ЧЛЕНСТВО В РАСФД НОВОСТИ КОНТАКТЫ
     
НОВОСТИ ФД
ПОЗИЦИЯ РАСФД
ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ
ПРАВОВАЯ ПОДДЕРЖКА
СПРАВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ
ИСТОРИЯ ФД: ПЕРСОНАЛИИ
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОТДЕЛЕНИЯ
КАФЕДРЫ И ОБЩЕСТВА
ТЕХНОЛОГИИ ФД
система дыхания
сердечно-сосудистая
ЦНС и ПНС
другие исследования
ЖУРНАЛ СФД
ПРОФСТАНДАРТ ФД
Регистрация
Логин:
Пароль:
забыли пароль?



Пробки на Яндекс.Картах


Академик П.К. Анохин

Главная / ТЕХНОЛОГИИ ФД / сердечно-сосудистая
Версия для печати Версия для печати

«Тканевое допплеровское исследование миокарда» -1

«Тканевое допплеровское исследование миокарда» -1

 

Предлагаем вашему вниманию  книгу С.Б. Ткаченко  и Н.Ф. Берестень «Тканевое допплеровское исследование миокарда»   (издательство  «Реальное время», 2006).

 

Предисловие

 

Для, специалистов функциональной и ультразвуковой диагностики  книга С.Б. Ткаченко и Н.Ф. Берестень «ТКАНЕВОЕ ДОППЛЕРОВСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МИОКАРДА» послужит  методическим руководством к освоению данного метода, а для многих кардиологов и терапевтов может  стать настоящим открытием  в области изучения сократительных свойств миокарда.

Авторы  ставят перед собой  задачу ознакомить всех заинтересованных с абсолютно новым взглядом на ультразвуковое исследование сердца. Этот оригинальный взгляд сформировался благодаря появлению в клинике новой ультразвуковой технологии, называемой тканевым доплеровским исследованием миокарда (ТДИ). Этот метод имеет свои особенности. Как и любому  новому, ему еще предстоит  занять свое место в арсенале ультразвуковых методов диагностики. Главное его отличие от традиционной эхокардиографии заключается в иной «теоретической» базе для анализа результатов.

Метод ТДИ базируется на цифровых технологиях, поэтому от врачей он требует знаний и умения работатть с компьютерными программами. Обладая новыми возможностями в исследовании миокарда, он должен стать на практике достойным продолжением и дополнением традиционной эхокардиографии. 

 

Академик РАМН                                                                       Оганов Р.Г.

 

 

О развернутой  полосе миокарда

 Франциска Торрента-Гваспа  

 

Берестень Н.Ф.

 

Часть 1.

 

Теория Спирального строения   миокарда желудочков сердца

 

«Скучна, мой друг, теория всегда,

А древо жизни пышно зеленеет…»

 

И.В.Гете

 

Стремление врача понять, что такое сократимость, сократительные свойства, сократительная способность миокарда, словом всё, что имеет прямое отношение к его функции, которая выражается особой ритмичной работой на протяжении многих десятилетий, при этом с невероятно высоким КПД – закономерно, ибо сердце является источником жизни.

Общепринятым в современной кардиологии  является представление о том, что сердце состоит из двух насосов – правого и левого сердца. При сокращении левого желудочка (т.е. в систолу) кровь выбрасывается в аорту т.е. в большой круг кровообращения. Кровь, поступающая к сердцу из системных вен, нагнетается правым желудочком в легочный круг, т.е. в малый круг кровообращения. В покое сердце доставляет в каждый из кругов кровообращения около 5,5л крови в минуту. Однако при тяжелой физической нагрузке желудочек сердца может нагнетать до 25 лмин и более в результате увеличения частоты и силы сокращений.  Эти изменения могут быть обусловлены также и нервно-рефлекторными и гуморальными эффектами на миокард. На определенном этапе это может быть следствием воздействия «растягивающей силы» венозного возврата крови на диастолическое расслабление миокарда желудочков и, следовательно, по закону Франка-Старлинга, на силу сокращения сердечной мышцы. В силу принципов гидродинамики каждый насос, чтобы он мог работать, должен быть «заправлен» или наполнен. Кровь в желудочки сердца в диастолу поступает по венам  под давлением, незначительно превышающим нулевой уровень. Сокращение миокарда желудочков и связанное с ним движение сердца в грудной клетке приводит к пассивному расширению предсердий и оказывает некоторое присасывающее действие на кровь из центральных вен. Это увеличивает силу их наполнения или т.н. «заправку насоса».  Так, в общем виде, выглядит концепция функционирования сердца как насоса, сложившаяся на протяжении почти 400 лет после открытия Уильяма Гарвея в 1628 году большого круга кровообращения. Однако наряду с этими представлениями о функции сердца как насоса, существовали и другие. Так, первое упоминание о том, что сердце является «откачивающим насосом», приписывается известному греческому физиологу Эразистратасу из Хиоса, жившему в 3-ем столетии до нашей эры (304–250 г. до н.э.). Позже эту идею поддержал Гален из Пергамона (129–210 нашей эры), который полагал, что  в сердце находится особенная мышца, способная к растяжению после систолы. «Внутренняя сила» выталкивающая кровь из левого желудочка, описанная Уильямом Гарвеем, тем не менее, не объясняла механизма венозного возврата крови и наполнения желудочков. В последующем многие физиологи на протяжении нескольких столетий выдвигали идею, озвученную Шубартом в 1817г, о том, что желудочки «должны всасывать кровь, чтобы предотвратить формирование пустого пространства». Наблюдение  за извлеченными бьющимися сердцами животных, погруженными в воду (то есть, без внешних градиентов давления) показало, что существует как выброс в систолу, так и направленное движение крови в диастолу. Два важных элемента для понимания этого явления были описаны Пуркинье  в 1843 году: точки фиксации и  движения сердца. Именно он заметил, что верхушка сердца остается неподвижной, в то время как предсердно-желудочковая плоскость перемещается в течение систолы и диастолы желудочков.

В настоящее время, спустя 2300 лет со времени Эразистратаса споры об устройстве миокарда все еще продолжаются. Ряд недавно опубликованных работ на эту тему,  кажется,  наконец-то, пролил новый свет  на основы анатомии и физиологии миокарда.

