2 курс / Нормальная физиология / Новые_теории_деятельности_сердца_и_мышечного_сокращения_Завьялов

2.3. Гемодинамика и проблемы диастолической функции

Современная функциональная диагностика располагает самыми различными инструментальными методами исследования. Некоторые из них доступны только узкому кругу специалистов. Самым распространенным и доступным из этих методом является электрокардиография. Она с успехом применяется не только в кардиологии, но и при исследовании больных с заболеваниями легких, почек, печени, эндокринных желез, системы крови, а также в педиатрии, гериатрии, онкологии, спортивной медицине и т.д. Ежегодно в России производят десятки миллионов электрокардиографических исследований. Этот метод в настоящее время стал достоянием широкого круга врачей – не только специалистов, занимающихся функциональной диагностикой, но и кардиологов, терапевтов, педиатров, спортивных врачей, физиологов [45, с. 11] и тренеров по спорту [19; 22; 28].

Авторы руководств по ЭКГ упорно утверждают: происхождение зубца U до сих пор неизвестно [7; 46], однако доказательства о его происхождении публикуются с 1983 г. [20; 21; 25 и др.].

Данное открытие коренным образом изменило ранее существовавшее представление о происхождении зубца U на электрокардиограмме. Вот как, например, описывает профессор В.Н. Орлов диастолическую фазу деятельности сердца в книге «Руководство по электрокардиографии»: «Сегмент TPсоответствует диастоле желудочков и предсердий,вовремякоторойотсутствуетэлектрическаяактивность сердца. В норме сегмент ТР расположен на изолинии. Продолжительность его зависит от частоты ритма, уменьшаясь при тахикардии. При резкой тахикардии сегмент ТР может отсутствовать, так как зубец Р может наслаиваться на зубец Т предшествующего комплекса; наоборот при редком ритме продолжительность его увеличивается» [45, с. 80–81].

51

Обратите внимание: «при резкой тахикардии сегмент ТР может отсутствовать», а «сегмент TP соответствует диастоле желудочков и предсердий», «зубец Р может наслаиваться на зубец Т предшествующего комплекса». Но зубец Р – это только предсердная порция, составляющая всего 15 % общего наполнения желудочков в диастоле (рис. 2.11). Но у здорового человека тахикардия сопровождается увеличением систолического выброса. Это при исчезнувшем интервале Т–Р? Так где же все–таки диастола (наполнение) желудочков при тахикардии? Напомним, без наполнения нет выброса – это закон природы!

Рис. 2.11. Динамика ЭКГ в покое и при нарастающей физической нагрузке: в покое

(70 уд./мин.) на ЭКГ отчетливо видны все три диастолических элемента (зубец U, сегмент UР, зубец Р); при 100 уд./мин. исчезает сегмет UР,

а при 170 уд./мин. остается только систолический комплекс QRST

Профессор В.Л. Карпман в книге «Спортивная медицина» пишет: «У спортсменов в покое величины систолического объема крови чаще всего колеблются в диапазоне от 50 до 100 мл» [49, с. 72]. И далее: «При большой мощности мышечной работы резервный объем крови, содержащийся в сердце, полностью реализуется, и систолический объем кровообращения достигает своего максимума. В этих условиях (обычно при пульсе, превышающем 135–140 уд./ мин.)регуляцияМОК(минутныйобъемкрови)осуществля-

52

ется главным образом благодаря дальнейшему повышению сердечного ритма. В последние годы сделаны отдельные наблюдения, в которых МОК у спортсменов увеличивался до

40–42 л/мин.» [49, с. 74].

Произведем простейшие вычисления. Если при частоте пульса 140 уд./мин. систолический объем достиг максимума, то он будет составлять при МОК = 42 л (42 л /140 уд./ мин. = 0,3 л = 300 мл) – 300 мл (?!). Но это в два раза (!) превышает объем левого желудочка. Допустим, что учащение ритма достигло 200 уд./мин. Тогда (40 л /200 уд./мин. = 0,2 л = 200 мл) систолический объем составит 200 мл (!), и это при исчезнувшей диастоле?

