Краткая характеристика методов оценки функционального состояния сердца
Все существующие методы исследования сердечной деятельности можно разделить на две группы:
неинвазивные, основанные на оценивании функционального состояния сердца на основании различных внешних проявлений его деятельности непосредственно с поверхности тела без какого-либо вреда организму
инвазивные, основанные на непосредственных внутрисердечных и внутрисосудистых измерениях с помощью специальных катетеров (гибких трубок различной формы, длины и диаметра), которые под контролем рентгена вводят через посредство вен в правую половину сердца (и возможно из правого желудочка – в легочный ствол) или ретроградно через какую-то периферическую артерию – в левую половину сердца.
Неинвазивные методы исследования сердца получили наиболее широкое распространение в клинической практике в связи с отсутствием выраженных патологических воздействий на организм при их применении. Однако с их помощью можно провести лишь косвенную оценку деятельности сердца. В зависимости от того, какие внешние проявления деятельности сердца регистрируют с помощью специального оборудования, неинвазивные методы исследования сердца могут заключаться в следующем.
Аускультация, графическая запись и пальпация верхушечного толчка. Сердечный (верхушечный) толчок – это пальпируемое, иногда видимое (у худых людей), сотрясение (пульсация) участка передней стенки грудной клетки в области прилегания верхушки сердца. Возникает этот толчок вследствие удара левого желудочка о внутреннюю поверхность передней стенки грудной клетки в момент фазы изометрического напряжения желудочков. Он проявляется кратковременным выбуханием в левом пятом межреберье на 1-2 см медиальнее левой среднеключичной линии. Сердечный толчок не связан только лишь с перемещением верхушки сердца, а возникает в результате сложного изменения формы, объема и пространственного расположения сердца в целом при сокращении миокарда желудочков. Аускультация сердечного толчка позволяет определить частоту сердечных сокращений. Более информативным по сравнению с аускультацией является графическая запись верхушечного толчка – апекскардиограмма, на основании которой можно получить определенную информацию о временных соотношениях периодов цикла сокращения левого желудочка. Пальпация сердечного толчка может также дать достаточно информации относительно состояния левого желудочка, аортального и митрального клапанов. Так, куполообразный верхушечный толчок, напоминающий подкатывание шара под пальпирующие пальцы, наблюдается при значительной гипертрофии левого желудочка. Резистентный верхушечный толчок, характеризующийся значительным сопротивлением пальпирующей руке при надавливании, наблюдается при стенозе устья аорты. Иногда сразу после нормального верхушечного толчка возникает добавочный сердечный толчок, обусловленный быстрым выбросом скопившегося в левом предсердии большого количества крови в левый желудочек в начале его диастолы. Возникает такой добавочный толчок при митральной недостаточности и связанным с ней забрасыванием большого количества крови из левого желудочка в левое предсердие в момент систолы левого желудочка. Отрицательный сердечный толчок представляет собой ритмичное втяжение (а не выпячивание как в норме) грудной стенки во время систолы желудочков и наблюдается при спаечном процессе в перикарде.
А
ускультация
и графическая запись тонов сердца.
Тоны сердца представляют собой колебания
звуковой частоты (15-400 Гц), связанные с
определенными процессами в сердце в
различные периоды сердечного цикла и
предающиеся на грудную клетку. Первый
тон (или систолический) возникает в
момент захлопывания створчатых клапанов,
знаменует начало фазы изометрического
сокращения желудочков и связан с тем,
что в момент захлопывания атриовентрикулярных
клапанов сокращение желудочков как бы
резко тормозится заполняющей их
несжимаемой кровью. В результате
возникают колебания стенок желудочков
и клапанов, передающиеся на грудную
клетку. Первый тон длительнее второго
и представляет собой глухой звук сложного
тембра. Он лучше всего аускультируется
непосредственно над желудочками: в
частности, в пятом левом межреберье по
среднеключичной линии аускультируют
левый атриовентрикулярный клапан, а по
правому краю грудины – правый.
