Chu kỳ tim là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa chu kỳ tim

Chu kỳ tim là quá trình nhịp nhàng của tim, bao gồm toàn bộ hoạt động co bóp và giãn của tâm nhĩ và tâm thất từ khi bắt đầu một nhịp co đến khi hoàn tất một nhịp giãn. Chu kỳ tim tạo ra dòng máu lưu thông hiệu quả từ tim đến các cơ quan trong cơ thể, đồng thời đảm bảo cung cấp oxy và chất dinh dưỡng cần thiết.

Chu kỳ tim bao gồm các pha co bóp (systole) và giãn (diastole) phối hợp với việc đóng mở các van tim như van nhĩ-thất và van động mạch, đảm bảo máu đi theo hướng đúng và ngăn dòng chảy ngược. Chu kỳ này được điều chỉnh nhịp nhàng bởi hệ thống dẫn truyền điện tim, giúp duy trì nhịp tim ổn định, linh hoạt đáp ứng nhu cầu cơ thể ở trạng thái nghỉ và vận động.

Hiểu rõ chu kỳ tim là cơ sở để phân tích các chỉ số tim mạch trong y học, bao gồm nhịp tim, huyết áp, thể tích tống máu, phân suất tống máu, và là nền tảng cho việc chẩn đoán và điều trị các bệnh lý tim mạch.

Cấu trúc và các pha của chu kỳ tim

Chu kỳ tim được chia thành hai pha chính: pha tâm nhĩ và pha tâm thất. Pha tâm nhĩ bao gồm sự co bóp nhĩ, giúp máu di chuyển từ nhĩ vào tâm thất. Pha tâm thất bao gồm co thất (tống máu ra động mạch chủ và động mạch phổi) và giãn thất (tâm thất nghỉ, nhận máu từ nhĩ).

Mỗi pha lại được chia thành các giai đoạn chi tiết: khởi động, co bóp, tống máu và giãn hoàn toàn, phối hợp với đóng mở van tim. Van nhĩ-thất (mitral và tricuspid) đóng mở đúng thời điểm để máu đi từ nhĩ xuống thất, trong khi van động mạch chủ và động mạch phổi mở khi thất co để tống máu ra ngoài.

Danh sách các giai đoạn chi tiết của chu kỳ tim:

• Giãn nhĩ và tâm thất: Nhĩ và thất giãn, máu chảy từ tĩnh mạch vào nhĩ.
• Co nhĩ: Máu từ nhĩ được đẩy vào thất, hoàn tất nạp đầy thất.
• Co thất (tống máu): Thất co, van nhĩ-thất đóng, van động mạch mở, máu được tống ra động mạch chủ và động mạch phổi.
• Giãn thất: Thất giãn, van động mạch đóng, van nhĩ-thất mở, chu kỳ chuẩn bị lặp lại.

Điện sinh lý của chu kỳ tim

Chu kỳ tim được điều khiển bởi hệ thống dẫn truyền điện tim, bao gồm nút xoang, nút nhĩ-thất, bó His và mạng Purkinje. Xung điện bắt đầu từ nút xoang, lan truyền qua nhĩ gây co nhĩ, sau đó đi qua nút nhĩ-thất và mạng His-Purkinje để khởi phát co thất.

Sự dẫn truyền điện tạo ra điện tâm đồ (ECG), phản ánh các pha co bóp và giãn của tim. Sóng P tương ứng với co nhĩ, phức hợp QRS với co thất, và sóng T với giãn thất. ECG giúp bác sĩ đánh giá chức năng tim, nhịp tim, thời gian dẫn truyền, và phát hiện các rối loạn nhịp tim.

Phân tích ECG còn cung cấp các khoảng đo quan trọng như PR, QT, ST, phản ánh thời gian dẫn truyền và co bóp, là cơ sở chẩn đoán các bệnh lý như block nhĩ-thất, nhịp tim nhanh/chậm và thiếu máu cơ tim.

Thể tích và áp lực trong chu kỳ tim

Thể tích và áp lực máu trong các buồng tim thay đổi theo từng pha. Thể tích cuối tâm thất (EDV) là lượng máu trong thất trước khi co, thể tích cuối tâm thu (ESV) là lượng máu còn lại sau khi thất co, và thể tích tống máu (SV) bằng EDV trừ ESV.

Áp lực trong tâm thất và nhĩ thay đổi nhịp nhàng với các pha co và giãn. Khi thất co, áp lực trong thất tăng, mở van động mạch để tống máu ra ngoài; khi thất giãn, áp lực giảm, van nhĩ-thất mở, cho phép máu chảy từ nhĩ vào thất.

Bảng minh họa mối quan hệ giữa thể tích và áp lực trong các pha của chu kỳ tim:

Pha	Thể tích (ml)	Áp lực (mmHg)
Giãn nhĩ và thất	70–120	0–5
Co nhĩ	120–140	5–10
Co thất (tống máu)	60–80	80–120
Giãn thất	60–70	0–5

Những thông số này là cơ sở để tính các chỉ số sinh lý tim quan trọng như cung lượng tim (CO) và phân suất tống máu (EF):

$CO = SV \times HR$

Trong đó CO là cung lượng tim, SV là thể tích tống máu, và HR là nhịp tim. Phân tích thể tích và áp lực giúp đánh giá chức năng tim, phát hiện suy tim, rối loạn co bóp hoặc các bệnh van tim.