В основу нашего исследования диастолического периода сердца положен принцип, основанный на том, что если нормальный сердечныйциклбудетпрерванэкстрасистолой, то при внеочередном (экстрасистолическом) сокращении желудочков сердце как бы застается «врасплох» и выбросит только то количество крови, которое накопилось к данному моменту в полостях желудочков после предыдущего сокращения. При этом синхронная регистрация ЭКГ, кровенаполнения какой–либо части тела (фотоплетизмограмма фаланги пальца) и сейсмокардиограммы или фонокардиограммы, возможно, даст ответ нa вопрос о гемодинамической эффективности сердечного сокращения и соответствии работы клапанной системы сердца элементам ЭКГ.

С целью выявления лиц с экстрасистолической аритмиейпроведеноэлектрокардиографическоеобследование6943 человек в возрасте от 10 до 40 лет, имеющих различную двигательную активность (не занимающиеся физкультурой испортсмены,имеющиеспортивныедостижения).Регистрация ЭКГ осуществлялась серийной радиотелеметрической 4–канальной системой «Спорт–4» и отечественными электрокардиографами.

53

32 человека с экстрасистолической аритмией, прошедшие клинические обследования для исключения патологии сосудов, исследовались с помощью разработанного и созданного в Белорусском государственном университете им. В.И. Ленина автоматизированного комплекса устройств сбора и обработки информации для контроля за состоянием сердечно–сосудистой системы человека, позволяющего регистрировать одновременно ЭКГ, сейсмокардиограмму (СКГ), фотоплетизмограмму фаланги пальца (ФПГ) или фонокардиограмму (ФКГ) и артериальное давление [22]. Усиленные сигналы в блоке аналогового выделения анализировались и выделялись по восьми амплитудным и временным параметрам. Характеристики ЭКГ, СКГ (ФКГ) и ФПГ измерялись и регистрировались в реальном масштабе време- нипокаждомусокращению.Цифровойкодотаналого–циф- рового преобразователя поступал на блок индикации и ленточный перфоратор. Перфолента вводилась в ЭВМ ЕС для статистической обработки [12].

Выбор фотоплетизмографии для графической оценки гемодинамики не случаен. Фотоплетизмография – динамический метод измерения, который может ответить на вопрос: насколько изменился тот или иной параметр периферического кровообращения, исходя из абстрактного, нулевого уровня. Фотоплетизмография имеет целый ряд преимуществ: высокую чувствительность, линейность измерения, портативность и простоту записи. Фотодатчик не вызывает сдавливания сосудов конечности, т. е. не нарушает кровообращения и является истинным регистратором объема [40].

Физическая нагрузка способствует увеличению амплитуды зубца U [15] и учащению экстрасистол [10]. Поэтому испытуемым после предварительных исследований в покое предлагаласьумереннаябеговаянагрузка,послекоторойпро-

54

водилось повторное исследование. Применение различных частотных фильтров позволило получить качественную фонокардиограмму, а одновременная регистрация ФКГ и СКГ собработкойпопринципуусилениясигналовссовпадающими амплитудами дала возможность получить качественную СКГ с регистрацией 4–х тонов сердца [12] (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Одновременная регистрация ЭКГ

и аппроксимированной СКГ: расстояние между

II и III тонами соответствует протяженности зубца U

Апекскардиограмма (АКГ) – метод графической регистрации низкочастотных колебаний грудной клетки в области верхушечного толчка, вызванных работой сердца. В норме АКГ образуется левым желудочком, а при гипертрофии правых отделов сердца или при ротации сердца влево – правым желудочком. Запись АКГ обычно проводят в положении пациента на спине при задержке дыхания на выдохе. Одно из преимуществ АКГ – это возможность регистрировать состояние желудочков не только в систолу, но и в диастолу [2].

