2 курс / Нормальная физиология / Новые_теории_деятельности_сердца_и_мышечного_сокращения_Завьялов

рикарда. Прекращение растяжения (диастолы) миокарда толчком вызывает мгновенное повышение давления в желудочках, вызывающее закрытие входящих клапанов.

Таким образом, диастолическая функция желудочков сердца по времени совпадает на аппроксимированном сигнале колебания клапанов (ФКГ и СКГ) со вторым (начало диастолы) и третьим (конец диастолы) тонами, а на ЭКГ соответствует зубцу U. Сегмент U–P не участвует в кровенаполнении желудочков сердца. Кровенаполнение желудочков происходит только на протяжении зубца U. Зубец U на ЭКГ – диастола желудочков сердца.

2.4.Результаты исследований при тахикардии

Вспециальной литературе постоянно затрагивается вопрос об эффективности частого пульса для перекачивания крови [3; 6; 11; 25; 26; 33; 37; 39; 48; 49; 54; 57; 60]. Боль-

шинство физиологов стоят на позиции, что максимума выброса крови за одно сокращение сердце достигает уже при тахикардии 110–140 уд./мин. Затем увеличение минутного объема крови происходит только за счет увеличения частоты сокращения, а систолический объем даже уменьшается в связи с уменьшением времени наполнения желудочков кровью при более частых сокращениях [60].

Falcow и Neil [57] подтверждают факт сокращения времени диастолы (кровенаполнения) сердца в 4,2 раза во время интенсивной мышечной нагрузки (в покое – 0,55 с, в нагрузке – 0,13 с), однако при этом констатируют увеличение систолического объема в 2 раза – с 70 мл в покое до 140 мл при пульсе 180 уд./мин. Эти противоречия не могут не насторожить вдумчивого ученого. В самом деле, как это получается, что уменьшение времени наполнения сердца при учащении ритма приводит к увеличению выброса? Ведь уменьшение времени наполнения да еще во столько раз (4,2 раза) непременно должно привести к уменьшению напол-

61

нения, а, следовательно, и к уменьшению выброса за одно сокращение, так как резервы резидуального (остаточного) объема сердца не безграничны и могут быть в таком случае исчерпаны всего лишь за несколько сокращений.

Чередование диастолы и систолы – наполнения и выброса крови желудочками – является основой эффективности работы сердца. Нами доказано, что обе эти фазы активны со стороны сердца [21; 25].

Эффективнойсистоле(QRST)обязательнопредшествует эффективная диастола (U, сегмент U–Р, Р), равная по объему крови систолы – это основной закон сердца [33].

Отсюда важный вывод: гемодинамика сердца начинается с диастолы. Мы можем записать формулу работы серд-

Интервал Т–Р + QRST+ Интервал Т–Р + QRST+… (3) Поясним: интервал Т–Р – расстояние от конца зубца Т,

включая зубцы U и Р на ЭКГ (U, сегмент UР, Р).

Н.Д. Граевская и А.В. Чаговадзе [48] опубликовали в 1984 г. в руководстве для врачей по спортивной медицине рисунок без комментариев (рис. 2.19), в котором отразили динамику систолы и диастолы желудочков сердца на ЭКГ при учащении сердечного ритма с 60 до 180 уд./мин.

Рис. 2.19. Исчезновение диастолы (?!) при частоте сердечных сокращений 160 уд./мин.

по Н.Д. Граевской и А.В. Чаговадзе [48]

62

Из рисунка видно, что время наполнения желудочков сердца превращается в ноль (!) уже при частоте сердечных сокращений 160 уд./мин. (?!). Невероятно, но факт! Рассмотрим это подробно.

По общепринятому представлению о соответствии зубцов и интервалов­ ЭКГ механической деятельности сердца сердечный цикл делят на две основные фазы (рис. 2.20): систолу – выброс крови из желудочков (комплекс (QRST) и диастолу – кровенаполнение желудочков (интервал­ T–P, включающий зубец U, сегмент U–Р и зубец Р).

