2 курс / Нормальная физиология / Новые_теории_деятельности_сердца_и_мышечного_сокращения_Завьялов
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.П. Астафьева»
А.И. Завьялов
НОВЫЕ ТЕОРИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА
И МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ
Монография
Красноярск
2015
УДК 611.12 612.74 ББК 28.707 З 139
Рецензенты:
Доктор медицинских наук, профессор кафедры физической культуры
Национального исследовательского Иркутского государственного технического университета, Заслуженный деятель науки и образования, академик МАНЭБ
В.Ю. Лебединский
Доктор биологических наук, профессор, директор Научно-исследовательского центра спортивной науки
Южно-Уральского государственного университета, Заслуженный деятель науки РФ
А.П. Исаев
Завьялов А.И.
З139 Новыетеориидеятельностисердцаимышечногосокращения:
монография / Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева. Красноярск, 2015. – 387 с.
ISBN 978-5-85981-890-7
Поднимаются проблемы развития двигательных возможностей человека. Подробно рассматривается теория деятельности сердца (история, конструкция, физиология, механизм кровенаполнения и выброса, проявление силы и мощности миокардом, коронарное кровообращение, сердечный ритм, значение зубцов ЭКГ, классификация ЭКГ при мышечной работе, гемодинамика сердечного цикла), электромагнитная теория мышечного сокращения.
Монография вызовет интерес не только у специалистов в области физиологии и спорта, но и представителей других областей знаний, изучающих человека в нормальных и экстремальных условиях, – у всех интересующихся новыми научнымидостижениямивобластиприродыдвигательныхвозможностейчеловека.
Издается при финансовой поддержке проекта № 12/12 «Инновационный подход в профессиональной подготовке педагогических кадров по предметам естественнонаучного цикла» Программы стратегического развития КГПУ им. В.П. Астафьева на 2012–2016 годы.
ISBN 978-5-85981-890-7
©Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева, 2015
©Завьялов А.И, 2015
Содержание |
|
Введение........................................................................................................ |
6 |
ГЛАВА I. РАЗВИТИЕ КАРДИОЛОГИИ.......................................... |
8 |
1.1.Становление кардиологии......................................................... |
8 |
1.2.Разработка электрокардиографии........................................... |
11 |
1.3.Развитие теории сердца в конце XIX и в XX веках............... |
16 |
1.4.Развитие теории сердца в начале XXI века............................ |
28 |
Литература к 1 главе................................................................................... |
32 |
ГЛАВА II. ЗУБЕЦ U ЭКГ – |
|
АКТИВНАЯ ДИАСТОЛА ЖЕЛУДОЧКОВ................................. |
35 |
2.1.Зубец U ЭКГ – обязательный элемент |
|
электрокардиограммы.............................................................. |
35 |
2.2.Тоны сердца (ФКГ, СКГ) отражают работу его клапанов.... |
44 |
2.3.Гемодинамика и проблемы диастолической функции.......... |
51 |
2.4.Результаты исследований при тахикардии............................. |
61 |
2.5.Моделирование диастолы сердца............................................ |
69 |
Заключение.................................................................................................. |
73 |
Литература к 2 главе................................................................................... |
74 |
ГЛАВА III. КОНСТРУКЦИЯ |
|
И ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА.............................................................. |
79 |
3.1.Современные противоречия |
|
в теории деятельности сердца................................................. |
79 |
3.2.Газовые законы......................................................................... |
87 |
3.3.Конструкция сердца................................................................. |
91 |
3.4.Биомеханическая деятельность сердца |
|
и венозной системы................................................................ |
101 |
3.5.Причины ошибок исследователей |
|
деятельности сердца............................................................... |
108 |
3.6.Так называемые «главные механизмы» |
|
венозного возврата (мышечный, дыхательный насос)........ |
114 |
3.7.Анализ гипотезы наполнения сердца кровью |
|
с помощью мышечного насоса.............................................. |
119 |
3.8.Работа сердца в покое............................................................ |
123 |
3.9.Работа сердца при интенсивной мышечной нагрузке......... |
128 |
Заключение................................................................................................ |
137 |
Литература к 3 главе................................................................................. |
138 |
3
ГЛАВА IV. ТРЕТИЙ (КОРОНАРНЫЙ) |
|
КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯ.......................................................... |
142 |
4.1.Право называться третьим кругом........................................ |
