Физиологические особенности системы кровообращения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Функции кровообращения

Кровь может выполнять свою функцию лишь в том случае, если она находится в постоянном движении, а в постоянном движении она может находиться только в результате работы сердца. Благодаря этому клетки и ткани, не имея непосредственного контакта с окружающей средой, могут получать необходимые вещества из межтканевой жидкости и сюда же выделять продукты обмена. Отсюда вытекает, что основное значение и функция кровообращения состоит, прежде всего, в обеспечении и сохранении стабильных гомеостатических констант организма. Сохранение постоянства внутренней среды организма происходит в результате выполнения системой кровообращения следующих основных функций:

1) транспортной, заключающейся в переносе газов (кислорода и углекислого газа) от легких к тканям и от тканей к легким, питательных веществ к органам и тканям, конечных продуктов обмена веществ к органам выделения (почки, кожа, легкие, органы пищеварения), гормонов и физиологически активных веществ к органам - мишеням. Иногда каждую из перечисленных компонентов выделяют и рассматривают как самостоятельную функцию, но правильнее их отнести к одной, а именно к транспортной функции кровообращения.

2) регуляторное, имеется в виду участие кровообращения в гуморальной регуляции функций организма как за счет веществ гормональной, так и метаболической природы.

3) терморегуляторной, т.е. за счет движения крови происходит перераспределение тепла (от внутренних органов, работающих скелетных мышц к другим участкам тела). Несколько «охлажденная» кровь, протекая через гипоталамические структуры мозга, усиливает теплопродукцию. Расширение или сужение сосудов кожи либо усиливает, либо уменьшает теплоотдачу. Следовательно, может изменяться как образование тепла, так и отдача его.

4) Эндокринная функция сердца. Кардиомиоциты предсердий вырабатывают атриопептид, или натрийуретический гормон. Образование этого пептида стимулируется при растяжении предсердий притекающим объемом крови, ионами натрия крови, вазопрессином, а также экстракардиальными нервами сердца. Этот гормон сильно повышает экскрецию почками ионов натрия и хлора путем подавления их реабсорбции в канальцах нефронов, происходит также увеличение клубочковой фильтрации. Атриопептид подавляет секрецию ренина, ингибирует эффекты ангиотензина-II и альдостерона, расслабляет гладкие мышечные клетки мелких сосудов, кишечника.

5) Нагнетательная функция сердца основана на чередовании сокращения (систола) и расслабления (диастола). Во время систолы желудочки выбрасывают кровь в крупные артерии (аорту и легочный ствол). Обратному поступлению крови из этих сосудов в сердце препятствуют клапаны. Во время диастолы желудочков кровь притекает по крупным венам (предшествует систоле желудочков, т.е. в этот период желудочки находятся в диастоле). Сердце сокращается по типу одиночного сокращения (скелетные мышцы -- тетанически), что обеспечивает ритмичность и последовательность сокращений разных отделов сердца. Это свойство миокарда (неспособность к тетаническому сокращению) имеет большое значение для нагнетательной функции сердца и обусловлено наличием продолжительной абсолютной рефрактерной фазы, занимающей всю систолу. Тетаническое (длительное) сокращение миокарда препятствовало бы наполнению желудочков кровью и означало фактически остановку сердца в период систолы.

2. Физиологические свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца обладает следующими физиологическими свойствами: возбудимостью, проводимостью, сократимостью и автоматией.

Возбудимость - это способность (или свойство) реагировать на раздражение, т.е. возбуждаться. Это свойство характерно для всех возбудимых тканей (нервов, мышц, железистых клеток), но разные ткани обладают разной возбудимостью (этот вопрос более подробно рассматривается в разделе «физиология возбудимых тканей»). Любая возбудимая ткань при возбуждении меняет свою возбудимость и имеет следующие фазы: абсолютная рефрактерность (отсутствие возбудимости), относительная рефрактерность (возбудимость ниже нормы), супернормальность или экзальтация (повышенная возбудимость). Продолжительность этих фаз у разных тканей разная, и имеет, как правило, важное функциональное назначение. Так, у нервов и скелетных мышц эти фазы намного короче, чем у сердечной и гладких мышц.

Ниже приводятся схематические изображения (рис 1) изменения возбудимости в разные периоды одиночного сокращения сердечной (пунктирная линия) и скелетной (сплошная линия) мышц

Рис. 1. 1 - латентный период, 2 - период сокращения, 3 - период расслабления а) абсолютная рефрактерность, б) относительная рефрактерность, в) фаза супернормальности (экзальтации)

а также сопоставление (рис 2) фаз рефрактерности с фазами потенциала действия скелетной (А) и сердечной (Б) мышц.

Рис. 2. 1 - латентный период, 2 - фаза деполяризации, 3 - фаза реполяризации, 3а - плато (медленная деполяризация или начальная реполяризация); а) - абсолютная рефрактерность, б) относительная рефрактерность, в) фаза супернормальности (или фаза экзальтации

Во время фазы абсолютной рефрактерности ткань не возбудима, во время относительной рефрактерности возбудимость снижена, и она не восстановилась еще до нормы. Наличие продолжительной абсолютной рефрактерности у сердечной мышцы является причиной, предохраняющей сердце от повторного возбуждения (а стало быть, сокращения) в период систолы. Сердце приобретает способность к повторному сокращению на приходящий импульс во время диастолы, т.е. в фазу относительной рефрактерности, в этот период возникает так называемая экстрасистола (дополнительная систола). После экстрасистолы следует компенсаторная пауза за счет выпадения одного естественного сокращения, так как очередной импульс попадает на абсолютную рефрактерность экстрасистолы. Это явление чаще наблюдается при желудочковой экстрасистолии и тахикардии. Экстрасистолы по происхождению могут быть наджелудочковыми (из синусного узла, предсердий или атриовентрикулярного узла) и желудочковыми. Экстрасистолия, как правило, сопровождается аритмией, которая при некоторых заболеваниях сердца (инфаркт миокарда, гипокалиемия, растяжение желудочков и т.д.) может переходить в фибрилляцию (трепетание и мерцание предсердий или желудочков). Наибольшая опасность возникновения этих явлений наблюдается тогда, когда экстрасистола попадает в так называемый «уязвимый период». Таким уязвимым местом или периодом считается фаза реполяризации желудочков и соответствует восходящей части зубца Т на ЭКГ. При наличии эктопических зон вероятность возникновения фибрилляции желудочков многократно возрастает.

