Сердечный индекс
Исследование здоровья человека с сердечно-сосудистыми заболеваниями нуждается в определении «запасов» и функциональных возможностей. Особенно важны подобные характеристики в подборе тактики лечения тяжелых случаев, кардиогенного и токсического шока, при подготовке к оперативным вмешательствам на сердце.
Сердечный индекс не измеряется каким-либо прибором. Он относится к группе расчетных показателей. Это означает, что для его определения необходимо знать другие величины.
Какие показатели необходимо измерить для расчета сердечного индекса?
Для определения сердечного индекса нужны:
- объем кровообращения в одну минуту — объем крови проталкиваемый обоими желудочками за время 1 мин;
- общая площадь поверхности тела исследуемого человека.
Минутный объем кровообращения или сердечный выброс — измеряемый показатель. Его определяют с помощью специальных датчиков, находящихся на конце плавающего катетера.
Методика называется «термодилюцией». Используется регистрация разведения и «согревания» введенного физраствора или глюкозы (необходимо 5–10 мл) комнатной температуры до внутренней температуры в кровяном русле. Компьютерные программы в состоянии зарегистрировать и быстро вычислить необходимые параметры.
Следует точно соблюдать требования к методике, поскольку нарушение приводит к неточным результатам:
- вводить раствор быстро (в течение четырех секунд);
- момент введения должен совпадать с максимальным выдохом;
- провести 2 измерения и взять средний показатель, при этом разница не должна превышать 10%.
Чтобы рассчитать площадь общей поверхности человеческого тела, используют формулу Дю Буа, в которой скорректированные коэффициентами измеренные в кг вес тела и рост в метрах умножают на стандартный коэффициент 0,007184.
Формула и расшифровка
Поэтому он повышается при увеличении выброса в случаях:
- гипоксии тканей миокарда;
- повышения содержания углекислоты в крови;
- скоплении жидкой части крови (гиперволемии);
- тахикардии;
- повышения температуры тела;
- ускоренного метаболизма;
- стрессового состояния;
- в начальной стадии шока.
Уменьшение сердечного индекса сопутствует:
Читайте также:
- шоковому состоянию в 3-й и более стадии;
- тахикардии свыше 150 ударов за минуту;
- глубокому наркозу;
- снижению температуры тела;
- большой острой кровопотере;
- снижению жидкой части крови (гиповолемии).
В здоровом организме колебания индекса возможны за счет возрастных особенностей и пола.
Резервные границы показателя
В горизонтальном положении, находясь в покое, минутный объем здорового человека составляет в среднем 5–5,5 л/мин. Соответственно, при этих же условиях средний сердечный индекс будет 3–3,5 л/мин*м2.
При высоких физических нагрузках функциональные возможности сердечной мышцы возрастают до 300–400%. За минуту перекачивается 25–30 л крови.
Величина сердечного индекса изменяется прямо пропорционально.
Особенности оценки показателя
Сердечный индекс позволяет правильно подобрать лечение на разных стадиях шока и получить более точную диагностическую информацию.
Важно иметь в виду, что этот показатель никогда не оценивается самостоятельно. Он входит в группу гемодинамических величин в качестве равнозначимой информации совместно с:
- давлением в артериях, венах, камерах сердца;
- насыщением крови кислородом;
- ударными индексами работы каждого желудочка;
- показателем периферического сопротивления;
- коэффициентами доставки и утилизации кислорода.
Особенности возрастных изменений
С возрастом изменяется минутный объем крови, от которого зависит сердечный индекс. Из-за замедления сокращений сердца увеличивается ударный объем (за одно сокращение). Так у новорожденного малыша он на уровне 2,5 мл, в годовалом возрасте — 10,2 мл, а к 16 годам повышается до 60 мл.
У взрослого человека этот показатель составляет от 60 до 80 мл.
Показатель одинаков у мальчиков и девочек. Но с 11 лет он растет у мальчиков быстрее, и к 16 годам определяется небольшая разница: у юношей выше, чем у девушек. Но поскольку одновременно нарастает и масса, рост (а значит и площадь общей поверхности тела), то сердечный индекс не увеличивается, а даже уменьшается на 40%.
-
Читайте также:
Современное оборудование не требует ручных расчетов, а выдает комплексный результат анализа. Специалист сравнивает его со стандартными нормативами, проводит соотношение с другими аналитическими данными и судит о размере компенсаторных возможностей или патологических изменений.
Систолический индекс норма
В клинической литературе чаще используют понятие «минутный объем кровообращения» (МОК).
Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения — л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса. Сердечный индекс — это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м . Размерность сердечного индекса — л/(мин • м2).
В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв сердца в его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300—400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3—4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше — он достигает 500—700 %.
Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины минутного объема кровообращения ( МОК ) соответствуют диапазону 4—6 л/ мин (чаще приводятся величины 5—5,5 л/мин). Средние величины сердечного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин • м2) — чаще приводятся величины порядка 3—3,5 л/(мин • м2).
Рис. 9.4. Фракции диастолической емкости левого желудочка.
Поскольку объем крови у человека составляет только 5—6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиваться до 25— 30 л/мин, а у спортсменов — до 30—40 л/мин.
Факторами, определяющими величину величины минутного объема кровообращения ( МОК ), являются систолический объем крови, частота сердечных сокращений и венозный возврат крови к сердцу.
Систолический объем крови. Объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.
-
Читайте также:
В покое объем крови, выбрасываемый из желудочка, составляет в норме от трети до половины общего количества крови, содержащейся в этой камере сердца к концу диастолы. Оставшийся в сердце после систолы резервный объем крови является своеобразным депо, обеспечивающим увеличение сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном стрессе и др.).
