Оборудование / 03.03.2020

Функциональный мониторинг системы кровообращения. Сердечный индекс Сердечный индекс в норме составляет

Яблучанский Н.И. «Интерпретация в клинической физиологии сердца»

Функциональные исследования — фундамент клинической физиологии сердца. Они поставляют значительное количество показателей о его состоянии, кровообращении. Малая часть их представлена в нижеследующих таблицах главы, но и они далеко не все учитываются врачем одновременно. По разным обстоятельствам. Более того, квалифицированный врач использует разумным образом отобранное ограниченное число показателей, диктуемое ситуацией и некоторыми общими принципами оптимального менеджмента пациента. Не все методы в конкретной ситуации доступны. Предпочтение имеют неинвазивные.
Заметим снова, одни и те же показатели могут быть получены разными методами. Геометрия сердца доступна томографическим методам, фазовая структура сердечного цикла и того более, — семействам методов, вскрывающим разные стороны физиологии кровообращения. При выборе метода учитывается множество факторов, но всегда результат должен быть максимальным при минимальной цене (снова оптимизация). Функциональные показатели — производные от гемодинамических, биомеханических, электрофизиологических и иных функций. Они есть значения этих функций, взятые в конкретные (опорные) моменты (реперы) сердечного цикла. Наиболее часто — это границы фаз и периодов цикла. Цель книги — интерпретация, но не сами показатели. Глава поэтому больше имеет демонстративное в поставленной задаче значение.

2.1 Показатели фазовой структуры сердечного цикла

Каждый сердечный цикл состоит из систолы, отвечающей сокращению миокарда желудочков, и диастолы — его расслаблению. Цикловая биомеханика не только сердца, но ССС «привязывается» к цикловой структуре желудочков сердца.
Систола желудочков:

период изоволюмического сокращения (ICP)
фаза асинхронного сокращения (ACF)
фаза изоволюмического сокращения (ICF)
период изгнания (EP)
фаза быстрого изгнания (QEF)
фаза медленного изгнания (SEF)

Диастола желудочков:
период изоволюмического расслабления (IRF)
период диастолического наполнения:
период пассивного наполнения (PFP):
фаза быстрого наполнения (QFF)
фаза медленного наполнения (SFF)
систола предсердий (ASF).

Результирующие временные характеристики сердечного цикла — длительность (HT) и обратная к ней величина — частота сердечных сокращений (HR). Единица измерения цикловых временных характеристик — ms, и только HR — 1/min. Естественно фазовый анализ биомеханики сердца дополнять измерением на ECG длины PQ-сегмента, как меры продолжительности атриовентрикулярного проведения, а также — QT и TQ, как мер электрических систолы и диастолы. QT измеренный обычно сравнивают с должным (метод Базета).
Показатели фазовой структуры сердечного цикла сведены в табл. 2.1.1.
На сегодня наиболее полный и одновременно удобный метод определения цикловой организации сердечного ритма — одномерная эхокардиографическая регистрация движения створок митрального и аортального клапанов, синхронизированная, однако, с электрокардиографической записью.
Таблица 2.1.1
Показатели фазовой структуры сердечного цикла

Показатель		Формула	Размерность	Название
ICP		—	ms	период изоволюмического сокращения
EP		—	ms	период изгнания
QEF		—	ms	фаза быстрого изгнания
SEF		—	ms	фаза медленного изгнания
IRР		—	ms	период изоволюмического расслабления
PFP		—	ms	период пассивного наполнения
FF		—	ms	фаза быстрого наполнения
SFF		—	ms	фаза медленного наполнения
ASF		—	ms	систола предсердий
HT		sum(t)	ms	длительность сердечного цикла
HR		60/HT	1/min	частота сердечных сокращений
PQ		—	ms	время атриовентрикулярного проведения
QT	изм.	—	ms	продолжительность электрической систолы
QT	долж.	k?HT, k=0.37 для жужчин,k=0.39 для женщин и детей, HT	ms	продолжительность электрической систолы должная для данного HR
TR		—	ms	продолжительность электрической диасистолы

2.2 Функциональные показатели левого сердца

В клинике, если не считать специализированных подразделений, при изучении сердца большее внимание уделяется функциональному состоянию LV. В повседневной практике именно с этими проблемами наиболее часто встречается врач. LV в значительной мере определяет, а следовательно, и представляет системную гемодинамику. Далее за ним следует LA. И только затем правые камеры. Если, конечно, речь не касается врожденных пороков и/или правое сердце не вовлекается серьезным образом в патологический процесс. Естественно определять одинаковые по смыслу гемодинамические и биомеханические показатели разных камер сердца и естественно поэтому остановиться на таковых LV.