Мышечная ткань предсердий и желудочков ведет себя как функциональный синцитий, а вставочные диски между кардиомиоцитами не препятствуют проведению возбуждения, и происходит одновременное возбуждение всех клеток. Поэтому следующей особенностью возбудимости сердечной мышцы является то, что сердце работает по закону «все или ничего», тогда как скелетная мышца и нервы не подчиняются этому закону (лишь отдельные волокна скелетных мышц и нервов функционируют по закону « все или ничего»).

Автоматизм. Ритмические сокращения сердца обусловлены импульсами, генерируемыми в самом сердце. Сердце лягушки, помещенное в рингеровский (физиологический) раствор может сокращаться в прежнем ритме длительное время. Изолированное сердце теплокровных животных также может сокращаться длительно, но требуется соблюдение ряда условий: пропускать (перфузировать) Рингер-Локковский раствор под давлением через сосуды сердца (канюля в аорте), tє раствора = 36-37є, через раствор пропускать кислород или просто воздух (аэрация), в растворе должна содержаться глюкоза. В норме ритмические импульсы образуются только специализированными клетками водителя ритма сердца (пейсмекера), которым является сино-атриальный узел (СА узел). Однако в условиях патологии остальные участки проводящей системы сердца способны самостоятельно генерировать импульсы. Явления автоматизма целиком и полностью зависят от проводящей системы сердца, т.е. она выполняет также функцию проведения, обеспечивает, таким образом, свойство проводимости. Как распространяется возбуждение по проводящей системе сердца к рабочему миокарду? От пейсмекера - синоатриального узла, который расположен в стенке правого предсердия у места впадения в него верхней полой вены, возбуждение вначале распространяется по рабочему миокарду обоих предсердий. Единственным путем дальнейшего распространения возбуждения является атриовентрикулярный узел. Здесь происходит небольшая задержка - 0,04-0,06 сек (атриовентрикулярная задержка) проведения возбуждения. Эта задержка имеет принципиально большое значение для последовательного (не одновременного) сокращения предсердий и желудочков. Благодаря этому кровь из предсердий может поступить в желудочки. Если бы не было этой задержки, то происходило бы одновременное сокращение предсердий и желудочков, а так как последние развивают значительное полостное давление, то кровь не смогла бы поступить из предсердий в желудочки. Пучок Гиса, его левая и правая ножки и волокна Пуркинье проводят импульсы со скоростью примерно 2 м/с, и различные участки желудочков возбуждаются синхронно. Скорость распространения импульса от субэндокардиальных окончаний волокон Пуркинье по рабочему миокарду составляет около 1 м/с. Средний ритм сердца в норме, а стало быть, количество импульсов в синоатриальном узле составляет 60-80 в 1 мин. При блокаде передачи импульсов от СА узла пейсмекерную функцию берет на себя АВ-узел с ритмом около 40-50 в 1 мин. Если будет выключен и этот узел, то пейсмекером становится пучок Гиса, при этом частота сердечных сокращений будет 30-40 в минуту. Но даже волокна Пуркинье могут спонтанно возбуждаться (20 в 1 мин.) при выпадении функции пучков Гиса.

СА-узел называют номотопным (нормально расположенным) центром автоматии, а очаги возбуждения в остальных отделах проводящей системы сердца - гетеротопными (ненормально расположенными) центрами. Эти ритмы возникают не за счет основного водителя (СА-узла) и они носят название «заместительных ритмов». Кроме перечисленных гетеротопных центров в патологии (инфаркт миокарда, гипокалиемия, растяжение) могут появляться эктопические водители ритма сердца. Они локлизуются за пределами проводящей системы сердца. При полном исчезновении автоматизма сердца применяются искусственные водители ритма сердца, т.е. искусственное электрическое раздражение желудочков либо путем подачи тока через интактную грудную клетку, либо через имплантированные электроды. Такое искусственное раздражение сердца иногда применяется годами (миниатюрные водители ритма сердца, расположенные под кожей и работающие от батареек). Способность сердца возбуждаться за счет автоматизма имело большое значение для разработки стратегии и тактики хирургической пересадки сердца. Первоначально эти исследования были проведены Кулябко, Неговским и Синицыным.

СОКРАТИМОСТЬ. Сердце сокращается по типу одиночного сокращения, т.е. одно сокращение на одно раздражение. Скелетная мышца сокращается тетанически. Такая особенность сердечной мышцы обусловлена продолжительной абсолютной рефрактерностью, которая занимает всю систолу. Сокращение предсердий и желудочков имеет последовательный характер. Сокращение предсердий начинается в области устьев полых вен, и кровь движется только в одном направлении, а именно в желудочки через предсердно-желудочковые отверстия. В это время устья полых вен сжимаются, и кровь поступает в желудочки. В момент диастолы желудочков атриовентрикулярные клапаны открываются. При сокращении желудочков кровь устремляется в сторону предсердий и захлопывает створки этих клапанов. Клапаны не могут открыться в сторону предсердий, т.к. этому препятствуют сухожильные нити, которые прикрепляются к сосочковым мышцам. Повышение давления в желудочках при их сокращении приводит к изгнанию крови из правого желудочка в легочную артерию, а из левого желудочка - в аорту. В устьях этих сосудов имеются полулунные клапаны. Эти клапаны расправляются в момент диастолы желудочков за счет обратного тока крови в сторону желудочков. Эти клапаны выдерживают большое давление (особенно аортальный) и не пропускают кровь из аорты и легочной артерии в желудочки. Во время диастолы предсердий и желудочков давление в камерах сердца падает и кровь из вен поступает в предсердия, а затем в желудочки.