142 |
4.2.Особенности коронарного кровотока................................... |
148 |
4.3.Анализ коронарного кровотока............................................. |
150 |
4.4.Механизм коронарного кровотока........................................ |
158 |
4.5.Теория коронарного кровотока.............................................. |
168 |
Заключение................................................................................................ |
172 |
Литература к 4 главе................................................................................. |
173 |
ГЛАВА V. ГЕМОДИНАМИКА СЕРДЕЧНОГО ЦИКЛА....... |
176 |
5.1.Систола предсердий............................................................... |
178 |
5.2.Гемодинамика систолы левого желудочка........................... |
181 |
5.3.Гемодинамика систолы правого желудочка......................... |
190 |
5.4.Динамика перикардиальной полости................................... |
194 |
5.5.Диастола предсердий во время систолы желудочков.......... |
198 |
5.6.Диастола желудочков............................................................. |
203 |
Заключение................................................................................................ |
206 |
Литература к 5 главе................................................................................. |
207 |
ГЛАВА VI. ЗАКОНОМЕРНОСТИ |
|
СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ |
|
И СОРЕВНОВАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ................................. |
209 |
6.1.Динамика ЧСС при физических нагрузках.......................... |
209 |
6.2.Математическое описание моделей |
|
переходных процессов........................................................... |
220 |
6.3.Частота сердечных сокращений |
|
в специальных упражнениях борцов.................................... |
225 |
6.4.ЧСС во время соревнований борцов..................................... |
233 |
Заключение................................................................................................ |
237 |
Литература к 6 главе................................................................................. |
238 |
ГЛАВА VII. ДИНАМИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКГ |
|
ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ............................................. |
240 |
7.1.Обоснование и организация исследований.......................... |
240 |
7.2.Синусовый ритм..................................................................... |
243 |
7.3.Дыхательная аритмия............................................................. |
244 |
7.4.Экстрасистолия....................................................................... |
247 |
7.5.Характеристика зубцов и интервалов ЭКГ.......................... |
249 |
4
7.6.Характеристика состояний организма по ЭКГ |
|
в связи с физической нагрузкой............................................ |
256 |
7.7.Классификация ЭКГ здорового человека |
|
во время и после физических нагрузок................................ |
260 |
Заключение.................................................................................... |
266 |
Литература к 7 главе................................................................................. |
267 |
ГЛАВА VIII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ТЕОРИЯ |
|
МЫШЕЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ.................................................. |
271 |
8.1.Развитие теории мышечного сокращения |
|
до середины XX века.............................................................. |
271 |
8.2.Анализ «общепринятой (мостиковой) версии» |
|
механизма мышечного сокращения и ее альтернативы...... |
283 |
8.3.Конструкция саркомера до 2000 года................................... |
305 |
8.4.Электромагнитные свойства электротока............................ |
320 |
8.5.Элетродвижущая сила мышечного сокращения |
|
(электромиограмма, ЭКГ, |
|
векторэлектрокардиограмма)................................................ |
334 |
8.6.АТФ – «энерго-смазочный» мышечный элемент................ |
339 |
8.7.Электромагнитная теория мышечного сокращения............ |
351 |
Заключение................................................................................................ |
371 |
Литература к 8 главе................................................................................. |
377 |
Введение
Растения и животные различаются способами приспособления к среде. Главное различие между ними состоит в способах питания и подвижности – вот основные положения, которые пристально, но не всегда успешно изучаются учеными человечества с древних времен. На клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях растения и животные организованы примерно одинаково. Многие катаболические реакции осуществляются у растений и животных одинаковым образом, а реализация жизненной энергии происходит на базе АТФ (упрощенно: пища→глюкоза→АТФ). Без АТФ невозможны двигательные локомоции: сокращение и расслабление мышц.