Наиболее важные гемодинамические и биомеханические функции LV — давление и обьем крови, активные деформации и напряжения в миокарде. Чтобы судить о величине давления и его циклических изменениях, достаточно знать его в характерные моменты сердечного цикла. Это давление в начале периода изгнания систолы (BEVP), максимальное за период изгнания систолы (SEVP), в конце периода изгнания систолы (EEVP), среднее за период изгнания систолы (MEVP), конечно-диастолическое (EDVP). В практической работе наиболее часто используют конечнодиастолическое и максимальное систолическое давление. По первому судят о преднагрузке на сердце, по второму — о гемодинамических потенциях LV. Помимо самого давления анализу подвергают и ее первую производную. Модули экстремумов (максимума и минимума) производной называются индексами сократимости (IC) и релаксации (IR). Используются также нормированные индексы и постоянные времен сократимости и релаксации. Нормированный индекс сократимости (NIC) — индекс, деленный на давление в конце периода изоволюмического сокращения и умноженный на продолжительность этого периода. Соответственно, нормированный индекс релаксации (NIR) — индекс, деленный на давление в начале периода изоволюмической релаксации и умноженный на продолжительность этого периода. Нормированные индексы отражают неравномерность процессов изоволюмических сокращения и расслабления (релаксации). Постоянные времен изоволюмических сокращения (TC) и релаксации (TR) LV — времена, на протяжении которых, соответственно, изоволюмическое сокращение и изоволюмическая релаксация совершаются ровно наполовину.
Значения обьема крови LV в конце диастолы и систолы называются, соответственно, конечно-систолическим (ESV) и конечно-диастолическим (EDV). Разность между ними представляет собой ударный объем (SV). В случае порока аортального и (или) митрального клапана, ударный обьем представляют обьемом выброса (SFV) и обьемом регургитации (RV). Естественно выполнение условия SV=SFV+RV. Точное значение SFV есть интеграл по времени периода изгнания от обьемной скорости кровотока через аортальный клапан. Номированный на площаль поверности тела SV называют ударным индексом (SI). Используют также нормирование ударного на конечно-диастолический обьем LV. Этот показатель выражают в процентах и называют фракцией изгнания (EF). Если SV умножить на HR, получится обьем крови LV за одну минуту — минутный объем крови (MV).
Деление его на площадь поверхности тела дает нормированный показатель — сердечный индекс (CI). По аналогии с SI и EF целесообразно построить аналог CI в виде EF, умноженной на HR. Ее можно назвать минутной фракцией (MF).
Дополнительную информацию дает анализ фазовой петли «обьем-давление» крови в LV. Площадь, ограниченная петлей, есть ударная работа сердца (SW) по изгнанию крови в сосуды BCC.
Давление и обьем крови в камерах сердца определяется либо прямыми (инвазивными) изменениями, либо ультразвуковыми методами в дополнении с математическим моделированием.
Эхокардиография в числе других томографических методов дополнительно позволяет определить толщину стенок сердца, например, в конце диастолы (DWT) и (SWT), их массу (MM). Так как масса стенок сердца существенно определяется конституциональными особенностями, вводят понятие нормированной массы, отнесенной к площади поверхности тела (NMM). Измерениям подлежат систолические и диастолические размеры выносящих трактов и клапанного аппарата желудочков, аорты и легочного ствола.
О диастолической функции LV помимо давления и обьема судят по показателям трансмитрального кровотока — наиболее употребимы скрости Е, А, отношение Е/А). Из других показателей диастолы SLV и SVVM необходимо обязательно «привязывать» к ее фазовым процессам. В естественных условиях они максимальны в фазу быстрого наполнения (QDF). При повышении диастолической жесткости миокарда LV — в систолу предсердий (AS). Митральную регургитацию характеризуют максимальная линейная (SRLVM), максимальная объемная (SRVVM), средняя линейная (MRLVM) и средняя объемная (MRVVM) скорости. Важной количественной мерой регургитации является ее обьем (LFR).
Активные деформации (степень актомиозинового сокращения) оценивают в конце периодов изоволюмического сокращения (ССL) изгнания систолы (ECL). Показателями, отражающими напряженно-деформированное состояние LV, являются максимальные (MCS), конечнодиастолические (EDCS) и конечносистолические эндокардиальные тангенциальные («окружные») напряжения (ESCS), конечнодиастолические (EDCD) и конечносистолические эндокардиальные тангенциальные («окружные») деформации (ESCD). Используют также показатели диастолической (DMR) и систолической (SMR) ригидности миокарда LV.
Гемодинамические и биомеханические показатели левого сердца сведены в табл. 2.2.1.

