Люди платят большую цену за своё взросление. И чем старше они становятся, тем реже задают вопрос «почему?». А если такой вопрос и возникает, то чаще всего довольствуются банальным «маминым» ответом.

Вот иллюстрация к сказанному (цитирую):

Не знаю, насколько автор силён в физике. Лично мне никогда не приходилось видеть шаровидного насоса. Но о том, что дилятационная кардиомиопатия является «благом» для человека, мог написать только полный профан в медицине.

С точки зрения физики, насос – это механизм, перекачивающий некий объём вещества из одного резервуара в другой. Какой бы принцип насоса не использовался, он должен уметь не только брать, но и отдавать.

Что такое шар? Это симметричное образование. А симметрия – это эквивалент статики, покоя. Всякое шаровидное образование способно накапливать в себе материю и энергию. Но у неё отсутствуют механизмы отдачи этой энергии. Последнюю можно только забрать тем или иным способом (например, проткнув стенку иглой). Шаровидная сфера может служить резервуаром, но не насосом. И мы должны быть счастливы, что наши сердца имеют совершенно иную форму.

Так почему же человеческое сердце имеет ту форму, которую имеет. «Мамин» ответ в стиле – какое досталось, то и взяли – здесь не проходит. Это не случайность, это закономерность. Не может быть случайностью, что сердца практически у всех млекопитающих (да и не только) очень схожи и все имеют «форму сердца». Именно такую форму Творец (или природа, кому как больше нравится) признал наиболее оптимальной для выполнения поставленных перед сердечным насосом задач.

Представьте только себе, сердце начинает работать ещё в утробе матери и заканчивает в глубокой старости. Без остановок, перерывов на отдых и капитальный ремонт, без замены «износившихся деталей». И это на протяжении 70- 80 и более лет! Несложно сосчитать, что за всю жизнь сердце делает около 3 миллиардов сокращений и перекачивает до 150 тысяч тонн крови. Какой колоссальный объём работы!

Но вернёмся к поставленному вопросу. Попробуем разобраться, как форма сердца влияет на эффективность его работы?

Что общего между всеми сердцами? Как можно описать «форму сердца» при внешнем осмотре? Общим для всех сердец является конусно расходящаяся верхушка, достроенная полусферическим основанием. При определённом упрощении форму сердца можно сравнить с яйцом.

Если мы даём информацию о форме сердца или какой-либо из его камер, мы должны говорить об этом во множественном числе. На протяжении сердечного цикла сердце трансформируется, его геометрия в каждую последующую фазу отлична от предыдущей. Однако, в целом, яйцеобразная форма сердца сохраняется. Если говорить о левом желудочке, меняются верхушечный угол, высота конуса, площадь его основания, а потому и площадь сечения базального сегмента и высота этого сегмента.

Традиционно камеры сердца исследуют различными методами визуализации в конце диастолы (КДО) и конце систолы (КСО). Но я считаю, что для оценивания происходящих в сердце событий и эффективности его работы в целом этого недостаточно. Для правильного понимания работы сердца необходимо фиксировать трансформацию его камер в каждую фазу сердечного цикла, которая, по сути, характеризует динамику перенаправления силовых векторов.

Выбрать, какая из фаз является более важной для гармоничной работы сердца невозможно, предыдущая служит «стартовой площадкой» для последующей фазы. Поскольку все действия повторяются из цикла в цикл, то начальную фазу определить невозможно, по той же причине, по которой невозможно точно сказать что первично - яйцо или курица.

Среди них ключевыми являются три. К конечной диастолической фазе (КДФ) и конечной систолической фазе (КСФ) обязательно следует добавить фазу начала изгнания (НИФ), соответствующую моменту открытия аортального клапана.

Условно принято вести отсчёт сердечного цикла от начала систолы, «стартовой» площадкой для которой служит конечный диастолический объём (КДО). С него мы и начнём изучение трансформации сердца по фазам.

КДО левого желудочка формируется при расслаблении всех его мышечных слоёв. Пришедшая из правого желудочка волна давления наполнения (преднагрузка) и последующая систола предсердий поднимают КДД до 12 мм.рт.ст. При таком внутрижелудочковом диастолическом давлении, которое близко к верхнему пределу нормы, саркомер достигает длины 2,2 мкм. Развиваемая сердечной мышцей сила максимальна, когда она начинает сокращение при длине саркомера в диапазоне от 2,1 до 2,2 мкм, при которой в состоянии покоя достигается оптимальное взаимное перекрытие толстых и тонких нитей, и количество перекрещивающихся соединений (мостиков) максимально. Иными словами, сердце оптимально подготавливается к систоле на микроуровне.