Животные демонстрируют чудеса быстроты, продолжительности и мощности движений, под стать животным и выдающиеся древние люди–герои, древние и современные спортсмены. Существуют выработанные практикой многочисленные методы развития двигательных возможностей человека, на которые опираются и целенаправленные тренировки животных, участвующих в различных состязаниях (например, скачки, собачьи бега и др.).
Хорошо известно, что двигательные локомоции осуществляются мышцами, которые снабжаются энергией через кровообра- щениеи,всвоюочередь,реализуютсямышечнымнасосом–серд- цем. Отсюда вытекает логичная схема фундаментальных научных исследований двигательных действий, объединенных в единую систему: биомеханика работы сердца человека в различных двигательных режимах, включая методы контроля сердечной деятельности, теория работы мышц (миокарда) и целенаправленное развитие двигательных возможностей – спортивная тренировка.
В каждом из вышеперечисленных научных направлений в настоящее время имеются важные для теории и практики деятельности человека нерешенные вопросы. Так, например, очень распространенное заболевание – варикозное расширение нижних конечностей напрямую связано с венозным возвратом крови в сердце. Но до сих пор неизвестен механизм венозного возврата крови, обеспечивающий наполнение сердца кровью
6
и успешное увеличение его производительности в условиях дефицита времени при частоте сокращений 180–200 в мин при физической нагрузке (сердечный цикл уменьшается ≈ до 0,3 с). Это означает, что практически 50% деятельности сердца нам до сих пор неизвестно: без венозного наполнения невозможен систолический выброс.
Неизвестен механизм кровообращения самого сердца, а ведь оно должно обеспечить прежде всего себя для эффективного перекачивания крови по всему организму во всех экстремальных ситуациях при выполнении интенсивных физических нагрузок. Все эти вопросы тесно связаны со спортивной тренировкой, то есть целенаправленным развитием максимальных двигательных возможностей на основе развития двигательных систем и рационального выполнения спортивных движений. А это уже новое научное направление «биопедагогика», которая объединяет биологические и педагогические достижения, т. е. педагогика, основанная на достижениях биологии. Особенно это проявляется в спортивной тренировке.
Спортивная педагогика опирается на многовековую практику развития спорта и имеет большие успехи, связанные с максимальными достижениями двигательных возможностей человека. Но безмерные, часто неконтролируемые максимальные тренировочные нагрузки нередко приводят к трагедиям. Американский регистр внезапной смерти молодых спортсменов [Sudden Death in Young Athletes Registry] с 1980 по 2006 гг. зарегистрировал 1866
внезапных смертей и 85 случаев нефатальной остановки сердца во время занятий спортом, которые отмечались в 38 видах спорта. Этот национальный регистр регистрирует в США до 115 случаев внезапной смерти молодых спортсменов в год!
Представляемая на суд читателей монография раскрывает многолетние результаты исследований автора по значимости поднятых выше вопросов и проблем. Последовательность изложения материала опирается на предшествующие обоснованные положения, и в то же время каждая глава имеет автономное значение, чтобысутьзатрагиваемойпроблемыраскрываласьпричтенииименно этой главы и была понятна специалистам других профессий.
ГЛава i.
РАЗВИТИЕ КАРДИОЛОГИИ
1.1. Становление кардиологии
Авторитет великих умов и практиков античности был столь велик, что лишь в эпоху Возрождения их заблуждения начинают опровергаться. Леонардо да Винчи и Андреас Везалиа, Ренальдо Коломбо и Андреа Чезальпино продолжили изыскания античных учёных и, в основном, верно определили роль сердца. Однако слава открытия системы кровообращения принадлежит Вильяму Гарвею, знаменитомуанглийскомуврачуиисследователю.Учёнымпоследующих веков оставалось только углублять и расширять систему знаний о сердце, чему весьма способствовали достижения Нового времени: изобретение микроскопа, открытие явления генерации электрического тока миокардом и др.
