4 курс / Фак. Терапия / Tetenev_F_F_Fizicheskie_metody_issledovania

Ю.Д. Сафонов (1928–1986)

181

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

6.2. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТОНОВ СЕРДЦА. ТЕОРИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

В различных руководствах и учебниках представление о механизме тонов сердца излагается стереотипно, как звуков, образующихся при функционировании клапанов сердца в аэродинамической системе. При этом не учитывается, что кровь имеет свою массу, вязкость. Другими словами, не учитываются свойства гидравлической системы. Многие положения трактовки патологических и физиологических изменений тонов сердцаостаютсявконечномитогеправильными, однакофизическаясущность явлений должна рассматриваться с позиций современной науки.

Гидравлическая система

Мы не используем термин «гемодинамическая система», так как общепринятое толкование этого термина специфично для сердечно-сосу- дистой системы в чисто физиологическом понимании.

Компоненты и свойства гидравлической системы приведены в табл. 6.1.

Свойства гидравлической системы

Собственная частота колебаний каждой структуры гидравлической системы обратно пропорциональна ее массе. Изучая табли-

цу, можно убедиться, что самая низкая собственная частота колебаний у мышцы сердца, но эта структура имеет большую массу. Самая высокая частота собственных колебаний у полулунных клапанов аорты и легоч-

182

6. Аускультация сердца

нойартерии, амассаихнаименьшая. Напоминаем, чточастотаколебаний определяет высоту звука.

Амплитуда собственных колебаний структур системы пропорци-

ональна их массе. Следовательно, более громкий звук возникает при колебаниях мышцы сердца и крови.

Функционирующая система (работающее сердце) создает суммарную характеристику звуковых явлений. Звучит вся система. Роль каж-

дой из структур гидравлической системы в образовании тонов сердца отображена в табл. 6.2, которая показывает, что в образовании I и II тонов сердца клапаны не принимают участия. И хотя в процессе деятельности сердца звучат все структуры, высокие частоты малой амплитуды гасятся в вязкой среде крови. Ответ на парадоксальный факт отставания звука от закрытия клапана был найден.

Источник звучания тонов сердца

Итак, кровь – это вязкая среда, поэтому клапаны в данной среде не хлопают, а плывут вместе с током крови. Точные измерения показали, что клапаны закрываются за 0,020–0,035 с до образования звука тонов. Следовательно, неверными являются вчерашние аксиомы. Ни при открытии, ни при закрытии клапаны сердца звуки не генерируют.

Источником звука является гидравлический удар. Имеется в виду гемодинамический, однако, повторяем, привычное толкование термина

183

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

«гемодинамика» ассоциируется с конкретными физиологическими показателями гемодинамики. Гидравлический удар – это явление, образующееся в гидравлической системе при внезапной остановке тока жидкости

врезультате препятствия, возникшего на пути перемещения жидкости. В этот момент происходит переход кинетической энергии (энергии движения) в потенциальную (энергиюдавления), т.е. возникает гидравлический удар. Он слегка прогибает клапаны в сторону движения. Заслонка как эластическая структура напрягается и отражает волну давления

впротивоположную сторону. Например: в изометрическую фазу систолы все клапаны закрыты, гидравлический удар в створки митрального клапана отражается ими в направлении, противоположном клапану отдела мышцы желудочка, и вновь от последнего возвращается к клапанам. Начинается циркуляция волны от клапана к стенке желудочка, которая зависит от свойств крови, упругости стенки желудочка в условиях целостности клапана и обусловливает нормальный звук I тона сердца. Колебания клапанов в данном случае соответствуют колебаниям описанной волны. Собственные же колебания клапанов не проявляются, так как они гасятся в вязкой среде крови.

Итак, силовой причиной тонов сердца является гидравлический удар. С помощью формулы Жуковского (1899) можно оценить аускультативную картину при любом патологическом состоянии гидравлической системы:

где Р – гидравлический удар; C0 – скорость звука; V – скорость погашенного перемещения крови в сторону клапанов; ρ – плотность крови; k – модуль упругости крови; ε – модуль упругости стенки желудочка для I тона и стенок аорты, и легочной артерии для II тона; d/σ – отношение внутреннего диаметра желудочков к толщине их стенок для I тона и аналогичное отношение внутреннего диаметра магистральных сосудов (аорты и легочной артерии) к толщине их стенки для II тона.

Состояние каждого из компонентов формулы в конечном итоге определяет силу гидравлического удара, следовательно, можно дать объяснения фактам, когда, например, при явном пороке сердца аускультативная картина, свойственная данному пороку сердца, может отсутствовать.

184

6. Аускультация сердца

Фазы деятельности сердца

Целью настоящего раздела является объяснение механизма возникновения I, II, III, IV и V тонов сердца, а также механизма возникновения компонентов I и II тонов сердца. В связи с этим представление о фазах деятельности сердца, рассматриваемое в настоящем разделе, несколько отличается от такового, используемого в функциональной диагностике.

