Комплексная оценка функций желудочков сердца - Динамика сердечно-сосудистой системы

Страница 21 из 96

Описание функции желудочка, принятое в терминах абсолютного значения давлений, размеров и кровотока, является неполным, так как значительная часть ценнейшей информации содержится в показателях, претерпевающих волнообразные изменения, которые могут быть зарегистрированы лишь при использовании систем, обладающих весьма малой инерцией. Более полный анализ функций сердца может быть получен путем добавочного использования информации, которую дают аналоговые компьютеры. Так, например, сигналы, полученные от введенного в аорту импульсного ультразвукового флоуметра, вместе с результатами регистрации давления и размеров сердца могут быть записаны на магнитную пленку и затем проанализированы, чтобы получить 11 важнейших показателей (рис. 3.18). Импульсный ультразвуковой или электромагнитный флоуметр, регистрируя скорость кровотока, позволяет определить скорость, с которой кровь вытекает из левого желудочка в устье аорты. Эти сигналы могут быть зарегистрированы непосредственно без всяких модификаций, как это приведено сверху в правой колонке на рис. 3.18. В конце эксперимента необходимо прокалибровать приборы, пропуская известные объемы жидкости с известной скоростью в том же самом участке аорты, чтобы получить на кривых калибровочные сигналы, отражающие величину кровотока в мл/с. Сигналы о скорости кровотока могут быть обработаны простыми интеграторами, чтобы учесть отклонения, вызванные изменениями ударного объема. Этот процесс эквивалентен измерению величины площади, ограниченной сверху кривой регистрации скорости кровотока, а снизу — нулевой линией. Запись может быть прокалибрована в единицах, отражающих величину объемного кровотока при каждой систоле.

РИС. 3.18. ВСЕОБЪЕМЛЮЩИЙ АНАЛИЗ ДИНАМИКИ СОКРАЩЕНИЯ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА.

Полноценная регистрация всех основных функций левого желудочка может быть проведена аналоговой вычислительной машиной путем анализа сигналов от датчиков, регистрирующих скорость кровотока, изменение размеров камер сердца и давление крови в них (см. текст).

Подобно этому сигналы, отражающие скорость кровотока в аорте, могут быть интегрированы для определения величины кровотока через определенные периоды (например, через каждые 2,5 с). Величина каждой серии определений может быть выражена в виде объема крови, протекающей за единицу времени, что отразит величину минутного объема крови (в мл/мин или л/мин). Степень наклона кривой регистрации скорости кровотока в аорте отражает изменения скорости, т. е. ускорение крови. Из кривых видно, что после начального небольшого ускорения возникает резкий прирост скорости, регистрируемой в виде острого пика, свидетельствующего о том, что максимальное увеличение скорости кровотока возникает в самый ранний период систолы.

Регистрация величины ускорения кровотока, которая может быть произведена с помощью дифференцирующего устройства, отражает скорость, с которой кровоток возрастает или уменьшается. Так как флоуметрические датчики позволяют зарегистрировать лишь среднюю скорость кровотока в данном сечении сосуда, то действительная величина ускорения не может быть определена до тех пор, пока не будут известны действительные -скорости кровотока на разных уровнях поперечного сечения сосуда. Пик ускорений во время физических нагрузок, производимых при регистрации этих показателей, является чрезвычайно высоким и равен примерно 3000 см/(с-с). Во время систолы кривая регистрации ускорения падает ниже последующего отрезка времени данной нулевой линии, свидетельствуя о прогрессивном замедлении скорости крови, выбрасываемой желудочком в период, следующий после пика, отражающего наибольшую величину ускорения крови в самом начале систолы.

Давление в левом желудочке может быть записано прямо с помощью катетера, введенного непосредственно в левый желудочек, и датчика, находящегося либо на кончике катетера (следовательно, имплантированного в сердце), либо снаружи сердца, либо на внешнем конце катетера, т. е. вне организма. Форма кривой, отражающей изменения давления в желудочке, несложна (хотя обычно большее внимание обращают на величину пика давления, т. е. абсолютную величину систолического внутрижелудочкового давления нежели на саму форму кривой).

