心臓の働きと血液を送り出す仕組み

人間の心臓は驚くべき臓器です。脳からの電気信号で血液を全身に送り出す心臓の働きを、専門医の解説で学びましょう。

心臓は心臓血管系の重要な部分であり、心臓から体内へ血液を運び、また心臓へ戻すすべての血管も含まれます。

血液はどのように心臓を通過するのでしょうか？

心臓が拍動すると、循環系と呼ばれる血管系に血液を送り込みます。血管は弾力性のある筋肉質の管で、血液を体の隅々まで運びます。

血液は必要不可欠なものです。肺から新鮮な酸素と栄養を体の組織に運ぶだけでなく、二酸化炭素を含む体内の老廃物を組織から運び出す働きもあります。これは、生命を維持し、体のあらゆる部分の健康を促進するために必要なことです。

血管は大きく分けて3種類あります。

• 動脈（どうみゃく）です。

  心臓から出る大きな動脈である大動脈から始まります。動脈は、酸素を多く含む血液を心臓から全身の組織へ運びます。動脈は何度か分岐し、心臓からさらに臓器に血液を運ぶため、だんだん小さくなっていきます。

• 毛細血管です。

  動脈と静脈をつなぐ小さくて細い血管です。その薄い壁によって、酸素、栄養分、二酸化炭素、その他の老廃物が私たちの臓器の細胞と行き来することができます。

• 静脈です。

  心臓に血液を戻す血管です。この血液は酸素濃度が低く、体外に排泄・除去すべき老廃物を多く含んでいます。静脈は心臓に近づくにつれて大きくなる。上大静脈は頭や腕の血液を心臓に運ぶ大きな静脈で、下大静脈は腹部や脚の血液を心臓に運ぶ静脈である。

この動脈、静脈、毛細血管からなる広大な血管系は、全長60,000マイル以上にも及びます。これは地球を2周以上するのに十分な長さです。

心臓はどこにあり、どのような形をしていますか？

心臓は胸郭の下、胸骨のやや左側、肺と肺の間に位置しています。

心臓の外側を見ると、心臓は筋肉でできていることがわかります。強い筋肉の壁が収縮（スクイーズ）して、血液を全身に送り出しているのです。心臓の表面には冠動脈があり、心筋そのものに酸素を多く含む血液を供給しています。心臓に入る主な血管は、上大静脈、下大静脈、肺静脈です。肺動脈は心臓から出て、酸素の少ない血液を肺に運びます。大動脈は、酸素を多く含む血液を全身に運ぶ。

心臓は、内部が空洞の4室構造になっている臓器です。中隔という筋肉の壁で左右に分かれている。左右の心臓はさらに、静脈から血液を受け取る心房と呼ばれる上部の部屋と、動脈に血液を送り出す心室と呼ばれる下部の部屋に分かれている。

心房と心室は協力して収縮と弛緩を繰り返しながら、心臓から血液を送り出しています。血液は心臓の各部屋から出るとき、弁を通過する。心臓内には4つの心臓弁がある。

• 僧帽弁

(リ)

• 三尖弁

• 大動脈弁

• 肺動脈弁

三尖弁と僧帽弁は心房と心室の間にある。大動脈弁と肺動脈弁は、心室と心臓から出る主要な血管の間にある。

心臓弁は、家庭の配管にある一方通行の弁と同じような働きをしています。血液が間違った方向に流れるのを防ぐのです。

それぞれの弁には、葉状または尖状と呼ばれる一連のフラップがあります。僧帽弁は2枚、その他の弁は3枚の葉状体を持っています。小葉は、環状体と呼ばれる丈夫な繊維組織の輪に取り付けられ、支えられています。環状組織は、弁の適切な形状を維持するのに役立っています。

僧帽弁と三尖弁の葉身は、索状腱膜と呼ばれる丈夫な繊維状のひもで支えられています。これは、パラシュートを支える紐に似ています。腱膜は、弁尖から心室内壁の一部である乳頭筋という小さな筋肉まで伸びています。

