На функцию желудочков сердца

При обсуждении функции желудочков в качестве модели чаще рассматривают левый желудочек, но те же положения распространяются и на пра­вый. Допущение о раздельном функционировании желудочков ошибочно, так как доказана их тесная взаимозависимость. Выделяют факторы, влияю­щие на систолическую (изгнание) и диастоличес-кую (заполнение) функцию желудочков.

Систолическую функцию желудочков чаще все­го отождествляют с сердечным выбросом, который может быть определен как объем крови, перекачи­ваемый сердцем за одну минуту. В физиологичес­ких условиях сердечный выброс левого и правого желудочков одинаков, потому что они соединены последовательно. Величина сердечного выброса (CB) описывается следующим уравнением:

CB = YOXHCC,

где УО — ударный объем (объем крови, выбрасы­ваемый сердцем за одно сокращение); ЧСС — час­тота сердечных сокращений. Для сравнения сер­дечного выброса у людей с неодинаковым ростом и массой тела, используют сердечный индекс (СИ):

СИ = СВ/(площадь поверхности тела).

Площадь поверхности тела определяют по номо­грамме, учитывающей рост и массу тела человека. В норме СИ колеблется от 2,5 до 4,2 л/мин/м². В силу широкого диапазона нормы СИ не является достаточно чувствительным показателем функ­ции желудочка. СИ снижается лишь при тяжелой дисфункции желудочка. Изменение сердечного выброса при физической нагрузке позволяет оце­нить функцию желудочка точнее. Если при физи­ческой нагрузке сердечный выброс не увеличива­ется для обеспечения возросшего потребления кислорода, то SvO₂ снижается (гл. 22). Уменьше­ние SvO₂ при возрастании потребности в кислоро-

де обычно отражает неадекватную перфузию тка­ней. Таким образом, в отсутствие гипоксии или тяжелой анемии, SvO₂ (или PvO₂) является наибо­лее точным показателем адекватности сердечного выброса (т. е. систолической функции левого же­лудочка).

ЧАСТОТА СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

В известных пределах сердечный выброс прямо пропорционален ЧСС (рис. 19-4). ЧСС определя­ется автоматизмом синусового узла (т. е. его спон­танной диастолической деполяризацией), который модулируется вегетативными, гуморальными

Рис. 19-3. Сердечный цикл в норме. Обратите внимание на соответствие между электрическими и механическими явлениями. (С изменениями. Из: Ganong W. F. Review of Medical Physiology, 16th ed. Appleton & Lange, 1993.)

Рис. 19-4. Зависимость между частотой сердечных со­кращений и сердечным индексом. (С изменениями. Из: Wetsel R. С. Critical Care: State of the Art 1981. Society of Critical Care Medicine, 1981.)

и местными факторами. Собственная частота спонтанной диастолической деполяризации сину­сового узла ("собственная" означает определяемая только автоматизмом синусового узла в отсут­ствие модулирующих влияний.— Примеч. пер.) у молодого взрослого человека составляет 90-100/мин, с возрастом она уменьшается, что описы­вается следующим уравнением:

Собственная частота спонтанной

диастолической деполяризации

синусового узла = 118/мин - (0,57 х возраст).

Усиление активности блуждающего нерва вызы­вает уменьшение ЧСС за счет стимуляции м₂-хо-линорецепторов. Усиление симпатической актив­ности приводит к увеличению ЧСС посредством стимуляции Pi-адренорецепторов и, в меньшей степени, (3₂-адренорецепторов.

УДАРНЫЙ ОБЪЕМ

Ударный объем в норме определяется тремя ос­новными факторами: преднагрузкой, постна­грузкой и сократимостью. Имеется известная аналогия с лабораторными исследованиями на препарате скелетной мышцы. Преднагрузка — это длина мышцы перед началом сокращения, постнагрузка — это сопротивление, которое пре­пятствует сокращению мышцы. Сократимость — это внутреннее свойство сердечной мышцы, ко­торое определяет силу сокращения, но не зави­сит ни от преднагрузки, ни от постнагрузки. Сердце является трехмерным многокамерным насосом, поэтому на ударный объем влияют гео­метрическая форма желудочков и дисфункция клапанов (табл. 19-2).

 

ТАБЛИЦА 19-2. Основные факторы, влияющие на ударный объем сердца

Преднагрузка Постнагрузка Сократимость Локальное нарушение сократимости стенки желудочка Порок клапана

Преднагрузка

Преднагрузкой для желудочка служит конечно-диастолический объем, который обычно зависит от наполнения желудочка. Зависимость между сердечным выбросом и конечно-диастолическим объемом левого желудочка известна как закон Старлинга (рис. 19-5). Если ЧСС постоянна, то сердечный выброс прямо пропорционален пред-нагрузке до тех пор, пока не будет достигнут опре­деленный конечно-диастолический объем. По до­стижении этого объема сердечный выброс почти не изменяется или даже снижается. Перерастяже­ние желудочка способно вызвать его чрезмерную дилатацию и недостаточность атриовентрикуляр-ного клапана.