Рис. 38. Фонокардиограмма (графическая регистрация тонов сердца) (по Antoni X., 1996)
Второй тон (или диастолический) возникает в момент захлопывания полулунных клапанов, знаменует начало периода изометрического расслабления желудочков и связан с ударом створок полулунных клапанов друг о друга (поэтому его часто называют клапанным тоном). Колебания створок полулунных клапанов передаются на столбы крови в крупных сосудах, в связи с чем второй тон лучше выслушивается не непосредственно над сердцем, а на некотором отдалении от него по ходу тока крови (в частности, аортальный клапан лучше всего аускультируется во втором межреберье справа, а легочный – во втором межреберье слева).
Третий и четвертый тоны сердца тихие и при обычной аускультации не слышны. Третий тон возникает в начале фазы быстрого наполнения желудочков кровью и связан с тем, что устремляющаяся в расслабленные желудочки с большой скоростью кровь вызывает сильные колебания их стенок. Этот тон слышен обычно лишь у детей, поскольку звуки у них лучше проводятся к поверхности тела. Четвертый тон возникает в момент систолы предсердий и связанным с этим подкачиванием дополнительного количества крови в желудочки, что вызывает сильные колебания стенок желудочков, передающихся на переднюю стенку грудной клетки.
Наряду с выслушиванием тонов сердца можно при помощи специальных микрофонов и регистрирующей аппаратуры графически записать отдельные колебания, из которых состоят тоны сердца. Такая запись называется фонокардиограммой и позволяет осуществлять не только постоянную регистрацию тонов, но и исследовать временные соотношения между тонами и другими процессами, происходящими во время сердечного цикла. Так, при графической регистрации тонов сердца, можно увидеть, что первый тон состоит из трех компонентов, каждый из которых имеет свое происхождение. В частности, первый компонент представляет собой медленную низкоамплитудную волну, обусловленную изменением формы левого желудочка в начале периода изометрического сокращения. Затем следует более значительная волна, возникающая в связи с резким нарастанием внутрижелудочкового давления. Третий компонент первого тона состоит из двух волн, первая из которых совпадает с началом периода изгнания, а вторая – приходится на раннюю стадию этого периода. Второй тон на фонокардиограмме бывает либо однокомпонентным, либо расщепленным (первый компонент в этом случае обусловлен закрыванием аортального клапана, а второй – совпадает с закрыванием легочного клапана). Применение частотных фильтров при регистрации фонокардиограммы дает возможность более четко выделить отдельные компоненты каждого тона и исследовать патологические звуковые явления, сопровождающие нормальные тоны сердца.
Аускультация передней стенки грудной клетки с целью выявления сердечных шумов. Сердечные шумы – это патологические звуковые явления, связанные главным образом с завихрениями тока крови. Шумы, в отличие от нормальных тонов сердца, характеризуются большей частотой (около 800 Гц) и длительностью и меньшей скоростью нарастания и убывания. Они, как правило, наблюдаются при врожденных или приобретенных пороках клапанов сердца (стеноз или недостаточность какого-то клапана) и дефектах межпредсердной или межжелудочковой перегородки. Диагностическими признаками, позволяющими выявить причину шума, служат его характер, время возникновения (в период систолы желудочков или их диастолы) и место наилучшего прослушивания на передней поверхности грудной клетки.
Систолические шумы возникают в момент систолы желудочков и обусловлены, как правило, либо стенозом полулунных клапанов, либо недостаточностью створчатых клапанов. Так, при стенозе аортального клапана во время периода изгнания кровь выбрасывается через суженное отверстие аортального клапана, в результате чего возникают завихрения крови, сопровождающиеся громким систолическим шумом, который постепенно нарастает и убывает, следует за первым тоном сердца и наиболее четко выслушивается во втором межреберье справа от грудины. Подобный систолический шум может быть связан и с резким надклапанным расширением аорты на фоне нормально работающего аортального клапана. Если же систолический шум выслушивается лучше всего в области верхушки сердца, то он, как правило, связан с недостаточностью митрального клапана и вызванной этим обратной регургитацией крови через дефект митрального клапана из левого желудочка в левое предсердие. Вместе с тем любой систолический шум ни в коем случае не служит достоверным признаком органического поражения клапанного аппарата сердца, а может возникать при изменениях состава крови (в частности, при уменьшении содержания эритроцитов в крови и, как следствие, уменьшении ее вязкости).