Таблица 9.3. Некоторые параметры системной гемодинамики и насосной функции сердца у человека (в условиях основного обмена) 
Величина систолического (ударного) объема крови во многом предопределена конечным диастолическим объемом желудочков. В условиях покоя диастолическая емкость желудочков сердца подразделяется на три фракции: ударного объема, базального резервного объема и остаточного объема. Все эти три фракции суммарно составляют конечно-диастолический объем крови, содержащийся в желудочках (рис. 9.4).
После выброса в аорту систолического объема крови оставшейся в желудочке объем крови — это конечно-систолический объем. Он подразделяется на базальный резервный объем и остаточный объем. Базальный резервный объем — это количество крови, которое может быть дополнительно выброшено из желудочка при увеличении силы сокращений миокарда (например, при физической нагрузке организма). Остаточный объем — это то количество крови, которое не может быть вытолкнуто из желудочка даже при самом мощном сердечном сокращении (см. рис. 9.4).
Величина резервного объема крови является одной из главных детерминант функционального резерва сердца по его специфической функции — перемещению крови в системе. При увеличении резервного объема, соответственно, увеличивается максимальный систолический объем, который может быть выброшен из сердца в условиях его интенсивной деятельности.
Регуляторные влияния на сердце реализуются в изменении систолического объема путем воздействия на сократительную силу миокарда. При уменьшении мощности сердечного сокращения систолический объем снижается.
У человека при горизонтальном положении тела в условиях покоя систолический объем составляет от 60 до 90 мл (табл. 9.3).
Показатели гемодинамики
Кровяное давление и сопротивление кровотоку — это фундаментальные гемодинамические факторы, которые определяют тканевое, органное и системное кровообращение. Оценку этих факторов используют для характеристики физиологического состояния сердечно-сосудистой системы.
-
Читайте также:
Поток крови (Q) прямо пропорционален перепаду давления (ДР) и обратно пропорционален сопротивлению тока крови (R): Q – A P/R.
Например, минутный объем сердца, который является мерой потока крови от сердца, прямо пропорционален артериовенозной разнице давлений в системном кровотоке и обратно пропорционален общему периферическому сопротивлению сосудов.
Давление и потоки крови могут быть непосредственно измерены с помощью различных инструментов: аппарат Короткова позволяет определить системное артериальное давление, а катетеризация сосудов или камер сердца – кровяное давление и объемную скорость кровотока.
Кроме того, общее периферическое сосудистое сопротивление может быть вычислено на основании данных об объеме сердечного выброса, среднем уровне артериального давления и уровне системного венозного давления (см.ниже). Основные гемодинамические показатели и их значения представлены в таблице.
Таблица – Гемодинамические показатели сердечно-сосудистой системы
| Показатели | Сокращенные обозначения показателей | Нормальные значения |
| Ударный объем | УО | 60,0—100,0 мл |
| Сердечный выброс |
(син.: минутный объем сердца)
СВ (МОС)4,0—6,0 л/минСердечный индексСИ2,5—3,6 л/мин/м2Фракция выбросаФВ55-75%Центральное венозное давлениеЦВД40—120 мм вод. стДиастолическое давление в легочной артерииДДЛА9—16 мм рт.ст.Давление в левом предсердииДЛП1-10 мм рт.ст.Давление заклинивания легочной артерииДЗЛА6—12 мм рт.ст.Диастолическое давление в аортеДДА70—80 мм рт.ст.
| Системное артериальное давление: Артериальное давление систолическое Артериальное давление диастолическое | 100—139 мм рт.ст.
60—89 мм рт.ст. |
|
| Артериальное давление (среднее) | АД средн. | 70—105 мм рт.ст. |
| Общее периферическое сосудистое сопротивление | ОПСС | 1200—1600 дин-с-см-5 |
| Легочное сосудистое сопротивление | ЛСС | 30—100 дин-с-см’5 |
| Показатель сократимости миокарда (определяется в фазу изоволюмического сокращения) | dp/dt макс | мм рт.ст./с |
| Показатель расслабляемости миокарда (определяется в фазу изоволюмического расслабления) | dp/dt макс | мм рт.ст./с |
| Частота сердечных сокращений | ЧСС | 60—70 уд. /мин (муж.);
70—80 уд./мин (жен.) |
Ударный объем
Ударный объем (УО) — это объем крови, поступающий в аорту во время одной систолы (одного цикла сокращения) левого желудочка. УО представляет собой разницу между конечно- диастолическим объемом (КДО) и конечно-систолическим объемом (КСО) крови в левом желудочке: УО = (КДО – КСО) мл.
Сердечный выброс
Сердечный выброс (СВ) (наряду с СВ нередко используют понятие «минутный объем сердца» — МОС). Если наполнение желудочков поддерживается на достаточном уровне, то величина сердечного выброса при любом ударном объеме зависит от частоты сердечных сокращений (ЧСС). Формула расчета: СВ или МОС= (УО • ЧСС) л/мин. Таким образом, СВ является функцией УО и ЧСС. Увеличение СВ при тахикардии требует более эффективного диастолического наполнения сердца.
При увеличении частоты сердечных сокращений относительное время диастолы уменьшается по сравнению с продолжительностью систолы. Однако в нормально функционирующем сердце, которое сокращается в пределах 170 уд/мин, его наполнение не уменьшается в связи с укорочением диастолы.
В интактном сердце при тахикардии процесс расслабления сердечной мышцы ускоряется, что обеспечивает более быстрое и полное наполнение сердца кровью в течение укороченных диастолических периодов. Этот эффект частично опосредуется через стимуляцию p-рецепторов катехоламинами, которые повышают релаксацию кардиомиоцитов за счет ускоренного удаления из них внутриклеточного Са2+. При чрезмерной тахикардии (более 170 уд/мин) подобная полная диастолическая релаксация может не произойти, а следовательно и дальнейшее увеличение СВ.
