9.2. Работа и мощность сердца

В течение одной систолы правый желудочек выбрасывает в аорту ударный объем крови (60-70 мл). На столько же уменьшается и объем желудочка: ΔV ≈ 65х10^-6 м³. Полезная работа, совершенная сердечной мышцей за одно сокращение, может быть оценена по формуле: ΔΑ = Р_срΔV_уд, где ΔV_уд - среднее значение ударного объема крови, а Р_ср - среднее давление, которое создается внутри желудочка. Оно немного выше систолического давления в артерии: Р_ср ≈ 17 кПа. Отсюда получаем оценку для работы сердечной мышцы за одно сокращение: ΔΑ ≈ 17х10³х65х10^-6 = 1,1 Дж. Полезная мощность, развиваемая сердечной мышцей во время систолы, N_с = ΔΑ/Ί_c, где T_c ≈ 0,3 с - длительность систолы. Отсюда получаем: N_с = 1,1/0,3 = 3,7 Вт. Время одного цикла сердечной деятельности Т ≈ 0,85 с. Средняя мощность за весь цикл равна N_ср = 1,1/0,85 = 1,3 Вт.

При гипертонии артериальное давление повышается и соответственно увеличивается работа, совершаемая сердцем.

Сердце работает в непрерывном режиме. Поэтому оно имеет свою мощную кровеносную систему, необходимую для снабжения его достаточным количеством кислорода.

В течение жизни сердце успевает совершить работу, достаточную для поднятия груженого железнодорожного состава на высочайшую вершину Европы (высота 4810 м).

9.3. Физические основы клинического метода измерения давления крови

В медицине широко используется предложенный Н.С. Коротковым (1905) аускультативный метод измерения артериального давления (АД). Типичный прибор для определения давления по методу Короткова (сфигмоманометр или тонометр) состоит из окклюзионной пневмоманжеты, груши для нагнетания воздуха с регулируемым клапаном для стравливания воздуха и устройства, измеряющего давление в манжете. В качестве подобного устройства используются ртутные манометры, стрелочные манометры анероидного типа или электронные манометры. Аускультация производится стетоскопом либо мембранным фонендоскопом с расположением чувствительной

головки у нижнего края манжеты над проекцией плечевой артерии без значительного давления на кожу.

Принцип работы прибора состоит в следующем. Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету, в которую накачивают воздух. Как только давление в манжете превысит давление крови в плечевой артерии, кровоток прекращается. При стравливании воздуха из манжеты кровоток возобновляется сначала частично, а потом полностью. По манометру фиксируют давления, при которых начинается и заканчивается восстановление кровотока. САД определяют при декомпрессии манжеты в момент появления первых тонов, а ДАД - по моменту их исчезновения. Аускультативная методика в настоящее время признана ВОЗ как эталон неинвазивного определения АД, несмотря на несколько заниженные значения для САД и завышенные - для ДАД по сравнению с цифрами, полученными при инвазивном измерении (введение в артерию пациента зонда с гидрофоном для контроля уровня давления).

Манжету накладывают всегда в области плечевой артерии

(рис. 9.5).

Рис. 9.5. Манжета всегда накладывается на уровне сердца

Такой выбор места для наложения манжеты позволяет стандартизировать результаты, так как плечевая артерия в опущенной руке находится на уровне сердца и измеряемое давление совпадает с давлением крови в ближайшей к сердцу части аорты. Если бы давление измерялось, например, на щиколотке, то результат измерения зависел бы от роста человека и его положения (вертикальное, горизонтальное, сидя).

Рис. 9.6. Схема измерения давления крови

Рассмотрим физические основы этого метода. Схема процессов, последовательно проявляющихся при измерении давления, представлена на рис. 9.6.

а) Сначала избыточное давление Р_и воздуха в манжете отсутствует, и кровоток не прерывается.

б) По мере закачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию. Когда давление в манжете превысит систолическое давление (Р_с), кровоток прекращается.

в) Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете. После того как давление в манжете станет чуть меньше систолического давления (Р_д < Р_и < Р_с), кровь начнет проталкиваться через сдавленную артерию. В ней создается поток, сопровождающийся шумами, которые хорошо прослушиваются через фонендоскоп. Эти шумы обусловлены вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой под действием толчков от порций крови, которые прорываются сквозь сжатый манжетой участок сосуда. В момент появления шумов по манометру регистрируется систолическое давление («верхнее давление»).

г) Когда давление в манжете станет меньше диастолического давления Р_д, манжета перестанет пережимать артерию. Кровоток прерываться перестанет, и шумы, связанные с вихрями, прекраща-

ются. В момент прекращения шумов по манометру регистрируется диастолическое давление («нижнее давление»).

Описанный метод имеет тенденцию занижать «верхнее давление» и завышать «нижнее давление» Причина этого понятна из рис. 9.7.

Рис. 9.7. Погрешности, возникающие при измерении артериального давления при медленном (а) и быстром (б) «стравливании» давления в манжете

Прямой линией показано изменение давления в манжете. «Синусоида» показывает характер изменения артериального давления. «Верхнее» и «нижнее» давления, фиксируемые по показаниям манометра, отмечены жирными точками. Видно, что при быстром «стравливании» давления в манжете погрешности становятся больше.

Для измерения АД используют различные типы приборов: ручной, полуавтоматический или автоматический. Некоторые типы автоматических приборов позволяют вести протокол с указанием даты и времени измерения АД, частоты сердечных сокращений и ошибок, допущенных в ходе измерения. Протокол сохраняется в памяти прибора и может быть распечатан или перенесен в компьютер. Приборы этого типа используются для суточного мониторинга АД (рис. 9.8).

Результаты суточного мониторинга артериального давления (СМАД) имеют большую прогностическую ценность, чем разовые измерения, и теснее коррелируют с органными поражениями при артериальной гипертензии.

СМАД уже включен в российские и международные рекомендации по ведению больных с артериальной гипертензией.

Рис. 9.8. Измерение артериального давления в течение длительного времени