В один из теплых майских дней 1698 г. на большом канале близ города Делфт в Голландии остановилась яхта. На борт ее поднялся пожилой, но очень бодрый человек. Весь вид его говорил о том, что привело его сюда не обычное дело. Навстречу ему шел по палубе человек гигантского роста – царь Петр I, окруженный свитой. На ломаном голландском языке великан приветствовал склонившегося в почтительном поклоне гостя. Голландец Антони ван Левенгук (1632–1723) был ученым-самоучкой. Не получив систематического образования, он достиг выдающихся успехов только благодаря своему таланту и необыкновенному трудолюбию – изобрел микроскоп и открыл миру микромир. Левенгук прочёл публикацию английского естествоиспытателя Ро-
8
берта Гука «Микрография» (1665), которая вызвала у него большой интерес к изучению окружающей природы с помощью линз. Вместе с Марчелло Мальпиги Левенгук ввёл употребление микроскопов для зоологических исследований [1].
Выдающийся итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги (1628–1694), используя микроскоп со 180-крат- ным увеличением, в 1661 г. описал сеть капиллярных сосудов, соединяющих артерии с венами, чего не удалось сделать Гарвею. Так была разгадана еще одна загадка системы круговкровообращения.ОдновременносэтимоткрытиемМальпиги окончательно опроверг представления Галена о кровообращении. Марчелло Мальпиги подробно описал строение легких – он первым установил, что это бесчисленное множествомелкихпузырьков,опутанныхсетьюкапиллярныхсосудов.Крометого,онописалстроениекожичеловека,строение тканей и органов растений, животных и человека [2].
Левенгук |
Мальпиги |
Келликер |
Пуркинье |
В Англии – самой практичной стране XVII в. – формирующаяся наука Нового времени явственно сталкивается с необходимостью отделить научные выводы от догадок и метафизических систем. Во второй половине XVII в. измерение выдвигается как основополагающий метод, существенно потеснивший описание. В эту бурную эпоху, обозначенную в истории европейской культуры как время гениев, век научной революции, физиология проходила мимо провидческих своих открытий. Ни имен, ни научной тео-
9
рии, ни сколько-нибудь совершенных методов исследова- ния–физиологияпростонебылаготовакпосвящениювна- уки. Век Галилея, Декарта и Ньютона был веком математики, астрономии и физики. Достоверность и точность становились знаменем естествознания.
Спустя 185 лет после открытия капилляров Мальпиги
в1846 г., чешский физиолог Пуркинье опубликовал исследования о специфических мышечных волокнах, проводящих возбуждение по сердцу (волокна Пуркинье), чем положил начало изучению его проводящей системы.
К. Людвиг (1866) совместно с русским физиологом И.Ф. Ционом открыл центростремительный («депрессорный») нерв, отходящий от дуги аорты, и показал его роль
врегуляции деятельности сердечно-сосудистой системы. В. Гис в 1893 г. описал предсердно-желудочковый пучок. Л. Ашофв1906г.совместносТаварой–атриовентрикулярный (предсердно-желудочковый) узел, А. Кис в 1907 г. совместно с Флексом описал синусно-предсердный узел (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Проводниковая система сердца:
ПП – правое предсердие; ЛП – левое предсердие; ЛЖ – левый желудочек; ПЖ – правый желудочек; МЖП – межжелудочковая
перегородка
[http://www.critical.ru/
calendar/image/
Einthoven6.jpg]
БлагодарявсемэтимоткрытиямужекначалуXXв.кардиология выделилась в самостоятельную отрасль медицины, которая имеет свои методы диагностики, лечения и профилактики заболеваний сердечно-сосудистой системы [15].
10