Сердечный индекс
Сердечный индекс (СИ). В современной медицине показатель СВ нормализован с целью придания ему свойства сравнимости, необходимого для сопоставления результатов его измерения у разных индивидумов и в различных условиях функционирования сердца. Нормализованный показатель был назван «сердечный индекс», т.е. СИ — это расчетный показатель, размер которого у здоровых людей зависит от пола, возраста, массы тела.
Нормализация заключается в учете (нивелировании) влияния индивидуальных данных, биологических особенностей конкретного человека. Интегративным критерием таких особенностей была выбрана площадь поверхности тела (м2) обследуемого индивидума. Отсюда формула для расчета: СИ= СВ/ площадь тела (л/мин/м2), т. е. размерность СИ выражается в литрах в минуту из расчета на единицу площади поверхности тела (м2). Для расчета площади поверхности тела используют номограмму и целый ряд формул. Среди них, например, формула Дюбуа:
где S — площадь поверхности тела, м2; В — масса тела, кг; Р — рост, см; 0,007184 — постоянный коэффициент.
По существу СИ представляет собой меру потока крови из сердца и в этом качестве является основным показателем его насосной функции. У здорового человека в состоянии покоя индекс считается нормальным в пределах 2,5— 3,6 л/мин/м2. Уменьшение возможностей сердца выполнять свою насосную функцию при различных формах патологии ведет к снижению СИ.
Таким образом, показатель СИ более адекватно, чем СВ, характеризирует гемодинамические возможности конкретного (а не некого виртуального) здорового организма и в условиях развития сердечной недостаточности. Именно этот показатель используют для объективной оценки степени ее выраженности. В этом качестве СИ является одним из основных классификационных критериев сердечной недостаточности.
Фракция выброса (ФВ)
Этот показатель характеризует степень эффективности работы сердца во время систолы. В основном принято измерять ФВ левого желудочка — основного компонента сердечного насоса. ФВ выражают в виде процента УО от объема крови в желудочке при максимальном его наполнении во время диастолы. Например, если в левом желудочке находилось 100 мл, а во время систолы в аорту поступило 60 мл крови, то ФВ равняется 60%.
Как правило, ФВ вычисляют по формуле:
где КДО — конечный диастолический объем, КСО — конечный систолический объем.
Наряду с расчетом ФВ используют аппаратные методы ее определения: эхокардиографию, рентгеноконтрастную или изотопную вентрикулографию.
Нормальное значение ФВ левого желудочка равно 55—75%. С возрастом имеется тенденция к снижению данного показателя. Принято считать, что величина ФВ ниже 45—50% свидетельствует о недостаточности насосной функции сердца.
Показатель ФВ при различных сердечно-сосудистых заболеваниях не только диагностически, но и прогностически значим. Однако он имеет определенные ограничения, т.к. зависит от сократимости миокарда и от других факторов (пред-, постнагрузки, частоты и ритмичности сердечных сокращений).
Давление заклинивания легочной артерии (ДЗЛА)
Для объективной оценки насосной функции левого сердца необходимо измерять кровяное давление в системе легочных вен — при левожелудочковой недостаточности оно повышается. Однако катетеризация легочных вен достаточно сложная процедура и включает ретроградное (против тока крови) проведение катетера из какой-либо периферической артерии (например, бедренной артерии) в аорту, затем в левый желудочек, левое предсердие и наконец через митральное отверстие в легочную вену. Выполнение такого диагностического маневра чревато различными осложнениями — перфорацией сосудов, самозавязыванием катетера в узел, внесением «катетерной» инфекции, аритмиями, тромбообразова-нием и др., поэтому с целью определения уровня кровяного давления в легочных венах решено проводить катетеризацию не легочных вен, а легочной артерии. Это более простая и безопасная процедура для оценки насосной функции левого сердца. При ее проведении используют т. н. плавающий катетер Свана—Ганца (Swan Н., Ganz W.), на конце которого расположен небольшой баллончик, раздуваемый воздухом или изотоническим раствором натрия хлорида.
Вначале катетер проводят в верхнюю полую вену, используя технику катетеризации подключичной и внутренней яремной вен. После попадания катетера в правое предсердие баллончик немного раздувают. При этом катетер приобретает повышенную «плавучесть» и подобно лодочке под парусом практически самостоятельно током крови заносится в легочную артерию. Затем воздух (или изотонический раствор натрия хлорида) из баллончика выпускают и продвигают конец катетера в одно из разветвлений легочной артерии II и III порядка до упора, т. е. до капиллярной сети.
После этого вновь раздувают баллончик, обтурируя («заклинивая») сосуд, что позволяет зарегистрировать так наз. легочно-капиллярное давление или, точнее, давление, передаваемое через систему легочных вен и капилляров из левого предсердия в катетер.
Измеряемое при этом давление получило название «давление заклинивания легочной артерии» (ДЗЛА). На всех этапах продвижения катетера (правое предсердие, правый желудочек, легочная артерия и ее бифуркации) контролируют изменения кровяного давления с помощью этого же катетера для отслеживания его местонахождения.
ДЗЛА является одним из основных гемодинамических показателей насосной функции сердца, который, за некоторым исключением, фактически всегда соответствует давлению в левом предсердии и конечно-диастолическому давлению в левом желудочке, отражая, таким образом, состояние легочного капиллярного кровообращения и риск развития кардиогенного отека легких у пациентов с левожелудочковой недостаточностью.