血液はどのように心臓を流れるのか？

心臓は右側と左側が協力して動いています。以下のようなパターンが何度も繰り返され、血液は心臓、肺、体へと絶え間なく流れています。

心臓の右側

• 血液は下大静脈と上大静脈という2つの大きな静脈から心臓に入り、体内の酸素の少ない血液を心臓の右心房に空け、心臓の右心室に入ります。

• 心房が収縮すると、血液は右心房から開いた三尖弁を通って右心室へと流れ込みます。

• 心室が満杯になると、三尖弁は閉じます。これにより、心室が収縮している間、血液が心房に逆流するのを防ぐことができます。

• 心室が収縮すると、血液は心臓から肺動脈を通って肺に入り、肺で酸素化された後、肺静脈を通って左心房に戻ります。

心臓の左側

• 肺静脈は、肺から酸素を多く含む血液を心臓の左心房に送り出す。

• 心房が収縮すると、血液は左心房から開いた僧帽弁を通って左心室へ流れ込みます。

• 心室が満杯になると、僧帽弁は閉じます。これにより、心室が収縮している間、血液が心房に逆流するのを防ぐことができます。

• 心室が収縮すると、血液は心臓から大動脈弁を通って大動脈に入り、体内へ出ていきます。

肺の中の血液はどのように流れているのでしょうか？

血液は肺動脈弁を通過して、肺に入ります。これを肺循環といいます。肺動脈から肺の中の細い毛細血管に血液が流れ込みます。

ここで、酸素が肺の小さな気嚢から毛細血管の壁を通って、血液の中に移動します。同時に、代謝の老廃物である二酸化炭素が血液から気嚢に移動します。二酸化炭素は息を吐くときに体外に排出されます。酸素を含んだ血液は、肺静脈を通って再び左心房に戻る。

心臓の冠動脈とは？

他の臓器と同様に、心臓も酸素と栄養の供給を必要とする組織でできています。心臓の部屋は血液で満たされていますが、心臓はこの血液から栄養を受け取ることはありません。心臓は、冠動脈と呼ばれる動脈網から血液を供給されています。

大動脈と左心室の合流点付近で、大動脈から2本の主要な冠動脈が分岐しています。

• 右冠動脈

  は、右心房と右心室に血液を供給している。後下行動脈に分岐し、左心室の下部と中隔の背面に血液を供給している。

• 左冠状動脈主幹部

  は、回旋動脈と左前下行動脈に分岐する。回旋動脈は左心房、左心室の側面と背面に血液を供給し、左前下行動脈は左心室の前面と底面、中隔の前面に血液を供給しています。

これらの動脈とその枝は、心筋のすべての部位に血液を供給しています。

冠動脈疾患は、冠動脈にプラークが蓄積し、心臓が必要とする濃縮血液が供給されなくなることで起こります。この場合、通常は開いていない心臓の小さな血管のネットワークである側副血行路が拡大し、活性化することがあります。これにより、血液は閉塞した動脈を回って心筋に流れ、心臓の組織を傷害から守ることができるのです。

心臓はどのように拍動しているのか？

心房と心室が協力して、交互に収縮と弛緩を繰り返しながら、心臓に血液を送り込んでいます。これを可能にしているのが、心臓の電気系です。

心拍は、心臓の中の特別な経路を通る電気的インパルスによって引き起こされます。

• インパルスは、右心房にあるSAノード（洞房結節）と呼ばれる特殊な細胞の小さな束から始まります。この結節は、心臓の自然なペースメーカーとして知られています。電気活動は心房の壁を伝って広がり、心房を収縮させる。

• 心房と心室の間にある心臓の中心部の細胞群、房室結節（ぼうしつけっせつ）は、電気信号が心室に入る前に速度を遅くするゲートのようなものです。この遅れによって、心室が収縮する前に心房が収縮する時間ができるのです。

• ヒス・プルキンエネットワークは、心室の筋壁にインパルスを送り、心室を収縮させる繊維の通り道である。

安静時には、正常な心臓は1分間に約50～90?回拍動しています。運動、感情、発熱、一部の薬物により、心臓の拍動が速くなり、時には1分間に100回を大きく超えることもあります。