Таблица 2.2.1
Гемодинамические и биомеханические показатели левого сердца*

Показатель	Формула	Размерность	Название
BEVP	—	mm Hg	давление крови в LV в начале периода изгнания систолы
SEVP	max(Q)	mm Hg	максимальное давление крови в LV в период изгнания систолы
EEVP	—	mm Hg	давление крови в LV в конце периода изгнания систолы
MEVP	HW/SV	mm Hg	среднее давление крови в LV в период изгнания систолы
EDVP	—	mm Hg	конечно-диастолическое давление крови в LV
IC	Max(dQ/dt)	mm Hg/s	индекс сократимости
NIC	IC*T/D(Q)	—	индекс равномерности сократимости
IR	Max(dQ/dt)	mm Hg/s	индекс релаксации
NIR	IR*T/D(Q)	—	индекс равномерности релаксации
HW	Vint(Qdv/dt)dt	mm Hg*ml	работа сердца
HE	(HW-Vint((Q-P) dv/dt))dt/HW	%	Коэффициент полезного действия LV
SV	EDVV-ESVV	ml	ударный объем крови LV
SI	SV/F	ml/m/m	ударный индекс LV
MV	HR*SV	ml/min	минутный объем крови LV
CI	MV/F	ml/min/s/s	сердечный индекс
EF	SV/EDVV*100	%	фракция выброса крови LV
ESV	—	ml	конечно-систолический объем крови в LV
ESV	—	ml	конечно-диастолический объем крови в LV
WT	—	mm	толщина стенки LV в конце диастолы
MM	VM	g	масса стенок LV
NMM	VM/F	g/m/m	нормированная масса стенок LV
Е (SLVM)	max(U)	mm/s	максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения
SVVM	max(U*f)	ml/s	максимальная объемная скорость кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения
А (РLVM)	mm/s	mm/s	максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока через митральный клапан в систолу предсердий
Е/А	—	n. u.	отношение максимальных средних по сечению линейных скоростей кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения и систолу предсердий
MLVM	—	mm/s	средняя по сечению за диастолу линейная скорость кровотока через митральный клапан
MVVM	—	mm/s
SRLVM	—	mm/s	средняя за диастолу объемная скорость кровотока через митральный клапан
SRLVM	—	mm/s	средняя по сечению максимальная линейная скорость регургитации крови через митральный клапан
SRVVM	max(U*f)	ml/s	максимальная объемная скорость регургитации крови через митральный клапан
MRLVM	—	mm/s	средняя по сечению и за время регургитации линейная скорость регургитации крови через митральный клапан
MRVVM	—	ml/s	средняя за время регургитации объемная скорость регургитации крови через митральный клапан
DMR	Q/P	mm Hg	диастолическая ригидность (жесткость) миокарда LV
SMR	Q/P	mm Hg	систолическая ригидность миокарда LV
MCS	max(S)	mm Hg	максимальные эндокардиальные тангенциальные напряжения в стенке LV
EDCS	—	mm Hg	конечно-диастолические эндокардиальные тангенциальные напряжения в стенке LV
EDCD	—	—	конечно-диастолические эндокардиальные тангенциальные деформации в стенке LV
ESCS	—	mm Hg	конечно-систолические эндокардиальные тангенциальные напряжения в стенке LV
ESCD	—	—	конечно-систолические эндокардиальные тангенциальные деформации в стенке LV
TC	T/LD(Q)	s	постоянная времени изоволюмического сокращения LV
TR	T/LD(Q)	s	постоянная времени изоволюмической релаксации LV
ССL	—	—	активные деформации кардио-миоцитов LV в конце периода изоволюмического сокращения систолы
ECL	—	—	активные деформации кардиомиоцитов LV в конце периода изгнания систолы

*) Q,
P, U, V, T, f — являются текущими для указанного промежутка или момента времени t; D(x) — конечное приращение величины x за промежуток времени T; LD(x) — конечное приращение логарифма величины x за промежуток времени T; int()dt — интеграл; sqr() — квадратный корень; sqr3() — кубический корень; F — площадь поверхности тела; f — площадь отверстия для которого вычисляется объемная скорость; r — радиус отверстия; p — плотность крови; рi — число пи; v — текущий объем полости.