Центральное венозное давление (ЦВД)
это давление крови в правом предсердии; показатель отражает преднагрузку правого сердца (желудочка). Ее величина зависит от объема крови, поступающей в правое сердце (чем больше возврат крови в сердце,тем выше ЦВД), и насосной функции правого сердца. ЦВД прежде всего отражает способность правого желудочка перекачивать весь объем поступающей в него крови, поэтому оно является объективным критерием насосной функции правого сердца.
При правожелудочковой недостаточности ЦВД повышается. Показатель ЦВД используют также для оценки объема циркулирующей крови. При этом необходимо учитывать способность венозной системы активно уменьшать свою емкость под воздействием факторов, регулирующих тонус венозных сосудов.
В условиях развития гиповолемических состояний их компенсаторный спазм может скрывать уменьшение ОЦК и соответственно снижение ЦВД. Известно, что быстрое уменьшение ОЦК на 10%, как правило, не сопровождается падением ЦВД. ЦВД измеряют в правом сердце с помощью катетера, снабженного манометром.
При горизонтальном положении тела нормальный уровень ЦВД находится в пределах 40—120 мм вод. ст. В условиях развития экстремальных состояний организма уровень ЦВД обычно непрерывно контролируется, т.к. ЦВД имеет исключительную ценность в дифференциальной диагностике шоковых состояний, инфарктов миокарда, сердечной недостаточности, выраженных кровопотерь и т.п.
Системное артериальное давление (АД систем.)
Системное артериальное давление (АД систем.) является функцией сердечного выброса (СВ) и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС):
где f — функция (математическое понятие, отражающее связь между элементами множества).
Различают систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее артериальное давление.
Артериальное давление систолическое
Артериальное давление систолическое (АД систол.), определяемое в период систолы левого желудочка сердца, отражает минутный объем сердца: МОС = f (ударный объем сердца, частота/ритм/сила сокращений сердца, объем циркулирующей крови);
Артериальное давление диастолическое
Артериальное давление диастолическое (АД диастол.), измеряемое в период диастолы левого желудочка, отражает общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС): ОПСС = f (диаметр [тонус] резистивных сосудов, реологические свойства крови);
Пульсовое артериальное давление
Пульсовое артериальное давление (АД пульс.) представляет собой (в первом приближении) разницу между уровнями систолического и диастолического давлений.
Артериальное давление среднее
Артериальное давление среднее (АД средн.) — в упрощенном варианте представляет собой среднее арифметическое между уровнями систолического и диастолического давлений. Существует ряд способов расчета уровня АД среди.:
1) АД средн. = (АД систол, х Т систол. + АД диастол, х Т диаст.) / Т серд. цикла, где Т — длительность систолы, диастолы или сердечного цикла;
2) АД средн. = АД диаст. + 1/3 АД пульс, (формула Хикема);
3) АД средн. = АД диаст. + 0,427 х АД пульс, (формула Вецлера и Богера; считают наиболее точной для расчета АД среда.);
Системное венозное давление (ВД средн.) принято приравнивать к среднему давлению в правом предсердии.
Общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС). Этот показатель отражает суммарное сопротивление прекапиллярного русла и зависит как от сосудистого тонуса, так и от вязкости крови. На величину ОПСС влияет характер ветвления сосудов и их длина, поэтому обычно чем больше масса тела, тем меньше ОПСС.
В cвязи с тем, что для выражения ОПСС в абсолютных единицах требуется перевод давления мм рт. ст. в дин/см2, формула для расчета выглядит следующим образом:
ОПСС = (АД систем, х 80) / СВ [дин хсх см-5]; 80 – константа для перевода в метрическую систему.
Сердечный выброс, его фракции. Систолический и минутный объемы крови. Сердечный индекс
Систолический и минутный объемы крови
Нагнетательная функция сердца. Последовательность периодов и фаз сердечного цикла
Систола, диастола и общая пауза предсердий и желудочков в норме согласованы и составляют цикл работы сердца, который длится 0,75–1,0 с (в среднем 0,8 с, при сокращения сердца 75 ударов в мин). Сердечный цикл начинается систолой предсердий продолжительностью 0,1 с. По ее окончании наступает систола желудочков продолжительностью 0,33 с. Предсердия в это время находятся в состоянии диастолы, которая продолжается 0,7 с. Систола желудочков сменяется их диастолой длительностью 0,47 с. За 0,1 с. до окончания диастолы желудочков наступает новая систола предсердий.
Нагнетательная функция сердца. Предсердия выполняют роль резервуара. Во время систолы желудочков они собирают кровь из вен. Затем она перетекает в желудочки во время их диастолы. Желудочки выполняют роль насоса, нагнетающего кровь под давлением в артериальную систему. В норме ток крови в полостях сердца происходит только в одном направлении: из предсердий в желудочки и из желудочков в сосуды.
Первыми сокращаются предсердия. В начале их сокращения отверстия вен суживаются и кровь не может возвратиться в вены. Желудочки в это время расслаблены, давление в них ниже, чем в предсердиях и кровь поступает в них. Движение крови из желудочков в артерии обусловлено наличием в сердце атриовентрикулярных и полулунных клапанов. Атриовентрикулярные клапаны расположены между предсердиями и желудочками: 3-х створчатый в правой половине сердца; 2-х створчатый или митральный в левой.
Клапаны препятствуют возврату крови из сокращающих желудочков в предсердия. Сухожильные нити не позволяют клапанам вывернутся в сторону предсердий.
Полулунные клапаны — расположены в начале аорты (аортальной) и легочной (пульмонарной) артерии. Аортальный клапан расположен в левом желудочке, пульмональный клапан — в правом.
Во время систолы желудочков давление крови в них возрастает, полулунные клапаны открываются, кровь поступает в артерии. При расслаблении желудочков давление в них становится ниже, чем в сосудах, и, устремляясь обратно в желудочки, кровь закрывает полулунные клапаны.