При дефектах межпредсердной и межжелудочковой перегородок или незаращении боталлова протока возникает грубый систоло-диастолический шум (называемый еще машинным шумом в связи с тем, что он напоминает шум работы парового двигателя), представляющий собой длительный шум, возникающий в результате слияния шумов в момент систолы и диастолы. Этот шум обусловлен противоположным направлением тока крови во время систолы и диастолы.
Шумы в период диастолы (диастолические шумы) возникают при таких состояниях как недостаточность полулунных клапанов или стеноз атриовентрикулярных клапанов. В этом случае порок определенного клапана также диагностируют по локализации места, на уровне которого диастолический шум лучше всего прослушивается и по временному соответствию этого шума определенной фазе сердечного цикла. Так, шум, вызванный стенозом атриовентрикулярных отверстий (называемый также шумом наполнения) возникает в фазу наполнения желудочков кровью и особенно четко выслушивается в период сокращения предсердий. Диастолический шум, обусловленный недостаточностью полулунных клапанов, возникает сразу после второго тона сердца (т.е. в самом начале диастолы желудочков) и ослабляется в течение диастолы.
Сердечные шумы можно также записать графически (метод фонокардиографии), что позволяет путем временного сопоставления их с возникновением нормальных тонов сердца точно определить, в какую фазу сердечного цикла эти шумы возникают. Аускультация же шумов дает возможность выявить место наилучшего их прослушивания, а, следовательно, установить, порок какого клапана служит причиной каждого конкретного шума.
Перкуссия (простукивание) грудной стенки позволяет получить общие сведения о размерах и форме сердца на основании выявления области глухого звука при простукивании.
Эхокардиография (или эхолокация сердца) представляет собой метод ультразвукового исследования сердца. Основан на посылке в сердце от ультразвукового датчика (выступающего в качестве излучателя) ультразвуковых импульсов, которые, последовательно отразившись от определенных его структур (наружной и внутренней поверхностей стенок камер сердца, окружающих его тканей, клапанов и т.д.) улавливаются тем же испускающим ультразвуковые волны датчиком и формируют изображение плотности этих структур на экране электронно-лучевой трубки. ЭхоКГ всегда регистрируют синхронно с ЭКГ для того, чтобы можно было сопоставить механическую активность сердца, регистрируемую с помощью ЭхоКГ с определенными фазами сердечного цикла, выявляемыми с помощью ЭКГ. Метод ЭхоКГ позволяет получить ценные сведения о расстоянии между различными структурами, находящимися в радиусе ультразвукового луча, а также об изменениях этих расстояний в разные периоды сердечного цикла. В частности, об изменениях размеров желудочков в разные фазы сердечного цикла при эхолокации сердца можно косвенно судить о систолическом выбросе, по движениям клапанов – о плотности смыкания их створок. В связи с тем, что ультразвуковые лучи в дозах, применяемых при эхокардиографии, безвредны для человека, такое исследование сердца можно проводить многократно.
Электрокимография основана на электрической регистрации движения контура сердечной тени на экране рентгеновского аппарата. К экрану у краев контура сердца в области предсердия, желудочка или аорты прикладывают фотоэлемент, соединенный с осциллографом. Осциллограф регистрирует изменение освещенности фотоэлемента при движении контура сердца в динамике сердечного цикла, в результате чего получают кривые сокращения и расслабления сердца.
Кинетокардиография основана на регистрации низкочастотных вибраций грудной клетки, обусловленных механической деятельностью сердца. Для регистрации таких вибраций применяют датчики, преобразующие механические колебания в электрические, которые после усиления и регистрируют с помощью прибора. Данный метод позволяет изучить фазовую структуру цикла левого и правого желудочков одновременно и оценить степень синхронности электрических и механических процессов, происходящих в правой и левой половинах сердца.
Баллистокардиография основана на регистрации колебаний тела, возникающих в результате явлений реактивной отдачи в ответ на изгнание крови из желудочков и движение ее в крупных сосудах. Кривые смещений тела, записываемые баллистокардиографом и зависящие от работы сердца, в норме имеют характерный вид.