2.3 Функциональные показатели большого круга кровообращения

Наиболее доступным (сфигмоманометрия) для измерений является артериальное (кровяное) давление (BP). Различают систолическое (SBP), диастолическое (DBP), среднее (MBP) и пульсовое (PP) давление.
Ранее инвазивные, а сегодня ультразвуковые методы позволяют измерять скорость кровотока, оценивать давление и другие гемодинамические показатели в самых разных сосудах. Их дополнение методами математического моделирования позволяет расчитывать биомеханические показатели. Измеряются максимальныя линейная (SLV) и объемная (SVV), средние линейная (MLV) и объемная (MVV) скорости кровотока в аорте, максимальные линейная (SRLV) и объемная (SRVV), средние линейная (MRLV) и объемная (MRVV) скорости регургитации. Важной количественной мерой регургитации является ее обьем (АRV).
Импедансными методами, по данным ультразвукового исследования биомеханики сердца и крупных артериальных стволов в дополнении с методами математического моделирования рассчитывают периферическое сопротивление (PR), нормированное (на площадь поверхности тела) периферическое сопротивление (NPR), импеданс (IAS) — сопротивление BCC пульсовому распространению давления крови и жесткость стенки аорты (AWR).
Гемодинамические и биомеханические показатели большого круга кровообращения сведены в табл. 2.3.1

Таблица 2.3.1
Гемодинамические и биомеханические показатели большого круга кровообращения

Показатель	Формула	Размерность	Название
SBP	—	mm Hg	систолическое артериальное давление
DBP	—	mm Hg	диастолическое артериальное давление
MBP	(SPA+DPA)/2	mm Hg	среднее артериальное давление
PR	—	mm Hg*s/ml	периферическое сопротивление
IAS	—	kPa*s/ml	импеданс
SLV	max(U)	mm/s	максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока в аорте
SVV	max(U*f)	ml/s	максимальная объемная скорость кровотока в аорте
MLV	—	mm/s	средняя по сечению и за период изгнания линейная скорость кровотока в аорте
MVV	—	ml/s	средняя за период изгнания объемная скорость кровотока в аорте
SRLV	max(U)	mm/s	максимальная линейная скорость регургитации крови из аорты
SRVV	max(U*f)	ml/s	максимальная объемная скорость регургитации крови из аорты
MRLV	—	mm/s	средняя по сечению и за время регургитации линейная скорость регургитации крови из аорты
MRVV	—	ml/s	средняя за время регургитации объемная скорость регургитации крови из аорты
ARD	—	mm	диаметр устья аорты
RV	int(pirr* sqr(2(Q-P)/p)* *sqr3((1+v)2))dt	ml	обьем регургитации крови из аорты в LV

*) Q, P, U, V, T, f — являются текущими для указанного промежутка или момента времени t; D(x) — конечное приращение величины x за промежуток времени T; LD(x) — конечное приращение логарифма величины x за промежуток времени T; int()dt — интеграл; sqr() — квадратный корень; sqr3() — кубический корень; F — площадь поверхности тела; f — площадь отверстия для которого вычисляется объемная скорость; r — радиус отверстия; p — плотность крови; рi — число пи; v — текущий объем полости.

2.4 Показатели вариабельности сердечного ритма (HRV)

В практическом применении выделяют пять групп показателей — пространственно -временные, статистические, пространственно-спектральные, теории хаоса, полученные в результате математического моделирования автономной нервной регуляции биомеханикой сердца. Пространственно-временные — средняя длина RR-интервалов, средняя HR, максимальная амплитуда колебаний длительности RR-интервалов, различия в средней длине «дневных» и «ночных» RR-интервалов, а также — в длине RR-интервалов при различных формах физического, ментального или фармакологического стресса.
Статистические — моменты различных порядков длительности RR-интервалов. Момент нулевого порядка — количество RR-интервалов на исследуемом временном промежутке, первого порядка — математическое ожидание или средняя продолжительность RR-интервалов на исследуемом промежутке (mRR),
второго порядка — дисперсия математического ожидания. Помимо дисперсии используют ее квадратный корень — стандартное или среднее квадратическое отклонение sdRR, а также вариацию, равную отношению sdRR к mRR. Вариация выражается в относительных единицах или процентах. Используют также среднее квадратическое отклонение средних длин RR-интервалов для последовательности кратковременных (5-минутных) промежутков, полученных при суточном мониторировании ECG, среднее для последовательности среднеквадратических отклонений длин RR- интервалов кратковременных промежутков в суточном мониторировании ECG. В качестве статистической меры HRV используют также показатель NN50 — число различий в интервалах из последовательности интервалов с длиной, большей 50 мс, и показатель рNN50, где первый нормируется на общее количество включенных в анализ интервалов ECG. Пространственно-спектральные — общая мощность спектра ВСР (ТР) и мощности ее четырех частотных зон: 1) Ultra Low Friquency (ULF) — сверх низких частот (0 — 0.0033 Гц), 2) Very Low Friquency (VLF) — очень низких частот (0.0033 — 0.05 Гц), 3) Low Friquency (LF) — низких частот (0.05 — 0.15 Гц), High Friequency (HF) — высоких частот (0.15 — 0.5 Гц). Частотную зону ULF анализируют в суточных и остальные в 5-15-минутных записях сердечного ритма. ULF не связана с быстрой регуляцией и ее происхождение до сих пор неизвестно. VLF связана с терморегуляцией и гуморальными системами, такими как ренин-ангиотензинальдостероновая. LF и HF определяются симпато-парасимпатическим балансом и парасимпатической регуляцией. На HF существенным образом влияет дыхательный центр. Подчиненность дыхательного центра корковым функциям опосредует прямые центральные влияния на сердечный спектр. Применяют различные способы оценки мощностей зон спектра — в абсолютных и относительных (при делении на мощность всего спектра) единицах.
В качестве примера меры стохастичности нейрогуморальной регуляции приведем канториан К. Из множества показателей HRV, получаемых с использованием математического моделирования, естественно привести нормированные интегральные мощности GRP — гуморального, SRP — симпатического и PsRP — парасимпатического звеньев регуляции. Именно этим методом дается наиболее точная оценка симпатовагального баланса (SPsB).
Большая часть из используемых в клинических приложениях показателей HRV, сведены в табл. 2.4.1.

