Функциональная анатомия и геометрия сокращения желудочков

На поперечном разрезе сердца, проведенном через середины обоих желудочков, видно, что толщина их стенок различна. Эта разница обусловлена тем, что желудочки должны развивать разные усилия. Особенности деятельности правого и левого желудочков отражаются не только на их мышечной массе, но и на строении. Стенка левого желудочка состоит в основном из мощной циркулярной мускулатуры. Ее волокна образуют как бы полый цилиндр, снаружи и внутри которого от основания к верхушке сердца идут так называемые спиральные мышцы. Стенка же правого желудочка состоит главным образом из таких спиральных мышц, а его циркулярная мускулатура развита относительно слабо. Сокращение правого желудочка. Особенности сокращений правого желудочка вытекают из расположения его мускулатуры. Правый желудочек образует как бы тонкостенный кармашек в виде полумесяца, примыкающий к левому желудочку. Отношение общей площади поверхности такой полости к ее объему достаточно велико, поэтому при небольшом смещении стенки правого желудочка к перегородке его объем существенно изменяется. Поскольку сопротивление легочных сосудов невелико, правый желудочек при небольшом усилии может развивать давление, обеспечивающее нормальный выброс. Кроме того, уменьшению объема правого желудочка способствует смещение межжелудочковой перегородки в результате сокращения левого желудочка. Сокращение левого желудочка. Мощная циркулярная мускулатура левого желудочка способна создавать высокое давление, обеспечивающее выброс крови в большой круг кровообращения. При нормальном наполнении сердца в диастоле этот выброс осуществляется прежде всего за счет сокращения этой мускулатуры. Однако, если по тем или иным причинам наполнение желудочков снижается, их радиус, а следовательно, и степень возможного укорочения циркулярных волокон уменьшаются. Величина, на которую могут укоротиться продольно ориентированные спиральные волокна, уменьшается в меньшей степени, поэтому эти волокна играют большую роль в выбросе крови при сниженном наполнении желудочков. Таким образом, если при нормальном наполнении сокращение левого желудочка сопровождается уменьшением площади его поперечного сечения, то в условиях пониженного конечнодиастолического объема левый желудочек при систоле укорачивается больше в длину, чем в ширину. Это явление чрезвычайно важно для понимания так называемого эффекта смещения атриовентрикулярной перегородки. Эффект смещения атриовентрикулярной перегородки. До сих пор систолу желудочков рассматривали только как процесс, обеспечивающий выброс крови. Однако благодаря так называемому эффекту смещения атриовентрикулярной перегородки систола желудочков участвует и в диастолическом наполнении. Во время периода изгнания желудочки одновременно выбрасывают кровь в крупные артерии и засасывают ее из крупных вен в предсердия. Это присасывающее действие обусловлено тем, что плоскость атриовентрикулярной перегородки смещается по направлению к верхушке сердца; при этом предсердия, находящиеся в этот момент в расслабленном состоянии, растягиваются. В правом ■ желудочке, где развиты спиральные мышцы, сокращающиеся в продольном направлении, этот эффект наиболее выражен. В левом желудочке по причинам, изложенным выше, эффект смешения атриовентрикулярной перегородки играет большую роль в условиях пониженного наполнения. Благодаря этому эффекту в конце периода изгнания предсердия заполняются кровью (рис. 19.25, А). Когда сокращение желудочков сменяется их расслаблением, атриовентрикулярная перегородка возвращается в исходное положение. В начале этого обратного перемещения атриовентрикулярные клапаны открываются, и их отверстия как бы надвигаются на кровь, находящуюся в предсердиях (рис. 19.25, Б). Этим обеспечивается быстрое наполнение желудочков в первый момент их расслабления, что играет важную роль при высоком ритме сокращений сердца, когда диастола укорочена. Может возникнуть вопрос: почему же укорочение желудочков в продольном направлении приводит не к подтягиванию верхушки сердца вверх (как в случае изоли- ' рованного сердца, перфузируемого через аорту), а к смещению атриовеитрикулярной перегородки вниз? Здесь возможны по меньшей мере два объяснения. Во-первых, в естественных условиях верхушка не может перемешаться кверху, так как . перикард в области верхушки фиксирован в диафрагме, а между перикардом и эпикардом находится слой несжимаемой (и нерастяжимой) жидкости. Во-вто- рых, во время систолы желудочков в направлении верхушки действует как бы сила отдачи. Диастолическое наполнение желудочков происходит не только за счет описанного выше эффекта. Само по себе расслабление желудочков также оказывает некоторое присасывающее