Тоны и шумы в сердце и сосудах - динамика сердечно-сосудистой системы
Видео: Виктор Селуянов, "Сердце – не машина…" Глава 6, 7
Часть I
КЛАПАНЫ СЕРДЦА И СЕРДЕЧНЫЕ ТОНЫ
Эффективность насосного действия желудочков зависит от надежности работы клапанов сердца, препятствующих обратному кровотоку. Чтобы адекватно выполнять свою функцию, сердечные клапаны должны открываться легко и широко и оказывать минимальное сопротивление крови, текущей с высокой скоростью, иначе значительная часть энергии давления будет рассеиваться при движении крови через суженное отверстие. Створки клапанов должны плотно смыкаться, чтобы не допустить смешения крови, так как любую порцию крови, которая прошла в обратном направлении, необходимо будет снова протолкнуть вперед.
Таким образом, клапаны должны быстро закрываться, полностью изолируя камеру. Поскольку закрытые клапаны представляют собой диафрагму между областями очень высокого и очень низкого давления, ткани, из которых они построены, должны выдерживать большие нагрузки. Створки клапанов закрываются и напрягаются под действием этих давлений примерно 48 000 раз в день в течение всей жизни, вплоть до 100 лет, без какого-либо перерыва для ремонта или замены. Следовательно, чтобы исполнять свое назначение в течение всей жизни человека, клапаны сердца должны быть чрезвычайно подвижными, очень сильными и весьма прочными. Эти требования удовлетворить настолько трудно, что никакой приемлемой замены для натуральных клапанов до сих пор не разработано, несмотря на огромные достижения науки и техники последней половины века.
ФУНКЦИИ АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНЫХ КЛАПАНОВ
Трехстворчатый и митральный клапаны расположены между желудочками и предсердиями на правой и левой сторонах сердца соответственно. Их структурные характеристики описаны в одной из предыдущих глав (см. рис. 3.1 и 3.4). Створки клапанов прочно прикрепляются по окружности фиброзных клапанных колец и образуют непрерывную диафрагму, имеющую форму мелкой воронки. Согласно данным Brock [1], площадь отверстия на конце митральной «воронки» немного больше, чем площадь аортального отверетия. Основные клапанные створки опускаются довольно глубоко в полость желудочка, и их общая площадь примерно в 2 раза больше площади отверстия, которое они должны закрывать.
Несмотря на большую площадь, атриовентрикулярные клапаны не могут функционировать эффективно, если порваны или рассечены сухожильные нити. Последние поднимаются от сосочковых мышц к краю створок клапанов и продолжаются в веществе клапанов (рис. 11.1). Эти упругие нити коллагеновых волокон повышают прочность клапанных створок.
РИС. 11.1. АНАТОМИЯ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА.
Видео: Михалкoв - как я курил гашиш
Нормальный митральный клапан человека предположительно в положении покоя с легким натяжением, развиваемым сухожильными нитями. При этом положении легкое расхождение створок клапана может впустить быстрый поток крови из предсердий, а легкое движение створок по направлению к их соединению вызовет быстрое закрытие с небольшой регургитацией или без нее.
Сухожильные нити функционируют подобно шкотам и гитовам, прикрепленным к концам поднятых парусов. Они предупреждают хлопанье и выворачивание нежных клапанных створок, способствуя герметическому закрытию атриовентрикулярного отверстия. Часть нитей (первого порядка) прикрепляется к концам клапанных створок, другие (второго порядка) прикрепляются тотчас за свободным краем створки, а некоторые (третьего порядка) начинаются прямо от желудочковой стенки около клапанного кольца и прикрепляются на желудочковой поверхности клапанов. Нити имеют разную длину, но расположены так, что, когда клапан закрыт, все нити натянуты. Вещество клапана в области прикрепления нитей первого порядка очень тонкое и подвижное, что способствует герметичному закрытию атриовентрикулярных отверстий при соединении концов клапанных створок.
РИС. 11.2. ЗАКРЫТИЕ АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНЫХ КЛАПАНОВ.
При помощи простых моделей и схем показаны два механизма закрытия атриовентрикулярных клапанов.
А. Клапан, состоящий из среза тонкостенной резиновой трубки, вмонтированной внутри резинового баллона, может закрываться волной жидкости только после значительной ее утечки за закрывающийся клапан. Аналогично, если бы митральный клапан был широко раскрыт в начале сокращения желудочка, значительное количество крови возвращалось бы в левое предсердие во время закрытия этих клапанов.
Б. Если ток жидкости через моделированный клапан довольно резко прекращается, инерция движущейся жидкости несет ее вперед, оставляя в кильватере отрицательное давление, которое может закрыть клапан без какой бы то ни было регургитации. Прекращение тока крови в желудочек после систолы предсердия может вызвать частичное закрытие АВ клапанов за счет этого механизма, который поддерживается образованием вихрей, направленных вверх и сзади закрывающихся створок (по Henderson, Johnson [2).