А. Факторы, влияющие на наполнение желу­дочка. Наполнение желудочка зависит от многих факторов (табл. 19-3), самый важный из кото­рых — венозный возврат. Все факторы, влияющие на венозный возврат, постоянны, за исключением венозного тонуса, который в норме и служит глав­ной детерминантой. Усиление метаболической ак­тивности повышает тонус вен, и емкость венозных сосудов снижается, поэтому венозный возврат к сердцу растет. Сдвиги ОЦК и венозного тону­са — важные причины интра- и послеоперационно­го изменения наполнения желудочков и сердечно­го выброса. Любой фактор, который модулирует небольшой в нормальных условиях градиент ве­нозного давления, способствующий возврату кро­ви к сердцу, также влияет на наполнение желудоч­ков. К таким факторам относятся внутригрудное давление (изменяется при ИВЛ и торакотомии), положение тела (может изменяться при укладке на операционном столе) pi давление в полости пери­карда (изменяется при заболеваниях перикарда).

Наиболее важный фактор, определяющий преднагрузку правого желудочка,— это венозный возврат. Если нет тяжелого заболевания легких и выраженной дисфункции правого желудочка, то именно венозный возврат определяет величину преднагрузки левого желудочка. В норме конечно-диастолические объемы обоих желудочков при­близительно одинаковы.

 

Рис. 19-5.Закон Старлинга

 

ЧСС и ритм сердца также влияют на предна-грузку желудочка. При увеличении ЧСС диастола укорачивается в большей степени, чем систола. Следовательно, при высокой ЧСС (> 120 мин"¹ у взрослого) возникает нарушение наполнения желудочков. Отсутствие систолы предсердий (при мерцательной аритмии), ее неэффективность (при трепетании предсердий) или нарушение ее временного соотношения с другими фазами сер­дечного цикла (при ритмах из нижней части ripe/j,-сердий или AB-узловых ритмах) могут уменьшить наполнение желудочков на 20-30 %. Систола предсердий обеспечивает низкое среднее диастоли-ческое давление в желудочке. Следовательно, при сниженной растяжимости желудочка отсутствие своевременной систолы предсердий влияет на гемо-динамику особенно сильно.

ТАБЛИЦА 19-3. Факторы, влияющие на преднагрузку

Венозный возврат Объем циркулирующей крови (ОЦК) Распределение ОЦК Положение тела Внутригрудное давление Давление в полости перикарда Венозный тонус Сердечный ритм (систола предсердий) ЧСС

Б. Диастолическая функция и растяжимость желудочка. В клинических условиях конечыо-диастолический объем желудочка трудно изме­рить. Даже такие методы визуализации, как двух­мерная чреспищеводная ЭхоКГ, изотопная сцинтиграфия и рентгеноконтрастная вентрику-лография, позволяют лишь приблизительно оце­нить объем. Конечно-диастолическое давление ле­вого желудочка (КДДЛЖ) можно использовать в качестве показателя преднагрузки только при ус­ловии, что растяжимость желудочка (соотношение между объемом и давлением) постоянна. К сожа­лению, в норме растяжимость желудочка нелиней­на (рис. 19-6). Более того, при изменении растяжи­мости желудочка одно и то же КДДЛЖ будет соответствовать различной преднагрузке (при уменьшении растяжимости — сниженной предна­грузке). На диастолическую функцию и растяжи­мость желудочка влияют многие факторы. Тем не менее измерение КДДЛЖ или близкого к нему по величине давления заклинивания в легочной арте­рии (ДЗЛА) остаются наиболее распространен­ными методами! оценки преднагрузки левого желу­дочка (гл. 6). Центральное венозное давление можно использовать как показатель преднагрузки правого желудочка, а у большинства людей — и как показатель преднагрузки левого желудочка.

Факторы, определяющие растяжимость желу­дочков, можно разделить на связанные со ско-

Рис. 19-6. Растяжимость желудочка в норме и при патологии

ростью расслабления (ранняя диастолическая рас­тяжимость) и с пассивной жесткостью желудочка (поздняя диастолическая растяжимость). Раннюю диастолическую растяжимость уменьшают гипер­трофия, ишемия и асинхрония, позднюю — гипер­трофия и фиброз. Внешние воздействия (забо­левания перикарда, перерастяжение другого желудочка, повышенное давление в дыхательных путях, повышенное внутриплевральное давление, опухоли и сдавление при хирургических вмеша­тельствах) также способны уменьшить растяжи­мость желудочка. В норме стенка правого желу­дочка тоньше, чем левого, поэтому растяжимость правого желудочка выше.