Динамокардиография основана на регистрации смещений центра тяжести грудной клетки относительно поверхности, на которой лежит человек, возникающих в результате движений сердца в грудной клетке и перемещении порций крови из сердца в магистральные сосуды. При этом обследуемый лежит на специальном столе с вмонтированными (в области расположения грудной клетки обследуемого) датчиками, преобразующими механические величины в электрические колебания. Смещение центра тяжести грудной клетки, возникающее в динамике сердечного цикла, регистрируется осциллографом в виде кривых, на которых отмечаются все фазы сердечного цикла: систола предсердий, период напряжения желудочков и изгнания крови из них, протодиастолический период, период расслабления и наполнения желудочков кровью.
Косвенная оценка сердечной деятельности на основании сфигмограммы сонной артерии. Сфигмография сонной артерии представляет собой метод графической регистрации артериального пульса на сонной артерии. Артериальный пульс представляет собой ритмические колебания стенки артерии, обусловленные повышением объема крови и давления в ней в связи с систолой желудочков. Пульсовая волна (или волна повышенного давления) возникает в аорте в момент изгнания крови из желудочков и распространяется с определенной скоростью от аорты до артериол, на уровне которых она гаснет. Для графической регистрации артериального пульса используют приборы – сфигмографы с подключенными к ним датчиками, которые устанавливают в области проекции определенной артерии на поверхность тела. Эти датчики преобразуют механические колебания сосудистой стенки в электрические изменения, которые и регистрирует сфигмограф. На кривой артериального пульса – сфигмограмме – выделяют следующие компоненты:
анакрота – подъем кривой, обусловленный растяжением сосудистой стенки и повышением давления в сосуде под влиянием крови, выброшенной левым желудочком в начале периода изгнания
катакрота – спад кривой, обусловленный вначале уменьшением выброса крови левым желудочком в результате его частичного расслабления в конце периода изгнания и последующим полным прекращением выброса крови
глубокая выемка кривой (инцизура) возникает после начавшейся катакроты в момент снижения давления в расслабляющемся левом желудочке до уровня более низкого, чем в аорте, в результате чего кровь, выброшенная в артериальную систему, устремляется назад к желудочку, и давление в артериях резко падает (что и приводит к возникновению на сфигмограмме глубокой выемки)
вторичный или дикротический подъем кривой обусловлен вторичным (после анакроты) гораздо меньшим подъемом артериального давления в результате закрытия полулунного клапана аорты движущейся к желудочку кровью, в результате чего волна крови отражается от клапана и обуславливает вторичное гораздо менее выраженное повышение артериального давления и растяжение артериальной стенки. После этого вторичного подъема катакрота продолжает интенсивно развиваться, поскольку давление в артериальной части сосудистого русла резко падает (по причине отсутствия притока крови из желудочка в момент его диастолы на фоне оттока крови в соседнюю часть сосудистого русла)
Рис. 39. Сфигмограмма сонной артерии (по Коробкову А.В. и Чесноковой С.А., 1987)
Участок абв – анакрота (резкое повышение давления в сонной артерии во время систолы левого желудочка).
Участок вг – начало катакроты (связано со снижением давления в сонной артерии в конце систолы левого желудочка, когда он начинает расслабляться и уменьшает выброс крови).
Участок гд – вторичный или дикротический подъем кривой (возникает вследствие захлопывания полулунных клапанов возвращающейся кровью и, как следствие, небольшим очередным растяжением стенок артерий и повышением давления в них).
Участок ежз – катакрота (связан со снижением давления в сонной артерии в период диастолы вследствие оттока крови из нее в следующие отделы сосудистого русла на фоне отсутствия притока крови из сердца).
Время от начала сфигмограммы до инцизуры соответствует периоду изгнания крови левым желудочком. Однако на сфигмограмме сонной артерии начало периода изгнания не совсем соответствует подъему кривой, поскольку для распространения пульсовой волны от аорты до сонной артерии требуется определенное время (т.е. начало подъема сфигмограммы сонной артерии несколько запаздывает по сравнению с началом периода изгнания). Амплитуда анакроты во многом характеризует величину систолического выброса и зависит также от эластичности крупных артерий. Крутизна анакроты зависит от скорости изгнания крови левым желудочком.