Наполнение сердца кровью происходит под влиянием ряда факторов:
· остаток движущей силы от предыдущего сокращения сердца;
· присасывание крови грудной клеткой при вдохе, когда происходит увеличение отрицательного давления в плевральной щели;
· сокращение скелетных мышц при движении, когда вены сдавливаются и кровь проталкивается к сердцу;
· наличие клапанов в венах обеспечивает односторонний ток крови к сердцу;
· оттягивание предсердно-желудочковой перегородки при систоле желудочков способствует расширению предсердий, срабатывает засасывающий эффект.
В диастолу желудочки наполняются на 70% кровью. При систоле предсердий еще добавляется 30%. Предсердия имеют малую нагнетательную функцию, легко растяжимы.
Последовательность периодов и фаз сердечного цикла. При одновременной графической регистрации ЭКГ, артериального давления, фонокардиограммы, сфигмограммы пульсовой волны и других явлений, сопровождающих сердечную деятельность, можно определить длительность фаз сердечного цикла и оценить сократительные функции сердца. Данный метод называется поликардиографией.
Поликардиография
1 — первый тон сердца, 2 — второй тон сердца, 3 — третий тон сердца,
4 — четвертый тон сердца
Сердечный цикл начинается систолой предсердий, которая продолжается 0,1 с (рисунок 1.15). Неодновременность охвата возбуждением кардиомиоцитов правого и левого предсердий приводит к формированию зубца Р на ЭКГ.
После систолы предсердий (давление в них в это время составляет 5–8 мм рт. ст.) наступает систола желудочков (0,33 с). Она разделяется на несколько периодов и фаз.
Период напряжения продолжается 0,08 с и включает фазы:
· фазу асинхронного сокращения (0,05 с). Эта фаза по времени совпадает с регистрацией на ЭКГ зубца Q и восходящей части зубца R. Возбуждение и сокращение распространяется по миокарду желудочков неодновременно, еще не все мышечные волокна охвачены возбуждением. Давление в желудочках близко к 0. К концу фазы при охвате сокращением всех волокон миокарда давление быстро нарастает. Под давлением крови створчатые клапаны закрываются, возникает I тон систолический, заканчивается фаза асинхронного и начинается фаза изометрического сокращения.
· фазу изометрического (изоволюмического) сокращения длится около 0,03 с. ее осуществление совпадает с промежутком времени, в который регистрируется нисходящая часть зубца R и начало зубца S на ЭКГ. Смещение створок и крови в сторону предсердий повышает в них давление. В эту фазу давление в желудочках повышается до 70–80 мм рт. ст. в левом и до 15–20 мм рт. ст. в правом. Полулунные и створчатые клапаны в это время закрыты. При этом увеличивается только напряжение волокон миокарда (не длина). Объем крови не меняется, он постоянен. Давление в желудочках продолжает повышаться, левый желудочек становится округлым, ударяет по внутренней поверхности грудной клетки. Это сопровождается возникновением сердечного толчка в 5 межреберье слева от среднеключичной линии (у мужчин). К концу периода давление в желудочках становится выше, чем в аорте и легочной артерии. Створки полулунных клапанов раскрываются и кровь поступает в сосуды. Наступает следующий период.
Период изгнания крови. Он включает:
· фазу быстрого изгнания крови (0,12 с). Осуществляется в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется окончание зубца S и изоэлектрическая часть интервала SТ до начала зубца Т.
· фазу медленного изгнания крови (0,13 с). Эта фаза происходит в промежуток времени, когда на ЭКГ регистрируется зубец Т.
Давление в желудочках повышается до 120–130 мм рт. ст. в левом и до 25 мм рт. ст. в правом желудочке.
В конце медленного изгнания крови наступает расслабление желудочков. Завершение систолы и начало диастолы приходится на момент окончания зубца Т. В начале диастолы давление в желудочках понижается. Кровь устремляется обратно в желудочки и закрывает полулунные клапаны, возникает II тон диастолический.
Затем следует диастола желудочков (0,47 с). Она подразделяется на следующие периоды и фазы.
Период протодиастолический (0,04 с). Это время от начала расслабления желудочков до закрытия полулунных клапанов.
Период изометрического (изоволюмического)расслабления (0,08 с). Давление в желудочках снижается до 0. Створчатые клапаны еще закрыты, объем оставшейся крови и длина волокон миокарда не изменяются. Давление в желудочках к концу периода становится ниже, чем в предсердиях, створчатые клапаны открываются, кровь поступает в желудочки. Наступает следующий период.
Период наполнения желудочков кровью (0,25 с). Он включает:
· фазу быстрого наполнения (0,08 с) желудочков кровью. При этом появляются III тон сердца.
· фазу медленного наполнения (0,17с) желудочков кровью.
Затем наступает пресистолический период (0,1 с) Этот период иногда называют периодом дополнительного наполнения желудочков во время систолы предсердий. После этого периода начинается новая систола предсердий и регистрируется IV тон сердца.
Длительность диастолы необходима для:
1) обеспечения исходной поляризации клеток миокарда, за счет времени работы Na-K-насоса;
2) обеспечения удаления ионов Са ++ из саркоплазмы;
3) обеспечения ресинтеза гликогена;
4) обеспечения ресинтеза АТФ;
5) обеспечения диастолического наполнения сердца кровью
Сердечный выброс, его фракции. Систолический и минутный объемы крови. Сердечный индекс
Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем (УО), называемый также систолическим объемомкрови или систолическим выбросом.