Регистрацию АКГ проводили синхронно с ЭКГ и ФКГ на электрокардиографе при помощи пьезокристаллического датчика в положении лежа. На передней стенке грудной клетки пальпаторно определяли верхушечный толчок и фиксировали датчик резиновой лентой (рис. 2.13). Первый зубец А АКГ небольшой амплитуды обусловлен сокращением предсердий, за ней следует направленный вниз зубец А–В – наполнение желудочков систолой предсердий,

55

высокоамплитудный зубец ВЕС – отражает изгнание крови из желудочка, а зубец DOF, направленный вниз, регистрирует диастолу желудочков. Высокая амплитуда зубца ВЕС связана с мощностью сокращения миокарда желудочков, которые не только выбрасывают кровь в аорту и легочные артерии, но и растягивают предсердия, наполняя их венозной кровью, при этом амплитуда ЕС ≈ DO, т. е. выброс примерно равен наполнению. Таким образом, АКГ позволяет дать довольно точное представление о фазах сердечного цикла.

Рис. 2.13. Синхронная регистрация ЭКГ, АКГ и ФКГ.

На АКГ: АВ – систола предсердий; ВЕC – систола желудочков; DOF – диастола желудочков. Необходимо обратить внимание на синхронизацию по времени зубца U на ЭКГ, зубца вниз DOF на АКГ и временным параметром между II–III тоном на ФКГ во время диастолы желудочков, при этом ЕС ≈ DO, т. е. амплитуда систолы желудочков (ЕС) примерно равна амплитуде их диастолы (DO)

На рис. 2.14 представлены фрагменты графической регистрации ЭКГ, СКГ и ФПГ одного из обследованных спортсменов, у которого на фоне стабильной тахикардии (100 уд./мин) отчетливо виден зубец U, и политопные экстрасистолы с различной гемодинамической эффективностью появляются на коротких участках записи.

После первой экстрасистолы (поз. I), которая возникла после зубца Т до появления зубца U, величина ФПГ равна нулю. Амплитуда сигнала СКГ маленькая. Следовательно, в полость левого желудочка не поступило еще то количество крови, которое сердце способно выбросить, т. е. диастолическая фаза в этом комплексе отсутствует.

56

Рис. 2.14. Желудочковые экстрасистолы с различной гемодинамической эффективностью: I–VII – анализируемые сердечные сокращения; Т, u – исследуемые зубцы ЭКГ; % – гемодинамическая эффективность сердечных сокращений (за 100 % принят эффект нормального сердечного цикла – III сокращение)

Появление начальной части зубца U в комплексе, предшествующем экстрасистоле (поз. VI), оказалось гемодинамически эффективным, однако эффективность ее мала (30%). Диастолическая фаза сердца только началась (начало зубца U), и часть крови при диастолической фазе поступила в полость левого желудочка.

Экстрасистола в конце зубца U (поз. IV) имеет уже довольно высокую эффективность (60%). Последующие комплексы после экстрасистол(поз. II,VиVII)компенсируют гемодинамику неэффективных или малоэффективных экстрасистол. На рис. 2.15 это представлено более крупным планом.

При отсутствии зубца U экстрасистола гемодинамически неэффективна (рис. 2.15, а). Появление начальной части зубца U на ЭКГ дает положительный эффект, в данном случае на 30% (рис. 2.15, б). Более позднее по отношению к зубцу U появление экстрасистолы (рис. 2.15, в) дает соответственно и больший эффект – 60%. При наличии на ЭКГ обоих диастолических для желудочков зубцов U и Р в предсистолическом комплексе (рис. 2.15, г) экстрасистола дает полный гемодинамический эффект.

57

Рис. 2.15. Гемодинамическая эффективность различных экстрасистол: а – при отсутствии зубца U экстрасистола (RЭКС) гемодинамически неэффективна; б – появление начальной части зубца U на ЭКГ дает положительный эффект, в данном случае 30% (RЭКС); в – более позднее по отношению к зубцу U появление экстрасистолы (RЭКС) дает соответственно больший эффект – 60%; г – при наличии на ЭКГ обоих диастолических для желудочков зубцов U и Р в предсистолическом комплексе (RЭКС) дает полный гемодинамический эффект

На рис. 2.16 представлены две экстрасистолы, возникшие сразу после зубца u (ЭК–1) и спустя некоторое время после зубца u (ЭК–2). Гемодинамическая эффективность их практически одинаковая, но ниже нормальной – не хватает предсердной порции.

