книги / Экспериментальные методы в биомеханике

ренцирования с целью получения первой производной, которая позволяет составить представление о скорости изменения апекскардиограммы в единицу времени.

АКГ характеризует:

1)объемные процессы сердечной деятельности;

2)ударный объем сердца (систолический выброс);

3)характер наполнения кровью полостей сердца;

4)давление в полостях сердца;

5)сократительную способность миокарда.

Методика. Регистрацию АКГ производят синхронно с ЭКГ и ФКГ [2, 8, 10]. Больного укладывают спиной на кушетку, на конечности накладывают электроды для записи ЭКГ во II отведении. Для записи ФКГ микрофон устанавливают в месте прикрепления IV ребра к грудине слева (точка Боткина).

Для регистрации АКГ левого желудочка пальпаторно на грудной клетке определяют точку максимальной пульсации сердца, т. е. точку верхушечного толчка, и здесь плотно фиксируют датчик. Если в положении лежа верхушечный толчок пальпируется не четко, то пациента укладывают на левый бок. Записывают АКГ на неполном вдохе, со скоростью 50 или 100 мм/сек. Для регистрации АКГ правого желудочка датчик закрепляют в V межреберье около грудины.

Рис. 3.13. Элементы нормальной апекскардиограммы левого желудочка

111

АКГ здорового человека состоит из ряда волн, отражающих механическую работу сердца (рис. 3.13). Форма и амплитуда зубцов АКГ зависят: 1) от формы грудной клетки, 2) от толщины подкожной жировой клетчатки. Кривая АКГ начинается с небольшой положительной волны а, которая обусловлена систолой предсердий и записывается после окончания зубца Р на ЭКГ. За волной а в начальной части каждого цикла сердечного сокращения регистрируется основная положительная большой амплитуды волна Е. Последняя начинается крутым подъемом из точки В и обычно совпадает с началом низкочастотных колебаний I тона. Интервал от зубца Q на ЭКГ до точки В отражает электрокинематическую латентность сердца и составляет 0,015–0,03 с. Отрицательная волна от вершины волны а до точки В обусловлена резким увеличением полости левого желудочка от дополнительного поступления крови во время систолы левого предсердия. На подъеме В–Е на АКГ, связанном

сформированием верхушечного толчка, наблюдается небольшой излом (с), синхронный с первыми высокочастотными осцилляциями I тона ФКГ и соответствующий закрытию предсердножелудочкового клапана. Интервал В–с характеризует время фазы асинхронного сокращения. Вершина основной волны Е регистрируется за I тоном и почти совпадает с началом анакроты сфигмограммы и началом изгнания крови из левого желудочка. Интервал с–Е характеризует время фазы изоволюмического сокращения. Кривая после точки Е образует плавное закругление, прерывающееся точкой f , возникает за 0,02–0,04 с до начала II тона сердца и указывает на конец механической систолы желудочка и начало периода расслабления. Сердце в этот момент перемещается от грудной стенки, и кривая начинает снижаться. Интервал Е–f формируется в связи

стем, что во время изгнания крови из левого желудочка сердце прижато к грудной стенке. На спуске от точки f на уровне осцилляций аортального компонента II тона регистрируется излом d, связанный с закрытием клапанов аорты. Точку d принимают за окончание протодиастолического периода и начало фазы изоволюмического расслабления. Интервал f–d составляет длительность протодиастолического периода. Спуск кончается самой низкой точкой О, которая совпадает с открытием двустворчатого клапана. Ин-

112

тервал d–О характеризует фазу изоволюмического расслабления левого желудочка. От точки О идет крутой подъем до точки I, совпадающей с III тоном на ФКГ. Волна I возникает в результате растяжения стенки желудочка быстрым поступлением крови из левого предсердия после открытия предсердно – желудочкого клапана и характеризует фазу быстрого наполнения. Дальше наблюдается медленный подъем до волны а, отражающей фазу медленного наполнения (рис. 3.14).