Сегодня в кардиологии наряду с известной и всеми признанной классической теорией трехслойного строения миокарда желудочков сердца параллельно существует и новая концепция  его строения и функции.

Остановимся на принципиальных положениях классической и новой концепции устройства миокарда. 

Классическая концепция трехслойного строения миокарда известна каждому врачу. На основании анатомических данных миокард делится на мышечный слой предсердий и желудочков. Оба слоя изолированы друг от друга плотной фиброзной тканью, образующей два фиброзных кольца вокруг правого и левого атриовентрикулярных отверстий. Эти структуры представляют собой некий каркас или скелет, на котором крепится миокард предсердий и желудочков. Миокард предсердий отделен от миокарда желудочков фиброзными кольцами. Синхронность его сокращений, в целом, обеспечивается проводящей системой сердца, единой,  как для предсердий, так  и для желудочков. Макроструктура поперечного анатомического среза миокарда предсердий состоит из двух слоев: поверхностного, общего для обоих предсердий и глубокого, раздельного для каждого из них. В первом содержатся мышечные волокна, расположенные поперечно, а во втором - два вида мышечных пучков – продольные, которые берут начало от фиброзных колец, и круговые, петлеобразно охватывающие устья вен, впадающих в предсердия, наподобие «сжимателей».

Миокард желудочков  состоит из трех слоев: наружного косого, среднего циркулярного, внутреннего продольного. Наружный слой является общим для обоих желудочков, а круговой и продольный имеются отдельно для каждого из них.

Наружный мышечный слой желудочков сердца начинается от фиброзных колец предсердно-желудочковой перегородки и от легочной артерии и аорты. Его волокна направляются сверху вниз и справа налево, как бы по спирали, образуют на верхушке сердца «завиток», затем проникают внутрь, загибаются на внутреннюю поверхность каждого из желудочков и уже в виде внутреннего продольного слоя возвращается к фиброзным кольцам. Волокна внутреннего продольного слоя желудочков образуют сосочковые мышцы сердца. Сокращение наружного косого слоя желудочков вызывает поворот всего сердца вокруг его продольной оси вправо, во время которого перекрещиваются продольные мышцы, и каждая из полостей желудочков отчетливо делится на два отдела: путь притока и путь оттока. Сокращение папиллярных мышц приводит к натяжению створок атриовентрикулярных клапанов.

Средний круговой (циркулярный) слой мускулатуры желудочков образует в каждом желудочке ряд отдельных, концентрически расположенных колец. При сокращении этого слоя полости желудочков уменьшаются в диаметре и их стенки движутся внутрь.

Последовательность и сила сердечных сокращений зависят от иннервации и кровоснабжения миокарда. Помимо анатомических данных,  есть и функциональные особенности: продольные волокна сокращаются раньше, чем циркулярные, а полость ЛЖ в начале систолы становится более сферичной, а затем восстанавливается цилиндрическая форма нормального желудочка.

Сердечной мышце присущи особые свойства, благодаря которым осуществляется ее нормальная деятельность. Это – функции автоматизма, возбудимости, проводимости, сократимости и тоничности. Все известные  свойства сердца тесно переплетены между собой, и разделение их в известной степени условно. Взаимодействие первых трех функций (автоматизма, возбудимости и проводимости) приводит к осуществлению последних двух  - сократимости и тоничности, и в результате происходит последовательное сокращение всех отделов миокарда в период изгнания крови из сердца и сохранение тонуса во время притока крови к сердцу. Функция тоничности является самой малоизученной,  и взгляды на ее природу весьма противоречивы.

Полное представление о физиологии сердечного сокращения может быть дано лишь в координатах «давление – объем – время», т.е. на основании динамики давления и размеров (конфигурации) сердца во времени. Изменение формы и размеров желудочков на протяжении сердечного цикла (трансформация) происходит поэтапно:

Систолическая трансформация желудочков: В фазу изометрического сокращения миокарда (спустя 0,02-0,04 с после зубца Q ЭКГ до начала изгнания крови) объем желудочка постоянен (изоволюмическая трансформация). Во второй период – систолической ретракции желудочка, одновременно происходит уменьшение длины и ширины желудочка (сближение основания сердца с верхушкой).

Диастолическая трансформация желудочков: В диастолу пространственная динамика желудочка подвержена значительным вариациям, которые определяются частотой сердечных сокращений. Так, при сердечном ритме с частотой более 100 сокращений в минуту отмечено лишь 2-3 характерных периода диастолической трансформасции, а при медленном сердечном ритме их число доходит до четырех: 1 – начального диастолического удлинения желудочка, 2 – максимальной диастолической трансформации, 3 – медленного расширения желудочка, 4 – быстрого увеличения объема.

 

 


 

Рис. 1  Направление волокон миокарда  в слоях желудочков: 1 слой - наружный поверхностный,  косо ориентированные волокна продолжаются вниз к верхушке сердца, где образуют завиток, 2 слой - средний циркулярный, отдельный для каждого желудочка,

3 слой – внутренний, продольный (видны сосочковые мышцы и трабекулы).

 

 

ПРОИСХОЖДЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ «однослойного спирального»  строения миокарда

 

На  рис. 2. представлена схема  этапов  истории изучения строения и функции миокарда.   Уже в работах Уильяма Гарвея в 1628 г. упоминалось об особой ориентации мышечных волокон желудочков сердца, где он ссылался на результаты исследований Везалия.  

 

 

Рис. 2.  Цит. По M.J. Kocica et al. / European Journal of Cardio-thoracic Surgery 29S (2006) S21—S40

Николас Стено (1638-1686), Ричард Лове (1631-1691), Фрэнклин Пэйн Мэлл (1862-1917)  и другие ученые  изучали спиральное строение сердечной мышцы. «Легко  увидеть, да трудно понять», - говорил  о движении миокарда Джеймс Белл Петтигрю (1834-1908).