Косвенная оценка деятельности сердца на основании венозного пульса. Венозный пульс возникает в венах, лежащих вблизи сердца и обусловлен колебанием давления и объема крови в них в результате затруднения притока крови из вен в сердце во время систолы предсердий и желудочков. Эти колебания передаются ретроградно (от полых вен на соседние) и обусловлены преимущественно изменением давления в правом предсердии в определенные периоды сердечного цикла. В частности, при систоле предсердий и желудочков давление в венах, лежащих вблизи сердца повышается, что вызывает колебания их стенок. На кривой венного пульса яремной вены различают три зубца:
зубец а совпадает с систолой правого предсердия и связан с тем, что в момент систолы правого предсердия устья полых вен сжимаются, и приток крови из вен в предсердие временно приостанавливается, что приводит к некоторому повышению давления в венах, лежащих вблизи сердца (в том числе и яремной вене). Во время диастолы предсердий доступ к ним крови становится снова свободным, что приводит к крутому падению кривой венного пульса (нисходящей части зубца а)
зубец с обусловлен повышением давления в правом предсердии, ретроградно передающимся на близлежащие вены вследствие выпячивания правого атриовентрикулярного клапана в период изометрического сокращения желудочков. После такого подъема давления наблюдается быстрое его падение, связанное со смещением правого атриовентрикулярного клапана к верхушке сердца в период изгнания крови желудочками
зубец v соответствует концу систолы желудочков и связан с очередным повышением давления в яремной вене по причине затруднения возврата крови к переполненному кровью правому предсердию к концу систолы желудочков. После этого зубца вновь наблюдается спад кривой, обусловленный начинающейся диастолой желудочков, открытием правого атриовентрикулярного клапана и связанным с этим оттоком крови из переполненного правого предсердия в правый желудочек, что способствует нормальному венозному возврату в сердце и, как следствие, падению давления в венах, лежащих вблизи сердца.
Рис. 40. Кривая венозного пульса (флебограмма) яремной вены (по Коробкову А.В. и Чесноковой С.А., 1987)
Венозный пульс записывается, как правило, с помощью неинвазивных методов (фотоэлектрических преобразователей и чувствительных датчиков давления) при горизонтальном положении человека. Пульс яремной вены во многом характеризует состояние правой половины сердца и, прежде всего, трехстворчатого клапана.
Инвазивные методы исследования сердца основаны на непосредственных внутрисердечных и внутрисосудистых измерениях с помощью специальных катетеров (гибких трубок различной формы, длины и диаметра), которые под контролем рентгена вводят через посредство вен в правую половину сердца (и возможно из правого желудочка – в легочный ствол) или ретроградно через какую-то периферическую артерию – в левую половину сердца. Благодаря катетеризации сердца можно произвести:
прямое определение ряда показателей механической активности различных отделов сердца (в частности, определить давление в его полостях и прилегающих сосудах в разные периоды сердечного цикла),
определение газового состава крови в различных камерах сердца и магистральных сосудах (путем забора крови из различных отделов сердца или магистральных сосудов и анализа ее газового состава)
определение сердечного выброса. В таком случае через катетер в левый желудочек очень быстро вводят какой-нибудь индикатор (краситель, радиоактивное вещество, холодную жидкость и т.д.). Концентрация индикатора в сосуде, расположенном "ниже" (по току крови) от места введения индикатора, отражает величину объема крови, в котором этот индикатор растворился и был перенесен к месту забора пробы. Вместо обычного забора пробы крови из сосуда, расположенного ниже по току крови, можно произвести фотоэлектрическую запись. На основании данных изменения концентрации индикатора в крови в месте забора крови во времени (сразу после введения концентрация индикатора в сосуде, расположенном "ниже" по току крои, будет резко повышаться до определенного максимума, после чего снижаться, а затем опять периодически повышаться вследствие рециркуляции введенного вещества) строят т.н. кривую разведения, позволяющую вычислить сердечный выброс.
рентгенографию камер сердца и различных сосудов в разные фазы сердечного цикла (метод ангиокардиографии). Для осуществления этого метода через катетер в определенную камеру сердца вводят какое-либо контрастирующее вещество и затем быстро делают серию рентгенограмм, на которых будут видны различные сосуды и камеры сердца в разных фазах сердечного цикла.
непосредственную регистрацию электрической активности структур проводящей системы сердца (в частности, электрокардиограмму пучка Гиса в межжелудочковой перегородке)
непосредственную регистрацию тонов сердца с помощью внутрижелудочкового катетера (внутрижелудочковая фонокардиограмма).