Систолу и диастолу сердца, точнее его желудочков, общепринято разделять появлением тонов сердца. Диастола начинается от 1-й осцилляции II тона, т.е. от аортального компонента II тона. Однако известно, что тоны сердца (I и II) начинаются спустя 0,020–0,035 с после закрытия клапана. О начале же систолы и диастолы правильнее судить по моменту закрытия клапанов, когда заканчивается движение крови, характерное для систолы или диастолы. Соответственно начало диастолы мы рассмотрим от закрытия клапана аорты до начала II тона – гидравлического удара в аортальныйклапан, возникающеговрезультатепадениядавленияв желудочке, обусловленного его расслаблением. Если говорить точнее, то и само закрытие клапана аорты происходит при малейшем падении давления в желудочке. При этом минимальный ретроградный ток крови закрывает клапан.

Диастолу сердца, мы предлагаем разделить на 6 фаз.

1.Начало диастолы. Время от закрытия аортального клапана до возникновения II тона сердца. Эту фазу мы рассмотрим в самом конце.

2.Изометрическая фаза диастолы начинается со II тона и длится до тех пор, пока давление в желудочке не сравняется с давлением в левом предсердии. Изометрической она называется потому, что митральный и аортальный клапаны сердца закрыты. Аортальный клапан закрыт, так как в аорте давление больше, чем в желудочке. Митральный клапан закрыт, так как давление в желудочке выше, чем в предсердии (рис. 6.1).

3.Открытие митрального клапана и пассивный переход крови из предсердия в желудочек. Давление в желудочке в фазу его расслабления быстро падает до нуля и становится отрицательным. В тот момент, когда давление в желудочке ниже, чем в предсердии, кровь из последнего устремляется в желудочек, и створки клапана вместе с током крови расходятся, открывая митральное отверстие (рис. 6.2). Представление

опассивности заполнения желудочка кровью из предсердия является условным, правильным лишь для статических условий. Учение о диастолических функциях сердца еще далеко от ясного толкования, гипотеза же

185

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

о механической активности сердца в диастолу требует клинико-экспери- ментального обоснования.

При так называемом пассивном переходе крови из предсердия в желудочек образуется небольшой силы гидравлический удар в стенку желудочка, и происходит возврат этой волны в стенку левого предсердия. Эти колебания имеют малую частоту и амплитуду и формируют III тон сердца. Аналогично образуется V тон в правых отделах сердца.

4.Полуприкрытиестворокмитральногоклапана. По мере того, как кровь переходит из предсердия в желудочек, давление в камерах выравнивается, и створки занимают положение в плоскости митрального отверстия (рис. 6.3).

5.Сокращение предсердия. Оно приводит к повышению в нем давления, и кровь устремляется в камеру желудочка, где давление меньше. Створки митрального клапана вновь расходятся, открывая митральное отверстие. Новый поток крови создает еще один гидравлический удар

встенку левого желудочка. Это волна отражается в стенку левого предсердия, и цикл колебаний повторяется вновь (рис. 6.4). Так возникает IV тон сердца. III, IV и V тоны сердца выслушиваются редко и определяются на качественной фонокардиограмме.

6.Конец диастолы. Как только давление в предсердии и желудочке выравнивается, створки митрального клапана вновь занимают позицию

вплоскости митрального отверстия (рис. 6.5).

Систолу желудочков для изучения механизма тонов сердца удобно разделять на четыре фазы.

1. Фаза трансформации. В эту фазу проходит волна возбуждения желудочка от эндокарда к эпикарду. При этом нет еще напряжения мио-

186

6. Аускультация сердца

карда, есть лишь какое-то подергивание отдельных мышечных структур желудочка, что вызывает легкие колебательные движения крови в желудочке от стенки к стенке. На фонокардиограмме это проявляется небольшимколичествомволннизкойчастотыиамплитуды,которыесоставляют 1 й компонент I тона сердца (ранее их ошибочно называли предсердным компонентом I тона).

2. Фаза изометрического напряжения. В этой фазе нет сокраще-

ния мышцы желудочка. Объем, точнее количество крови, в нем не изменяется, а давление повышается в связи с ростом напряжения мышцы. В диастоле и фазе трансформации желудочек в связи с низким давлением имеет овоидную форму. При повышении давления жидкость стремится к меньшему объему, т.е. из овоидной формы желудочек переходит в форму шара. Объем шара, как известно, наименьший. При этом происходит перемещение крови в направлении митральной заслонки, так как давление в предсердии низкое. Гидравлический удар, возникающий при этом, обусловливает образование I тона. Звуковая волна циркулирует от створок клапана к стенке желудочков до тех пор, пока давление в желудочке не превысит таковое в аорте (рис. 6.6).

Гидравлический удар в митральный клапан создает 2-й компонент, а гидравлический удар в трехстворчатый клапан – 3-й компонент I тона

сердца.