 

В 1957 г.  F. Torrent-Guasp (1931 - 2005) продемонстрировал  факт того, что сердечная мышца представляет собой «полосу» миокарда.  Он стал «первооткрывателем  хорошо забытой  новой теории строения и функции миокарда». Последние годы многие ученые ведущих кардиологических  клиник интенсивно и успешно доказывают правомочность положений «теории спирального однослойного строения миокарда».  Большая часть работ по данной теме была проделана учеными хирургической клиники медицинского факультета Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе под руководством профессора G. Buckberg (США), а так же   M.J. Kosica (Хорватия), A. Corno (Швеция), M. Komeda (Япония), J. Cox (США), A. Flotats, M. Ballester-Rodes , F. Carreras-Costa (Испания) и другими. (2001). Итоги работ  детально изложены  в многочисленных  научных работах. Многие аспекты данного научного направления в кардиологии не вполне понятны и спорны. Тем не менее, учитывая ряд научно доказанных фактов, большинством кардиохирургов были признаны некоторые положения данной концепции доказанными и правомочными для использования  в клинике, что привело к успешным  результатам  при хирургических манипуляциях на миокарде. Основополагающие тезисы концепции, приводимые здесь, изложены  в статье F. Torrent-Guasp,  G. Buckberg, M.J. Kosica, A. Corno, M. Komeda, J. Cox, A. Flotats, M. Ballester-Rodes , F. Carreras-Costa  «Systolic ventricular filling», опубликованной в журнале  «Eur. J Cardiothorac Surg.»  2004: 25(3):376-386. (13).

Демонстрация F. Torrent-Guasp ( ПОДРОБНЕЕ НА САЙТЕ www. torrent-gUasp.com) рассечения сердца в определенной последовательности УБЕЖДАЕТ В ТОМ, что миокард разворачивается в одну «полосу», имеющую начало и конец, образованные аортой и легочной артерией. Феномен полосы миокарда, свернутой в виде спирали  стал отправной точкой для изучения и создания  новой  концепции его АНАТОМИИ и движения. Действительно, после анатомического препарирования сердечной мышцы, она похожа на «полосу» или «ленту». Широкая ее часть  названа основным или базальным циклом (первый виток спирали), за которой следует более узкая часть, завернутая во  второй виток спирали, образующий верхушку сердца, он назван апикальным циклом. Развернутая часть апикального цикла превращает миокард в цельную единственную мышечную полосу  (рис. 3).

 

Рис. 3 (Цит. F. Torrent-Guasp) (13)

По классическим представлениям, функция миокарда заключается в сокращении и расслаблении, а точнее, сокращение миокарда приводит к сужению полости и изгнанию крови из желудочков, а расслабление миокарда – к расширению и наполнению желудочков. Но в действительности существует не два, а четыре основных движения миокарда: сужение, сокращение, удлинение и расширение. Каждое из этих движений происходит при последовательной активности каждого из четырех сегментов полосы миокарда. Изучение «полосы миокарда желудочков»,  позволило по-новому оценить изменения его формы и функции. Современные экспериментальные и клинические исследования показали, что «мощная сила всасывания», генерируемая миокардом желудочков, способна наполнять полости левого и правого желудочков в диастолу. Пока не вполне понятны механизмы желудочкового всасывания, но ведь  и классические  представления о наполнения желудочков тоже достаточно спорны.

Новая концепция основана на знании и детальном анализе этапов филогенеза сердечно-сосудистой системы от простейших до млекопитающих. Авторы концепции придерживаются традиционных взглядов на процесс эволюции животного мира. Вполне логичен исходный тезис, что в результате филогенеза миллиард лет назад возникла сосудистая трубка – зачаток венозной и артериальной систем червя. Позже появилось первое подобие сердца, содержащего единственную насосную камеру и жабры у рыб. Позже сформировались камеры сердца: предсердия и желудочки, содержащие межпредсердный и межжелудочковый дефекты (амфибии, рептилии). У млекопитающих и затем у человека, появившегося сотни тысяч лет назад, дефект межпредсердной перегородки и атриовентрикулярный канал закрываются в процессе онтогенеза уже после рождения.

 

Схема строения полосы миокарда желудочков.

 

Архитектоника миокарда желудочков сердца представлена мышечной полосой, похожей на «ленту» (рис.4 а, б)

 

 

Рис. 4а.  Схема развернутой полосы миокарда желудочков (по F. Torrent-Guasp) А – исходный вид сердца. Б – развернутый базальный цикл, состоящий из 2 сегментов (В) – правого (ПС) и левого (ЛС)  Г – разворачивание  второго цикла – верхушечного, который состоит из нисходящего (НС) и восходящего (ВС) сегментов. Аберрантные волокна (АВ) ВС (рассечены): внутренние перегородочные волокна (ПВ) ВС (рассечены).  Д- полная развернутая полоса миокарда желудочков: 1 – корень легочной артерии (ЛА) 2 – центральный сгиб полосы; 3 – корень аорты (Ао). ССПЖ – свободная стенка правого, ССЛЖ – левого желудочка; ЛТС – легочно-трикуспидальное фиброзное соединение, ТК – уровень створок трикуспидального клапана,  МК – уровень створок митрального клапана, ПСМ- передняя, ЗСМ – задняя сосочковые мышцы, ПТ- правый, ЛТ -  левый треугольник аорты. Двойная пунктирная линия  - уровень задней межжелудочковой борозды в развернутом виде.

 

 

Рис. 4б. Развернутая «полоса миокарда желудочков и  ее сегменты.

 «Полоса» миокарда   похожа на спираль и  состоит из двух витков, названных  базальным и верхушечным циклами. Базальный цикл  (БЦ) состоит из  правого сегмента (он образует свободную стенку ПЖ,  а его пограничные  ориентиры: корень ЛА  и  МЖП), и левый сегмент (он образован свободной стенкой ЛЖ  от МЖП до центрального сгиба). Правый сегмент соответствует наружной (без перегородки) границе трикуспидального отверстия, а левый сегмент  - наружной (без перегородки) границе митрального отверстия (важно учитывать при  аннулопластике).

Верхушечный цикл: после 180 - градусного скручивания (по центральному сгибу полосы), нисходящие волокна меняют направление, обогнув  верхушку под углом в  90-градусов, и переходят в восходящие. Задняя сосочковая мышца (принадлежит нисходящему сегменту)  разделяет нисходящий и восходящий  сегменты полосы миокарда.