На макроуровне в конце диастолы (КДФ) левый желудочек имеет самое широкое основание и наиболее приближен к шаровидности. Наибольшее поперечное сечение расположено ближе к основанию и делит длинную ось на две неравные части, приблизительно в соотношении 2:1. При таких расчётах короткая базальная часть длинной оси (h) будет близка к радиусу поперечного сечения (r=h). Из этого следует, что базальный сегмент сферы можно принять за полусферу, а центр данной сферы расположен на наибольшем поперечном сечении сердца. Именно в нём на данном этапе и должен находиться условный энергетический центр. Иными словами, такая форма сердца пригодна для накопления, но совершенно неприемлема для отдачи.

Попробуем рассчитать размеры левого желудочка в эту фазу, сопоставляя с параметрами, наиболее часто встречаемыми в литературных источниках. Длина продольной оси (A) у медиальной стенки колеблется в пределах 5,5–10,4см, поперечный размер - 3,6–6см (КДР). Поскольку мы схематизируем камеры сердца до известных геометрических фигур, то нам удобнее отражать наибольшее поперечное сечение сердца в виде круга, диаметр (d) которого приравнен КДР.

Объём сегмента сферы (КДО_сегм), который мы принимаем за полусферу, можно рассчитать по следующей формуле:

КДО_сегм = 2/3_*π_*r³

Где r – радиус основания сегмента, равный d/2.

Расчёты объёма верхушечного конуса (КДО_кон) выглядят так:

КДО_кон = 1/3_* π_* r²_*H

Где r – радиус основания конуса, равный d/2;

H – его высота, рассчитанная по формуле A-h (или A-r).

Объём левого желудочка в конце диастолы (КДО) равен сумме объёмов конуса (КДО_кон) и сегмента (КДО_сегм). Проверив несколько вариантов, я пришёл к выводу, что для количественного сравнения параметров сердца при его трансформации по фазам сердечного цикла, ключевым является отношение объёма конуса к объёму полусферы. Его я и использовал в приведенных ниже сравнительных таблицах, в которых общими для всех являются КДО. В качестве ориентиров, я использовал значения КДО, наиболее часто встречаемые в литературных источниках.

В приведенной ниже таблице радиус наибольшего сечения (r) я вычислял, исходя из формулы для расчёта КДО_сегм (см. выше).

Высота конуса (H) рассчитана по формуле:

В данной работе не ставилась задача по созданию новой формулы для расчётов объёмов камер сердца. Однако при определённой доработке данный подход мог бы оказаться вполне достойным. Бросается в глаза большая корреляция полученных результатов с приведенными в многочисленных литературных источниках.

В плоскости наибольшего поперечного сечения левого желудочка цифры конечного диастолического размера (КДР) чаще всего равны 4,8-5,9см, которые и использовались в качестве ориентира.

Длинная ось желудочка (A) измеряется по пути оттока от верхушки до фиброзного кольца аорты. По литературным источникам продольная ось в абсолютных цифрах в конце диастолы чаще всего находится в пределах 8-10см.

Для характеристики конечной диастолической фазы сделаны расчёты ещё нескольких параметров.

• Очень полезную информацию может дать оценка верхушечного угла конуса (КД_угол). Рассчитать его несложно, поскольку нам известны оба катета: высота конуса (H) и его радиус (r). Величина угла равна арктангенсу отношения противолежащего катета к прилежащему:

КД_угол = 2(Атан(r/H))

Пробные расчёты дают значения КД_угол = 53,13°.

• Поперечное максимальное сечение сердца (КД_сеч или S) равно:

КД_сеч = πr²

Где, r – равен половине КДР.

Пробные расчёты дают значения КД_сеч от 22 до 28см².

• Для вычисления стороны конуса (Ст) использовалась теорема Пифагора (результаты приведены в таблице):

Существуют ли маркеры, позволявшие оценивать изменение геометрии сердца по фазам сердечного цикла? Да, такую информацию можно получить несколькими возможными методами.

Сокращение мышечного волокна наступает только после прихода волны возбуждения. Поэтому, по электрокардиограмме и векторкардиограмме мы можем проследить последовательность сокращения мышечных волокон. Волна возбуждения, а потому и сокращение миофибрилл, идёт от базального отдела сердца к верхушке справа налево.