3. Цикл работы сердца и фазы сердечного цикла

Работа сердца сопровождается изменениями давления в полостях сердца и в сосудистой системе, возникновением тонов сердца, появлением пульсовых колебаний и т.д. Сердечный цикл Ї это период, охватывающий одну систолу и одну диастолу. При частоте сердечных сокращений 75 в минуту общая продолжительность сердечного цикла будет 0,8 с, при частоте сокращений сердца 60 в мин., сердечный цикл займет 1 с. Если цикл занимает 0,8 с, то из них на систолу желудочков приходится 0,33 с, а на их диастолу - 0,47 с. Систола желудочков включает в себя следующие периоды и фазы:

1) период напряжения. Этот период состоит из фазы асинхронного сокращения желудочков. В эту фазу давление в желудочках еще близко к нулю и лишь в конце фазы начинается быстрое повышение давления в желудочках. Следующая фаза периода напряжения - это фаза изометрического сокращения, т.е. имеется в виду, что длина мышц остается неизменной (изо - равный). Эта фаза начинается с захлопывания створок атриовентрикулярных клапанов. В это время возникает 1-й (систолический) тон сердца. Давление в желудочках быстро нарастает: до 70-80 в левом и до 15-20 мм рт.ст. в правом. В эту фазу створчатые и полулунные клапаны еще закрыты и объем крови в желудочках остается постоянным. Не случайно, некоторые авторы вместо фаз асиннхронного сокращения и изометрического напряжения выделяют так называемую фазу изоволюметрического, (изо - равный, волюме - объем) сокращения. С подобной классификацией есть все основания согласиться. Во-первых, весьма сомнительно утверждение о наличии асинхронного сокращения рабочего миокарда желудочков, работающего как функциональный синцитий и обладающего высокой скоростью распространения возбуждения. Во-вторых, асинхронное сокращение кардиомиоцитов возникает при трепетании и мерцании желудочков. В третьих, в фазу изометрического сокращения все же длина мускулатуры уменьшается (а это уже не соответствует названию фазы), а вот объем крови в желудочках в этот момент не изменяется, т.к. закрыты и атриовентрикулярные и полулунные клапаны. По существу это фаза изоволюметрического сокращения или напряжения.

2) период изгнания. Период изгнания состоит из фазы быстрого изгнания и фазы медленного изгнания. В этот период давление в левом желудочке нарастает до 120-130 мм рт.ст., в правом - до 25 мм рт.ст. В этот период полулунные клапаны открываются и кровь выбрасывается в аорту и в легочную артерию. Ударный объем крови, т.е. объем выбрасываемый за одну систолу составляет около 70 мл, а конечно- диастолический объем крови равно примерно 120-130 мл. В желудочках после систолы остается около 60-70 мл крови. Это так называемый конечно-систолический, или резервный, объем крови. Отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему (например, 70:120 = 0,57) называется фракцией выброса. Она обычно выражается в процентах, поэтому 0,57 надо умножить на 100 и мы получим в данном случае 57%, т.е. фракция изгнания = 57%.В норме она составляет 55-65%. Уменьшение величины фракции изгнания является важным показателем ослабления сократительной способности левого желудочка.

Диастола желудочков имеет следующие периоды и фазы: 1) протодиастолический период, 2) период изометрического расслабления и 3) период наполнения, который в свою очередь делится на а) фазу быстрого наполнения и б) фазу медленного наполнения. Протодиастолический период занимает время от начала расслабления желудочков до захлопывания полулунных клапанов. После закрытия этих клапанов давление в желудочках падает, но створчатые клапаны в это время еще закрыты, т.е. полости желудочков не имеют сообщения ни с предсердиями, ни с аортой и легочной артерией. В это время объем крови в желудочках не изменяется и поэтому этот период называется периодом изометрического расслабления (а правильнее следовало бы назвать периодом изоволюметрического расслабления, т.к. не меняется объем крови в желудочках). В период быстрого наполнения атриовентрикулярные клапаны открыты и кровь из предсердий быстро поступает в желудочки (принято считать, что кровь в этот момент поступает в желудочки самотеком.). Основной объем крови из предсердий в желудочки поступает именно в фазу быстрого наполнения и лишь около 8 % крови поступает в желудочки в фазу медленного наполнения. Систола предсердий возникает в конце фазы медленного наполнения и за счет систолы предсердий как бы выжимается из предсердий остаток крови. Этот период называется пресистолическим (имеется в виду пресистола желудочков), а затем начинается новый цикл работы сердца.

Таким образом, цикл работы сердца состоит из систолы и диастолы. Систола желудочков состоит из: 1) периода напряжения, который делится на фазу асинхронного сокращения и фазу изометричекого (изоволюметрического) сокращения, 2) периода изгнания, который делится на фазу быстрого изгнания и фазу медленного изгнания. До начала диастолы имеется протодиастолический период.

Диастола желудочков состоит из: 1) периода изометрического (изоволюметрического) расслабления, 2) периода наполнения кровью, который делится на фазу быстрого наполнения и фазу медленного наполнения, 3) пресистолического периода.

Фазовый анализ сердца проводится методом поликардиографии. Этот метод основан на синхронной регистрации ЭКГ, ФКГ (фонокардиограммы) и сфигмограммы (СГ) сонной артерии. По зубцам R-R определяют продолжительность цикла. По интервалу от начала зубца Q на ЭКГ до начала 2 тона на ФКГ определяют продолжительность систолы, по интервалу от начала анакроты до инцизуры на СГ определяют продолжительность периода изгнания, по разности между продолжительностью систолы и периода изгнания - период напряжения, по интервалу между началом зубца Q ЭКГ и началом 1 тона ФКГ - период асинхронного сокращения, по разнице между продолжительностью периода напряжения и фазы асинхронного сокращения - фазу изометрического сокращения.

4. Методы исследования сердечно-сосудистой системы

Исследование электрической активности сердца.