Таблица 2.4.1
Показатели вариабельности сердечного ритма

Показатель	Размерность	Название
HR	1/min	Частота сердечных сокращений
mRR	ms	Средняя длина RR-интервала
sdRR	ms	Стандартное отклонение средней длины RR-интервала
rMSSD	ms	Корень квадратный среднеквадратических отклонений последовательных RR-интервалов
pNN50	%	Число последовательных пар RR-интервалов, отличающихся более, чем на 50 ms, деленное на общее число всех RR-инетрвалов
HRVTi	—	Триангулярный индекс, как интеграл от плотности распределения, деленный на максимум плотностти распределения RR-интервалов
ТР	ms 2	Общая мощность спектра ВСР, мера мощности нейрогуморальной регуляции
ULF	ms 2	Мощность сверх низкочастотного домена спектра суточной ВСР, мера мощности циркадианных систем регуляции
VLF	ms 2	Мощность очень низкочастотного домена спектра ВСР, мера мощности гуморального звена регуляции, терморегуляции, других долговременных систем регуляции
LF	ms 2	Мощность низкочастотного домена спектра ВСР, мера мощности преимущественно симпатического звена регуляции
LFnorm	%	Нормированная LF на LF +HF
HF	ms 2	Мощность высокочастотного домена спектра ВСР, мера мощности преимущественно парасимпатического звена регуляции
HFnorm	%	Нормированная НF на LF +HF
LF/HF	—	Мера симпатовагального баланса
К	—	Канториан, мера стохастичности нейрогуморальной регуляции
GRP	n.u.	Нормированная мощность гуморального звена регуляции (математическое моделирование)
SRP	n.u.	Нормированная мощность симпатического звена регуляции (математическое моделирование)
PsRP	n.u.	Нормированная мощность парасимпатического звена регуляции (математическое моделирование)
SPsB	n.u.	Симпатовагальный баланс (математическое моделирование)

2.5 Показатели циркадианной изменчивости биомеханики сердца и системы кровообращения

Функции и, соответственно, показатели биомеханики сердца и системы кровообращения, без исключения, претерпевают характерные околосуточные (циркадианные) изменения. В физиологических словиях днем больше и ночью меньше частота сердечных сокращений, систолическое и дистолическое артериальное давление, работа сердца, … Мерой циркадианных колебаний любой из функций, любого из показателей является циркадианный индекс, который есть отношение среднедневного значения показателя к средненочному. Циркадианные индексы дополняются среднедневными и средненочными показателями HRV. Определяются они с использованием метода холтеровского мониторирования. Наиболее доступные ему для анализа HR и BP.

(Visited 72 times, 1 visits today)

Выбрасывает в сосуды определенное количество крови. В этом основная функция сердца . Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и ударного (систолического) объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.

Количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту, называют минутным объемом крови (МОК). Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют ударным (систолическим) объемом крови (УОК).

Минутный объем крови у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Ударный объем крови можно легко рассчитать, разделив МОК на число сердечных сокращений.

Большое значение в изменении величины минутного и ударного объемов крови имеет тренировка. При выполнении одной и той же работы у тренированного человека значительно возрастает величина систолического и минутного объемов сердца при незначительном увеличении числа сердечных сокращений; у нетренированного человека, наоборот, значительно увеличивается частота сердечных сокращений и почти не изменяется систолический объем крови.

УОК увеличивается при повышении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема растет и МОК.

Ударный объем сердца

Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем, называемый также систолическим объемом.

Ударный объем (УО) — количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу (иногда используется название систолический выброс ).

Поскольку большой и малый соединены последовательно, то в устоявшемся режиме гемодинамики ударные объемы левого и правого желудочков обычно равны. Лишь на короткое время в период резкого изменения работы сердца и гемодинамики между ними может возникать небольшое различие. Величина УО взрослого человека в покое составляет 55-90 мл, а при физической нагрузке может возрастать до 120 мл (у спортсменов до 200 мл).