 

 

Спираль в виде двух витков, разделяет полости правого и левого желудочков. Базальный цикл миокарда желудочков располагается перпендикулярно к длинной оси желудочков, его волокна огибают правую и левую сторону, и полностью верхушку. А нисходящие и восходящие сегменты апикального цикла имеют преимущественно  вертикальное направление (соответствует   длинной оси желудочков), но с косым направлением их по отношению друг к другу (пересечение с ‘X’ осью под углом около 90 градусов) (Рис.5).

 

                                                                       

А.                                              Б.

 

Рис. 5  А. - Математическое обоснование золотого сечения  (Пифагор, 600 г.до н.э.) и логарифмической спирали (Фибоначчи, 1250 г. н.э.) применимо к описанию «полосы» миокарда желудочков. Длина сегментов полосы составляет гармоническую пропорцию золотого сечения. Б. -Пространственное расположение «полосы» миокарда желудочков в виде спирали, состоящей из 2-х витков. С- легочная артерия, А-  аорта, rfw – правый сегмент,  lfw – левый сегмент,   DS – нисходящий сегмент,  AS – восходящий сегмент.  Направление полосы: в центре полосы имеется сгиб (под углом  около 180 градусов), который разделяет базальный и верхушечный циклы. Базальный цикл  имеет направление от  корня ЛА к центральному сгибу, а верхушечный цикл направлен от сгиба до корня аорты.  Переход нисходящего сегмента в восходящий  происходит по углом около 90 градусов.

 

 Согласно общепринятым взглядам, в систолу желудочков, (в фазы изоволюмического сокращения, быстрого и медленного изгнания), последовательно происходит уменьшение объема полости желудочка и укорочение его длинной оси. Эти изменения присущи сокращению миокарда желудочков. А в диастолу (в фазы изоволюмической релаксации, быстрого, медленного наполнения и предсердного сокращения), происходит увеличение объема полостей желудочков и удлинение их длинных осей. Увеличение объема и удлинение осей желудочков представляется обычно, как процесс плавного расслабления (активная и пассивная фазы). Но, в действительности, процесс увеличения объема полостей желудочков и последовательного удлинения их длинных осей начинается во второй половине классической систолы (в фазу медленного изгнания) и захватывает первую треть классической диастолы (фазы изометрического расслабления и быстрого наполнения). Удивительно, но признан доказанным факт, что фазы изометрического расслабления и быстрого наполнения, когда желудочки наполняются всасывая кровь (т.е. объем желудочков увеличивается и продольная ось удлиняется) совершаются  при сокращении желудочков. Образно говоря, это напоминает «contradictio adjecto» или «прощальное пожатие». Но, все равно даже опытному специалисту, трудно связать причину любого сокращения стенки желудочка с увеличением объема полости желудочка и удлинения его длинной оси.

Остановимся на объяснении данного явления.

 

Движение полосы миокарда желудочков

 

1. сокращение  сегментов базального цикла полосы миокарда  желудочков.

 

Спиральная конфигурация «полосы» включает четыре участка или сегмента, волокнам каждого из них присуще свое  направление движения. Методом МР - томографии подтверждено,  что верхушка сердца малоподвижна, а основание сердца (включая, предсердия и желудочки) смещаются в систолу вниз, а в диастолу вверх. Сокращение полосы  заключается в поочередном сокращении  сегментов полосы. Миокард базального цикла сокращается таким образом, что сначала возбуждается свободная стенка правого желудочка, затем - левого желудочка.  Основной механизм движения полосы аналогичен работе насоса (поршень и цилиндр), в котором, условно, базальный цикл (БЦ) является  жестким внешним цилиндром, а апикальный цикл (АЦ) – поршнем. Несмотря на такое морфологическое соответствие, существует принципиальное отличие в работе сердца и насоса. Отличие заключается  в том, что в работающем механизме насоса цилиндр неподвижен, а в сердце движение вверх и вниз осуществляет именно «цилиндр – базальный цикл». Образно говоря, БЦ подвижен, он скользит вверх и вниз вдоль полости ЛЖ, удлиняясь и укорачиваясь, (доказано методом МРТ), а «поршень -верхушечный цикл» неподвижен  (Рис. 6.).

Верхуш.

цикл

Насос

  

Рис. 6. Пример работы обычного насоса (вверху) и циклов полосы миокарда (внизу): цилиндр – базальный цикл,  поршень – верхушечный цикл.

 

Итак, свободная стенка ПЖ является первой возбуждающейся областью миокарда желудочков. В фазу изометрического сокращения (по классической концепции) последовательное сокращение правого и левого сегментов «полосы», соответственно, приводит к плотному круговому охвату желудочков до верхушки и увеличению внутриполостного давления. Этот вид «движения полосы» выполняется базальным уровнем, однако он не приводит к явному уменьшению внутреннего диаметра основания желудочков (потому что в это время, желудочки заполнены несжимаемой кровью, и атриовентрикулярные клапаны закрыты), и потому облегчается эффективное замыкание створок А-В клапанов трехстворчатого и митрального отверстий (рис. 7.).

Возвращаясь к рис. 6. (A): если в механизме насоса цилиндр и поршень работают за счет смещения поршня, то в сердце (B), наоборот, «цилиндр – базальный уровень» движется вниз, увлекаемый сокращением нисходящего сегмента, а «поршень – верхушка» остается неподвижной. В результате длинная ось ЛЖ укорачивается, уменьшается объем ЛЖ и это приводит к  изгнанию крови в аорту. Этот пример объясняет факт удлинения и укорочения массы миокарда желудочка и формы атрио-вентрикулярной (АВ) плоскости в начале систолы.

 

2. сокращение сегментов апикального цикла полосы  миокарда желудочков

 

Апикальный цикл состоит из нисходящего (НС) и восходящего сегментов (ВС). Первым  сокращается нисходящий сегмент.

Сокращение нисходящего сегмента полосы

При сокращении нисходящего сегмента (рис. 7 а, б) совершается три одновременных действия: 1. – укорочение длинной оси желудочков, 2. – вращение против часовой стрелки (циклический сдвиг), 3. – изменение размера и формы АВ отверстий (Рис.8).