Рис. 2.16. Экстрасистолы после зубца u: экстрасистолы сразу после зубца u (ЭК–1) и экстрасистолы на протяжении сегмента u–p (ЭК–2) одинаковы по гемодинамической эффективности, т. е. кровенаполнение желудочков сердца на протяжении сегмента u–p отсутствует

Необходимообратитьвниманиенапоявлениевовтором случае на ЭКГ сегмента u–p. Это говорит о том, что наполнение сердца при диастоле желудочков закончилось с окончанием зубца u и появление сегмента u–p не влияет на на-

58

полнение желудочков. Следовательно, только зубец U, вопреки современным представлениям, отражает диастолическую функцию желудочков сердца.

Высокая значимость полученных результатов подчеркивает полное игнорирование современной теорией диастолической части ЭКГ – зубца U, который являются обязательными элементом нормальной ЭКГ [59]. QRST – это систолический комплекс желудочков, выброс крови в сосудистую систему, составляющий всего 50% (!) деятельности сердца, которая состоит из 2–х фаз: систолы (50%) и диастолы (50%), и обе одинаково важны.

Продолжим рассмотрение диастолической функции сердца. На рис. 2.17 представлен фрагмент регистрации ЭКГ вместе с фотоплетизмограммой (ФПГ) фаланги пальца. У здорового человека в покое сердечный ритм постоянно колеблется, то учащаясь, то урежаясь. Это хорошо видно нарисунке.Изменениепродолжительностисердечногоцикла R–R происходит за счет сегмента U–P. Один из наибольших циклов (1)имеет самый большой по продолжительности сегмент U–P, а в самом коротком по времени сердечном цикле № 3сегмент U–P отсутствует. Т. е. каждый из сердечных циклов на рис. 2.17 отличается продолжительностью сегмента U–P, а гемодинамическая эффективность сердечных циклов постоянная (Н1=Н2=Н3=Н4).

Рис. 2.17. Гемодинамическая эффективность сердечного цикла при наличии сегмента U–P на ЭКГ: – наличие и длительность сегмента U–P; ↓ – соответствие волны ФПГ сердечному циклу; Н1–Н4 – высота волны ФПГ (Н1≈Н2≈Н3≈Н4)

59

Высота волны фотоплетизмограммы зависит от количества крови, выброшенной из сердца в систолу, которое в свою очередь зависит от наполнения желудочков в диастоле. Высота пульсовых волн в этом фрагменте, независимо от продолжительности сердечного цикла и сегментов U–P. постоянная и не зависит от продолжительности или отсутствия этого сегмента.

Отсюда очень важный вывод – сегмент U–Pне участвует в кровенаполнении желудочков сердца. Кровенаполнение желудочков происходит только на протяжении зубца U.

Теперь обратимся к рис. 2.18. На нем хорошо выражены II и III тоны деятельности сердца, и на ЭКГ хорошо выражен зубец U.

Рис. 2.18. Соответствие зубца U ЭКГ продолжительности

II–III тона ФКГ

Второй тон обусловлен захлопыванием полулунных клапанов аорты и легочной артерии и открытием атриовентрикулярных клапанов [29, с.124; 43; 44]. Из рис. 2.18 видно,чтопоявлениеIIIтонасвязаносокончаниемзубцаUипо амплитуде и частоте колебаний соответствует глухому удару. Это совпадает с окончанием диастолической функции желудочков сердца – закрытием входных клапанов и верхушечным толчком – и подтверждено нашими исследованиями в соответствующих публикациях [17; 18; 20; 21; 25– 28].

Верхушечный толчок связан с естественной остановкой верхушки сердца в диастоле, движение которой ограничивается сухожильным центром сращения диафрагмы и пе-

60