Формула Старра (систолический объем) :

СО = 90,97 + 0,54 . ПД — 0,57 . ДД — 0,61 . В,

где СО — систолический объем, мл; ПД — пульсовое давление, мм рт. ст.; ДД — диастолическое давление, мм рт. ст.; В — возраст, годы.

В норме СО в покое — 70-80 мл, а при нагрузке — 140- 170 мл.

Конечный диастолический объем

Конечно-диастолический объем (КДО) — это количество крови, находящееся в желудочке в конце диастолы (в покое около 130-150 мл, но в зависимости от пола, возраста может колебаться в пределах 90-150 мл). Он формируется тремя объемами крови: оставшейся в желудочке после предыдущей систолы, притекшей из венозной системы во время общей диастолы и перекачанной в желудочек во время систолы предсердий.

Таблица. Конечно-диастолический объем крови и её составные части

Конечный систолический объем

Конечно-систолический объем (КСО) — это количество крови, остающееся в желудочке сразу после . В покое он составляет менее 50%, от величины конечно-диастолического объема или 50-60 мл. Часть этого объема крови является резервным объемом, который может изгоняться при увеличении силы сердечных сокращений (например, при физической нагрузке, увеличении тонуса центров симпатической нервной системы, действии на сердце адреналина, тиреоидных гормонов).

Ряд количественных показателей, измеряемых в настоящее время при УЗИ или при зондировании полостей сердца, используют для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относят показатели фракции выброса, скорости изгнания крови в фазу быстрого изгнания, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка) и ряд сердечных индексов.

Фракция выброса (ФВ) — выраженное в процентах отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему желудочка. Фракция выброса у здорового человека в покое составляет 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%.

Скорость изгнания крови измеряется методом Допплера при УЗИ сердца.

Скорость прироста давления в полостях желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показа- геля в норме составляет 2000-2500 мм рт. ст./с.

Снижение фракции выброса ниже 50%, снижение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельствуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.

Минутный объем кровотока

Минутный объем кровотока (МОК) — показатель насосной функции сердца, равный объему крови, изгоняемой желудочком в сосудистую систему за 1 минуту (применяется также название минутный выброс ).

МОК = УО. ЧСС.

Поскольку УО и ЧСС левого и правого желудочка равны, то их МОК также одинаков. Таким образом, через малый и большой круги кровообращения за один и гот же промежуток времени протекает одинаковый объем крови. В покос МОК равен 4-6 л, при физической нагрузке он может достигать 20- 25 л, а у спортсменов — 30 л и более.

Методы определения минутного объема кровообращения

Прямые методы : катетеризация полостей сердца с введением датчиков — флоуметров.

Непрямые методы :

Метод Фика:

где МОК — минутный объем кровообращения, мл/мин; VO 2 — потребление кислорода за 1 мин, мл/мин; СaO 2 — содержание кислорода в 100 мл артериальной крови; CvO 2 — содержание кислорода в 100 мл венозной крови

Метод разведения индикаторов:

где J — количество введенного вещества, мг; С — средняя концентрация вещества, вычисленная по кривой разведения, мг/л; Т-длительность первой волны циркуляции, с

Ультразвуковая флоуметрия
Тетраполярная грудная реография

Сердечный индекс

Сердечный индекс (СИ) — отношение минутного объема кровотока к площади поверхности тела (S):

СИ = МОК / S (л/мин/м 2).

где МОК — минутный объем кровообращения, л/мин; S — площадь поверхности тела, м 2 .

В норме СИ = 3-4 л/мин/м 2 .

Благодаря работе сердца обеспечивается движение крови по системе кровеносных сосудов. Даже в условиях жизнедеятельности без физических нагрузок за сутки сердце перекачивает до 10 т крови. Полезная работа сердца затрачивается на создание давления крови и придание ей ускорения.

На придание ускорения порциям выбрасываемой крови желудочки тратят около 1% от общей работы и энергетических затрат сердца. Поэтому при расчетах этой величиной можно пренебречь. Почти вся полезная работа сердца затрачивается на создание давления — движущей силы кровотока. Работа (А), выполняемая левым желудочком сердца за время одного сердечного цикла, равна произведению среднего давления (Р) в аорте на ударный объем (УО):

В покое за одну систолу левый желудочек совершает работу около 1 Н/м (1 Н = 0,1 кг), а правый желудочек приблизительно в 7 раз меньшую. Это обусловлено низким сопротивлением сосудов малого круга кровообращения, в результате чего кровоток в легочных сосудах обеспечивается при среднем давлении 13-15 мм рт. ст., в то время как в большом круге кровообращения среднее давление составляет 80-100 мм рт. ст. Таким образом, левому желудочку для изгнания УО крови необходимо затрачивать приблизительно в 7 раз большую работу, чем правому. Это и обусловливает развитие большей мышечной массы левого желудочка, по сравнению с правым.