Электрокардиография (ЭКГ) - метод графической регистрации изменений величины и направления электродвижущей силы возбужденных участков миокарда. В миокарде различают сократительную рабочую часть, которая составляет основную часть сердца и специфическую проводящую систему. В проводящей системе сердца (в пейсмекере) вырабатываются импульсы возбуждения и за счет этого обеспечивается автоматизм сердца. О проводящей системе шел подробный разговор выше. При возбуждении миокарда образуется электрический ток (электродвижущая сила), который распространяется в теле человека, как в объемном проводнике, и может быть зарегистрирован в любой точке - как внутри, так и на поверхности тела человека. Разность потенциалов в любой ткани, в том числе и в сердце, возникает между возбужденным и не возбужденным участками. В покое поверхность ткани, клетки или органа (мышца скелетная или сердце) имеет положительный заряд, а внутренняя часть клеток - отрицательный заряд. Отрицательный заряд имеет также поврежденный участок клетки или любой возбудимой ткани (в том числе и сердца). Поэтому между здоровым участком сердца и поврежденным участком его (например, при инфаркте миокарда) возникает разность потенциалов и при записи ЭКГ имеются отклонения от нормы, т.е. кривая приобретает другую форму.

Электрокардиографические отведения. При электрокардиографическом исследовании регистрируют ЭДС не непосредственно от сердца, а путем наложения электродов на разные участки поверхности тела. Благодаря электропроводности тканей биотоки сердца распространяются к этим участкам. Участок, на который накладывают электрод, называется позицией электрода. Отведение - это способ выявления разности потенциалов между двумя участками тела. ЭКГ отведения бывают двухполюсные и однополюсные. Двухполюсные отведения регистрируют разность потенциалов между двумя точками тела, а однополюсные отражают разность потенциалов какого либо участка тела и потенциала, постоянного по величине, условно принятого за нуль. Для создания нулевого потенциала применяют объединенный электрод Вильсона (индифферентный). Он образуется при соединении проводами (через сопротивление) трех конечностей - правой и левой руки и левой ноги.

Обычно регистрируют 12 отведений: 3 стандартных (I, II, III), 3 однополюсных усиленных отведений от конечностей (aVR, aVL, aVF) и 6 грудных однополюсных отведений. W. Einthoven (1908) предложил для записи ЭКГ 3 стандартных отведения. Первое - разность потенциалов между правой и левой руками, второе - правая рука и левая нога, третьее - левая рука и левая нога. Усиленные однополюсные отведения от конечностей были предложены Гольдбергером (1942). Индифферентный электрод (по Вильсону) с модификацией Гольдбергера имеет потенциал близкий к нулю, второй - активный электрод - располагают на одной из конечностей. Отведение от правой руки (aVR), от левой руки (aVL),от левой ноги (aVF).Буква «а» - от английского слова augmented (усиленный), V обозначает напряжение, R - right - (правый), L - left (левый), F - foot (нога). Грудные отведения регистрируют обычно с 6 точек.

Элементы электрокардиограммы

ЭКГ не зависимо с какого отведения она зарегистрирована состоит из зубцов, сегментов, и интервалов.

Схема ЭКГ.

ПП -- возбуждение правого предсердия; ЛП -- возбуждение левого предсердия.

Зубцы обозначают латинскими буквами: P, Q, R, S, T, U. Зубцы, направленные кверху, рассматриваются как положительные, а книзу - как отрицательные. Вольтаж (амплитуда) зубцов определяют от уровня нулевой линии, называемой изоэлектрической, и выражают в миллиметрах или милливольтах. Изоэлектрическая линия соответствует отсутствию разности потенциалов (сегменту Т-Р ЭКГ). Продолжительность зубцов, сегментов и интервалов измеряют на уроне нулевой линии и выражают в секундах. Зубец Р отражает возбуждение предсердий, общая продолжительность этого зубца составляет 0,06-0,11 с. Интервал РQ - время проведения возбуждения от предсердий к желудочкам. Измеряется он от начала зубца Р до начала первого зубца желудочкового комплекса (в норме зубец Q). Этот интервал состоит из зубца Р и сегмента РQ (от конца Р до начала комплекса QRS). Сегмент РQ расположен на нулевой линии и отражает распространение возбуждения по проводящей системе сердца. Нормальная продолжительность интервала PQ варьирует от 0,12 до 0,20 сек. и зависит от частоты сердечных сокращений. Зубцы Q, R, S, T составляют желудочковый комплекс. Зубец Q обусловлен возбуждением верхушки сердца, правой сосочковой мышцы и внутренней поверхности желудочков. Зубец R - возбуждением основания сердца и наружной поверхности желудочков. Процесс полного охвата возбуждением миокарда желудочков завершается к окончанию формирования зубца S. Теперь оба желудочка возбуждены, и сегмент ST находится на изоэлектрической линии, т.к. разность потенциалов отсутствует в системе желудочков. Интервал QRS соответствует распространению возбуждения по миокарду желудочков. Этот интервал измеряется от начала зубца Q до конца зубца S. Продолжительность его колеблется от 0,06 до 0,10 сек. Сегмент ST - отрезок от конца комплекса QRS до начала зубца Т. Этому сегменту соответствует полный охват возбуждением желудочков. Зубец Т соответствует реполяризации желудочков.

Интервал QRST, называемый электрической систолой, измеряется от начала зубца Q до конца зубца Т. Иногда за зубцом Т следует зубец U, он непостоянен, мал и определяется преимущественно в грудных отведениях. Между зубцом Т и последующим зубцом Р регистрируется изопотенциальная линия, так как в это время в миокарде желудочков и в миокарде предсердий нет разности потенциалов. На ЭКГ обычно не регистрируется предсердный зубец Т (соответствующий реполяризации предсердий), т.к. он совпадает с мощным желудочковым комплексом (QRS) и поглощается им. При полной поперечной блокаде сердца, когда не каждый зубец Р сопровождается желудочковым комплексом, регистрируется предсердный зубец Т (Т - атриум), соответствующий реполяризации предсердий.

Электрокардиограмма позволяет оценить характер нарушений проведения возбуждения в сердце, частоты сердечных сокращений, ритмичность возбуждения, экстрасистолию, а также изменения, характерные для той или иной патологии сердца.

ЭКГ отражает изменения величины и направления потенциалов действия миокарда, но не позволяет оценить сократительную-нагнетательную функцию сердца.

Векторэлектрокардиография.