Рис. 2.20. Динамика интервалов, зубцов и сегментов ЭКГ при различной частоте сердечных сокращений

Во время мышечной работы, при тахикардии, когда частота сердечных сокращений (ЧСС) увеличивается, а сердечный цикл соответственно уменьшается, рисунок ЭКГ в корне изменяется­ (рис. 2.19 и 2.20). Уже при ЧСС 100 уд./ мин. (рис. 2.20) исчезает якобы «диастолический» элемент ЭКГ сегмент U–Р, вследствие чего зубцы Т, U, Р следуют друг за другом вплотную – фаза диастолы укорачивается за счет сегмента U–Р:

63

При ЧСС 170 уд./мин. ЭКГ еще больше преобразилась: исчез интервал T–P (диастола) – один из главных параметров деятельности сердца – время наполнения кровью (!). Сердечные циклы стали состоять только из систолических

Это означает, что при интенсивной работе сердце должно прекратить свою производительность? Если нет наполнения, тогда невозможен и выброс!? Но ведь во время тренировок, соревнований у спортсменов при ЧСС свыше 200 уд,/мин. минутный объем крови, по данным многих авторов, включая и наши, достигает 30–40 литров [55, с. 255; 52, с. 198, 202], а это значит, что сердце за одно сокращение выбрасывает на периферию свыше 200 мл крови. Это в 4–5 раз больше (!), чем в покое, и все это при исчезнувшей диастоле? Невероятно! Т. е. очевидно невероятное: исключить фазу диастолы из такого сердечного цикла нельзя, так как без наполнения нет выброса, а без кровообращения невозможна не только мышечная работа, но и жизнь.

Цитируем Е.Б. Бабского, А.А. Зубкова и Г.И. Косицкого: «При очень большой работе, например, при требующих огромного мышечного напряжения в спортивных соревнованиях, даже у хорошо тренированных спортсменов наряду с увеличением систолического объема отмечается учащение сердечных сокращений, а, следовательно, увеличение кровоснабжения работающих мышц, в результате чего создаются условия, обеспечивающие большую работоспособность. Число сердечных сокращений даже утренированных может достигать при большой нагрузке 200 и более уд./

мин.» [55, с. 255].

Во время систолы в покое сердцем выбрасывается 60– 80 мл крови при ЧСС 70 уд./мин. [1, с. 255]. Во время мы-

64

шечной интенсивной работы (30 л : 200 уд/мин. = 0,15 л = 150 мл или 40 л : 200 уд./мин. = 0,2 л = 200 мл) расчетный систолический объем составляет 150–200 мл (!).

По «странной случайности» практически все авторы избегают называть очевидные цифры систолического объема во время физической нагрузки, а ведь при «исчезновении диастолы» систолический объем возрастает (150:60=2,5; 150:80=1,9 или 200:60=3,3; 200:80=2,5) в 2–3 раза (?!), что противоречит «принятой» теории, и до сих пор авторы даже не пытались это объяснить.

В этом плане Дж. Х. Уилмор и Д. Л. Костилл [52, с. 198] более категоричны и приводят данные максимального ударного объем крови – «свыше 220 мл» (табл. 2.1.).

Таблица 2.1

Типичные показатели ударного (систолического) объема крови при различных уровнях тренированности, мл

Вот как комментируют эти результаты Уилмор Дж. Х. и Костилл: «У каждой отрасли знаний есть своя дилемма. Физиология упражнений – не исключение. Дилемма, стоящая перед ней, следующая: обеспечивает ли повышенный систолический объем пониженную частоту сердечных сокращенийилипониженнаячастотасердечныхсокращенийобеспечивает повышенный систолический объем? На этот вопрос пока не получен ответ» [52, с. 201].

Наши следующие исследования посвящены ответу на этот вопрос, т. е. «поиску» диастолы во время сердечной тахикардии, и связаны с изучением диастолической функ-

65

ции сердца при тахикардии, вызванной физической нагрузкой. При решении этой проблемы нами в течение свыше 40 лет исследовалось более 50 тысяч человек при выполнении различных физических упражнений, во время спортивной тренировки, соревнований в различных видах спорта с диапазоном от малоподвижных людей до чемпионов мира и Олимпийских игр.