действие, связанное с тем, что пассивные эластические элементы их стенки стремятся вернуть сердцу после их деформации исходную форму. Желудочек в этом отношении можно сравнить с резиновой пипеткой, которая принимает прежнюю форму после того, как на нее надавили. Другие факторы, влияющие на венозный возврат, будут рассмотрены в гл. 20. Внешние проявления деятельности сердца Информацию о деятельности сердца у человека обычно получают путем изучения внешних проявлений этой деятельности. Существует целый ряд таких проявлений, которые можно при помощи соответствующего оборудования зарегистрировать с поверхности тела, не нанося при этом организму какого-либо вреда. Подобные методы исследования называются неинвазивными. К ним относится, например, ЭКГ (см. выше), отражающая электрическую активность сердца. Из проявлений, по которым можно судить о механической деятельности сердца, наиболее доступны для неинвазивных методов исследования следующие: верхушечный толчок, тоны сердца, артериальный пульс и венозный пульс. Верхушечный толчок. У худых людей верхушечный толчок легко можно пропальпировать или даже увидеть. Он проявляется кратковременным выбуханием (иногда втяжением) в левом пятом межреберье по срединноключичной линии. Нельзя, однако, считать, что этот толчок связан лишь с перемещениями верхушки: он возникает в результате сложного изменения формы, объема и пространственного расположения сердца в целом. Запись верхушечного толчка - апекскардиограмма-позволяет получить определенную информацию о временных соотношениях периодов цикла сокращения левого желудочка. Тоны сердца. При сокращениях сердца возникают колебания звуковой частоты (15-400 Гц), передающиеся на грудную клетку, где их можно выслушать либо просто ухом, либо при помощи стетоскопа. При выслушивании (аускультации) сердца обычно можно различить два тона: первый из них возникает в начале систолы, второй - в начале диастолы. Первый тон длительнее второго; он представляет собой глухой звук сложного тембра. Этот тон связан главным образом 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. Второй тон, более короткий, связан с ударом створок полулунных клапанов друг о друга (поэтому его часто называют клапанным тоном). Колебания этих створок передаются на столбы крови в крупных сосудах, и поэтому второй тон лучше выслушивается не непосредственно над сердцем, а на некотором отдалении от него по ходу тока крови (аортальный клапан аускультируют во втором межреберье справа, а легочный - во втором межреберье слева). Первый тон, напротив, лучше выслушивается непосредственно над желудочками: в пятом левом межреберье по срединноключичной линии аускультируют левый атриовентрикулярный клапан, а по правому краю грудины - правый. Фонокардиография. При помощи специальных микрофонов и регистрирующей аппаратуры можно записать отдельные колебания, из которых состоят тоны сердца (рис. 19.26). Такая запись называется фонокардиограммой; она позволяет не только осуществлять постоянную регистрацию тонов, но и исследовать временные соотношения между этими тонами и другими процессами, происходящими во время сердечного цикла. Применение частотных фильтров дает возможность более четко выделить отдельные компоненты каждого тона и исследовать патологические звуковые явления. Первый тон. Существуют три основных компонента этого тона. Первый из них-это медленная низкоамплитудная волна, обусловленная изменением формы левого желудочка в начале периода изоволюметрического сокращения. Затем следует более значительная волна, возникающая в связи с резким нарастанием внутрижелудочкового давления. Третий компонент первого тона состоит из двух волн: первая из них совпадает с началом периода изгнания, вторая приходится на раннюю стадию этого периода. Второй тон. Начало второго тона означает конец периода изгнания и обычно совпадает с концом зубца Τ на ЭКГ. Иногда второй тон бывает расщеплен: первый компонент в этом случае обусловлен закрыванием аортального клапана, а второй совпадает с закрыванием легочного клапана. Третий и четвертый тоны. Когда в начальной стадии периода наполнения кровь устремляется в желудочки, возникает третий тон. Этот тон слышен обычно лишь у детей, так как звуки у них лучше проводятся к поверхности тела. Иногда в интервале между концом зубца Ρ и началом зубца Q можно зарегистрировать четвертый тон, обусловленный сокращением предсердий. Этот тон не прослушивается при обычной аускультации. Сердечные шумы. Сердечные шумы-это патологические звуковые явления, связанные главным образом с завихрениями тока крови. Шумы характеризуются боль- шей частотой (около 800 Гц) и длительностью и меньшей скоростью нарастания и убывания по сравнению с нормальными тонами сердца. Шумы часто наблюдаются