Кривая регистрации систолического давления нередко образует куполообразный пик, но этот пик может возникнуть либо в ранней стадии систолы, когда выброс из желудочка представляется чрезвычайно быстрым и периферическое сопротивление — меньшим, чем в другие периоды. Крутизна восходящей и нисходящей частей кривой регистрации внутрижелудочкового давления отражает скорости нарастания и падения давления в желудочке. Эта скорость изменения давления может быть измерена непосредственно при пропускании сигнала через присоединенное к системе дифференцирующее устройство. Амплитуда спайков, регистрируемая этим устройством, непосредственно отражает максимальное ускорение или максимальное падение скорости давления. Эти амплитуды очень изменчивы, свидетельствуя о том, что скорость изменения кровотока при выбросе крови быстро меняется при разных условиях, таких, например, как спонтанное изменение частоты сердцебиения, физические упражнения, стимуляция симпатических нервов, введение катехоламинов и т. д. Скорость изменений давления зависит от степени синхронизации охвата возбуждением волокон миокарда и скорости развития напряжения этими волокнами.

Длительность систолы желудочка может быть определена по промежутку, в течение которого давление в желудочке возрастает от исходного низкого уровня и возвращается к этому уровню. Частота серддебиений определяется по интервалу между каждой парой сердечных сокращений. Регистратор частоты сердцебиений оценивает ее по длительности этого интервала по сравнению с подобным предыдущим интервалом (см. рис. 3.18).

В механическом насосе длительность нагнетания зависит от количества оборотов коленчатого вала. Подобно этому существуют противоположные взаимоотношения между длительностью систолы и частотой сердечных сокращений. Эти взаимоотношения могут быть представлены при различных условиях, хотя особого смысла в этом нет, так как сердце не является простым механическим насосом. Эффективная мощность определяется величиной работы, которую производит сердце в единицу времени. Она может быть зарегистрирована при непрерывной записи скорости кровотока в аорте и давления в желудочке. Эти данные, регистрируемые непрерывно, отражают скорость эффективного превращения энергии при сокращении желудочка и могут быть прокалиброваны в единицах дин/(см-с) или в ваттах. Эффективная мощность не отражает общих затрат энергии, производимых сердцем, так как часть энергии тратится на преодоление вязкости миокарда и непосредственно измерена быть не может. Регистрация мощности позволяет получить сведения о скорости, с которой энергия передается из левого желудочка в периферическую сосудистую систему. Так как пик ускорения возникает в самый ранний период систолы, когда давление достигает максимума, мощность также развивается в наибольшей мере именно в этот период. Работа сердца, возникающая при каждом сокращении, может быть вычислена при регистрации энергии сокращения в каждом эффективном цикле и позволяет определить общую энергию, которую сердце сообщает сердечно-сосудистой системе во время каждого сердечного цикла. Эти величины могут быть определены и при вычислении площади, ограниченной сверху волнообразной кривой регистрации энергии сердца, а снизу — нулевой линией. Работа за единицу времени (например, за 2,5 с) может быть зарегистрирована в сериях измерений, в которых сердечный выброс регистрируется непрерывно (см. рис. 3.18) .

Наконец, изменение диаметра желудочков может быть зарегистрировано непосредственно при регистрации изменений размеров сердца. Важнее было бы прямо регистрировать изменения объема левого желудочка, но такую запись нельзя проводить непосредственно и непрерывно, подобно другим кривым рис. 3.18. Предыдущее описание дало представление о сложности структуры и функциональной архитектуры камер сердца. Сокращаясь координированно, чтобы выбрасывать кровь, желудочки осуществляют функции, которые не могут быть адекватно выражены в простых механических величинах. Но дело не только в том, что левый желудочек придает крови огромное ускорение (которое трудно получить, используя искусственные, изготовленные человеком насосы). Все сердце в целом отличается огромной надежностью, приспособляемостью, экономичностью своей функции, а также способностью к долголетнему существованию. Все это не может идти ни в какое сравнение с искусственными насосами, изготовленными руками человека. Исключительная эффективность сердца как преобразователя энергии и источника ее для всей сердечно-сосудистой системы наглядно проявляется в тех трудностях, которые возникают при попытках замены этого органа искусственным имплантированным сердцем, способным поддержать жизнь человека. Инженеры убедились в том, как трудно в этом случае соревноваться с природой, создавшей миокард столь компактным и экономичным преобразователем энергии.

В дополнение к сказанному следует отметить, что сердце отличается удивительными приспособительными возможностями, ибо оно способно менять величину сердечного выброса путем изменения как частоты сердцебиения, так и объема желудочков, степени их наполнения, интенсивности их опорожнения и изменений ударного объема. В противоположность единству взглядов, существующих в отношении понимания механизмов развития сократительного процесса миокарда, механизмов, с помощью которых величина сердечного выброса всегда приспособлена к потребностям организма и регулируется весьма точно при изменении этих потребностей и условий существования, были и остаются предметом дискуссий, продолжающихся на протяжении нескольких десятилетий. Факторы, обеспечивающие приспособление функций сердца к изменяющимся потребностям организма, будут рассмотрены во второй части настоящей главы.