 Эти три действия связаны с особенным пространственным функционированием нисходящих волокон перед сокращением. Из-за их преимущественной вертикальной направленности, основание желудочков снижается к неподвижной верхушке, приводя к продольному укорочению желудочкового конуса. А косо направленные волокна миокарда начинают скручиваться, приводя к вращению против часовой стрелки (циклический сдвиг) основания желудочков. Это движение  вовлекает за собой вращение всей массы  желудочкового конуса (это движение подобно  «выжиманию лимона или выкручиванию мокрого полотенца»). Такое действие вызывает последовательно укорочение основания и изменение формы желудочков  в виде сужения  верхушки. Итак, эти три действия (вместе с  предыдущими действиями базального цикла)  осуществляют выброс крови в аорту и легочную артерию.

 

 

                     НС                          ВС                                    НС                     ВС

 

 

1                                     2                              3  (Б)                                  4 (А)

 

                                                                   

А. Изгнание        Б.  Всасывание

Рис 7а. Схема соотношения сегментов базального (1) и верхушечного (2) циклов, 3 –движение волокон НС, 4 - движение  волокон ВС

                                   Всасывание              Изгнание

 

 

 

Рис. 7 б                                   Б                      А

 

Рис. 7а, б. Схема соотношения сегментов базального (1) и верхушечного (2) циклов, 3 –сокращение волокон миокарда НС, 4 –сокращение волокон миокарда ВС. Схема последовательности вращения сегментов верхушечного цикла. А. Изгнание при сокращении НС (утолщение волокон), основание желудочков опускается вниз, вращаясь против часовой стрелки (б), его диаметр сокращается. Б – всасывание при сокращении ВС (утолщение волокон), основание поднимается вверх, вращаясь по часовой стрелке, диаметр а-в отверстия увеличивается.

 

Сокращение восходящего сегмента апикального цикла полосы

 

Заключительная часть активного движения полосы в течение сердечного цикла – это сокращение восходящего сегмента. Движение этого сегмента  является ключом к пониманию «тайны» наполнения желудочков. Перед объяснением движения верхушечного цикла важно отметить некоторые анатомические и физические факты.  Анатомические факты: 1 - восходящий сегмент длиннее нисходящего, 2 – различная выраженность косого хода волокон нисходящего и восходящего сегментов (оценка в состоянии полного расслабления миокарда). Особое значение в понимании этого вида движения приобретает следующий факт, логично связанный с перечисленными выше анатомическими фактами: оба сегмента верхушечного цикла вращаются вокруг динамической «точки опоры», которая представлена определенным объемом крови, находящимся в полости желудочков сердца.  Эта точка опоры (внутрижелудочковый объем крови – «hemoskeleton», каркас крови) – не пассивная среда приложения силы окружающего его миокарда, а некий дополнительный фактор, вместе с миокардом формирующий движение восходящего сегмента. Действительно, различные виды нагрузок (динамический «гемоскелетон») влияют на функцию миокарда. С физической точки зрения, динамическое изменение «каркаса крови» влияет на механическую эффективность и пропорциональность действия, производимого миокардом при изменении миокардом расстояния от точки опоры, выполняющей роль своеобразного рычага. Суть динамического гемоскелетона в изменении внутрижелудочкового объема крови (расположения «точки опоры») и поддержании тем самым функции миокарда: чем больше гемоскелетон, тем меньше рычаг, и наоборот. Определенное пространственное функционирование нисходящих и восходящих волокон верхушечного цикла и наличие динамического гемоскелеона составляют сложное взаимодействие (гистерогенез) миокарда и «каркаса крови». Вертикальное и косое направление волокон желудочкового конуса определяют движение нисхдящего и восходящего сегментов миокарда. Преобладающее вертикальное направление в нисходящем, и косое – в восходящем сегментах полосы, наряду с их крестообразным пересечением в области верхушки объясняют возникающие противоположные эффекты при сокращении.

Поэтому перед своим сокращением восходящий сегмент удлинен, а нисходящий сегмент сокращается, как показано на рис.7а,б. Преобладающие продольные волокна нисходящего сегмента вместе с исходно большим «каркасом крови» (конечно-диастолический объем ЛЖ) сокращаясь, приводят к  резкому смещению вниз основания желудочков. Одновременно (изгнание крови) удлиняющиеся косые нисходящие волокна начинают вращаться против часовой стрелки (циклический сдвиг). Это «скручивание» увеличивает расстояние к максимальной точке каркаса крови (остаточного объема в полости желудочка) за счет дугообразного растяжения восходящего сегмента.

Затем восходящий сегмент начинает свое собственное сокращение. Здесь важно помнить, что, во-первых, преобладающее косое направление восходящего сегмента было дополнительно усилено предыдущим сокращением нисходящего сегмента, и, во-вторых, сокращение восходящего сегмента использует в качестве точки опоры наименьший каркас крови (остаточный объем), и, тем самым, достигается максимальный эффект.

Сокращение восходящего сегмента складывается из одновременного укорочения и выпрямления его волокон (рис.7). Этот вид активной биомеханической работы восходящего сегмента объясняет почти парадоксальный факт  «удлинения желудочка при сокращении миокарда».

Итак, сокращение восходящего сегмента  складывается из трех одновременных действий: 1. резкого удлинения продольной оси желудочка, 2. вращения по часовой стрелке или раскручивания (циклический сдвиг) основания желудочка и 3. увеличения размера и изменения формы АВ отверстий. В результате, создается мощная сила всасывания предсердной крови. В этот момент желудочки быстро увеличиваются в объеме при всех закрытых клапанах сердца.

Сокращение восходящего сегмента начинается в момент, соответствующий вершине кривой давления ЛЖ и заканчивается в конце фазы всасывания (фаза быстрого наполнения диастолы, по классической концепции). Анализируя  временной интервал или момент, когда происходит сокращение восходящего сегмента, то это - диастола (соответствует традиционным процессам «увеличения» и «удлинения»). Но при этом, сутью происходящего в этот момент движения восходящего сегмента является  сокращение миокарда. Сложность и необычность этого феномена заключается в том, что обычно «систола» ассоциируется с «активным мышечным сокращением», но в данном случае сокращение восходящего сегмента происходит в диастолу. Следовательно, сокращение восходящего сегмента является  систолическим движением, а происходящее при этом наполнение желудочков является активным процессом (совершаемым при сокращении волокон миокарда восходящего сегмента «полосы»).