3.6. Эхокардиография

Это метод изучения положения и движения структур сердца посредством отраженного импульсного ультразвука [2]. Акустическими поверхностями в средостении являются передняя стенка грудной клетки, стенки четырех камер сердца – левого и правого предсердий, левого и правого желудочков, двух- и трехстворчатые атриовентрикулярные клапаны, их подклапанный аппарат (хорды, сосочковые мышцы), поддерживающий створки клапанов, полулунные клапаны аорты и легочной артерии, стенки этих сосудов, перикардиальная сумка и легкие (рис. 3.15). Ультразвук отражается от этих анатомических образований вследствие явных различий их акустического сопротивления и поэтому может определять положение их поверхностей. Поскольку скорость ультразвука в мягких

113

тканях относительно постоянна, можно делать точные сопоставления глубины отраженных акустических поверхностей.

Рис. 3.15.. Эхокардиограмма здорового человека: 1 – аорта; 2 – левое предсердие; 3 – митральный клапан; 4 – межжелудочковая перегородка; 5 — задняя стенка левого желудочка

Варианты эхокардиографического исследования

1.Двухмерная эхокардиография (В-режим). Двухмерная эхокардиография позволяет в реальном времени оценить размеры полостей сердца, толщину стенок желудочков, состояние клапанного аппарата, подклапанных структур, глобальную и локальную сократимость желудочков, наличие тромбоза полостей и т. д.

2.М-режим. Регистрируется траектория смещения какой-либо точки, например клапана аорты, желудочков, стенки желудочков. На графике М-развертки по вертикали откладывается расстояние, по горизонтали – время. Синхронная регистрация ЭКГ позволяет точно охарактеризовать все моменты сердечного цикла. Для регистрации смещения соответствующих точек сердца ультразвуковой датчик устанавливается в область ультразвукового окна – это область на грудной клетке, где нет легких. Меняя положение датчика можно посылать ультразвуковой луч под различными углами. В том случае, когда в парастернальной позиции (по краю грудины) курсор М-режима располагается строго перпендикулярно изображению сердца, измерения могут быть проведены с большой точностью.

114

Если изображение сердца и курсор расположены под углом, все размеры камер сердца будут значительно завышены и могут быть неправильно истолкованы.

Внастоящее время применяется как вспомогательный режим преимущественно для измерений при проведении эхокардиографического исследования.

3. Допплер-эхокардиография позволяет неинвазивно оценить параметры центральной гемодинамики. Проведение доплеровского исследования подразумевает высокий технический навык в проведении двухмерного исследования, знание топографической анатомии и гемодинамики сердца. Допплеровские методики позволяют получить большой объем информации без применения инвазивных методов исследования.

Вэхокардиографии используют следующие варианты допп-

лера:

– импульсный допплер (PW - pulsed wave);

– импульсный высокочастотный допплер (HFPW-high frequency

pulsed wave);

–постоянноволновой допплер (CW - continuo use wave);

–цветовой допплер (Color Doppler);

–цветовой М-модальный допплер (Color M-mode);

–энергетический допплер (Power Doppler);

–тканевой скоростной допплер (TissueVelosity Imaging);

–тканевой импульсный допплер (Pulsed Wave TissueVelosity

Imaging).

Импульсный допплер (Pulsed Wave, или PW). Графическая раз-

верстка импульсно-волнового допплера отражает характер кровотока в конкретной данной точке, в месте установки контрольного объема. Точка установки контрольного объема называется базовой линией. По вертикали на графике откладывается скорость потока, по горизонтали – время. Все потоки, которые в конкретной данной точке движутся к датчику, располагаются на графике выше базовой линии; все потоки, которые движутся от датчика – ниже нулевой линии. Помимо формы и характера кровотока на графике можно зафиксировать щелчки открытия и закрытия створок клапанов, дополнительные сигналы от хорд створок и стенок сердца. Импульс-

115

ный допплер имеет скоростной предел (не более 2,5 м/с ), поэтому с его помощью нельзя зарегистрировать потоки, имеющие высокую скорость.

Импульсный высокочастотный допплер (HFPW - high frequency pulsed wave). Несколько контрольных объемов располагаются один за другим на различной глубине. Это позволяет регистрировать кровоток, скорость которого превышает 2,5 м/с.

Постоянноволновой допплер (CW – Continuous Wave Doppler).

Позволяет регистрировать высокоскоростные потоки. Недостаток метода состоит в том, что на графике регистрируются все потоки по ходу луча. Методика CW допплеровского исследования позволяет произвести расчеты давления в полостях сердца и магистральных сосудов в ту или иную фазу сердечного цикла.