Это метод пространственно - количественного исследования электрического поля сердца в процессе кардиоцикла. В основе метода лежит принцип получения фигуры, отображающей изменения величины и направления ЭДС. В связи с тем, что в процессе деполяризации (возбуждения) и реполяризации (восстановления) миокарда предсердий и желудочков возникает ЭДС в виде последовательного ряда моментных векторов, главными из которых являются Р, QRS и Т, то и ВКГ состоит соответственно из петель Р, QRS, Т.

Эти петли ВКГ соответствуют основным зубцам ЭКГ (или комплексу QRS) и имеют соответствующие буквенные обозначения.

Регистрацию ВКГ производят с помощью специальных аппаратов - векторэлектрокардиографов. Анализ ВКГ предусматривает: определение формы петель Р, QRS, Т, направления движения этих петель, пространственное расположение петель, их площади и определение угла расхождения главных (максимальных) векторов петель QRS и Т. У здоровых людей петли Р и Т, как правило, располагаются внутри петли QRS. В патологии происходит существенное изменение формы, направления и величины векторов, меняется расположение петель.

Методы исследования механической активности сердца

1. Верхушечный толчок.

В момент сокращения сердца в пятом межреберье слева, на 1 см. кнутри от среднеключичной линии ощущается верхушечный толчок. При сокращении желудочков форма сердца приближается к шару, а в момент диастолы - в виде эллипсоида. Сокращение сердца сопровождается уменьшением продольного размера и увеличением поперечного. Уплотненный миокард левого желудочка касается внутренней поверхности грудной стенки, верхушка сердца в момент систолы приподнимается и ударяется о переднюю стенку грудной клетки. Все это вызывает появление верхушечного толчка. В патологии (при гипертрофии сердца, дилятации его) верхушечный толчок смещается влево и служит первым признаком увеличения размеров сердца. Увеличение размеров сердца может быть обусловлено либо чрезмерной и частой физической нагрузкой, например у спортсменов, либо патологическими изменениями в самом сердце и в системе кровообращения (пороки сердца, кардиодистрофия, гипертоническая болезнь, постинфарктное увеличение размеров сердца и т.д.).

Расположение верхушечного толчка можно определить либо визуально, либо пальпаторно. Верхушечный толчок можно также регистрировать. Метод графической регистрации верхушечного толчка называется апексокардиографией. На формирование кривой верхушечного толчка оказывают существенное влияние такие факторы, как изменение внутрисердечного объема в процессе выброса и наполнения, сократимость миокарда, ударный объем. Апексокардиография дает возможность установить ряд признаков, характерных для изменения величины сердца и его основных функциональных проявлений.

Кинетокардиография.

Этот метод основан на регистрации и анализе низкочастотных колебаний стенки грудной клетки, вызванных работой сердца. Объем информации при ККГ включает сведения о моментах раскрытия и закрытия клапанов, о направлении, величине перемещения, скорости и ускорении движения сердца в исследуемой зоне

Этот метод в настоящее время почти не применяется, т.к. есть другие более информативные и менее громоздкие методы исследования функции сердца (например, эхокардиография).

Баллистокардиография.

Этот метод позволяет исследовать сократительную функцию сердца. Он основан на графической регистрации движений тела человека, связанных с сердечными сокращениями и перемещением крови в крупных сосудах. Эти движения могут быть зарегистрированы с помощью специальных датчиков и усилителей.

Анализ балистокардиограммы (БКГ) позволяет выяснить характер ряда интегральных показателей: силу и координацию сердечных сокращений, объем и скорость систолического изгнания крови, особенности заполнения сердечных полостей во время диастолы. Методы БКГ разделяют на прямые и непрямые. При прямом методе регистрируются непосредственно движения тела человека, при непрямом - движения подвижной платформы, вызванные перемещением тела исследуемого, находящегося на платформе. Для клинических целей используют чаще непрямую БКГ. Или используют комбинированную методику, включающую прямую и непрямую БКГ. Нормальная БКГ представляет собой кривую, состоящую из периодически повторяющихся волн разной амплитуды, продолжительности и направленности. БКГрафия в настоящее время используется редко, т.к. есть более информативные методы (например, эхокардиография).

Динамокардиография.

Этот метод отражает перемещение центра тяжести грудной клетки и ударных компонентов работы сердца. В настоящее время также используется крайне редко, поэтому на характеристике этого метода можно и не останавливаться.

Эхокардиография.

Это метод визуализации полостей и внутрисердечных структур сердца при помощи ультразвуковых волн, а также метод оценки функционального состояния сердца. Существует несколько принципов работы ультразвуковых приборов. В кардиологии используют в основном следующие:

1. Эхокардиографические приборы, дающие одномерное изображение сердца с разверткой движения его структур во времени -- М-метод (motion - движение).

2. Двухмерное изображение сердца, получаемое при линейном перемещении (сканировании) ультразвукового датчика по поверхности грудной клетки в пределах ультразвукого «окна» -- В-сканирование.

3. Ультразвуковое секторальное сканирование -- двухмерное изображение сердца в реальном масштабе времени. Угол секторального сканирования -- от 30 до 90є.

Все ультразвуковые приборы независимо от модели устроены по единому принципу. Ультразвуковой датчик (трансдюссер) -- устройство, одновременно посылающее ультразвуковой сигнал и воспринимающий отраженные импульсы. Вся информация подвергается компьютерной обработке и выдается в виде цифровых данных, а также изображение с экрана регистрируется поляроидной камерой фотоаппаратом. В настоящее время используют также аппаратуру, работающую на принципе эффекта Доплера. Исследование проводят в положении пациента на спине или на левом боку. Исследование начинают с опознавания какого- либо участка сердца (например, аорты или створки митрального клапана). Используют обычно 4 стандартных позиции датчика. Используя разные позиции датчика, можно последовательно исследовать разные участки сердца. Когда исследуется полость левого желудочка, то оценивают размеры и объемы в разные периоды сердечного цикла, толщину и массу миокарда и показателей, характеризующих его сократительную функцию. Как правило, определяют конечно-диастолический, конечно-систолический размер (объем).

Конечно-диастолический объем (КДО) показывает объем левого желудочка в момент максимальной диастолы. В норме у взрослого человека этот объем составляет около 120-130 мл.

Конечно-систолический объем (КСО) показывает объем крови, оставшийся в левом желудочке после систолы, т.е. после изгнания (выброса) крови в аорту. Эта величина в нашем примере может составить около 50-60 мл.