Знание движения «ленты» миокарда желудочков вносит коррективы в  прежние  привычные представления о фазах сердечного цикла, которые лежат в основе анализа деятельности сердца.

 

ОСНОВЫ Фазового анализа сердечного цикла

 

Первые описания фазовой структуры сердечного цикла относятся к давним временам.  Еще Гален различал «расширение и сжатие» сердца. Гарвей в 1628 году впервые в истории медицины приблизился к описанию деятельности сердца, близкой к современному. Но наиболее точная информация появилась после возникновения графических методов регистрации деятельности сердца, и, прежде всего, электрокардиографии. Основные положения классической концепции фазовой структуры сердечного цикла были разработаны Уиггерсом (1921). По схеме  Уиггерса, сердечный цикл делился на систолу и диастолу. В свою очередь, первая делилась на фазы изометрического сокращения, максимального и редуцированного изгнания. Вторая – на протодиастолу, фазу изометрического расслабления, фазу быстрого притока, диастазис, систолу предсердий. Кроме того, он различал динамический интервал и фазу притока.

Усовершенствованная аппаратура в 20 веке позволила перенести эти методы из стен лабораторий в клинику. Впервые это сделал Блюмберг (1939), но до него еще раньше подобные исследования были проведены Шульцем (1937) с помощью поликардиографии (ПКГ).

Большинство отечественных ученых, занимавшихся поликардиографией, использовали данный метод, который был назван методом Блюмберга в модификации В.Л. Карпмана (1963).  В основе классического фазового анализа лежит динамика изменения давления в левом желудочке, левом предсердии и в области аорты. В эхокардиографии отправными точками в оценке длительности фаз классической концепции используются моменты открытия и закрытия клапанов сердца при синхронной регистрации отведения ЭКГ.

Новая концепция фазового анализа имеет принципиальные отличия от классической концепции (Табл.1).

 

ОСНОВЫ Классического фазового анализа  сердечного цикла

 

 

Рис. 9. Схема классического фазового анализа сердечного цикла.

 

Одно сердечное сокращение составляет интервал от Q до Q на ЭКГ и состоит из двух временных промежутков: систолы и диастолы (Рис. 9).

Систола   (фазы изометрического сокращения, быстрого и медленного изгнания). Период изометрического сокращения состоит из фазы асинхронного сокращения и собственно изометрического сокращения

Фаза асинхронного сокращения (АС) (рассчитывается от начала зубца Q на ЭКГ, около 0,05 сек). У здорового человека фаза АС относительно постоянна и не зависит от частоты сердечных сокращений. Асинхронизм возбуждения на поверхности сердца составляет 20-30 мс. В фазу АС в желудочках заметного повышения давления не отмечается, т.к. процесс распространения возбуждения происходит последовательно, а не сразу. Когда сократительным процессом охватывается значительное число мышечных волокон желудочков, резко повышается внутрижелудочковое давление, и захлопываются атрио-вентрикулярные клапаны.

Фаза собственно изоволюмического сокращения (ИВС): начало периода изгнания. Длина мышечных волокон не изменяется, т.к. нарастание давления происходит при замкнутых атрио-вентрикулярных и полулунных клапанах, кровь не поступает в желудочки и не вытекает из них. В норме ИВС составляет 0,02- 0,04 сек). В конце ИВС выравнивается давление в ЛЖ и аорте.

Период изгнания крови (ПИК) начинается с открытия полулунных клапанов аорты. Он делится на фазу быстрого или максимального (ускорение потока) и медленного или редуцированного (замедление потока) изгнания.

В фазу быстрого изгнания сердце совершает наибольший объем своей полезной работы и в аорту выбрасывается значительная часть крови. Быстрому изгнанию крови способствует и смещение в этот момент в сторону верхушки сердца предсердно-желудочковой перегородки. Объем желудочков быстро уменьшается, а диаметры аорты и легочной артерии увеличиваются. Уменьшение объема желудочка происходит за счет преимущественного укорочения волокон внутреннего слоя миокарда, а внешние слои сердечной мышцы свою основную энергию развивают в конце систолы.

Физиологически обосновано выделение 2- х видов систолы:

1.     Общая систола желудочка – время сократительного процесса в миокарде.

2.     Механическая систола желудочка – период, когда в полости желудочка поддерживается высокое давление, вызванное напряжением миокарда.

Отличие заключается в том, что механическая систола не учитывает фазы асинхронного сокращения миокарда, т.е. обозначает активное состояние миокарда как целого органа, а общая систола – это время сократительной активности миокарда.

Диастола  состоит из фаз изометрического расслабления, быстрого и медленного наполнения, систолы предсердия.

Фаза изометрического расслабления начинается с момента закрытия полулунных клапанов. Начало расслабления миокарда совершается так же асинхронно, как и начало его сокращения. Полулунные клапаны закрываются, а атрио-вентрикулярные клапаны еще не открыты, следовательно, расслабление происходит в условиях закрытых клапанов, а т.к. в этом периоде длина мышечных волокон не изменяется, его называют изометрическим. Несмотря на то, что во время изометрического расслабления внутрижелудочковое давление продолжает прогрессивно снижаться, объем полости желудочка практически остается постоянным. В фазу изометрического расслабления происходит снижение давления в желудочках до величины давления в предсердиях и ниже.

Период наполнения крайне неоднороден по своей физиологической сущности, что позволяет разделить его на фазы быстрого и медленного наполнения (диастазис) и систолу предсердий. За время первой фазы в желудочки притекает из предсердий и вен большая часть ударного объема крови. Причем давление крови в желудочках вначале продолжает еще падать, и лишь по мере их заполнения постепенно начинает повышаться и, когда оно снова становится равным давлению в предсердиях, наступает фаза медленного наполнения. Эта фаза продолжается до тех пор, пока давление крови в желудочках достигает уровня давления ее в венах. В этот момент начинается систола предсердий, происходит изгнание оставшейся в предсердиях крови в желудочки, что способствует максимальному их заполнению.