3. Фаза изгнания. Как только давление в желудочке превысит диастолическое давление в аорте возникает ток крови и её клапаны раскрываются. При этом колебания, обусловленные гидравлическим ударом и определяющие 2 й и 3 й компоненты I тона, исчезают. Энергия колебания уходит с током крови в магистральные сосуды (аорту и легочную

187

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

артерию) и не возвращается. Это явление называется феноменом открытой гидравлической системы. В фазу изгнания начинаются колебания начальных отделов аорты и легочной артерии, которые рассматриваются как 4-й компонент I тона. Поступление крови в магистральные сосуды вызываетнапряжениеихэластической структурыи, соответственно, эластической отдачи. При этом возникают поперечно направленные колебания стенок сосудов и содержащейся в них крови. В данном случае речь идет о собственных колебаниях соответствующих структур гидравлической системы. Поперечное же растяжение аорты и затем ее спадение, обусловленное выбросом крови, определяют энергию пульсовой волны (рис. 6.7). В систоле различают период быстрого и медленного изгнания.

В самом начале изгнания давление быстро достигает уровня максимального систолического. Затем оно и в аорте и в левом желудочке по мере уменьшения объема крови в желудочке и снижения потока крови

ваорте плавно снижается до уровня диастолического (минимального) давления.

4.Конецсистолы. Обозначаетсязакрытиемклапановаорты(рис. 6.8). Закрытие полулунных клапанов аорты происходит из-за минимального падения давления в желудочке ниже диастолического. Это происходит

врезультатеначаларасслабленияжелудочкаивозникновенияминимального ретроградного тока крови, закрывающего полулунные клапаны.

Далее вновь начинается диастола желудочков с 1-й её фазы.

Начало диастолы. Эта фаза начинается от момента закрытия клапана аорты до возникновения II тона.

Он возникает спустя 0,020–0,035 с после закрытия клапанов аорты в результате действия гидравлического удара в них. Давление в желудочке при этом быстро падает ниже диастолического (рис. 6.9). Отраженная

188

6. Аускультация сердца

волна от полулунных клапанов не возвращается, так как аорта и сосуды представляют собой открытую гидравлическую систему. Энергия этой волны уходит с током крови. Это объясняет, что аортальный компонент II тонанафонокардиограммеимеетоднуосцилляцию.Через0,03 свозникает осцилляция, обусловленная гидравлическим ударом в полулунные клапаны легочной артерии. Цикл работы сердца повторяется. Все фазы деятельности левого и правого желудочков сердца аналогичны, имеется лишь некоторое запаздывание правого желудочка относительно левого.

Компоненты I и II тонов

I тон имеет четыре компонента: 1 й – колебания, возникающие в фазу трансформации (левый и правый желудочки); 2 й – гидравлический удар в митральный клапан (левый желудочек); 3 й – гидравлический удар в трехстворчатый клапан (правый желудочек); 4 й – напряжение выходных отделов желудочков и начальных отделов магистральных сосудов

(рис. 6.10).

Р

Рис. 6.10. Схема фонокардиограммы: римскими цифрами обозначены тоны сердца, арабскими – компоненты I тона.

Ао – аортальный; Р – пульмональный компоненты II тона сердца

189

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

II тон имеет два компонента: 1-й – гидравлический удар в клапаны аорты; 2-й – гидравлический удар в клапаны легочной артерии.

6.3. ПРАВИЛА АУСКУЛЬТАЦИИ СЕРДЦА. СВОЙСТВА НОРМАЛЬНЫХ ТОНОВ СЕРДЦА

Проекция клапанов сердца на переднюю грудную стенку:

–двустворчатый клапан (митральный) проецируется слева у грудины на уровне хряща IV ребра;

–трехстворчатый клапан проецируется на середину линии, соединяющей III реберный хрящ слева и V реберный хрящ справа;

–клапаныаортыпроецируютсянасерединугрудинынауровнеIII реберного хряща;

–клапаны легочной артерии проецируются на III реберный хрящ слева у края грудины.

Проекция клапанов занимает узкую зону.

Места выслушивания клапанов сердца:

–двустворчатый клапан – верхушка сердца;

–трехстворчатый клапан – основание грудины, справа на уровне V–VI реберных хрящей;

–клапан аорты – II межреберье справа;

–клапан легочной артерии – II межреберье слева;

–точка Боткина – III–IV реберные хрящи у края грудины.

Точки выслушивания клапанов отстоят довольно далеко от места их проекциипонаправлениюпроведениязвуковыхявлений. Двустворчатый клапан, например, выслушивается на верхушке сердца, куда отражается волна гидравлического удара. Клапаны аорты выслушиваются на некотором отдалении от проекции клапана на грудную стенку, по ходу аорты вверх и латерально. Это, очевидно, обусловлено особенностями проведения звуков.

Правила аускультации сердца

1. Прежде чем поставить раструб стетоскопа для аускультации сердца необходимо определить место его установки. Для изучения митрального клапана нужно определить локализацию верхушечного толчка сердца.

190