Механизм закрытия клапанов
В 1912 г. Henderson и Johnson [2] опубликовали серию остроумных опытов, демонстрирующих существование двух различных причин, обеспечивающих закрытие клапанов. Одна из них—-ретроградный ток крови в сторону предсердия, возникающий в момент, когда начинает сокращаться желудочек, поднимающий створки клапана как паруса, быстро приводя их в соприкосновение (рис. 11.2, А). Это напоминает захлопывание двери порывом ветра. Ясно, что этот механизм неизбежно связан с большой утечкой крови до момента закрытия клапана. Такая регургитация действительно выявляется в том случае, когда атриовентрикулярные клапаны захлопываются при систоле желудочка, которой не предшествует сокращение предсердий, т. е. при экстрасистолическом сокращении желудочков. 
РИС. 11.3. ДВИЖЕНИЯ МИТРАЛЬНОГО КЛАПАНА.
Записи Dean показали, что во время более поздней части диастолы (Д) створки клапана двигаются в направлении к положению закрытия после систолы предсердия и перед систолой желудочка (С). Если интервал между предсердной и желудочковой систолами был коротким, закрытие клапана начиналось до систолы желудочка и завершалось при подъеме желудочкового давления. Если интервал был достаточно длинным, клапаны частично закрывались и затем широко открывались до начала сокращения желудочка (нижняя запись).
В норме же митральный клапан закрывается без регургитации. Передний фронт потока крови, движущейся через митральное отверстие во время систолы предсердии, должен привести к частичному или полному закрытию клапанов. Henderson и Johnson [2] показали, что когда ток жидкости через отверстие внезапно прекращается, инерция движущейся крови создает в кильваторе потока отрицательное давление, благодаря которому и закрываются искусственные или натуральные клапаны сердца (рис. 11.2 Б). Первой начинает движение часть клапанов, ближайшая к их основанию. Концы клапанов приходят в соприкосновение последними. В этом случае клапаны закрываются без малейшей регургитации. Такое последовательное волнообразное движение створок во время закрытия клапана неизменно встречалось при условиях, моделирующих движение крови в нормальном сердце.
Dean [3] присоединял посредством человеческого волоса конец створки митрального клапана к чувствительному рычагу и регистрировал движения клапана в изолированных, перфузируемых сердцах (рис. 11.3). Если интервал между систолой предсердия и систолой желудочка был меньше 0,147 с, каждый раз когда кровь текла через отверстие, створки клапана раскрывались шире, а ближе к концу сокращения предсердий двигались быстро и заметно в сторону предсердия, но не закрывались полностью. Закрытие клапанов завершалось единым движением в начале сокращения желудочка. При более длинном интервале между систолами предсердий и желудочков (больше 0,272 с) клапаны начинали движение к соединению и затем снова разделялись до начала сокращения желудочков. Эти наблюдения четко согласуются с представлениями Henderson и Johnson [2].
Концепции Henderson, Johnson, Dean получили широкое признание и послужили основой для большинства существующих объяснений как функции клапанов, так и происхождения тонов сердца.
Недостаточность функции атриовентрикулярного клапана в открытых или изолированных сердцах
При прямом наблюдении и киносъемках работы атриовентрикулярных клапанов [4, 5] в изолированных сердцах было обнаружено, что во время систолы створки клапанов несколько выпячиваются вверх, в сторону предсердия. Смещение клапанов к предсердию по существу эквивалентно ретроградной утечке через клапаны.
Кинофлюорографические исследования функции митрального клапана у интактных собак
Для изучения смещения клапанов у интактных собак был разработан специальный зонд, который можно проводить в полость левого желудочка через стенку левого предсердия. Крошечные серебряные клипсы фиксировались к концам клапанных створок или к сухожильным нитям в местах их прикрепления к клапанам. Локализация кольца митрального клапана отмечалась путем наложения тонкой серебряной цепочки на область атриовентрикулярной борозды. Животные быстро поправлялись после операции и жили без ограничений. Движения металлических маркеров снимались на кинопленку в течение дней или недель после операции [6].