Для поиска диастолической функции сердца исследовали студентов 18–24 лет в покое, затем испытуемые выполняли несколько раз задания на приседания от 1 до 30 раз за 30 секунд для постепенного увеличения частоты сердечных сокращений. После каждого задания проводилось исследование лежа на специальной платформе с регистрацией ее колебаний. Одновременно регистрировались ЭКГ, ФКГ и СКГ.

Колебания платформы, ФКГ и СКГ в блоке анало- го–цифрового преобразователя выделялись, анализировались, фильтровались с целью устранения помех и усиливались по совпадающим амплитудным и временным параметрам. Таким образом, удавалось выделять чистые аппроксимированные сигналы колебания клапанов при работе сердца в условиях тахикардии.

На рис. 2.21 представлены результаты этих исследований. На рис. 2.21–а ЭКГ и ФКГ покоя с ЧСС 70 уд./мин продолжительность сердечного цикла – 0,86 с, продолжительность зубца U, II–III тонов (диастолы) – 0,2 с, QRST (систолы) – 0,36 с, зубца Р – 0,13 с, сегмента UР – 0,14 с, сегмента РQ – 0,03 с. На рис. 2.21–б ЭКГ и ФКГ при тахикардии 100 уд./минпродолжительностьсердечногоцикла–0,6с,продол- жительность зубца U, II–III тонов (диастолы) – 0,13 с, QRST (систолы) – 0,31 с. Наблюдается небольшое укорочение систолы всего на 0,05 с и значительное укорочение диастолы (зубца U, II–III тон) в 1,5 раза, продолжительность зубца Р – 0,13 с и сегмента РQ – 0,03 с остались неизменными.

66

Рис. 2.21. ЭКГ и ФКГ при различном сердечном ритме: а – ЧСС 70 уд./мин; б –тахикардия 100 уд./мин, наблюдается значительное (в 1,5 раза) укорочение диастолы (зубец U, II–III тон); в – тахикардия 170 уд./мин, наблюдается укорочение систолы (в 1,6 раза) и диастолы (в 2,5 раза); – продолжительность диастолы желудочков

На рис. 2.21–в ЭКГ с тахикардией 170 уд./мин продолжительность сердечного цикла – 0,35 с; зубца U, II–III тонов (диастолы) – 0,08 с; QRST (систолы) – 0,22 с. Наблюдается явное, по сравнению с исходной, в 1,6 раза укорочение систолы и значительное укорочение диастолы в 2,5 раза. Сегмент РQ (0,03 с) остался неизменным.

Интересно, что сегмент РQ сохраняет свою продолжительность (0,03 с), несмотря на укорочение сердечных комплексов с тем, чтобы предсердия и в экстремальных условиях тахикардии могли сокращаться при расслабленном миокарде желудочков, так как сила их сокращения значительно меньше, чем желудочков, и предсердного эффекта наполнения при их одновременном сокращении с желудочками не будет.

В процессе укорочения сердечных циклов при тахикардии постепенно происходит сближение различных фаз деятельности сердца. Систола желудочков заканчивается при тахикардии раньше в связи с наложением на окончание систолы (зубец Т) диастолической фазы (зубца U). Всвою очередь начало диастолической фазы как бы поглощается окончанием систолического процесса, укорачивая во времени диастолу желудочков (взаимодействие сил сокращения миокарда и возрастающего отрицательного давления в перикардиальной полости).

67

Импульс к сокращению сердца, идущий из синусового узла, заставляет сокращаться предсердия при незавершенной диастоле желудочков. Это не вредит работе сердца, а, наоборот, способствует эффективности диастолической фазы: во время диастолы при мощном потоке венозной крови из предсердий в желудочки, сокращение последних значительно ускоряет поток, способствуя быстрому и полному наполнению желудочков при даже очень высокой тахикардии.