Выполнение работы требует энергетических затрат. Они идут не только на обеспечение полезной работы, но и на поддержание основных жизненных процессов, транспорт ионов, обновление клеточных структур, синтез органических веществ. Коэффициент полезного действия сердечной мышцы находится в пределах 15-40%.

Энергия АТФ, необходимая для жизнедеятельности сердца, получается преимущественно в ходе окислительного фосфорилирования, осуществляемого с обязательным потреблением кислорода. При этом в митохондриях кардиомиоцитов могут окисляться разнообразные вещества: глюкоза, свободные жирные кислоты, аминокислоты, молочная кислота, кетоновые тела. В этом отношении миокард (в отличие от нервной ткани, использующей для получения энергии глюкозу) является «всеядным органом». На обеспечение энергетических потребностей сердца в условиях покоя в 1 мин требуется 24- 30 мл кислорода, что составляет около 10% от общего потребления кислорода организмом взрослого человека за то же время. Из протекающей по капиллярам сердца крови извлекается до 80% кислорода. В других органах этот показатель гораздо меньше. Доставка кислорода является наиболее слабым звеном в механизмах, обеспечивающих снабжение сердца энергией. Это связано с особенностями сердечного кровотока. Недостаточность доставки кислорода к миокарду, связанная с нарушением коронарного кровотока, является самой распространенной патологией, приводящей к развитию инфаркта миокарда.

Фракция выброса

Фракция выброса = СО / КДО

где СО — систолический объем, мл; КДО — конечный диастолический объем, мл.

Фракция выброса в покое составляет 50-60 %.

Скорость кровотока

Согласно законам гидродинамики количество жидкости (Q), протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (Р 1) и в конце (Р 2) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости:

Q = (P 1 -P 2)/R.

Если применить это уравнение к сосудистой системе, то следует иметь в виду, что давление в конце данной системы, т.е. в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю. В этом случае уравнение можно записать так:

Q = P/R,

гдеQ - количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р — величина среднего давления в аорте; R — величина сосудистого сопротивления.

Из этого уравнения следует, что Р = Q*R, т.е. давление (Р) в устье аорты прямо пропорционально объему крови, выбрасываемому сердцем в артерии в минуту (Q), и величине периферического сопротивления (R). Давление в аорте (Р) и минутный объем крови (Q) можно измерить непосредственно. Зная эти величины, вычисляют периферическое сопротивление — важнейший показатель состояния сосудистой системы.

Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда. Любой из таких сосудов можно уподобить трубке, сопротивление которой определяется по формуле Пуазейля:

гдеL — длина трубки; η — вязкость протекающей в ней жидкости; Π — отношение окружности к диаметру; r — радиус трубки.

Разность кровяного давления, определяющая скорость движения крови по сосудам, у человека велика. У взрослого человека максимальное давление в аорте составляет 150 мм рт. ст., а в крупных артериях — 120-130 мм рт. ст. В более мелких артериях кровь встречает большее сопротивление и давление здесь значительно падает — до 60-80 мм. рт ст. Самое резкое уменьшение давления отмечается в артериолах и капиллярах: в артериолах оно составляет 20-40 мм рт. ст., а в капиллярах — 15-25 мм рт. ст. В венах давление уменьшается до 3-8 мм рт. ст., в полых венах давление отрицательное: -2-4 мм рт. ст., т.е. на 2-4 мм рт. ст. ниже атмосферного. Это связано с изменением давления в грудной полости. Во время вдоха, когда давление в грудной полости значительно уменьшается, снижается и кровяное давление в полых венах.

Из приведенных данных видно, что кровяное давление в разных участках кровяного русла неодинаково, и оно уменьшается от артериального конца сосудистой системы к венозному. В крупных и средних артериях оно уменьшается незначительно, приблизительно на 10%, а в артериолах и капиллярах — на 85%. Это свидетельствует о том, что 10% энергии, развиваемой сердцем при сокращении, расходуется на продвижение крови в крупных артериях, а 85% — на ее продвижение по артериолам и капиллярам (рис. 1).

Рис. 1. Изменение давления, сопротивления и просвета сосудов на различных участках сосудистой системы

Основное сопротивление току крови возникает в артериолах. Систему артерий и артериол называют сосудами сопротивления или резистивными сосудами.

Артериолы представляют собой сосуды малого диаметра — 15-70 мкм. Стенка их содержит толстый слой циркулярно расположенных гладких мышечных клеток, при сокращении которых просвет сосуда может значительно уменьшаться. При этом резко повышается сопротивление артериол, что затрудняет отток крови из артерий, и давление в них повышается.