Постнагрузка

Для интактного сердца постнагрузку определяют как напряжение стенки желудочка во время систо­лы или как сопротивление артерий сердечному выбросу. Напряжение стенки можно приравнять к давлению, которое желудочек должен преодо­леть для уменьшения объема своей полости. Если форму желудочка принять за сферу, напряжение его стенки можно выразить, пользуясь законом Лапласа:

Напряжение стенки = (P х R)/(2 x H),

где P — внутрижелудочкоое давление, R — ради­ус желудочка, H — толщина стенки. Хотя форма желудочка ближе к эллипсоидной, это соотноше­ние все же допустимо. Если радиус желудочка увеличивается, то для развития прежнего давле­ния в желудочке потребуется большее напряже­ние стенки. И наоборот, увеличение толщины стенки уменьшает напряжение в стенке желу­дочка.

На величину систолического внутрижелудоч-кового давления влияют сила его сокращения, вяз-коэластические свойства аорты и ее проксималь-ных ветвей, вязкость и плотность крови, а также общее периферическое сосудистое сопротивле­ние (ОПСС). ОПСС зависит в основном от тонуса артериол. Вязкоэластические свойства сосудов и крови у каждого человека обычно постоянны, по­этому в клинических условиях постнагрузку лево­го желудочка приравнивают к ОПСС, которое вы­числяется по формуле:

ОПСС - 80 х (АДср - ЦВД)/СВ,

где АДср — среднее артериальное давление (мм рт. ст.), ЦВД — центральное венозное давление (мм рт. ст.), CB — сердечный выброс (л/мин). В норме ОПСС варьируется от 900 до 1500 дин х с X см~⁵. В отсутствие постоянных изменений размера, фор­мы или толщины стенки левого желудочка, а также острых изменений ОПСС для ориентировочной оценки постнагрузки левого желудочка можно ис­пользовать АД сист.

Постнагрузка правого желудочка зависит глав­ным образом от легочного сосудистого сопротив­ления (ЛСС) и выражается уравнением:

ЯСС = 80 х (ДЛАср - ДЛП)/СВ,

где ДЛАср — среднее давление в легочной арте­рии, ДЛП — давление в левом предсердии. В кли­нической практике вместо ДЛП используют ДЗЛА (глава 6). В норме ЛСС варьируется от 50 до 150дин XcX см'⁵.

Сердечный выброс обратно пропорционален ве­личине постнагрузки (рис. 19-7). Правый желудо­чек более чувствителен к изменениям постнагруз­ки, чем левый, потому что стенки его тоньше. При тяжелой дисфункции левого или правого желудочка величина сердечного выброса очень чувствительна к острому возрастанию постнагрузки. Последнее по­ложение особенно важно учитывать при депрессии миокарда, которая часто возникает при анестезии.

Сократимость

Сократимость сердца (инотропизм) — это способ­ность миокарда сокращаться в отсутствие измене­ний пред- и постнагрузки. Сократимость опреде­ляется скоростью укорочения сердечной мышцы, которая в свою очередь зависит от концентрации внутриклеточного кальция в период систолы. При некоторых условиях рост ЧСС повышает со­кратимость, вероятно из-за увеличения количе­ства доступного внутриклеточного кальция.

Сократимость изменяется под действием нерв­ных, гуморальных или фармакологических факто-

ров. В норме наибольшее влияние на нее оказывает симпатическая нервная система. Симпатические нервные волокна иннервируют не только синусо­вый узел и АВ-узел, но и миокард предсердий и же­лудочков. Помимо положительного хронотропно-го эффекта, высвобождающийся норадреналин, стимулируя Pi-адренорецепторы, обладает свой­ством повышать сократимость. В миокарде при­сутствуют также и сс-адренорецепторы, но их стимуляция сопровождается лишь слабыми поло­жительными инотропным и хронотропным эффек­тами. Симпатомиметики и адреналин, выделяе­мый надпочечниками, усиливают сократимость за счет стимуляции |3_гадренорецепторов.

Рис. 19-7. Зависимость между сердечным выбросом и постнагрузкой. А. Влияние увеличения постнагрузки на сердечный индекс. Б. Обратите внимание, что при дис­функции миокарда значительно ухудшается переноси­мость постнагрузки

Сократимость снижается при гипоксии, ацидо­зе, истощении запасов катехоламинов в сердце, а также при потере массы функционирующего миокарда в результате ишемии или инфаркта. Большинство анестетиков и антиаритмических средств обладают отрицательным инотропным действием (т. е. снижают сократимость).