Современные виды диагностики – МРТ, КТ, ЭхоКС позволяют визуализировать трансформацию камер сердца на протяжении сердечного цикла.

Не менее информативна оценка давления в камерах сердца по фазам сердечного цикла.

Систола начинается с фазы асинхронного сокращения (АС) при замкнутых створчатых и полулунных клапанах, когда импульсы возбуждения достигают верхнего отдела перегородки и базальных слоёв желудочков. В эту фазу геометрия сердца и давление существенно не меняются. Сокращаются миофибриллы предсердно-желудочковой плоскости и самых высоких базальных отделов желудочков. Это позволяет сделать основание сердца более жёстким, клапанные кольца крепче фиксируются и, возможно, насколько сужаются. Таким образом, создаётся некий временный остов, к которому крепятся все остальные мышечные слои.

Следующая фаза изометрического сокращения (IC) протекает более динамично. Это время, когда при замкнутых створчатых и полулунных клапанах существенно изменяется геометрия сердца и значительно нарастает давление в камере левого желудочка (с 10-12 до 85-90мм.рт.ст.). Объяснение этому следует искать в активной работе достаточно большой массы миокарда.

Эта фаза начинается сокращением циркулярного мышечного слоя базального цикла, что приводит к плотному круговому охвату желудочков и увеличению внутриполостного давления. Циркулярно расположенные мышечные волокна локализуются преимущественно в верхней и частично средней трети левого желудочка, охватывая его, более правильно сказать, не циркулярно, а полусферически.

В шаровидной сфере, как и любом её сегменте, вектора будут обращены радиально к её центру. Базальный сегмент можно принять за полусферу, поэтому элементарные вектора, направленные от стенки, должны пересекаться в центральной точке максимального поперечного сечения. Поскольку противодействие силовых векторов верхушки ничтожно мало, то в результате суммации базальный интегральный вектор должен быть направлен по продольной оси в сторону верхушки.

Можно ли хотя бы ориентировочно рассчитать расположение его конечной точки, в которую на данном этапе должен переместиться энергетический центр. Попробуем это сделать, используя закон параллелограма. Поскольку базальный сегмент ми принимаем за полусферу, то расположив вершину сферы на верхнем полюсе продольной оси и соединив её многочисленными векторами с окружностью поперечного сечения, мы получим круговой конус с прямым углом на верхушке. В любой плоскости, проходящей через центральную ось, будет проецироваться равнобедренный треугольник, который можно достроить до параллелограма только аналогичным треугольником. Из этого вытекает, что параллелограмом в данном случае будет квадрат, а суммарным вектор равен любой диагонали этого квадрата, а потому и диаметру сферы. То есть, энергетический центр будет отдалён от основания на расстояние, равное диаметру сферы.

Итак, на данном этапе весь потенциал энергии при сжатии будет смещаться от основания к верхушке к этому условному энергетическому центру.

Совместное сокращение всех указанных мышечных слоёв приведёт к некоторому уменьшению поперечного сечения желудочков.

В результате этого базальная полусфера уменьшится в объёме. Как известно, кровь - практически несжимаемая жидкость. Поэтому она будет просто вытеснена из базальное пространства в верхушечный конус. Поскольку в этот период мышечные слои верхушки остаются расслабленными, то энергетический центр, используя дополнительный объём крови, будет выдавливать верхушку изнутри, удлиняя конус по продольной оси.

Одновременно начинают сокращаться миофибриллы базального отдела субэпикардиального слоя. Направление этих волокон параллельно продольной оси, поэтому, сокращаясь, они противодействуют чрезмерному растяжению сердца по длинной оси.

Спустя 10-15мс возбуждение достигает мышечных волокон нисходящего сегмента апикального цикла. Условно, эта группа миофибрилл расположена параллельно продольной оси. Однако фактически она имеет спиралевидное направление и фиксируется к предсердно-желудочковой перегородке под некоторым углом. Это создаёт условия, когда при её сокращении основание сердца прокручивается против часовой стрелки. Поскольку верхушка сердца притормаживается одновременно сокращаемым верхушечным отделом субэпикардиального слоя, то происходит скручивание сердца. Это приводит к ещё большему уменьшению сечения сердца в поперечнике и приросту давления.

Скручивание и раскручивание сердца при раздельном сокращении сегментов верхушечного цикла.