Асинхронизм правого и левого желудочков сердца.  Асинхронизм  работы правых и левых камер сердца является нормальным физиологическим явлением. Работа обеих половин сердца координируется лишь величиной сердечного выброса. Остальные анатомические и физиологические параметры ПЖ и ЛЖ разные. Способность относительно слабого (в норме) правого желудочка выбрасывать такой же объем крови, что и у левого желудочка, объясняется низким легочно-артериолярным сопротивлением и эластическим сопротивлением легочной артерии. При исследовании закрытия МК и ТК установлено, что первоначально захлопывается МК, а затем ТК. Следовательно, асинхронное сокращение ПЖ длиннее, чем левого. В норме отмечается захлопывание клапана ЛА раньше, чем аортального клапана (диссоциация 0,95 сек). Следовательно, систола ЛЖ заканчивается раньше, чем систола правого желудочка.

В норме  при синусовом ритме ПЖ начинает сокращаться на 20 мс раньше левого, а пики максимального нарастания внутрижелудочкового давления (dP/dTmax) совпадают, то есть имеется «выравнивание» межжелудочковой электромеханической асинхронии.

Следует отличать состояние, называемое  «асинхронией»  от т.н. миокардиальной «гетерогенности», несмотря на то, что по физиологическому смыслу они тесно связаны между собой. Термином «гетерогенность»  принято определять механические амплитудные параметры,  в то время как «асинхронизм» отражается временными параметрами.

Новое понимание в интерпретации сердечной деформации позволяет различать такие феномены как асинхронное возбуждение и деполяризацию, а также и гетерогенное электромеханическое сопряжение, которые вместе  обеспечивают синхронный гемодинамический эффект. Электромеханическая задержка и физиологическая механическая асинхронность выравнивают асинхронность электрическую.

Сложность геометрии и структуры сердца препятствует легкому  пониманию сердечной механики. Упрощенно можно представить, что в нормальном сердце структура и пространственная геометрия миофибрилл изменяются в процессе равномерного распределения нагрузки давлением. Одним из наиболее важных функциональных параметров является знание взаимоотношения объема изгнания и локальной систолической функции, т.е. баланса общей и локальной сократимости  и насосной функции сердца. Здесь важно правильно  представлять взаимодействия, адаптирующихся к изменяющейся гемодинамической ситуации, продольных и циркулярных сократительных волокон миокарда,  что и обеспечивает спиралевидное поступательное движение крови в аорту. Взаимодействие продольных и циркулярных компонентов сокращения в физиологических условиях в значительной мере определяется постнагрузкой.

 

анализ фаз движения  полосы миокарда  и  соответствие их  классическим Фазам сердечного цикла

 

 «Точкой отсчета»  в новой концепции фазового анализа  движения миокарда тоже  является  уровень давления в левом желудочке. Классическая и новая концепции (рис. 10) соединенные вместе в одной схеме  позволяют более четко представить, как движется миокард  в соответствии с традиционными фазами сердечного цикла.

 

 

Рис. 10. Фазы движения полосы миокарда желудочков и фазовый анализ сердечного цикла.

 

Фазы сердечного цикла полосы миокарда определяются по последовательности ее сокращения в систолу и диастолу, и в ее сокращении выделяют четыре основных движения (рис. 10):

1. сужение (Б),

2. укорочение (со скручиванием) (В),

3. удлинение (с раскручиванием) (Г),

 4. расширение (А).

Восстановление «полосы» миокарда и дренаж полостей желудочков происходит в фазу диастазиса.

В одном сердечном цикле выделяется 3 фазы движения миокарда: систола, диастола и диастазис. Активность мышечной полосы в виде ее сокращения сохраняется в течение систолы и диастолы, а во время диастазиса происходит ее полное восстановление. Объем желудочков уменьшен в систолу и увеличен в диастолу, в период диастазиса объем желудочков не изменяются.

 

Рис. 11  Цит. F. Torrent-Guasp и соавт.  (15)

 

Временные фазы движения  «полосы» миокарда в систолу.   Систола включает две фазы (Рис. 11):

1.     фаза компрессии

2.       фаза изгнания.

Фаза компрессии (или сжатия) (рис. 12. Б). Эта фаза  занимает временной интервал от конца  диастолы  до первого увеличения давления ЛЖ (красная линия на  кривой объема ЛЖ). Начальное увеличение давления совершается за счет поперечного, центростремительного сужения основания желудочкового конуса. Это движение  генерируется последовательным сокращением  правого и левого сегментов  базального цикла. В результате происходит  резкое расширение    и расслабление верхушки. Именно в этот момент «верхушечный толчок»  легко  пальпируется врачом. В классической концепции этот период называется фазой  изоволюмического сокращения (ИВС). Но  оно не отражает действительности, т.к.  ИВС начинается  увеличением давления и   (пусть небольшим) уменьшением объема  желудочка.

Фаза изгнания (рис. 12 В).

 За фазой компрессии   следует фаза изгнания, которая соответствует времени последующего увеличения давления в желудочке  до его вершины (красная линия 2 на кривой давления ЛЖ). В этот момент увеличение давления   соответствует укорочению  желудочкового конуса  при нисходящем смещении  фиброзных колец.    Это движение,  связанное с сокращением нисходящего сегмента «полосы», происходит при  одновременном  вращении против часовой стрелки (циклический сдвиг) основания желудочков, вовлекающее во вращение всю массу желудочков.  В результате такого вращения-скручивания осуществляется изгнание крови  из желудочков в аорту и легочную артерию.

По  классическим представлениям этот период соответствует фазе  быстрого изгнания. Считается, что в фазу изгнания полости  желудочков   уменьшаются («поперечное укорочение»). На самом деле это всего лишь «оптический обман»  (виден при МРТ),  когда происходит снижение  желудочкового конуса.  Доказано, что  верхушка конуса неподвижна   в течение всего сердечного цикла.

Затем следуют две фазы диастолы:

1. фаза декомпрессии,

2. фаза всасывания

 

Фаза декомпрессии (рис. 12Г).