Ударный объем крови – количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу. При сокращении сердца равном 75 ударов в мин он составляет 65–70 мл, при работе увеличивается до 125 мл. У спортсменов в покое он составляет 100 мл, при работе возрастает до 180 мл.
Количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артерии в минуту является важным показателем функционального состояния ССС и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для обоих желудочков и в покое равен 4,5–5 л.
Определение МОК и УО широко применяется в клинике.
Объем крови полости желудочка, который она занимает перед его систолой (120–130 мл) составляет конечно-диастолический объем (КДО).
Конечно-систолический объем (КСО) —это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50% от КДО, или 50-60 мл. Часть этого объема крови является резервным объемом.
Резервный объем реализуется при увеличении УО при нагрузках. В норме он составляет 15–20% от КДО.
Объем крови в полостях сердца, остающийся при полной реализации резервного объема, при максимальной систоле составляет остаточный объем. УО и МОК величины непостоянные. При мышечной деятельности МОК возрастает до 30–38 л за счет учащения сокращений сердца и увеличения УО.
Ряд показателей используется для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относятся: фракция выброса, скорость изгнания крови в фазу быстрого наполнения, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка).
Фракция выброса (ФВ) — выраженное в процентах отношение УО ударного объемакрови к конечно-диастолическому объему желудочка. ФВ в покое у здорового человека 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%.
Скорость изгнания крови измеряется методом Доплера при УЗИ сердца.
Скорость прироста давления в полостях желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показателя в норме составляет 2000-2500 мм рт. ст. /с.
Снижение фракции выброса ниже 50%, уменьшение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельствуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.
Величина МОК, деленная на площадь поверхности тела в м 2 определяется как сердечный индекс (л/мин/м 2 ).
СИ = МОК/S (л/мин×м 2 )
Он является показателем насосной функции сердца. В норме сердечный индекс составляет 3–4 л/мин×м 2 .
МОК, УО и СИ объединяют общим понятием сердечный выброс.
Работа (А) выполняемая левым желудочком сердца за время одного сердечного цикла, равна произведению среднего давления (Р) в аорте на ударный объем:
В покое за одну систолу левый желудочек совершает работу около 1Н/м (1Н=0,1кг), а правый желудочек приблизительно в 7 раз меньшую.
Таким образом, работа сердца определяется 2-мя факторами:
1. количеством притекающей к нему крови;
2. сопротивлением сосудов при изгнании крови в артерии (аорту и легочную артерию). Когда сердце не может при данном сопротивлении сосудов перекачать всю кровь в артерии, возникает сердечная недостаточность.
Различают 3 варианта сердечной недостаточности:
1. недостаточность от перегрузки (объемом или давлением), когда к сердцу с нормальной сократительной способностью предъявляются чрезмерные требования при пороках сердца, артериальной гипертензии;
2. недостаточность сердца при повреждении миокарда: нарушение коронарного кровообращения, инфекции, интоксикации, авитаминозы (при этом снижается сократительная функция сердца);
3. смешанная форма недостаточности — дистрофических изменениях в миокарде и др.
Дата добавления: 2019-07-17 ; просмотров: 126 ;
Сердечный выброс, его фракции. Систолический и минутный объемы крови. Сердечный индекс.
Количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артерии в минуту является важным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для обоих желудочков и в покое равен 4,5–5 л.
Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем, называемый также систолическим объемом или систолическим выбросом. Ударный объем – количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу. (Если разделить МОК на ЧСС в минуту получим систолический объем (СО) кровотока.) При сокращении сердца равном 75 ударов в мин он составляет 65–70 мл, при работе увеличивается до 125 мл. У спортсменов в покое он составляет 100 мл, при работе возрастает до 180 мл. Определение МОК и СО широко применяется в клинике.
Фракция выброса (ФВ) – выраженное в процентах отношение ударного объема сердца к конечно-диастолическому объему желудочка. ФВ в покое у здорового человека 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%.
Объем крови полости желудочка, который она занимает перед его систолой составляет конечно-диастолический объем (120–130 мл).
Конечно-систолический объем (КСО) – это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50% от КДО, или 50-60 мл. Часть этого объема крови является резервным объемом.
Резервный объем реализуется при увеличении СО при нагрузках. В норме он составляет 15–20% от конечно-диастолического.
Объем крови в полостях сердца, остающийся при полной реализации резервного объема, при максимальной систоле составляет остаточный объем. СО и МОК величины непостоянные. При мышечной деятельности МОК возрастает до 30–38 л за счет учащения сокращений сердца и увеличения СОК.
Ряд показателей используется для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относятся: фракция выброса, скорость изгнания крови в фазу быстрого наполнения, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка)/
Скорость изгнания крови изменяется методом Доплера при УЗИ сердца.
Скорость прироста давления в полостях считается желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показателя в норме составляет 2000-2500 мм рт ст /с.
Снижение фракции выброса ниже 50%, уменьшение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельсвуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.
Величина МОК, деленная на площадь поверхности тела в м 2 определяется как сердечный индекс (л/мин/м 2 ).
СИ = МОК/S (л/мин×м 2 )
Он является показателем насосной функции сердца. В норме сердечный индекс составляет 3–4 л/мин×м 2 .
МОК, УОК и СИ объединяют общим понятием сердечный выброс.
Если известен МОК и АД в аорте (или легочной артерии) можно определить внешнюю работу сердца
Р — работа сердца в мин в килограмометрах (кг/м).
МОК — минутный объем крови (л).
АД — давление в метрах водного столба.
При физическом покое внешняя работа сердца составляет 70–110 Дж, при работе увеличивается до 800 Дж, для каждого желудочка в отдельности.
Таким образом, работа сердца определяется 2-мя факторами:
1. Количеством притекающей к нему крови.