Разница между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами (130-60 = 70 мл) составляет ударный или систолический объем крови (УО или СО). Он в норме составляет около 70 мл с индивидуальными колебаниями в зависимости от степени тренированности организма, пола, возраста, функционального состояния сердца. При наличии патологических изменений в сердце величина его, как правило, уменьшается, а у спортсменов систолический объем выше 70 мл.

Для расчета объема полости левого желудочка предложены специальные формулы. Важным показателем функционального состояния сердца является фракция изгнания или фракция выброса.

Фракция выброса--это отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему (КДО). Величина эта определяется по формуле ФВ = УО/КДО · (100%). У здоровых лиц ФВ превышает 50%.

Для определения минутного объем сердца величину ударного объема умножают на частоту сердечных сокращений. Эхокардиография позволяет оценить также функциональные параметры остальных отделов сердца, состояние клапанного аппарата, толщину стенок различных участков миокарда, сократительную активность его и т.д.

Звуковые явления.

Работа сердца сопровождается возникновением звуков -- тонов сердца или шумов (при патологических изменениях). С позиций клинической практики следует различать следующие основные категории тонов сердца: обязательные или облигатные, такими являются 1 и 2 тоны; факультативные -- 3 и 4 тоны и патологические (экстратоны).

I тон по происхождению является систолическим, т.к. выслушивается во время систолы и многокомпонентным. В формировании этого тона принимают участие атриовентрикулярные клапаны, сокращение мышц желудочков и сосочковых мышц, натяжение сухожильных нитей, но наибольший вклад вносят все-таки клапаны. В момент систолы желудочков давление в них повышается, и это приводит к закрытию атриовентрикулярных клапанов. Некоторые ученые определенное значение в возникновении I тона придают открытию полулунных клапанов аорты и легочной артерии. Все компоненты I тона можно зафиксировать только при фонокардиографии.

I тон выслушивается как короткий и достаточно интенсивный звук по всей сердечной области, однако оптимально он выражен в области верхушки сердца и проекции митрального клапана

II тон выслушивается по всей сердечной области, но оптимально -- на основании сердца, во втором межреберье слева и справа от грудины. Здесь интенсивность II тона больше интенсивности I тона. II тон является чисто клапанным и возникает при закрытии аортального клапана и клапана легочной артерии. Сопоставлению интенсивности II тона во втором межреберье справа (на аорте) и слева (на легочной артерии) при аускультации придается определенное диагностическое значение. При усилении II тона справа, т.е. на аорте говорят об акценте, что, по мнению клиницистов, свидетельствует о повышении давления в аорте. Однако фонокардиографический анализ показал, что в норме всегда аортальный компонент II тона значительно интенсивнее легочного компонента. Это объясняется тем, что клапан аорты закрывается при гораздо большем диастолическом давлении, чем клапан легочной артерии. Поэтому, по существу и слева от грудины лучше выслушивается звук закрытия аортального клапана, чем звук закрытия клапана легочной артерии. Фонокардиографически можно различить аортальный и легочный компоненты II-го тона. На фонокардиограмме аортальный компонент 2 тона возникает чуть раньше (в связи с более ранним окончанием систолы левого желудочка); амплитуда его в 1,5-2 раза больше легочного компонента 2 тона.

3 тон при аускультации воспринимается как слабый и глухой (низкочастотный) звук. Этот тон не всегда выслушивается. Он лучше выслушивается у детей и у людей астенического телосложения (на верхушке сердца в положении лежа), а также регистрируется при фонокардиографии. Возникновение нормального 3 тона связано с колебаниями мышечной стенки желудочков в момент быстрого диастолического наполнения.

4V тон получил название «предсердного» тона, так как возникновение его многие исследователи связывают с сокращением предсердий. Этот тон редко выслушивается, так как имеет малую интенсивность, но регистрируется на фонокардиограмме (обычно после зубца Р ЭКГ).

Методами исследования звуковых явлений сердца являются аускультация и фонокардиография, т.е. запись тонов и шумов сердца (более подробно с этими методами можно ознакомиться в учебнике, а методом аускультации -- на практических занятиях).

Методы исследования сосудистой системы

Сфигмография -- регистрация движения артериальной стенки, возникающей в результате повышения давления в аорте в момент систолы левого желудочка. Степень деформации артериальной стенки зависит от свойств сосуда, уровня давления и кровенаполнения их. Этот метод позволяет получить разнообразную информацию о состоянии артериальных сосудов и работы сердца. Сфигмограмма состоит из следующих основных компонентов: анакроты, катакроты, инцизуры и дикротического подъема. Анакрота или восходящая часть кривой. Она соответствует систоле желудочков. Катакрота соответствует диастоле. Самая низкая часть инцизуры отражает момент полного закрытия полулунных клапанов аорты. Дикротический подъем -- это колебание, возникающее в результате удара крови об аортальный клапан и эффекта отдачи от него, т.к. клапан обладает эластичностью.

Сфигмография, наряду с пальпаторным методом исследования пульса, дает возможность оценить основные показатели пульса (частоту, ритмичность, наполнение, напряжение, быстроту, а при регистрации пульса с 2-х симметричных участков -- симметричность пульса). Различают сфигмограммы центрального и периферического пульса. Кривые пульса сонной и подключичной артерий несколько отличаются от кривых пульса периферических артерий (лучевой, бедренной, артерии стопы). В сфигмограмме центрального пульса нередко отсутствуют волны диастолического происхождения (инцизура и дикрота). При анализе СФГ учитывают их форму, длительность анакротического подъема, соотношение амплитуды основной и дикротической волны. У здоровых людей амплитуда дикротической волны составляет около половины максимальной высоты кривой и снижается при патологии. Характерные особенности имеет СФГ при недостаточности аортальных клапанов. Наблюдается быстрый высокий подъем главной волны, ее раздвоение на верхушке, дикротическая волна выражена слабо, инцизура может отсутствовать.