Сохранение сегмента PQ (задержка проведения импульса в атриовентрикулярном узле) при тахикардии защищает (гарантирует) от одновременного сокращения предсердий и желудочков. Одновременное сокращение предсердий и желудочков может привести к нарушению гемодинамики, перенапряжению миокарда всех камер сердца и повреждениям с летальным исходом.

Подводя итоги исследований сердца при тахикардии, необходимо отметить следующее:

1.При тахикардии диастолическая функция желудочков сердца по времени совпадает на аппроксимированном сигнале с колебаниями клапанов со II (начало диастолы) и III (конец диастолы) тонами, а на ЭКГ соответствует зубцу U.

2.При тахикардии постепенно по мере учащения ритма сердца исчезает сегмент U–Р, а зубец U накладывается на конечную часть зубца Т электрокардиограммы и совпадает по времени с зубцом Р (систола предсердий).

3.Совпадение по времени зубцов U и Р при большой тахикардии соответствует и способствует эффективной диастоле желудочков сердца.

4.Сохранение сегмента PQ (задержка проведения импульса в атриовентрикулярном узле) при тахикардии устраняет одновременное сокращение предсердий и желудочков.

Таким образом, диастолическая функция желудочков сердца по времени совпадает на аппроксимированном сигнале колебания клапанов со вторым (начало диастолы)

68

и третьим (конец диастолы) тонами, а на ЭКГ соответствует зубцу U. Сегмент U–P не участвует в кровенаполнении желудочков сердца. Кровенаполнение желудочков происходит только на протяжении зубца U. Зубец U на ЭКГ отражает диастолу желудочков сердца.

2.5. Моделирование диастолы сердца

Дальнейшие исследования были проведены в Белорусском государственном университете при участии кафедр ядерной физики (изготовление деталей модели, комплектация приборами, включая индикацию результатов и сборка, зав. кафедрой профессор С.С. Шушкевич) и физиологии человека и животных (подготовка и установка мышечного препарата, зав. кафедрой профессор Е.Ф. Лунец). Была построена установка, моделирующая отдельные элементы работы сердца (рис. 2.22), смонтированная на опорных стойках и несущей платформе.

Рис. 2.22. Установка, моделирующая элементы работы сердца: 1 – опорная стойка;

2 – клапан одностороннего действия; 3 – декомпрессионный насос; 4 – вакуумметр внутренней камеры; 5 – несущая платформа; 6 – регулятор впуска воздуха; 7 – заслонка воздуха; 8 – реле заслонки воздуха; 9 – контрольная лампочка; 11 – реле;

12 – вакуумметр и воздуховод внешней камеры; 13 – электроконтактная пластина; 14 – резиновая пленка внутренней камеры

На несущей платформе сверху имеются отверстия для установки декомпрессионного насоса с клапаном одностороннего действия, специального манометра (вакуумметр) для индикации давления ниже атмосферного, регулятора

69

впуска воздуха с подвижной заслонкой и электроконтактами для подключения секундомера.

Снизу на платформе герметично закреплены резиновая пленка внутренней камеры – прозрачный надувной резиновый шарик и стеклянная полусфера, имитирующая перикард. Пространство между пленкой и полусферой имитирует перикардиальную полость.

В центре резиновой пленки герметично закреплена металлическая контактная пластинка, а в центре сферы имеется отверстие откачивания воздуха с электроконтактами, сигнализирующими о прижатии пленки к сфере (лампочка) и пуске или остановке секундомера. К нижнему отверстию стеклянной полусферы герметично присоединяется двойной штуцер для подключения вакуумметра с индикацией давления ниже атмосферного и декомпрессионного насоса.

Рис. 2.23. Фазы работы установки, моделирующей отдельные элементы работы сердца (пояснение в тексте)

Рассмотрим рис. 2.23. Подключив насос к нижнему отверстию и через реле к нижним контактам параллельно контрольной лампочке (поз. 1), выкачиваем воздух из «пери-

70