Падение тонуса артериол увеличивает отток крови из артерий, что приводит к уменьшению артериального давления (АД). Наибольшим сопротивлением среди всех участков сосудистой системы обладают именно артериолы, поэтому изменение их просвета является главным регулятором уровня общего артериального давления. Артериолы — «краны кровеносной системы». Открытие этих «кранов» увеличивает отток крови в капилляры соответствующей области, улучшая местное кровообращение, а закрытие — резко ухудшает кровообращение данной сосудистой зоны.

Таким образом, артериолы играют двоякую роль:

участвуют в поддержании необходимого организму уровня общего артериального давления;
участвуют в регуляции величины местного кровотока через тот или иной орган или ткань.

Величина органного кровотока соответствует потребности органа в кислороде и питательных веществах, определяемой уровнем активности органа.

В работающем органе тонус артериол уменьшается, что обеспечивает повышение притока крови. Чтобы общее АД при этом не снизилось в других (неработающих) органах, тонус артериол повышается. Суммарная величина общего периферического сопротивления и общий уровень АД остаются примерно постоянными, несмотря на непрерывное перераспределение крови между работающими и неработающими органами.

Объемная и линейная скорость движения крови

Объемной скоростью движения крови называют количество крови, протекающей в единицу времени через сумму поперечных сечений сосудов данного участка сосудистого русла. Через аорту, легочные артерии, полые вены и капилляры за одну минуту протекает одинаковый объем крови. Поэтому к сердцу всегда возвращается такое же количество крови, какое было им выброшено в сосуды во время систолы.

Объемная скорость в различных органах может изменяться в зависимости от работы органа и величины ею сосудистой сети. В работающем органе может увеличиваться просвет сосудов и вместе с ним — объемная скорость движения крови.

Линейной скоростью движения крови называют путь, пройденный кровью за единицу времени. Линейная скорость (V) отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной (Q), деленной на площадь сечения кровеносного сосуда:

Ее величина зависит от просвета сосудов: линейная скорость обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосуда. Чем шире суммарный просвет сосудов, тем медленнее движение крови, а чем он уже, тем больше скорость движения крови (рис. 2). По мере разветвления артерий скорость движения в них уменьшается, так как суммарный просвет ветвей сосудов больше, чем просвет исходного ствола. У взрослого человека просвет аорты составляет приблизительно 8 см 2 , а сумма просветов капилляров в 500-1000 раз больше — 4000-8000 см 2 . Следовательно, линейная скорость движения крови в аорте в 500-1000 раз больше, чем в 500 мм/с, а в капиллярах — только 0,5 мм/с.

Рис. 2. Знамения АД (А) и линейной скорости кровотока (Б) в различных участках сосудистой системы

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.

Путем катетеризации правой подключичной вены вводят катетер в предсердие, затем в желудочек и легочную артерию

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.

Общий вид формулы площади тела (S) в м2:

(вес х 0,423) х (рост х 0,725) х 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:

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.

У спортсменов резерв доходит до 700%, а минутный объем – до 40 л

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:

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%.

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.

Сердечный индекс

Сердечный индекс (СИ) представляет собой отношение минутного объема кровообращения (МО, л/мин) к площади поверхности тела (S, м 2).

Площадь поверхности тела определяют по формуле Дю Буа:

где: Пт - площадь поверхности тела (м 2); В - масса тела (кг); Р - рост (см); 0,- постоянный эмпирически найденный коэффициент.

Быстрее и легче, чем по формуле, площадь поверхности тела можно найти по номограмме Дю Буа, Бутби и Сандифорда.

Номограмма для определения поверхности тела по росту и

массе тела (по Дю Буа, Бутби, Сандифорду).

Исследованиями Н. Н. Савицкого (1956), L. Brotmacher (1956), А. Гайтона (1969) было показано, что между величиной поверхности тела и величиной минутного объема кровообращения нет достоверной корреляции. Поэтому сердечный индекс представляется не вполне надежным показателем.

Однако этот способ выражения величины минутного объема весьма распространен. Сердечный индекс в условиях основного обмена у здорового человека в среднем равен 3,2 ± 0,3 л/(мин.м).

«Инструментальные методы исследования

Составитель Э.Урибе-Эчеварриа Мартинес

Эта информация для ознакомления, за лечением обратитесь к врачу.

Показатели работы сердца

Показатели насосной функции сердца и сократимости миокарда

Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определенное количество крови. В этом основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и ударного (систолического) объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.

Количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту, называют минутным объемом крови (МОК). Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют ударным (систолическим) объемом крови (УОК).

УОК увеличивается при повышении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема растет и МОК.