2. Сопротивлением сосудов при изгнании крови в артерии (аорту и легочную артерию). Когда сердце не может при данном сопротивлении сосудов перекачать всю кровь в артерии, возникает сердечная недостаточность.
Различают 3 варианта сердечной недостаточности:
1. Недостаточность от перегрузки, когда к сердцу с нормальной сократительной способностью предъявляются чрезмерные требования при пороках, гипертензии.
2. Недостаточность сердца при повреждении миокарда: инфекции, интоксикации, авитаминозы, нарушение коронарного кровообращения. При этом снижается сократительная функция сердца.
3. Смешанная форма недостаточности — при ревматизме, дистрофических изменениях в миокарде и др.
Весь комплекс проявлений деятельности сердца регистрируется с помощью различных физиологических методик — кардиографий: ЭКГ, электрокимография, баллистокардиография, динамокардиография, верхушечная кардиография, ультразвуковая кардиография и др.
Диагностическим методом для клиники является электрическая регистрация движения контура сердечной тени на экране рентгеновского аппарата. К экрану у краев контура сердца прикладывают фотоэлемент, соединенный с осциллографом. При движениях сердца изменяется освещенность фотоэлемента. Это регистрируется осциллографом в виде кривой сокращения и расслабления сердца. Такая методика называется электрокимографией.
Верхушечная кардиограмма регистрируется любой системой, улавливающей малые локальные перемещения. Датчик укрепляется в 5 межреберье над местом сердечного толчка. Характеризует все фазы сердечного цикла. Но зарегистрировать все фазы удается не всегда: сердечный толчок по разному проецируется, часть силы прикладывается к ребрам. Запись у разных лиц и у одного лица может отличаться, влияет степень развития жирового слоя и др.
Используются в клинике также методы исследования, основанные на использовании ультразвука — ультразвуковая кардиография.
Ультразвуковые колебания при частоте 500 кГц и выше глубоко проникают через ткани будучи образованными излучателями ультразвука, приложенными к поверхности грудной клетки. Ультразвук отражается от тканей различной плотности — от наружной и внутренней поверхности сердца, от сосудов, от клапанов. Определяется время достижения отраженного ультразвука до улавливающего прибора.
Если отражающая поверхность перемещается, то время возвращения ультразвуковых колебаний изменяется. Этот метод можно использовать для регистрации изменений конфигурации структур сердца при его деятельности в виде кривых, записанных с экрана электроннолучевой трубки. Эти методики называются неинвазивными.
К инвазивным методикам относятся:
Катетеризация полостей сердца. В центральный конец вскрытой плечевой вены вводят эластичный зонд-катетер и проталкивают к сердцу (в его правую половину). В аорту или левый желудочек вводят зонд через плечевую артерию.
Ультразвуковое сканирование — источник ультразвука вводится в сердце с помощью катетера.
Ангиография представляет собой исследование движений сердца в поле рентгеновских лучей и др.
Механические и звуковые проявления сердечной деятельности. Тоны сердца, их генез. Поликардиография. Сопоставление во времени периодов и фаз сердечного цикла ЭКГ и ФКГ и механических проявлений сердечной деятельности.
Сердечный толчок. При диастоле сердце принимает форму эллипсоида. При систоле оно приобретает форму шара, продольный диаметр его уменьшается, поперечный увеличивается. Верхушка при систоле приподнимается и прижимается к передней грудной стенке. В 5 межреберье возникает сердечный толчок, который может быть зарегистрирован (верхушечная кардиография). Изгнание крови из желудочков и ее движение по сосудам, вследствие реактивной отдачи вызывает колебания всего тела. Регистрация этих колебаний называется баллистокардиографией. Работа сердца сопровождается также звуковыми явлениями.
Тоны сердца. При выслушивании сердца определяются два тона: первый — систолический, второй — диастолический.
Систолический тон низкий, протяжный (0,12 с). В его генезе участвуют несколько наслаивающихся компонентов:
1. Компонент закрытия митрального клапана.
2. Закрытия трехстворчатого клапана.
3. Пульмональный тон изгнания крови.
4. Аортальный тон изгнания крови.
Характеристику I тона определяет напряжение створчатых клапанов, напряжение сухожильных нитей, сосочковых мышц, стенок миокарда желудочков.
Компоненты изгнания крови возникают при напряжении стенок магистральных сосудов. I тон хорошо прослушивается в 5-ом левом межреберье. При патологии в генезе I тона участвуют:
1. Компонент открытия аортального клапана.
2. Открытие пульмонального клапана.
3. Тон растяжения легочной артерии.
4. Тон растяжения аорты.
Усиление I тона может быть при:
1. Гипердинамии: физические нагрузки, эмоции.
При нарушении временных отношений между систолой предсердий и желудочков.
При плохом наполнении левого желудочка (особенно при митральном стенозе, когда клапаны не полностью открываются). Третий вариант усиления I тона имеет существенное диагностическое значение.
Ослабление I тона возможно при недостаточности митрального клапана, когда створки неплотно смыкаются, при поражении миокарда и др.
II тон — диастолический (высокий, короткий 0,08 с). Возникает при напряжении замкнутых полулунных клапанов. На сфигмограмме его эквивалент — инцизура. Тон тем выше, чем выше давление в аорте и легочной артерии. Хорошо прослушивается во 2-межреберье справа и слева от грудины. Он усиливается при склерозе восходящей аорты, легочной артерии. Звучание I и II тонов сердца наиболее близко передает сочетание звуков при произнесении словосочетании «ЛАБ-ДАБ».
Формулы и алгоритмы, применяемые для определения показателей гемодинамики
Показатели артериального давления
Систолическое артериальное давление (САД), преобразованное к аускультативному методу:
САД = САДф * К
САДф – систолическое артериальное давление фактическое (инвазивное) определяется по положению точки «e» на осциллограмме.