На протяжении сердечного цикла миокард осуществляет четыре основных действия: в систолу – поперечное циркулярное сужение и укорочение по длинной оси, в диастолу – расширение и удлинение. Однако с помощью экспериментальных и современных диагностических методов - допплеровская визуализация тканей (tissue Doppler imaging – TDI), МРТ - доказано, что миокард сердца выполняет ещё два действия – скручивание и раскручивание.

Апикальный цикл состоит из нисходящего и восходящего сегментов «сердечной полосы», которые крестообразно пересечены в области верхушки, что приводит к возникновению противоположных эффектов при их раздельном сокращении.

Угол взаимного расположения волокон миокарда играет существенную роль в процессе вращения и скручивания. От перекрёста на верхушке нисходящий и восходящий сегменты апикального отдела спиралевидно расходятся друг от друга в противоположных направлениях под некоторым углом относительно продольной оси и присоединяются к базальному отделу в различных точках. При совместном сокращении они подтягивают основание к верхушке, укорачивая длинную ось. При раздельном – происходит прокручивание базального отдела в ту или иную сторону.

Круговое движение сердца принято оценивать в градусах со стороны верхушки по часовой или против часовой стрелки. Степень скручивания определяется по углу вращения базальных отделов относительно верхушки.

На рисунке выше методом «отслеживания пятна» прочерчены три кривые: красная – круговой угол вращения верхушки (около 2°), синяя - базального отдела (около 7°), чёрная – суммарный угол скручивания (около 9°).

Внедрение ультразвуковой недопплеровской методики «отслеживания пятна» (Speckle Tracking Imaging) открыло новые возможности в изучении ротационных смещений сердечной мышцы. Поскольку это производится в двухмерном режиме, эта методика считается независимой от угла сканирования. Точность методики была подтверждена сономикрометрией и МРТ, однако она существенно зависит от качества изображения, технологии производителя и уязвима для артефактов. Кроме того, клинические исследования с использованием этой методики показали широкую вариабельность значений систолического скручивания ЛЖ в покое. Приведенные средние значения угла скручивания ЛЖ в здоровой популяции составляют 5-13°, а в некоторых источниках - даже 24-25° .

Возможные погрешности при нахождении угла скручивания сердца по длинной оси заложены в отсутствии чётко отработанной стандартизированной методики.

A. Угловое смещение фиксированной точки визуализируется в двухмерном режиме, позволяющем оценить работу сердца в двух плоскостях. В Декартовой системе имеется три плоскости. Согласно закону Монжа, имея координаты в двух ортогональных плоскостях (проекции искомой точки на эти плоскости), мы можем через тригонометрические функции найти их и на третьей плоскости. Но для этого должны быть соблюдены определённые правила:

Наиболее оптимальным было бы оценивать угол вращения, направив датчик перпендикулярно этой плоскости. Угол вращения верхушки хорошо бы измерять верхушечным доступом, базальный отдел – путём лоцирования по длинной оси со стороны основания сердца

B. Во-вторых, скручивание происходит в результате вращения полюсов оси в противоположных направлениях. Поэтому на данной оси должна находиться точка, в которой встречаются эти две противоположно направленные силы (точка скручивания). Угол смещения искомой точки будет существенно разниться в зависимости от её расположения относительно точки скручивания. Чем ближе к ней она будет находиться, тем круговой угол будет меньше.

В какой плоскости оценивать угол вращения? На этот вопрос не может дать точный ответ никто. Об этом можно только договориться. Пока не будет стандартизации методики, расхождения в определении угла скручивания будут существенны.

С моей точки зрения, на основании угол вращения лучше оценивать по самому большому её сечению. На верхушке нельзя оценить вращение апикальной точки, поэтому придётся использовать сечение, отступив от верхушечного полюса на некоторое расстояние. В результате этого данная плоскость приблизится к точке скручивания, что приведёт к погрешности при расчётах угла вращения верхушки.

Можно ли внести коррективы во вкрадывающуюся погрешность? Попробуем это сделать. Для этого необходимо знать расположение на продольной оси точки скручивания. По литературным данным она расположена на уровне основания сосочковой мышцы. Это косвенно иллюстрируется приведенным рисунком, на котором угол вращения верхушки (с учётом на погрешность) вдвое меньше, чем основания. Напрашивается вывод, что каждый сантиметр прироста оси даёт эквивалентный прирост угла вращения. Измерив круговой угол в нескольких плоскостях с известным расположением относительно точки скручивания и зная длину оси, нетрудно вычислить угол вращения искомой точки.