В этих экспериментах экскурсия клапанов оказалась неожиданно незначительной. Конечно, створки клапанов не открывались широко ни в какую из фаз кардиального цикла. Никогда концы клапанов не поднимались над плоскостью кольца митрального клапана. Другими словами, концы клапанов, по-видимому, находились довольно низко в полости желудочка в течение всех фаз сердечного цикла. Чтобы быть уверенными, что большие экскурсии клапанов не выявляются в какой-либо другой плоскости, была разработана аппаратура для стереоскопической кинофлюорографии, позволяющей изучать движения клапанов в трех измерениях. Эти исследования только подтвердили, что концы клапанов смещаются на очень малые расстояния друг от друга, при открывании или в направлении атриовентрикулярного кольца при закрытии. Ограниченное движение в стороны в период диастолы так же, как и лимитированное движение в направлении предсердия во время систолы, указывает на наличие непрерывного сдерживающего влияния сухожильных нитей.
Работа клапанов изучалась также при патологически малых размерах сердца сразу после операции или после создания пневмоторакса. При этих условиях экскурсия концов клапанов всегда была намного больше, чем когда сердце вновь приобретало свои нормальные большие размеры в интактной грудной клетке.
Механизм закрытия митрального клапана
Факторы, ответственные за закрытие атриовентрикулярных клапанов, после многовекового изучения их многими исследователями и сегодня все еще остаются неясными. Это обусловлено тем, что для суждения об открытии и закрытии клапанов обычно опираются преимущественно на измерения давлений. Однако, например, отсутствие градиента давления между предсердиями и желудочками или изменение его на противоположный не является абсолютным признаком закрытия клапанных створок [8, 9]. 
РИС. 11.4. РАБОТА АТРИОВЕНТРИКУЛЯРНОГО КЛАПАНА ВО ВРЕМЯ СЕРДЕЧНОГО ЦИКЛА.
В конце диастолы растянутый желудочек через сухожильные нити натягивает створки клапанов, приводя к их сближению. В конце систолы предсердий поток крови, текущей через клапаны, приостанавливается и створки клапана закрываются, чему способствуют вихревые токи. При систоле желудочков клапаны плотно закрываются за счет высокого внутреннего давления. В конце систолы, когда миокард желудочка расслабляется, клапаны быстро широко открываются.
Давление в желудочке падает несколько ниже аортального при замедлении оттока в конце систолы. Однако ясно, что этот факт нельзя интерпретировать как закрытие аортального клапана, поскольку отток из желудочка продолжается. Таким образом, различие давлений — ненадежный индикатор направления кровотока или закрытия клапанов при наличии быстро изменяющихся или колеблющихся скоростей тока крови. Последовательность процессов, протекающих при закрытии митрального клапана, была изучена на основании функциональной анатомии сокращения желудочков. Эта или любая другая гипотеза в конечном счете должна быть проверена прямыми измерениями величины смещений, ускорений и вибраций крови и стенок сердца, чтобы дополнить наблюдения, основанные на измерениях давлений и их градиентов.
В конце периода наполнения желудочка полость его значительно растягивается кровью. Корни сосочковых мышц соответственно смещаются по направлению от кольца атриовентрикулярного клапана к верхушке (рис. 11.4). Сухожильные нити и створки клапана, вероятно, находятся под некоторым натяжением, тянущим концы клапанов в направлении к их соединению. Этот период называется периодом медленного наполнения, или диастазиса, когда через клапан течет мало крови или
она не течет совсем. В начале сокращения предсердия кровь проталкивается через отверстие, образованное створками клапанов. Последние при этом сближаются за счет отрицательного давления, развивающегося позади клапанов в связи с торможением потока крови, действие которого усиливается направленными назад вихревыми токами (см. рис. 11, 2, Б). Волна возбуждения, быстро распространяющаяся по волокнам Пуркинье, входит в миокард желудочков в первую очередь в области корней сосочковых мышц и над эндокардиальной поверхностью. С помощью ультразвуковых датчиков показано, что максимальная скорость закрытия клапана колеблется между 20 и 40 см/с [10]. Раннее сокращение сосочковых мышц и трабекул одновременно тянет концы клапанов по направлению к верхушке и вызывает боковое смещение стенок желудочка (см. рис. 2.8). При повышении желудочкового давления клапаны плотно закрываются. В период изгнания крови из желудочка укорочение его миокарда сопровождается укорочением сосочковых мышц, что предупреждает возможность развития ослабления натяжения клапанов (см. рис. 11.4). В конце систолы расслабление миокарда желудочков (и сосочковых мышц) снимает напряжение клапанов, и они могут свободно широко раскрываться, позволяя крови течь из предсердия в желудочек. В конце периода быстрого наполнения желудочек значительно растянут и створки клапана снова тянутся в направлении к их соединению за счет тяги, развиваемой натянутыми сосочковыми мышцами, и цикл повторяется (см. рис. 11.4). Исследования на трехстворчатых клапанах проведены не были, но сходство структуры и функции двух атриовентрикулярных клапанов (см. рис. 3.4) дает возможность предположить, что в обоих случаях последовательность протекания процессов аналогична.