Chu kỳ tim và huyết áp

Chu kỳ tim liên quan trực tiếp đến huyết áp trong động mạch. Huyết áp thay đổi theo pha co bóp và giãn của thất, bao gồm huyết áp tâm thu (áp lực tối đa khi thất co) và huyết áp tâm trương (áp lực tối thiểu khi thất giãn). Sự thay đổi này phản ánh hiệu quả lưu thông máu và khả năng cung cấp oxy tới các mô và cơ quan.

Hệ thống thần kinh và hormon điều chỉnh huyết áp trong chu kỳ tim. Hệ giao cảm tăng nhịp tim và lực co bóp, nâng huyết áp; hệ phó giao cảm giảm nhịp tim, làm giảm huyết áp. Hormon renin-angiotensin và các yếu tố mạch máu góp phần duy trì huyết áp ổn định trong các tình trạng nghỉ ngơi và vận động.

Ảnh hưởng của nhịp tim đến chu kỳ tim

Nhịp tim (HR) quyết định thời gian từng pha trong chu kỳ tim. Nhịp tim nhanh rút ngắn thời gian giãn thất, có thể làm giảm lượng máu nạp đầy thất và giảm hiệu quả tống máu. Ngược lại, nhịp tim chậm kéo dài giãn thất, giúp nạp đầy thất tối đa nhưng giảm tần suất cung lượng tim.

Chu kỳ tim thích ứng với nhu cầu oxy của cơ thể. Khi vận động, nhịp tim tăng, thời gian chu kỳ giảm nhưng thể tích tống máu được điều chỉnh để duy trì cung lượng tim phù hợp. Điều này đảm bảo cân bằng giữa nhu cầu cơ thể và khả năng tim mạch.

Chu kỳ tim trong ECG

Điện tâm đồ (ECG) phản ánh điện sinh lý của chu kỳ tim. Sóng P tương ứng với co nhĩ, phức hợp QRS với co thất, sóng T với giãn thất. Phân tích ECG giúp đánh giá nhịp tim, thời gian dẫn truyền, và phát hiện rối loạn điện tim.

Các khoảng PR, QT, ST trên ECG cung cấp thông tin về thời gian dẫn truyền và co bóp, là cơ sở chẩn đoán các bệnh lý tim mạch như block nhĩ-thất, nhịp tim nhanh/chậm, và thiếu máu cơ tim. Việc theo dõi ECG liên tục giúp phát hiện sớm các biến chứng tim mạch và đánh giá hiệu quả điều trị.

Yếu tố ảnh hưởng đến chu kỳ tim

Chu kỳ tim chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố sinh lý và bệnh lý, bao gồm tuổi tác, thể trạng, hormon, hệ thần kinh, và tình trạng sức khỏe tim mạch. Thể tích máu, độ đàn hồi động mạch, lực co bóp cơ tim và khả năng dẫn truyền điện đều ảnh hưởng đến hiệu quả chu kỳ tim.

Các rối loạn nhịp tim, bệnh lý van tim, suy tim hoặc cơ tim yếu làm thay đổi pha co bóp và giãn, ảnh hưởng đến cung lượng tim, huyết áp và oxy hóa mô. Đánh giá chu kỳ tim trong các tình trạng này là cần thiết để lập kế hoạch điều trị và theo dõi bệnh nhân.

Ứng dụng lâm sàng của nghiên cứu chu kỳ tim

Hiểu rõ chu kỳ tim giúp các bác sĩ đánh giá chức năng tim, phát hiện rối loạn nhịp, suy tim, bệnh van tim, và các bệnh lý tim mạch khác. Nó hỗ trợ lập kế hoạch điều trị, lựa chọn thuốc và thiết bị y tế như máy tạo nhịp tim, máy theo dõi huyết áp liên tục.

Chu kỳ tim cũng là cơ sở để lập kế hoạch xạ trị tim trong y học hạt nhân và điều chỉnh các phương pháp can thiệp tim mạch. Nghiên cứu chu kỳ tim cung cấp dữ liệu quan trọng để cải thiện chất lượng chăm sóc bệnh nhân, dự báo nguy cơ và theo dõi tiến triển bệnh.

Chi tiết tham khảo tại American Heart Association - Heart Function.

Tài liệu tham khảo

1. Guyton, A.C., & Hall, J.E. (2021). Textbook of Medical Physiology. 14th Edition. Elsevier.
2. Braunwald, E. (2019). Heart Disease: A Textbook of Cardiovascular Medicine. 11th Edition. Elsevier.
3. Mohrman, D.E., & Heller, L.J. (2018). Cardiovascular Physiology. 9th Edition. McGraw-Hill.
4. American Heart Association. Heart Function. Link
5. Levick, J.R. (2010). An Introduction to Cardiovascular Physiology. 5th Edition. Hodder Arnold.