К- эмпирический коэффициент.
Диастолическое артериальное давление (ДАД) преобразованное к аускультативному методу:
ДАД = ДАДф * К
ДАДф – диастолическое артериальное давление фактическое (инвазивное) определяется по положению точки «b» на осциллограмме.
К- эмпирический коэффициент.
Среднее гемодинамическое артериальное давление (СрАД)
Интегральная величина всех видов артериального давления, отражает их средний уровень в течение полного сердечного цикла. Это движущая сила кровотока. Определяется по точке «c» на осциллограмме.
Боковое систолическое артериальное давление (БАД)
Артериальное давление, которое испытывает внутренняя поверхность сосудистой стенки артерии во время систолы. Оно соответствует моменту, когда в сжимаемый артериальный сосуд проникает максимально возможный объем крови, изгоняемый при наибольшей скорости. Определяется по точке «d» на осциллограмме.
Артериальное давление пульсовое (АДп)
АДп =САД – ДАД
Артериальное давление ударное (АДуд)
АДуд = САДф – БАД
Показатели сердечной деятельности
Сердечный выброс (СВ) или минутный объем кровообращения (МОК)
Количество крови выбрасываемое сердцем за одну минуту. Формула Бремзера и Ранке:
СВ =(0,6*П*1333*(БАД – ДАДф)*Вс*Вп)/(СПВ * Вд), где:
П – площадь поперечного сечения аорты;
1333 – множитель для перевода давления в дины;
БАД – смотри выше;
ДАДф – смотри выше;
Вс – время систолического периода;
Вп – время полной инволюции сердца;
Вд – время диастолического периода;
СПВ – скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа;
Ударный (систолический) объем сердца (УО)
Количество крови, которое выбрасывается в аорту при каждом сердечном сокращении.
УО=СВ/ЧП
СВ – смотри выше;
ЧП – частота пульса.
Сердечный индекс (СИ)
Показатель сердечного выброса в расчете на единицу поверхности тела человека.
СИ=СВ/Т
СВ – смотри выше;
Т – площадь поверхности тела человека.
Ударный индекс (УИ)
Показатель ударного объема, в расчете на единицу поверхности тела.
УИ=УО/Т
УО – смотри выше;
Объемная скорость выброса (ОСВ) – количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в начальный отрезок аорты, величина конкретизирующая представление о силе сердечных сокращений
ОСВ=УО/Ви
УО — смотри выше;
Ви — время изгнания. Мощность сокращения левого желудочка (МСЛЖ) – работа, выполняемая левым желудочком в единицу времени, например в 1 с.
М=ОСВ*СрАД*13,6*9,8*106
ОСВ — смотри выше;
СрАД — смотри выше;
13,6 — удельный вес ртути — множитель для перевода давления в миллиметры водяного столба;
9,8*106—множители для выражения мощности в ваттах.
Расход энергии на передвижение одного литра крови (РЭ) – мера напряжения, или энергии, развиваемой сократительным миокардом при выполнении им работы по передвижению крови в замкнутой системе сосудов.
РЭ=М*Вис/СВ
Вис—суммарное время изгнания(Вис=Ви*ЧП);
Ви — смотри выше;
ЧП — смотри выше;
СВ – смотри выше.
Скорость кровотока линейная (СКлин) – скорость продвижения крови по артериальному сосуду с определенным просветом.
СКлин = (БАД – ДАДф) / СПВ
БАД – смотри выше;
ДАДф – смотри выше;
СПВ – скорость распространения пульсовой волны.
Сосудистые показатели
Скорость распрстранения пульсовой волны (СПВ)
Характеризует упруго-вязкое состояние артериального сосуда и его тонуса.
СПВ = √(Е*К*310)
Е – модуль упругости;
К – коэффициент, учитывающий отношение толщины стенки сосуда к его радиусу.
Податливость сосудистой системы (ПСС)
Податливость сосудистой системы, или системная податливость – это ответная, согласованная с артериальным давлением пропускная способность артериального русла крупных артерий.
ПСС = УО/(БАД – ДАДф)
УО – смотри выше;
БАД – смотри выше;
ДАДф – смотри выше;.
Общее периферическое сопротивление сосудов(ОПСС)
Сопротивление, оказываемое выбросу крови со стороны артериальной компрессионной камеры и связано в основном с проходимостью прекапиллярного русла. Этот показатель определяется как отношение величины среднего гемодинамического давления к величине сердечного выброса.
ОПСС= СрАД*1333*60/СВ
СрАД— смотри выше;
СВ — смотри выше;
1333 — смотри выше;
60 — число секунд в минуте.
Удельное периферическое сопротивление фактическое (УПСф)
Это сопротивление, отнесенное к поверхности тела, которое устанавливается в условиях покоя, т.е. при фактических СрАД и СВ.
УПСф = СрАДф/СИф
СрАДф – фактическая величина среднего гемодинамического давления в покое;
СИф – фактическая величина сердечного индекса в покое
Удельное периферическое сопротивление рабочее (УПСр)
Сопротивление, которое должно было бы быть при фактическом СИ, при сохранении должной величины СрАД. УПСр отражает оптимальное состояние сопротивления, которое соответствовало бы данному сердечному выбросу при сохранении должных величин АДср.
УПС(р) = СрАДд/СИф
СрАДд должная величина среднего гемодинамического давления в покое;
СИф – смотри выше
Отношение УПСф/УПСр
показатель степени соответствия проходимости прекапилляров величине сердечного выброса. Позволяет судить об особенностях ответной реакции прекапилляров на изменение сердечного выброса.