Основным уравнением CW является уравнение Бернулли, позволяющее рассчитать разницу давления или градиент давления. С помощью уравнения можно измерить разницу давления между камерами в норме и при наличии патологического, высокоскоростного кровотока.

Цветовой допплер (Color Doppler) – аналог импульсного допплера, где направление и скорость кровотока картируется различным цветом. Так, кровоток к датчику принято картировать красным цветом, от датчика – синим цветом. Турбулентный кровоток картируется сине-зелено-желтым цветом.

Цветовой M-модальный допплер (Color M-mode). Сопоставле-

ние M-модального режима и цветового допплера при проведении курсора через ту или иную плоскость, позволяет оценить фазы сердечного цикла и изменение кровотока по сравнению с нормой.

Энергетический допплер (Power Doppler). Применяется для ре-

гистрации низкоскоростного кровотока, поэтому в кардиологии он пока не находит активного применения. При использовании энергетического допплера теряется направление кровотока. В настоящее время энергетический допплер используют в сочетании с контрастными веществами (левовист и др.) для изучения кровоснабжения миокарда.

Тканевой допплер (Tissue Velocity Imaging). Принцип данного метода основан на картировании направления движения тканей оп-

116

ределенным цветом. Таким образом, красным цветом обозначают движение к датчику, синим – от датчика. Изучая направления движения стенок левого и правого желудочков в систолу и диастолу с помощью TVI можно обнаружить скрытые зоны нарушения локальной сократимости. Совмещение двухмерного исследования в режиме TVI с M-модальным увеличивает точность диагностики.

Тканевой импульсный допплер (Pulsed Wave Tissue Velocity Imaging). Позволяет оценить графически характер движения стенки желудочков в конкретной данной точке. Выделяют систолический компонент, ранний и поздний диастолический компоненты. Данный вариант допплера позволяет проводить картирование миокарда и увеличивает точность диагностики у больных с ишемической болезнью сердца.

4.Чреспищеводная эхокардиография (моно-, би- и мульти-

плановая). Исследование сердца через пищевод с использованием специальных датчиков. Информативность метода очень высокая. Противопоказанием служит наличие сужения пищевода.

5.Стресс-эхокардиография (с использованием физической нагрузки, чреспищеводной электростимуляции или медикаментозной нагрузки). Широко применяется у больных с ишемической болезнью сердца.

6.Трехмерное и четырехмерное моделирование сердца –

компьютерный анализ изображения и построение объемного изображения камер сердца, створок клапанов, кровотока и т. д.

7.Внутрисосудистый ультразвук – исследование коронарных артерий с использованием специального внутрисосудистого датчика малого диаметра. Инвазивный ультразвуковой метод. Используется параллельно с коронарографией.

8.Контрастная эхокардиография. Применяется для контра-

стирования правых камер сердца при подозрении на дефект, или левых камер сердца для исследования кровоснабжения миокарда. Информативность метода контрастирования левых камер сердца сопоставима со сцинтиграфией миокарда. Положительным фактором является отсутствие лучевой нагрузки на больного. Отрицательными факторами являются инвазивный характер метода и высокая цена препарата (левовист, альбунекс и т. д.).

117

3.7. Показатели гемодинамики и методы их измерения

3.7.1. Функциональная классификация сосудов

Гемодинамикой называют движение крови по сосудам [4, 8–10]. Кровеносные сосуды бывают следующих типов.

Буферно-компрессионные – крупные эластические сосуды (аорта и легочный ствол). Буферное свойство обеспечивает сглаживание перепада давления в сосудах между систолой и диастолой. Компрессионное действие этих сосудов заключается в поддержании давления во время диастолы за счет сокращения эластической стенки сосуда.

Сосуды распределения. Крупные артерии. Они распределяют систолический выброс по регионам. При увеличении работы органов региона кровоток увеличивается за счет снижения кровотока в неработающих регионах.

Сосуды сопротивления. К ним относятся артерии мышечного типа, артериолы, прекапиллярные сфинктеры. Сокращение мышечной стенки этих сосудов приводит к повышению артериального давления. При этом растет сопротивление движению крови. Эти сосуды являются главными регуляторами артериального давления.

Обменно-шунтовые сосуды. Обменные – капилляры, в которых происходит обмен веществ и газов между тканями и кровью. Шунтовые – это анастомозы между артериальными и венозными сосудами, обеспечивающие сброс крови по кратчайшему пути, минуя капиллярную сеть.

