cơ thể thích ứng với các tình huống sinh lý như vận động, stress, hoặc nghỉ ngơi.

Chức năng điều hòa huyết động

Điều hòa huyết động là quá trình đảm bảo áp lực máu và lưu lượng tim được duy trì ổn định, phù hợp với nhu cầu chuyển hóa tại từng thời điểm. Cơ chế này bao gồm bốn hệ thống chính: Điều hòa tại chỗ, điều hòa thần kinh, điều hòa thể dịch và các phản xạ tim mạch.

Các thông số quan trọng trong sinh lý tim mạch

Dưới đây là những thông số sinh lý tim mạch quan trọng, giúp đánh giá chính xác chức năng tim và phát hiện sớm các bệnh lý liên quan.

• Cung lượng tim (CO): Lượng máu tim bơm mỗi phút (CO = SV × Nhịp tim).
• Thể tích nhát bóp (SV): Lượng máu tim bơm ra mỗi nhịp (ml/nhịp).
• Tiền tải: Áp lực đổ đầy máu tâm thất cuối tâm trương, phụ thuộc thể tích máu.
• Hậu tải: Lực cản tim phải vượt qua để tống máu (liên quan huyết áp động mạch).
• Phân suất tống máu (EF): Tỷ lệ % thể tích cuối tâm trương của thất trái được tống ra mỗi nhịp (bình thường từ 50 – 70%).
• Chu kỳ tim: Chuỗi hoạt động co-giãn của tim (tâm thu + tâm trương).
• Huyết áp tâm trương (DBP): Áp lực máu khi tim giãn (bình thường <80 mmHg).
• Huyết áp tâm thu (SBP): Áp lực máu khi tim co (bình thường <120 mmHg).
• Hiệu áp (PP): Chênh lệch SBP và DBP (PP = SBP – DBP).
• Huyết áp trung bình (MAP): Áp lực trung bình trong động mạch (MAP ≈ DBP + 1/3 PP khi nhịp tim bình thường).
• Vận tốc dòng máu: Tốc độ máu di chuyển trong lòng mạch (cao nhất ở động mạch chủ).
• Phương trình Poiseuille: Mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng máu, bán kính mạch, độ nhớt, và áp lực.
• Cảm biến áp suất (Baroreceptors): Điều hòa huyết áp qua phản xạ thần kinh.
• Cảm biến hóa học (Chemoreceptors): Phát hiện thay đổi O₂/CO₂/pH, điều chỉnh nhịp thở và tim.

Trái tim, với vai trò là trung tâm của hệ tuần hoàn, luôn làm việc không ngừng nghỉ để đảm bảo cơ thể hoạt động bình thường. Sinh lý tim mạch là nền tảng quan trọng giúp chúng ta hiểu rõ cách tim và hệ tuần hoàn hoạt động để duy trì sự sống. Việc nắm vững các thông số sinh lý tim mạch không chỉ giúp đánh giá sức khỏe tim mạch mà còn hỗ trợ phát hiện sớm các bệnh lý nguy hiểm.