Итак, первыми сокращаются косо направленные волокна нисходящего сегмента, в результате чего совершается вращение базального отдела против часовой стрелки. Одновременно с этим, продолжающий сокращаться наружный косой слой, проворачивает верхушку по часовой стрелке. В результате этого осуществляется скручивание сердца. Такое действие вызывает последовательно уменьшение сечения основания и сближение стенок верхушечного конуса. Кроме того, прокручивание верхушки и основания в противоположных направлениях приводит к выпрямлению пути оттока.

Поскольку нисходящий сегмент принадлежит верхушечному конусу, то при его сокращении в результате скручивания элементарные силовые вектора будут направлены внутрь и несколько кверху (от верхушки к основанию). Предположительно, их энергия должна сосредотачиваться в условном анатомическом центре, находящемся в месте пересечения продольной оси с наибольшим поперечным сечением. Не следует забывать, что мышечные слои нисходящего сегмента расположены условно параллельно продольной оси. Поэтому они должны также притягивать предсердно-желудочковую перегородку к верхушке, укорачивая длинную ось. Эти силовые вектора направлены вдоль продольной оси от верхушки к основанию.

Всё это приведёт к тому, что сформируется новый интегральный вектор, направленный от верхушки. Следствием этого будет смещение энергетического центра максимально близко к аортальному клапану.

Достаточно ли этих сил для начала изгнания? Прежде чем попытаться ответить на этот вопрос, мы должны понять, какие силы удерживают аортальный клапан закрытым. Клапан – это мембрана. Она не берёт непосредственного участия в процессе сокращения. Открытие или закрытие клапана происходит только при разности (градиенте) давления по ту и другую сторону мембраны. К моменту начала изгнания давление в аорте близко 80мм.рт.ст. Чтобы клапан открылся, давление в левом желудочке должно, как минимум, подняться до 85-90мм.рт.ст.

Мне кажется, что для открытия аортального клапана в работу должны включиться все мышечные слои левого желудочка. Значит, восходящий сегмент апикального цикла начинает сокращаться непосредственно перед началом изгнания. При совместном сокращении восходящего и нисходящего сегмента формируется интегральный вектор такой величины, что силовой (энергетический) центр выходит за пределы сферы. Происходит выброс в аорту не только объёма крови, но и определённого количества энергии.

Подведём итог:

Как же трансформируется камера левого желудочка к началу изгнания (НИФ)? С полной достоверностью можно сказать, что бóльшая часть крови концентрируется в области верхушечного конуса. Путём пробных расчётов установлено, что отношение НИО_кон/НИО_сегм увеличивается в 1,5 раза (а может правильнее 0,618:0,382 ?). Остальные параметры даны в таблице, в которой все расчёты осуществлялись по формулам, использованным в предыдущей таблице

Добавим, площадь наибольшего поперечного сечения на данный момент (НИ_сеч) колеблется в пределах 19-24см². По отношению к исходному КД_сеч она становится меньше на 15%.

Диаметр большого сечения (а потому его радиус и высота базального сегмента) за этот период уменьшился на 7,5%. Продольная ось наоборот удлинилась на 20%, преимущественно за счёт увеличения высоты конуса (на 30%).

Стороны конуса также несколько удлиняются (на 33,6%). Вероятно, в этот период расслабленные мышечные слои апикального цикла доводятся до оптимальной длины.

Но наибольший интерес вызывает изменение угла верхушечного конуса. По сути, это угол между двумя мышечными слоями нисходящего и восходящего сегментов, совместно формирующими интегральный вектор изгнания. Чем меньше угол, тем суммарный вектор будет больше. Однако слишком острый угол уменьшит объём верхушечного конуса, а потому и содержание в нём крови. Поэтому, чтобы соблюсти оптимальное соотношение между объёмом и силой, необходимо выбрать правильный угол. Природа выбрала угол 36° (в расчётах 36,02°). Абсолютно уверен, что это не случайно. Ведь именно такой угол на верхушке имеет «золотой треугольник». Хочу напомнить, что у «золотого треугольника» сторона и основание находятся в соотношении 1,618. Проверим: 7,986/4,938=1,617.