Все эти изменения обусловлены тем, что в момент диастолы левого желудочка кровь из аорты частично поступает в желудочек, т.к. клапаны не полностью закрывают сообщение между левым желудочком и аортой. Если имеется стеноз устья аорты, то анакрота нарастает медленно, на ней и ее верхушке регистрируются дополнительные колебания.

Они обусловлены вибрацией стенок аорты и получили название «петушиного гребня».

Скорость распространеия пульсовой волны (СРПВ).

Этот показатель дает возможность характеризовать упругое напряжение сосудистых стенок и является одним из наиболее надежных показателей упруго- вязкого состояния сосудов. СПВР зависит от силы сокращения левого желудочка и величины артериального давления и, естественно, от состояния стенок артерий.

СПВР оценивается при синхронной записи сфигмограмм с двух и более точек сосудистой системы. Она определяется по формуле:

С = L:t,

где С - СРПВ; L - истинная длина сосуда;

t - время запаздывания пульса на периферии.

Этот показатель на различных участках сосудистой системы у одного и того же исследуемого может быть разным. СРПВ выше в артериях с плотной сосудистой стенкой и высоким давлением крови.

Классическая методика предусматривает одновременную запись сфигмограмм сонной и бедренной артерий и позволяет определить СРПВ по сосудам эластического типа (по аорте). Пульсовые датчики устанавливают в области отчетливой пульсации сонной артерии и в середине пупартовой связки. Расчет СРПВ производят по вышеописанной формуле. Длину аорты измеряют сантиметровой лентой по проекции сосуда на поверхность тела. Измеряют расстояние от датчика сонной артерии до яремной вырезки грудины, от этой точки до пупка и от пупка до места установки датчика на бедренной артерии. Полученная таким способом величина отражает СРПВ по существу в нисходящей аорте и в норме колеблется от 450 до 800 см/с. СРПВ в аорте существенно зависит от возраста: она тем выше, чем больше возраст. Отклонения на ±80 см/с считаются нормальными.

СРПВ увеличиваетя при атеросклерозе аорты, гипертонической болезни, уплотнении сосудистой стенки. СРПВ измеряется также в других областях сосудистой системы.

Осциллография и осциллометрия.

Методы исследования величины систолического, диастолического и среднего давления. Принцип метода состоит в том, что колебания артериальной стенки передаются на манжету, сжимающую конечность. В тот момент, когда давление в манжете снижается и становится несколько ниже систолического давления в плечевой артерии, начинают появляться первые осцилляции, которые и соответствуют максимальному (систолическому) давлению. Последующее понижение давления в манжете сопровождается увеличением осцилляций, а затем их уменьшением и осцилляции в последующем исчезают. Самые максимальные осцилляции соответствуют среднему артериальному давлению, а исчезновение их -- диастолическому давлению.

Принцип определения давления в артериях как при осциллографии, так и при осциллометрии одинаковый. Разница заключается лишь в том, что в первом случае производится запись, а во втором - визуальное наблюдение. Артериальная осциллография также позволяет судить о тонусе сосудов, проходимости сосудистого русла (особенно при записи с симметричных участков конечностей), которая может быть нарушена при облитерирующем эндартериите, эмболии и т.д.

Реография.

Реография - бескровный метод исследования общего и органного кровообращения.

Метод основан на регистрации колебаний сопротивления живой ткани переменному току высокой частоты. При реографическом исследовании через участок тела человека пропускают переменный ток высокой частоты и малой силы. Ток создается генератором прибора и имеет частоту до 500 кГц, сила тока -- не более 10 мА. Токи такой частоты и силы безвредны для организма, они не ощущаются исследуемым и не вызывают мышечных сокращений (вспомните лабильность тканей и наличие рефрактерности).

Живые ткани организма являются хорошими проводниками электрического тока. Электропроводность различных тканей неодинакова. Имеет значение содержание электролитов, белков, поляризационные свойства тканей. Наибольшей электропроводностью обладают кровь, спинномозговая жидкость, а наименьшей -- кожа, кости.

Проходя через ткань, переменный ток встречает сопротивление (величина, обратная электропроводности). Электропроводность тканей обусловлена пульсирующим артериальным кровотоком и равномерным, почти не пульсирующим кровотоком в артериолах, капиллярах и венулах. Метод позволяет выделить компонент электрического сопротивления, обусловленного пульсовыми колебаниями кровенаполнения, который после усиления графически регистрируется. В этом и заключается сущность метода реографии. Реограмма отражает суммарное сопротивление всех тканей, находящихся в межэлектродном пространстве. Стало быть, эта кривая интегральная, но в генезе этой кривой решающая роль принадлежит пульсовым колебаниям кровенаполнения.

Метод реографии дает возможность исследовать гемодинамику любого органа, доступного исследованию и участка конечности. Реография позволяет дать характеристику артериального кровенаполнения, состояния тонуса артериальных сосудов, венозного оттока, микроциркуляции. Позволяет также оценить величину ударного и минутного объемов кровообращения. При использовании многоканального реографа и записи реограмм с различных участков тела можно судить о перераспределении крови в процессе исследования или при каких - либо воздействиях. Реограмма по своей форме напоминает сфигмограмму. Она состоит из восходящей части (анакроты) и катакроты (нисходящая часть). На последней располагаются 1-3 дополнительные волны. Анакрота отражает пульсовой прирост объема крови, вершина -- приток и отток крови равны, катакрота соответствует венозному оттоку.

5. Регуляция деятельности сердца

Сердце за счет постоянной нагнетательной функции за сутки выбрасывает в артериальную систему около 10 т крови (если за 1 систолу выбрасывается в аорту 70 мл крови, то при частоте сердечных сокращений 70 в 1 мин минутный объем будет составлять 4,9 л, за 1 час = 4,9 х 60 = 294 л, за сутки около 7-10 тонн, в год около 3.000-4.000 т и за всю жизнь около 280.000-300.000 т. Несмотря на такую огромную работу сердце всегда адекватно реагирует на потребности организма и поддерживает необходимый уровень кровотока. Приспособление работы сердца к изменяющимся потребностям организма обеспечивается за счет ряда регуляторных механизмов, имеющих сложную морфо-функциональную основу. Некоторая часть этих механизмов расположена в самом сердце- это ВНУТРИСЕРДЕЧНЫЕ регуляторные механизмы. Вторая группа -- ВНЕСЕРДЕЧНЫЕ (экстракардиальные) регуляторные механизмы. Функционально эти виды регуляции тесно взаимосвязаны.

