Методы исследования сердечно-сосудистой системы - динамика сердечно-сосудистой системы
Видео: Рубин Алиев. «Современные исследования в нейрофизиологии сердечно-сосудистой системы»
ГЛАВА ВТОРАЯ
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
Структурные и функциональные характеристики сердечно-сосудистой системы получены при использовании методов исследования, применимых для изучения любых гидравлических систем. Величина, форма смещения и силы, генерируемые помпой, представляют собой объект для анализа в выражениях изменения расстояний, размеров, давления и скорости потока. Однако в отличие от механических систем сердце и большие сосуды не могут быть объектом, позволяющим использовать непосредственные измерительные устройства, так как они находятся в грудной полости и защищены ее костными стенками. Исторически сложилось так, что основные концепции о функциях сердечнососудистой системы возникли в основном на основе измерений, предпринятых во время хирургических вмешательств на экспериментальных животных. Технический прогресс в методах исследования в течение прошедших двух или трех десятилетий позволил предложить приборы и устройства, позволяющие регистрировать, оценивать, анализировать функции сердечно-сосудистой системы у интактных животных и человека. Несмотря на сложность структуры различных участков сердечно-сосудистой системы, в настоящее время можно осуществить физическое описание функций этой системы количественно более точно, нежели описание деятельности других физиологических систем организма. Многие из технических приборов и устройств, предложенных для экспериментальных целей, были модифицированы и усовершенствованы и в настоящее время успешно используются для специфической и точной диагностики различных типов патологических процессов у человека.
ОСНОВНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
Методы измерений состояния и функции гидравлических систем должны отражать такие основные характеристики, как пространство, время и их взаимоотношения, как показано на рис. 2.1. Так, например, пространственные отношения между компонентами системы могут быть выявлены при использовании систем, регистрирующих параметры в трех измерениях. Размеры структуры обычно описываются в единицах длины, поверхности и объема. Изменение положений или смещение описываются в единицах скорости или ускорения. Возрастание объема жидкости, движущейся в том же направлении с различной скоростью, может быть описано в терминах изменения скорости в данном участке. Смещение определенного количества крови за единицу времени может быть выражено как скорость объемного кровотока. Так, например, количество крови, выбрасываемой в аорту левым желудочком в каждую минуту, представляет собой объемную скорость кровотока и получило название «минутный объем сердца», или «сердечный выброс». Различие между линейной скоростью кровотока, ускорением и объемной скоростью кровотока очень часто нивелируется вследствие неудачного применения термина «скорость кровотока» по отношению к любому из этих трех различных явлений.
Физические свойства любой механической системы определяются несколькими основными показателями, такими, как положение или размеры,
время и силы. Взаимоотношение между этими величинами выражается в терминах изменений смещения, скорости, ускорения, течения, давления.
Изменение скорости пли направления движения вызвано действием таких сил, как, например, сила тяжести или сила сокращающихся мышц. При многих различных условиях противоположно действующие силы уравновешиваются и не вызывают никакого движения (см. рис. 2.1). Подобно этому ведут себя силы, которые мы обозначаем терминами артериальное или венозное давление. Пока давление в цилиндрическом канале остается постоянным, силы, действующие изнутри, уравновешиваются с силами растяжения стенок, и система остается неподвижной. Если давление колеблется, растяжение стенок меняется, цилиндр растягивается или пульсирует при каждом повышении давления. Сокращение левого желудочка создает силу, вызывающую быстрое повышение скорости кровотока в аорте. Величина эффективных сил в каждый момент представлена, как произведение массы выброшенной крови на ее ускорение (см. рис. 2.1).
ХАРАКТЕРИСТИКА СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОИ СИСТЕМЫ
РИС. 2.2.
Состояние простой гидравлической системы может быть описано в терминах, выражающих размеры, давление и течение, зависящих в свою очередь от ударного объема, величины объема жидкости, протекающей в минуту, скорости потока,
ускорения, мощности и величины работы при выбросе.
Видео: НаучФильм. Пропедевтика внутренних болезней.
*Автор не учитывает наличия активнойдиастолы, доказанной в последнее время исследователями. — Примеч. ред.
Функциональное описание любой гидравлической системы требует проведения многих синхронных измерений для того, чтобы дать точное количественное описание всех возникающих сдвигов. Некоторые из соответствующих измерений могут быть проведены на механической модели (рис. 2.2). Для того чтобы упростить модель, насос представлен в виде камеры, которая опорожняется частично при каждом повороте вала. Количество выбросов определяется скоростью вращения вала и биений кулачка. Количество выброшенной жидкости определяется объемом камеры к концу ее наполнения и изменением в объеме во время каждого биения. В этой упрощенной модели минутный объем определяется скоростью поворотов кулачка и количеством жидкости, наполняющей камеру между выбросами (под влиянием давления притекающей жидкости). Предположим, что величина давления притекающей жидкости и скорость вращения кулачка остаются неизменными. Выброс жидкости (крови) из камеры может быть определен с помощью динамического флоуметра, который показывает мгновенную скорость потока (кровотока). Давление в камере выброса определяется сопротивлением оттоку, величина которого регулируется зажимом, сдавливающим трубку. Величина сопротивления может быть определена как отношение между градиентом давления (ДР) и объемной скоростью потока жидкости. Основные характеристики этой упрощенной гидравлической модели могут быть представлены, как скорость вращения кулачка, давление притекающей жидкости, изменение размеров камер, давление в камерах, линейная скорость потока (кровотока) во время выброса, давление выброса, градиент давления (ДР) и величина объемного потока (кровотока) в минуту. Добавочная информация может быть получена при анализе результатов точной регистрации колебаний давления в камере и изменении объемной скорости потока в момент выброса жидкости. Для иллюстрации этого положения справа на рис. 2.2 приведены данные регистрации волнообразных изменений давления в камере, скорости выброса и ударного объема, полученных в опытах на собаках или обезьянах с помощью электромагнитного флоуметра и датчиков, введенных в левый желудочек. Регистрация давления в камере позволяет обнаружить периодические повышения его во время каждого выброса. Наклон кривой давления содержит весьма важную информацию. Начальное повышение давления характеризует скорость возрастания силы помпы, а последующее снижение отражает уменьшение пропульсивной силы. Непрерывная регистрация с помощью флоуметра позволяет получить данные об объемной скорости течения жидкости в аорте в каждый из моментов времени. Площадь ниже кривой отражает общий объем выбрасываемой жидкости во время каждого удара (ударный объем). Степень наклона этой кривой отражает ускорение крови во время каждого выброса. С помощью простых аналоговых вычислительных машин ударный объем и ускорение dv/dt можно регистрировать непосредственно. Кроме того, произведение объемного кровотока на величину давления FXP позволяет непрерывно регистрировать силы, развиваемые сокращающимся миокардом. Площадь под этой кривой отражает работу миокарда во время каждого удара (ударную работу). Таким образом, динамическая регистрация таких показателей, как максимальная скорость выброса, ускорение выброса, силы и ударной работы миокарда, значительно улучшает возможность оценки сердечной деятельности в дополнение к обычным стандартным данным измерения давления, ударного объема, объема желудочков и сердечного выброса. Необходимо обратить внимание на все это в самом начале данной главы, чтобы читатель осознал важность перечисленных показателей для оценки функции сердечно-сосудистой системы здоровых и больных. Взаимоотношения между этими показателями будут рассмотрены более подробно в последующих главах, после чего станет еще более понятно их важное значение.