Продолжительность этой фазы зависит от скорости повышения внутрижелудочкового давления (инотропной функции миокарда) и постнагрузки (сопротивления на выходе), которые формируют градиент давления, необходимый для открытия аортального клапана. Аортальный клапан открывается после того, как давление в левом желудочке (≈85мм.рт.ст.) превысит давление в аорте.

Фаза быстрого изгнания (Em) начинается сразу же после открытия аортального клапана мощным выбросом основной массы ударного объёма (УО). Осуществляется это преимущественно силой совместно сокращающихся мышечных слоёв нисходящего и восходящего сегмента, в результате которого происходит подтягивание основания к верхушке.

Какие механизмы используются для выброса крови?

Используя все три механизма, сердце минимизирует энергозатраты, приводя коэффициент полезного действия к оптимальному.

В фазу быстрого изгнания в аорту попадает до 70% общего ударного объёма. К концу этой фазы скорость сердечного выброса существенно падает, что связано, прежде всего, с уменьшением общего запаса энергии.

Общий объём крови в левом желудочке снизился на 43%. Однако, если объём базального сегмента уменьшился на 34,5%, то верхушечного конуса – на 49%. Таким образом, опорожнение желудочка происходило преимущественно за счёт верхушечного конуса, в результате чего соотношение БИО_кон/БИО_сегм снизилось до 1,2.

Новые параметры сердца приведены в таблице.

Площадь наибольшего поперечного сечения уменьшилась до 14,5-18см². От начала изгнания она снизилась на 24,5%.

Поперечный размер (БИР) уменьшился на 13%. В то же время высота конуса и его сторона укоротились более значительно на 32% и 30% соответственно, что привело к нарушению пропорций «золотого треугольника» и увеличению его верхушечного угла до 45°. Результатом этого явилось уменьшение интегрального вектора изгнания и снижение энергетического потенциала.

Фаза медленного изгнания (Er) проходит по тому же сценарию, с использованием тех же слоёв мышц. Однако, поскольку суммарный энергетический потенциал существенно снижен, выброс оставшихся 30% крови происходит с меньшей скоростью за более продолжительное время.

Опорожнение желудочка осуществлялось преимущественно за счёт верхушечного конуса, в результате чего соотношение КСО_кон/КСО_сегм снизилось до 1,0.

Форма левого желудочка максимально приблизилась к сферичности и повторила форму в конце диастолической фазы, но существенно уменьшенную в размере.

В эту фазу площадь наибольшего поперечного сечения уменьшилась до 12-14,5см². От начала изгнания она снизилась на 38%.

За весь период изгнания поперечный размер (КСР) уменьшился на 21,5%.

В то же время, высота конуса и его сторона укоротились более значительно на 49% и 46% соответственно, что привело к увеличению верхушечного угла конуса до 53° (в пробных расчётах 53,13°). В результате этого энергетический потенциал выброса снизился до 0.

По некоторым литературным источникам, в систолу поперечный диаметр ЛЖ в среднем уменьшается приблизительно на 25%, а продольный – на 10-12%. Если уменьшение КСР достаточно близко к рассчитанным мною, то с укорочением сердца по длинной оси всего лишь на 12% согласиться не могу. Пробные расчёты показывают, что при такой динамике наибольшая ФВ не превысит 50-52%. Для того, чтобы достичь полноценной фракции выброса в 60-65%, необходимо, чтобы сердце сократилось по длинной оси не менее чем на 30-35%, преимущественно за счёт верхушечного конуса.

Для расчётов объёмов, которые приобрёл левый желудочек к концу систолической фазы (КСФ), мною использованы следующие формулы:

КСО = КДО – УО;

УО = КДО _* ФВ = КДО _* 61,8% .

Несколько слов о фракции выброса (ФВ). В литературе даются такие нормальные показатели – 50-75% . Такой разброс слишком велик и не может соответствовать норме. Обращает внимание, что среднее значение фракции выброса (около 62,5%) очень близко к золотой пропорции. Итак, считаю правильным разделить КДО на УО и КСО по золотому сечению в соотношении 0,618/0,382 (61,8/38,2%). С учётом погрешности при измерении (±10%) разброс ФВ не должен выходить за пределы 55-70%.

Что такое КСО – это объём крови, остающийся в левом желудочке после систолического выброса. Почему сердце не изгоняет кровь в систолу полностью? Потому что миокарду, сжавшемуся до нулевого положения, будет гораздо сложнее в диастолу вернуться к исходному состоянию, а заполнение камер сердца кровью будет весьма затруднено и потребует большего времени. Избыточный конечный систолический объём может привести к перерастяжению миофибрилл, что увеличит их ригидность, а потому диастолическая функция будет неполноценной. Итак, только нормальный КСО готовит полноценную стартовую площадку для адекватной диастолы.