Внутрисердечные регуляторные механизмы.

К этой форме регуляции относятся: внутриклеточные механизмы регуляции, регуляция межклеточных взаимодействий и нервные механизмы -- внутрисердечные рефлексы.

Внутриклеточные механизмы регуляции.

Электронно-микроскопические исследования показали, что миокард, в структурном отношении, не является синцитием (а функционирует только как функциональный синцитий), а состоит из отдельных клеток -- кардиомиоцитов, которые между собой соединены вставочными дисками. Передача возбуждения от кардиомиоцита к кардиомиоциту осуществляется за счет специальных плотных (тесных) контактов, которые получили название « нексусы». Между кардиомиоцитами имеются вставочные диски, которые механически связывают между собой миокардиоциты (как бы в торец в торец). Благодаря такому строению возбуждение одного участка миокарда сопровождается быстрым распространением и возбуждением другого участка, т.е. миокард в результате работает как функциональный синцитий и по закону «все или ничего».

Внутриклеточные механизмы регуляции обеспечивают изменение интенсивности деятельности сердца в зависимости от количества притекающей крови (венозного возврата) или величины давления (сопротивления) в аорте или в легочной артерии. Эти механизмы регуляции силы сокращения сердца получили название «миогенная ауторегуляция». Миогенная ауторегуляция подразделяется на гетерометрическую (т.е. с изменением длины волокон миокарда) и гомеометрическую (без изменения первоначальной длины волокон миокарда).

Гетерометрический тип ауторегуляции силы сокращения сердца (или закон Франка-Старлинга) заключается в том, что увеличение силы сокращения сердца зависит от величины венозного возврата. Чем больше венозный возврат, тем в большей степени происходит диастола (увеличение исходной длины сердечной мышцы), которая сопровождается более мощной систолой, т.к. надо перегнать больше крови.

В клинической практике увеличение венозного притока обозначают как «преднагрузка». При необходимости уменьшения нагрузки на сердце, а это может быть связано с наличием какой-либо патологии, предпринимаются меры, направленные на уменьшение венозного возврата. Он может быть снижен в результате уменьшения объема циркулирующей крови путем, например, усиления диуреза, ограничения потребления жидкости и поваренной соли и т.д.

Под гомеометрической регуляцией принято понимать изменения силы сокращения сердца без предварительного увеличения длины волокон миокарда. Сюда следует отнести ритмозависимые изменения силы сокращений. При увеличении частоты сердечных сокращений можно наблюдать увеличение амплитуды, т.е. силы каждого последующего сокращения («лестница» Боудича). Такие хроно-инотропные взаимоотношения наблюдаются только в определенном диапазоне увеличения частоты. Чрезмерно большая частота сокращений сердца не вызывает увеличения силы сокращения, а может привести к ослаблению сократительной способности сердца. Гомеометрический принцип миогенной ауторегуляции силы сокращения сердца четко проявляется при повышении сопротивления выбросу крови из левого желудочка в аорту, т.е. при гипертензии. Для обеспечения необходимого систолического выброса происходит повышение мощности сокращения сердца (это явление получило название феномен Анрепа). В начальном периоде резкое повышение сопротивления в аорте сопровождается увеличением конечно- диастолического объема желудочков и поэтому в этот период увеличение силы сокращения происходит по гетерометрическому принципу, а на втором этапе конечно-диастолический объем стабилизируется и возрастание силы сокращений сердца происходит по гомеометрическим механизмам. Увеличение сопротивления выбросу крови в аорту, т.е. повышение давления в ней называют «постнагрузкой». Для уменьшения нагрузки на сердце необходимо также предпринять меры, уменьшающие сопротивление и снижающие величину артериального давления (например, за счет вазодилятации или уменьшения вазоконстрикторных влияний).

Регуляция межклеточных взаимоотношений. Установлено, что вставочные диски имеют различную структуру. Одни участки вставочных дисков выполняют чисто механическую функцию, другие участвуют в транспорте веществ через мембрану кардиомиоцитов, третьи -- нексусы, или тесные контакты, проводят возбуждение с клетки на клетку. При нарушении межклеточных взаимоотношений могут возникнуть сердечные аритмии, обусловленные возникновением асинхронного сокращения клеток миокарда. К межклеточным взаимоотношениям также следует отнести взаимоотношеия кардиомиоцитов с соединительнотканными клетками миокарда. Эти клетки являются не только механической опорной структурой, но они поставляют для сократительных клеток миокарда высокомолекулярные соединения. Последние необходимы для поддержания структуры и функции сократительных клеток.

Внутрисердечные периферические рефлексы.

К внутриорганной регуляции деятельности сердца относятся так называемые периферические рефлексы. Дуга этих рефлексов замыкается не в ЦНС, а в интрамуральных ганглиях миокарда. Убедительным подтверждением наличия внутрисердечных рефлекторных структур является сохранение этих рефлексов после пересадки сердца в эксперименте, когда нервные элементы экстракардиального происхождения подвергаются полной дегенерации. Внутриорганная нервная система имеет афферентные нейроны, дендриты которых образуют рецепторы растяжения (механорецепторы) на волокнах миокарда и коронарных сосудах; имеются также вставочные и эфферентные нейроны. Аксоны последних иннервируют миокард и гладкие мышцы коронарных сосудов. Все эти нейроны связаны между собой синаптическими связями. В эксперименте показано, что увеличение растяжения правого предсердия приводит к усилению сокращений левого желудочка. В естественных условиях увеличение растяжения правого желудочка бывает при возрастании венозного притока (венозного возврата). Следовательно, при увеличении кровенаполнения правой половины сердца происходит усиление сокращения не только правого желудочка, но и левого желудочка, а ведь до левой половины сердца увеличенный объем крови поступит только при следующем сокращении (из малого круга кровообращения). Внутрисердечный рефлекс, усиливающий сокращение левого желудочка необходим для того, чтобы «освободить место» притекающей крови и ускорить выброс ее в артериальную систему.