Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время измерение у человека конечно-диастолического давления при помощи зонда не является сложной задачей. Большой объем желудочков — характерная черта многих заболеваний сердца у человека, особенно при сердечной недостаточности.
и потому все приведенные выше соображения имеют большое Практическое значение. Немаловажное недавнее достижение — создание особых ультразвуковых приборов, которые работают по принципу корабельного эхолота. Они позволяют определять размеры левого желудочка (эхокардиография) через стенку грудной клетки и следить за движением стенки желудочка (а следовательно, и за скоростью укорочения мышцы) на протяжении всего сердечного цикла. Тем самым ультразвуковые приборы открывают путь к бескровному способу оценки размеров сердечной камеры, а вместе с измерением давления при помощи зондов — и к возможности впрямую исследовать соотношения давление — объем в разнообразных экспериментальных и клинических условиях.
Итак, для описания условий, при которых в любом эксперименте начинается сокращение желудочка, конечно-диастолическое давление может быть чрезвычайно полезным параметром, хотя нельзя утверждать, что его абсолютное значение однозначно связано с длиной мышечных волокон в состоянии покоя. Этот метод неоценим для изучения целого сердца, в частности как простой способ наблюдения за длиной покоящейся мышцы сердечной стенки.
Таким образом, измерение конечно-диастолического давления позволяет, по крайней мере частично (для фазы диастолы), избежать необходимости измерения объема как показателя длины мышечных волокон. Для фазы систолы, во время которой объем желудочка изменяется по мере изгнания крови, проблема возникает снова. Правда, в этом случае с ней справиться легче: в опытах на животных можно измерить скорость изгнания крови из желудочка, используя расходомер, датчик которого расположен на аорте или на легочном стволе (этим методом получены записи скорости кровотока на рис. 11.6). Измеренная скорость кровотока несомненно связана со скоростью укорочения мышечных волокон, однако и здесь есть свои сложности: по геометрическим причинам это соотношение нелинейно. Например, если обратиться к эллипсоидальной модели желудочка с фиксированной большой осью, то окажется, что малая ось, а следовательно, и сегменты окружности укорачиваются пропорционально квадратному корню из изменения объема, а абсолютное укорочение зависит от начальной длины этой оси. Таким образом, при установлении количественного соотношения между поведением целого желудочка и мышечных волокон опять возникают геометрические проблемы *).
•) Если, рассматривая возможность использования моделей мышечного волокна для описания работы целого желудочка, мы хотим использовать как можно более строгий подход, то иам нужно знать скорость укорочения сократи гельного элемента мышцы, а ие всего волокна Для этого следует либо предположить, что напряжение во время систолы остается постоянным (так что последовательный упругий элемент сохраняет постоянную длину), либо (чтобы можно было использовать для пересчета даииые о скорости укорочения всего волокна) обра-
За исключением очень специальных условий, измерить мгновенную скорость кровотока в аорте человека невозможно, и единственным выходом является измерение минутного объема сердца обычными методами, например методом разведения индикатора. Этот метод дает величину объемной скорости кровотока (расхода крови), усредненную по времени. Ее можно разделить на частоту сокращений сердца и получить величину ударного объема, но нельзя использовать для описания мгновенных событий во время систолы.
Еще одним представляющим интерес параметром является нагрузка, против которой кровь изгоняется из желудочка. Оценить ее достаточно точно наиболее трудно. Когда в начале систолы давление в желудочке повышается до уровня, слегка превышающего давление в аорте, аортальный клапан открывается и начинается фаза изгнания (укорочения мышцы). На первый взгляд давление в аорте (которое при нормальной систоле лишь ненамного отличается от давления в желудочке, см. рис. 11.5) во время этой фазы представляет собой аналог той «рабочей нагрузки», против которой укорачивается изолированная мышца (см. рис. 11.12), так же как конечно-диастолическое давление аналогично «предварительной нагрузке», которая определяет начальную длину мышцы и ее предварительное натяжение. Однако, как мы видели раньше, чтобы выразить нагрузку на мышцу желудочка в величинах, аналогичных нагрузке, применяемой в опытах на изолированной мышце, необходимо от давления в полости желудочка перейти к напряжению в его стенке. Эти величины связаны между собой через геометрические параметры — объем и толщину стенки желудочка. Последние же, как и давление, в течение фазы изгнания меняются. Объем желудочка во время систолы снижается довольно равномерно, но давление в нем сначала возрастает, а потом падает (рис. 11.5). Поэтому если мы предположим, что желудочек обладает упругостью, и рассмотрим окружное напряжение, то обнаружим, что в начале систолы оно может быть примерно постоянным, но затем, по мере уменьшения радиуса кривизны и увеличения толщины стенки, уменьшается. Таким образом, напряжение падает быстрее, чем давление [см. уравнение (7.6)]. Другими словами, соотношение объем — давление для сокращающегося желудочка отличается по форме от соотношений длина — натяжение для изолированных мышечных волокон, и использование систолического давления для описания нагрузки на уровне мышечных волокон в лучшем случае будет очень грубым приемом. Мы опять сталкиваемся с проблемой, обусловленной