Началом отсчёта диастолы считается момент прекращения систолического выброса. Сразу же следует развеять миф о диастоле, как о пассивном процессе. Практически на всём её протяжении действуют силы, подготавливающие камеры сердца к активному принятию крови. При этом левый желудочек продолжает иметь условно сферическую форму (КСО_кон/КСО_сфера равно 1,0). Его трансформация заключается в изменении размеров камеры, и стенки растягиваются по всему периметру.

Какие же силы участвуют в растяжении камеры левого желудочка?

Итак, в диастолу вектора силы, формируемые указанными механизмами, направлены центробежно, что приводит к растяжению камер и снижению в них давления.

Фазу от окончания сердечного выброса до закрытия аортального клапана называют протодиастолой (Pr). В определённый момент наступает выравнивание давления в аорте и левом желудочке (гемодинамическое равновесие). Для закрытия аортального клапана необходимо, чтобы возникла разность давления (градиент) с преобладанием его в аорте. Это осуществляется путём снижения давления на 5-10 мм.рт.ст. в левом желудочке. И хотя визуализировать прирост объёма желудочка на данном этапе практически невозможно, с помощью указанных выше механизмов растяжение камеры происходит. Это приводит к снижению плотности крови и падению давления.

Фазу изометрического расслабления (IR) более корректно назвать «фазой изометрического растяжения», поскольку при закрытых клапанах всё те же механизмы продолжают расширять камеру левого желудочка, существенно снижая плотность крови. И хотя визуальными методами контроля мы не регистрируем прироста объёма, это всё-таки происходит. Иначе чем объяснить снижение давления в желудочке с 70-80 до 5-6 мм.рт.ст. Заканчивается эта фаза открытием митрального клапана.

Митральный клапан открывается после того, как давление в левом желудочке опускается ниже давления в левом предсердии (около 6 мм.рт.ст.). С этого момента наступает фаза быстрого кровенаполнения (Fr). Совместными действиями миофибрилл восходящего сегмента (раскручивание) и упруго-эластическими свойствами аорты и лёгочной артерии (растягивание по длинной оси) сердце существенно увеличивается в объёме, подготавливая дополнительное пространство для приёма крови. Кровь самотёком (по градиенту) заполняет это пространство. После снижения давления до 3мм.рт.ст. действие указанных выше сил по растяжению камеры левого желудочка прекращается. Аорта и лёгочная артерия достигают своего изначального положения, а все мышечные слои переходят в расслабленное состояния. После выравнивания давления в камерах фаза быстрого наполнения завершается. За это время желудочек заполняется 40% общей поступающей крови.

Фаза медленного кровенаполнения (Dy) характеризуется тем, что кровь поступает в левый желудочек под давлением. Волна давления, сформированная систолическим выбросом правого желудочка, пройдя через малый круг кровообращения, к этому моменту достигает левого предсердия (около 12-14мм.рт.ст.). Кровь под давлением поступает в левый желудочек, увеличивая его по всему периметру ещё на 40%. С моей точки зрения эту фазу правильнее назвать «фазой преднагрузки».

Заканчивается сердечный цикл систолой предсердий (Sa), в результате которой камера левого желудочка принимает ещё 20% крови и достигает КДО. К концу диастолы давление в камерах возрастает до 10-12 мм.рт.ст.

Далее начинается новый сердечный цикл.

 

Резюмируем изложенное.

Каким бы способом не осуществлялось моделирование камер сердца, задача остаётся той же – улучшение его гемодинамики.

Для увеличения ударного объёма используются два подхода:

В своей работе я условно разделил камеру левого желудочка на две зоны: зону накопления (базальная полусфера) и зону изгнания (верхушечный конус).

В данном разделе предложены подходы по созданию модели с оптимальным расположением силовых векторов изгнания. Геометрия сердца в начале изгнания (НИФ) является ключевой для оценки силы сердечного выброса. С моей точки зрения, для оптимизации расположения силовых векторов верхушечный конус к началу систолы должен быть максимально приближен к своему золотому сечению.

Что касается критериев для выбора нужных размеров камеры сердца и, прежде всего, зоны накопления, то этой теме будет посвящён следующий раздел.

 

Конец II части.