Емкостные сосуды. К ним относятся венозные сосуды, емкостные, так как они содержат 75 % объема всей циркулирующей крови. Эти сосуды обеспечивают временное и длительное депонирование (хранение) крови.

Временное депонирование осуществляется за счет расширения емкостных сосудов.

Длительное хранение крови происходит в печени, подкожном сосудистом сплетении, в селезенке. В депо селезенки хранится кон-

118

центрированная кровь (форменные элементы). Депо крови освобождается при увеличении потребности организма в кислороде, например во время физической работы.

Сосуды возврата – верхняя и нижняя полые вены.

3.7.2. Артериальное давление и его измерение

Величина артериального давления (иногда оно сокращенно обозначается АД) определяется силой сердечных сокращений, количеством крови, которое выбрасывается в сосуды при каждом сокращении сердца, сопротивлением, которое стенки кровеносных сосудов оказывают току крови и, в меньшей степени, числом сердечных сокращений за единицу времени. Кроме того, величина артериального давления зависит от количества циркулирующей в кровеносной системе крови, ее вязкости. Влияют на величину артериального давления также и колебания давления в брюшной и грудной полостях, связанные с дыхательными движениями, и другие факторы.

Виды АД: систолическое давление (СД), диастолическое (ДД), пульсовое (ПД – разность между СД и ДД.)

Среднединамическое давление (СДД) – это такое давление, какое бы без систолического выброса обеспечило движение крови. СДД = ДД + ПД/3.

Методы определения АД

Аускультативный – метод Короткова. Этот метод аиболее распространен, основан на выслушивании фонендоскопом звуковых явлений, возникающих в артерии при ее сдавлении и последующей декомпрессии.

Условия определения АД:

–одежда не должна сжимать место измерения;

–мышцы пациента должны быть расслаблены;

–артерия, в которой измеряется АД (рука или нога), должна находиться на уровне сердца;

–нулевая точка манометра на уровне артерии;

–плечо должно быть отведено от туловища.

119

Манжету накладывают выше локтевого сгиба или коленной ямки не плотно, свобода облегания около 2 см. С помощью груши накачивают воздух до прекращения пульсации лучевой артерии

идобавляют еще 15–20 мм. рт. ст. Фонендоскоп устанавливают

влоктевую или коленную ямку. Затем медленно со скоростью 2 мм. рт. ст. в секунду снижают давление в манжете. Когда давление

вманжете станет равно или несколько ниже давления в сосуде, кровь во время систолы преодолевает сдавленный участок и прорывается за манжету, это порождает звук. Давление воздуха, при котором появляются первые звуки (сосудистые тоны), соответствует СД. Это первая фаза звуков. При дальнейшем снижении давления начинают выслушиваться систолические колебания, прессионные шумы – вторая фаза звуков. Затем звуки сменяются громкими тонами – третья фаза. Далее звуки ослабевают, становятся неясными – четвертая фаза, и, наконец, исчезают – пятая фаза. Этот момент соответствует ДД, т. е. сосуд становится проходимым и в систолу

ив диастолу.

Второй метод – пальпаторный, основан на регистрации пульса ниже манжеты. После пережатия сосуда воздухом проводят декомпрессию, отмечая при этом давление на манометре, при котором появляется первая пульсовая волна. Это давление воздуха в манжете будет соответствовать СД. ДД эти методом не определяют.

Величина АД. Величина АД индивидуальна, но существуют и определенные ориентиры артериального давления, которые изменяются с возрастом.

У здоровых лиц давление в плечевой артерии в мм рт. ст.:

СД = 110–140; ДД = 60–90; ПД = 40–45; СДД = 90–100.

АД на ногах на 10–20 мм. рт. ст. выше указанных величин. С возрастом АД увеличивается и рассчитывается по формуле Волынского

СД = 102 + (0,6 × возраст); ДД = 63 + (0,4 × возраст).

Комитетом ВОЗ для лиц в возрасте от 20 до 60 лет предложено считать нормальным СД = 140 мм рт. ст.; ДД = 90 мм рт. ст.

Повышенным считается СД, равное или выше 160 мм рт. ст.; ДД, равное или выше 95 мм. рт. ст.

Пониженным считается СД, равное или ниже 100 мм рт. ст.; ДД, равное или ниже 60 мм. рт. ст.

120