при врожденных или приобретенных пороках клапанов сердца (стеноз, недостаточность), а также при дефектах межпредсердной или межжелудочковой перегородок. Диагностическими признаками, позволяющими выявить причину шума, служат его характер, время возникновения (шумы могут быть систолическими или диастолическими) и место наилучшего выслушивания. Так, при аортальном стенозе кровь во время периода изгнания выбрасывается через суженное отверстие аорты. В результате возникают завихрения, сопровождающиеся громким систолическим шумом; этот шум постепенно нарастает и убывает, следует за первым тоном и наиболее четко выслушивается во втором межреберье справа от грудины. Если систолический шум лучше всего выслушивается в области верхушки сердца, можно думать о недостаточности митрального клапана. При этом пороке шум обусловлен обратным забросом (регургитацией) через дефект митрального клапана из левого желудочка в левое предсердие. Однако систолический шум ни в коем случае нельзя считать достоверным признаком органического поражения: такие шумы могут появляться, например, при изменениях состава крови. Диастолическиешумы возникают при таких состояниях, как недостаточность полулунных клапанов или стеноз атриовентрикулярных клапанов. В этом случае о том или ином пороке также судят по тому, где лучше выслушивается шум. Сфигмограмма сонной артерии. В настоящей главе пульсация сосудов будет рассмотрена лишь с точки зрения того, какую информацию она дает для оценки функционального состояния сердца. При выбросе крови из левого желудочка по артериям распространяется волна давления. На записи этой пульсовой волны (сфигмограмме), произведенной от близко расположенных к сердцу сосудов (например, общей сонной артерии), видны типичные изменения давления (рис. 19.26). Выброс крови из желудочков приводит прежде всего к быстрому нарастанию давления до пика на кривой сфигмограммы. Затем следует фаза снижения давления, во время которой захлопываются аортальные клапаны. В момент их закрытия на сфигмограмме появляется четко ограниченная выемка -инцизура. Время от начала кривой до инцизуры соответствует периоду изгнания левого желудочка. Однако следует помнить, что начало периода изгнания не совсем соответствует подъему кривой сфигмограммы, так как для распространения пульсовой волны от аорты до сонной артерии требуется определенное время, в связи с чем пульсация сонной артерии несколько отстает от звуковых и электрических сигналов, передающихся практически мгновенно. Это так называемое время запаздывания пульсовой волны можно определить, измерив интервал от начала второго тона до инцизуры (на рис. 19.26 соответствует участку сфигмограммы, закрашенному розовым).

Рис. 19.28. Принцип эхокардиографии. Датчик работает по принципу испускания и улавливания быстрых сигналов. В результате получают кривые, характеризующие изменения взаимного расположения и движение различных отражающих поверхностей во времени. Так, очень четко видно захлопывание митрального клапана в начале систолы (указано стрелками). На приведенной слева эхокардиограмме: ПЖ правый желудочек, МЖС-межжелудочковая стенка, ЛЖ-левый желудочек, МПК и ЗМК-передний и задний митральные клапаны соответственно

Венозный пульс. Во время сердечного цикла меняется степень наполнения кровью центральных вен. Эти изменения внешне проявляются как колебания объема вен, например наружной яремной вены. Запись се движений (флебограмма яремной вены) служит показателем деятельности правого сердца, и особенно правого предсердия (см. гд. 20). Рентгенологическое исследование сердца. Эхокарднография. Сведения о размерах и форме сердца можно получить путем простого постукивания по грудной стенке (перкуссии) и определения области глухого звука. Для более точного, документированного исследования используют рентгеноскопиюсердца. Больного помещают на расстоянии 2 м от источника рентгеновских лучей (при этом не возникает искажений, связанных с расхождением лучей на малых расстояниях). В последнее время для исследования сердца стали широко применять способ эхолокации. При эхокардиографии записывают ультразвуковые колебания, отраженные от различных поверхностей сердца-наружных и внутренних поверхностей стенок, клапанов и т.д. (рис. 19.28). Этот метод позволяет получить ценные сведения о расстоянии между различными структурами, находящимися в радиусе ультразвукового луча, а также об изменениях этих расстояний (например, об изменениях размеров сердца, движениях клапанов и т.д.). Поскольку имеющиеся в настоящее время данные свидетельствуют о том, что в дозах, применяемых при эхокардиографии, ультразвуковые лучи (в отличие от рентгеновских) безвредны длячеловека, эхокардиографическое исследование можно производить многократно.