 За фазой изгнания следует фаза декомпрессии (или расслабления),  в течение которой давление в желудочках уменьшается, не достигая предсердного уровня (красная линия Г на кривой давления). Уменьшение давления  происходит  при частичного удлинения  желудочкового конуса,   происходящего при подъеме (восходящее движение) основания желудочков. Это движение - следствие начального сокращения восходящего сегмента «полосы». Сокращение восходящего сегмента, происходит  при одновременном вращении основания желудочков по часовой стрелке (циклический сдвиг), т.е. к частичному раскручиванию всей массы желудочков. В эту фазу остаточный объем крови в полостях желудочков освобождается от сжатия. Фаза «компрессии»  по классической концепции охватывает фазу медленного изгнания и фазу изоволюмического расслабления. Это  название «isovolumetric» так же не соответствует действительности, так как уменьшение давления в этот период  предполагает  некоторое увеличение объема полостей желудочков.

Фаза всасывания (рис. 12.Д)  следует  за фазой декомпрессии и  длится до конца второго пика увеличения желудочкового давления (красная линия Д). Уменьшение давления в фазе всасывания  совершается при финальном удлинении желудочкового конуса в результате  последнего восходящего движения  основания желудочков. Это движение также осуществляется   сокращением восходящего сегмента верхушечного цикла. Его пространственная ориентация такова:  восходящий сегмент генерирует заключительное вращение по  часовой стрелке основания желудочков (циклический сдвиг), которое, в свою очередь, приводит к раскручиванию всей массы желудочков.  В эту фазу  происходит активное всасывание крови из предсердий. Фаза всасывания соответствует периоду быстрого наполнения по классической концепции, когда происходит  поперечное расширение полостей желудочков. Но, как  было показано   при МРТ, это  также оптический обман, т.к. иллюзия расширения   создается восходящим движением основания желудочков.

Затем  следует диастазис.

Диастазис включает: фазу дренажа и сокращения предсердий (рис. 12A)

 Фаза дренажа,  начинается с фазы всасывания и  заканчивается сокращением предсердий, как раз перед  компрессией (красная линия А на  кривой давления ЛЖ).

 

        

Рис. 12.

 

 Постоянное низкое давление в период диастазиса  сопутствует полному расслаблению, отдыху «полосы» миокарда. Расширение полостей желудочков, начавшееся  при  сокращении восходящего сегмента закончено. Желудочки заполнены,  и   поступление крови  из предсердий  к этому времени минимально. По классической концепции диастазис принадлежит диастоле, и  предшествует фазе сокращения предсердия. Термин  диастазис [от греческого 'диаметра' (чтобы пройти) и «стазис» (застой)] очень точно отражает происходящее - прерывание предсердно-желудочкового кровотока. Образно говоря, это и есть медленное «капание крови».  Феномен сокращения предсердий при наполнении желудочков, даже согласно классической концепции,  недостаточно понятен.  

 

 

Понимание механизмов наполнения желудочков сердца в настоящее время трудно даже для тех, кто полностью углубился в изучение «полосы» миокарда. И не смотря на убедительное доказательство того, что наполнение ЛЖ облегчается отрицательным пассивным давлением (всасыванием), производимым нормальным ЛЖ, по-прежнему остается непонятным, как происходит это всасывание?

Появление силы, создающей мощное всасывание,  связано с множеством  различных  факторов. Прежде всего, главным источником силы всасывания в диастолу, считается подвижное взаимодействие между упругими и сократительными элементами стенок желудочков. Систолическое сокращение миокарда, уменьшая объем желудочков ниже уровня равновесия, приводит к упругой деформации сети коллагена. Потенциальная энергия продольных коллагеновых волокон может являться  такой силой эластичного движения в диастолу. Тем не менее, есть многочисленные анатомические и функциональные данные, заставляющие усомниться в этом предположении. Функциональное устройство коллагеновой сети миокарда (эндо- и эпикардиальные волокна) и способность ее к сокращению была описана Le Grice (169). Им была высказана мысль, о том, что сократительные «механизмы» находятся не только в миокарде. Недавно была описана особая роль в сокращении внутриклеточных белков (например, титин). Они определяют равномерность распределения нагрузки и напряжения в стенках желудочков, которые, в свою очередь, поддерживает структурную и функциональную стабильность саркомера. Было доказано, что стабильность длины саркомера (2.25-1.5 мм) существует у человека и в смежных миоцитах. При укорочении саркомера на 10-20 %, в сердце фракция изгнания сохраняется в пределах 60 %, а систолическое утолщение стенки поддерживается на уровне до 30 %. Вероятно, существует некий коэффициент (или фактор) «усиления», который  улучшает  систолическую функцию миокарда. Пространственная организация сегментов «полосы», их последовательная активация и взаимодействие с динамическим каркасом крови с использованием принципа «рычага» объясняют анатомические и механические факторы  повышения  функциональной активности  миокарда. Было отмечено, что до 50 % нормального систолического утолщения стенки связано с увеличением диаметра миоцитов, и более 50 % – вследствие поперечного укорочения среза данного уровня миокарда. Были доказаны и факты значительного изменения толщины обоих циклов миокарда при систолическом сокращении, а так же  и того, что утолщение одного сегмента миокарда отражает работу не только его собственных волокон, но и работу волокон других сегментов. Эти наблюдения не соответствуют теоретическому объяснению архитектоники и последовательности активации сегментов «полосы». Поэтому, утолщение стенки желудочка в систолу, по-видимому, происходит благодаря нескольким видам движения в последовательности  продольного сокращения «полосы». Гистологическое строение волокон миокарда (т.е. трехмерная структура, расположение кардиомиоцитов) определяет и утолщение и утончение каждого сегмента при продольном укорочении его волокон. Эти же объяснения касаются и коллагеновой сети. Следствием этих процессов является  пассивность упругих  деформационных сил  стенок (по сравнению с активным мышечным сокращением). Лучшее этому доказательство – скорость наполнения желудочка, которую нельзя объяснить медленной, пассивной эластической силой. Такая мощная сила отдачи может принадлежать только мышечному сокращению. Но и этого объяснения причины «заключительного» сокращения недостаточно для понимания эффективного желудочкового наполнения, например, при тахикардии, что еще предстоит понять.

 

 

Рекомендуем посмотреть:

«Тканевое допплеровское исследование миокарда» -2  

Есть вопросы по «Тканевое допплеровское исследование миокарда» -1?

Ваше имя:

Email:

Ваш вопрос: