Российский национальный исследовательский

Москва

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.И. ПИРОГОВА

____________________________________________________________________________________________________________________

ВАЖНЕЙШИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВООБРАЩЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Методические разработки для самостоятельной работы студентов

лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов

Москва

2014

Патология сердечно-сосудистой системы. Часть I. «Важнейшие показатели кровообращения, применяемые для оценки функциональных нарушений сердечно-сосудистой системы.» Учебно-методическая разработка для самостоятельной работы студентов 3-4 курсов лечебного и педиатрического факультетов. - М., РГМУ, 2014, 28 с.

Данное пособие предназначено для работы студентов как в аудиторное, так и во внеаудиторное время и служит введением в современное учение о патофизиологии сердечно - сосудистой системы.

Пособие составлено в соответствии с утверждённой МЗ РФ программой и новым учебным планом для высших медицинских учебных заведений.

Составитель: проф. Ю.С.Свердлов.

 - Российский государственный медицинский университет, 2014

Физиологический смысл некоторых из таких важнейших (хотя и простейших) показателей, также как и их значение для оценки кровообращения в норме и патологии рассмотрены в настоящей разработке.

• 
  объяснять устно и письменно все содержащиеся в ней термины и понятия;
  
• 
  рассчитывать величины тех или других показателей кровообращения по данным соответствующих функциональных исследований;
  
• 
  оценивать полученные величины (нормальные, отличные от нормы);
  
• 
  объяснять значение определённых отклонений показателей гемодинамики от нормальных величин в патогенезе расстройств сердечно-сосудистой системы.
  

Минутный объём сердца (МОС) - объём крови, выбрасываемый левым желудочком в аорту или, соответственно, правым желудочком в лёгочную артерию в течение одной минуты^*. Определяется произведение ударного объёма на число сердечных сокращений в одну минуту.

Для того чтобы определить МОС с помощью этого метода, необходимо измерить:

а) содержание кислорода в артериальной крови;

б) содержание кислорода в венозной крови;

в) общее количество кислорода, поглощаемого в одну минуту кровью, протекающей через лёгкие.

Получив все соответствующие данные, рассчитывают МОС, используя соотношение:

Общее количество поглощённого О₂ (мл)

МОС =

О₂ артериальной крови  О₂ венозной крови (мл О₂ в 1 л крови)
На практике артериальную кровь получают путём пункции периферической артерии (например бедренной), венозную - с помощью катетера из лёгочной артерии. Для измерения поглощённого О₂ используют спирометрические методы или методы газового анализа.

Пример:

Общее количество кислорода, поглощаемого испытуемым в течение 1 минуты, равнялось 300 мл. При этом в 1 литре притекающей к лёгким венозной крови содержалось 130 мл О₂, тогда как в 1 литре оттекающей от лёгких артериальной крови содержалось 190 мл О₂.

Очевидно, каждый литр крови, протекая через лёгкие, приобретал 190-130=60 мл О₂. Поскольку общее количество кислорода, перешедшее из лёгочных альвеол в кровь в 1 минуту, равнялось 300 мл, а каждый литр крови уносил 60 мл О₂, всего через лёгкие прошло за 1 минуту 300 : 60 = 5 литров крови. Объём крови, прошедшей через лёгкие в одну минуту, есть объём крови, выбрасываемый правым желудочком в 1 минуту в лёгочную артерию, т.е. по определению есть МОС.
300 мл О2

МОС = = 5 л крови / мин

(190 - 130) мл О₂ / л крови
Другой метод определения МОС - метод разведения индикатора. Метод основан на принципе, в соответствии с которым неизвестный объём жидкости можно измерить, добавляя к нему известное количество индикатора и определяя затем его конечную концентрацию в исследуемом объёме.
количество введённого индикатора

Объём (л) =

конечная концентрация индикатора (мг / л)
Принцип приложим и к движущейся жидкости, что позволяет измерить величину сердечного выброса (МОС).

На практике МОС определяют путём быстрого “одномоментного” введения индикатора в кровь правого сердца и непрерывного измерения концентрации индикатора в артериальной крови (см. рис. 1). Первые частички индикатора в пробах артериальной крови обнаруживаются через некоторое время после его введения. Их концентрация сначала быстро возрастает до максимума, а затем падает (рис. 1Б, В). Измерив среднюю концентрацию индикатора в первой волне содержащей индикатор артериальной крови и время прохождения этой волны через тот участок артериального сосуда, из которого берут кровь для исследования, можно рассчитать МОС.

Индикатор инъецируется в правое предсердие через катетер, введённый в сердце через вены правой руки. Непрерывное определение содержания индикатора в крови левой лучевой артерии производят с помощью прибора А. Прибор вычерчивает кривую изменения концентрации индикатора в артериальной крови во времени (Б). Из этой кривой, которая в крупном масштабе показана на В, можно рассчитать среднюю концентрацию индикатора (е) и время прохождения содержащей индикатор крови, через лучевую артерию в точке а.



Рис. 1. Определение МОС с помощью метода разведения индикатора.

А (мг)

c x t

МОС можно измерить и неинвазивными методами, - например, с помощью эхокардиографии. С помощью этого метода наблюдают за движением различных структур сердца (клапанов, стенок желудочков и др.) и на этом основании рассчитывают объём левого (или правого) желудочка в конце диастолы и в конце систолы. Полученные данные позволяют найти ударный объём и далее рассчитать МОС.

В стационарном состоянии, в покое, величина МОС у взрослого человека массой 60 - 70 кг равна приблизительно 5 литрам крови в 1 минуту.

2. Сердечный индекс.

Абсолютная величина МОС не может служить достаточной характеристикой адекватности системного кровообращения, его соответствия метаболическим потребностям организма. Метаболические потребности у разных людей различны, они пропорциональны поверхности тела. Поэтому для оценки соответствия кровотока метаболическим потребностям используют другой показатель - сердечный индекс (СИ). СИ есть минутный объём сердца, отнесённый к поверхности тела.

поверхность тела (м²)

Снижение СИ характеризует прежде всего сердечную недостаточность кровообращения. В тяжёлых случаях сердечной недостаточности величина СИ может падать до 1 л / мин / м². Увеличение СИ может быть результатом снижения общего периферического сопротивления сосудов, как это бывает при бери-бери (тиаминовой недостаточности, сопровождающейся расширением периферических сосудов), артериовенозных шунтах, тиреотоксикозе и некоторых других болезнях.

Артерио - венозная разница по кислороду - показатель, устанавливающий различия в содержании О₂ в артериальной и венозной крови. Содержание О₂ выражают в объёмных процентах, т.е. в миллилитрах О₂, которые можно извлечь из 100 мл крови. В артериальной крови здорового человека содержится около 18-20 объёмных процентов О₂, в периферической венозной крови (в состоянии покоя!) - около 12-14 объёмных процентов. Артериовенозная разница равна таким образом (18 - 12) = 6 объёмным процентам. Когда снижается МОС, падает периферический кровоток, артерио - венозная разница возрастает. Очевидно, что снижение МОС сопровождается увеличением извлечения кислорода из каждой единицы объёма артериальной крови - механизм компенсации. Таким образом при нормальном содержании гемоглобина в крови увеличение артерио - венозной разницы по кислороду в состоянии покоя - прямо указывает на снижение МОС.

Иногда для оценки степени извлечения кислорода тканями из артериальной крови используют “коэффициент утилизации О₂”. Его определяют как отношение артерио - венозной разницы по кислороду к содержанию кислорода в артериальной крови.

О₂ арт

18 объёмных %

Минутный объём сердца (или системный кровоток) определяется соотношением:

R
где Р аорт. - среднее давление в аорте, Р вен - среднее давление в правом предсердии, R - общее (системное) периферическое сопротивление.

Очевидно, что формула описывающая системный кровоток, является аналогией формулы закона Ома, который устанавливает зависимость силы тока в проводнике от разности потенциалов по концам проводника.

Величина среднего давления в аорте в норме равна приблизительно 100 мм ртутного столба. Падение кровяного давления в аорте ниже определённого уровня (ниже 70 мм ртутного столба) всегда сопровождается тяжёлыми нарушениями системного кровообращения. В то же время серьёзные нарушения общего кровообращения могут происходить без заметных изменений артериального давления крови.

Давление а правом предсердии или центральное венозное давление - важнейший показатель общего кровообращения. Его можно измерить с помощью катетера, введённого в правое предсердие через одну из крупных вен (локтевую, внутреннюю яремную, бедренную). Величина центрального венозного давления в норме приближается к нулю (т.е. к атмосферному). Увеличение центрального венозного давления обнаруживается уже на ранних стадиях недостаточности кровообращения.

Рост центрального венозного давления сопровождается ростом давления в крупных венах. Это легко обнаружить, если в такую вену ввести инъекционную иглу, соединённую с манометром. Обычно иглу вводят в локтевую вену, где давление в норме приблизительно составляет 100 мм ртутного столба (13,6 см водного столба).

Измерение (точнее расчёт) сопротивления току крови в сосудах малого и большого круга кровообращения представляет значительный интерес для клинической кардиологии, особенно для оценки эффективности терапии болезней, характеризующихся повышением сопротивления току крови (например, эффективности хирургического лечения стеноза митрального отверстия). Сопротивление лёгочных сосудов (Р лег. сосудов) рассчитывают по формуле:

R лег. сосудов = ;

Q лег.

где Р лег. арт. - среднее давление в лёгочной артерии,

Qлег. - лёгочный кровоток, который в отсутствие артерио-венозных шунтов равен МОС.

Аналогично, сопротивление сосудов большого круга кровообращения или общее периферическое сопротивление (R общ. периф.) рассчитывают из соотношения:
Р аорт. - Р прав. пред.

R общ. периф. = ;

МОС
где Р аорт. - среднее давление в аорте, Р вен. - давление в правом предсердии, МОС - минутный объём сердца.

Если давление представить в длинах на см² (дин/см²), а величину кровотока в см³ / с, то величина сосудистого сопротивления (R) будет выражаться в: дин х сек х см^-5.
среднее давление (дин/см²)

R = = дин. сек. см^-5

кровоток (см³ /сек)
Периферическое сопротивление может быть также выражено в условных единицах периферического сопротивления (ЕПС).
1 мм Hg

1 ЕПС = ______________

1 мл/с
Очевидно за единицу периферического сопротивления в этом случае принимают сопротивление участка сосудистого русла, через который протекает 1 мл крови в секунду тогда, когда разность давлений по концам участка равна 1 мм ртутного столба.

Общий объём крови (ООК) у взрослого человека составляет около 5000 мл. При этом около 3000 мл приходится на долю плазмы, а 2000 на долю клеточных элементов (прежде всего эритроцитов). ООК зависит от массы тела. Для мужчин и для женщин, не имеющих избыточного веса, на каждый кг массы приходится 79 мл крови (10%). Масса крови составляет таким образом у взрослого около 8% от массы тела. (У новорождённых масса крови = 8,510% от массы тела. К двум годам “процент массы крови” снижается до 7%, а затем медленно растёт, достигая к 16 годам “взрослых” величин).

ООК пропорционален степени васкуляризации тела. Поэтому относительный (отнесённый к массе тела) объём циркулирующей крови (ОЦК) выше у людей с хорошо развитой мускулатурой и ниже - у тучных. По той же причине он, в среднем, на 20% ниже у женщин, чем у мужчин.

Объём циркулирующей крови определяют с помощью метода разведения индикатора (см. стр. 5). Индикатор, синьку Эванса, например, вводят внутривенно. Спустя 10 минут после введения, когда синька равномерно распределяется в крови, из вены берут пробу крови и центрифугируют. Концентрацию краски в плазме крови определяют спектрометрически. Зная концентрацию краски, рассчитывают общий объём плазмы:

Общий объём плазмы (л) =

концентрация краски (мг / л)
После этого, зная гематокрит, можно рассчитать ООК (ООК).

100

100 - 0,87 Ht

Общий объём крови - важнейший фактор, определяющий величину тока системного кровообращения. При этом важен не столько абсолютный объём крови, сколько соотношение между объёмом крови и объёмом сосудистого русла, которое определяет величину так называемого давления наполнения циркуляторной системы (см. ниже).

Давление наполнения циркуляторной системы - давление крови в сосудах в отсутствие сократительной деятельности сердца. Его можно измерить прямым способом в эксперименте на животных, вызвав фибрилляцию сердца, или наложив зажимы на аорту и полые вены сердца. Через несколько секунд после этого давление крови в артериях и венах сравнивается, достигая уровня давления наполнения сосудистой системы, в норме 7 мм ртутного столба.

Величина давления наполнения зависит от объёма содержащейся в сосудах крови и от растяжимости кровеносных сосудов. Уже небольшие изменения объёма содержащейся в сосудах крови или растяжимости, (тонуса) сосудов приводят к существенным изменениям давления наполнения сосудов. Изменения давления наполнения циркуляторной системы играют существенную роль в физиологии и патофизиологии кровообращения, поскольку разность между давлением наполнения и давлением в правом предсердии определяет величину венозного возврата в сердце и, следовательно, по закону Старлинга, величину минутного объёма сердца.

Давление наполнения сосудистой системы увеличивается при:

а) увеличении ОЦК (в 2 раза при увеличении ОЦК на 15-20%);

б) стимуляции симпатических нервов (в 2-2,5 раза);

в) мышечной активности.

Давление наполнения циркуляторной системы падает при:

а) уменьшении объёма циркулирующей крови (до нуля при острой потере 25-30% крови);

б) падении симпатического тонуса.

Современная клиническая оценка функциональных возможностей сердца основана на результатах точных измерений внутрисердечной гемодинамики, сократительных и других свойств миокарда, произведённых с помощью инвазивных и неинвазивных методов исследования. К числу давно применяемых, хорошо разработанных инвазивных методов принадлежит метод катетеризации сердца. К числу неинвазивных, более новых методов, - метод кардиоэхографии и методы радиоизотопного (радионуклидного) исследования сердца.

Начало разработки методов катетеризации сердца относится к 1929 году, когда немецкий хирург Вернер Форссман ввёл под контролем флюороскопии через локтевую вену в правое предсердие собственного сердца уретральный катетер. В настоящее время методы катетеризации сердца широко используются для диагностики и лечения больных с сердечно - сосудистой патологией - особенно в палатах интенсивной терапии. Внутрисердечные катетеры применяют не только для гемодинамических измерений, но и для внутрисердечной электрокардиографии, биопсии миокарда, внутрисердечной электрической симуляции сердца, введения лекарств, лечения некоторых болезней коронарных сосудов и для других целей. В правое сердце катетер вводят через одну из крупных вен (например, локтевую, внутреннюю яремную, бедренную) под непрерывным флюороскопическим контролем. После достижения правого предсердия катетер может быть продвинут далее в правый желудочек, а затем в лёгочную артерию. В ходе перемещения катетера непрерывно измеряют кровяное давление и, в случае необходимости, вводят фармакологические или контрастные вещества. Когда катетер оказывается в лёгочной артерии, его обычно подвигают дальше по направлению тока крови до тех пор, пока кончик катетера не войдёт плотно в одну из дистальных ветвей лёгочной артерии. Дополнительная герметизация контактов стенки катетера с внутренней стенкой сосуда достигается раздуванием маленького эластичного баллончика, расположенного вокруг кончика катетера. Давление, которое регистрирует катетер в этом участке лёгочных сосудов после герметизации называют “давлением заклинивания лёгочной артерии” или “давлением заклинивания лёгочных капилляров” или “окклюзивным давлением лёгочных капилляров”. Полагают, что при правильном расположении кончика катетера это давление соответствует давлению в левом предсердии (давлению наполнения левого сердца).

Рутинным методом современной кардиологической клиники является и метод катетеризации левого сердца. Катетер вводят при этом в периферическую (например, бедренную) артерию и продвигают ретроградно вплоть до аортальных клапанов. Затем, во время систолы, его проводят в полость левого желудочка.

Важнейшие показатели внутрисердечной гемодинамики, как и некоторые показатели функциональных свойств миокарда, которые можно измерить с помощью неинвазивных методов исследования, приведены ниже. Следует иметь ввиду, что величины всех приведённых показателей характеризуют функции сердца человека, находящегося в состоянии покоя.

1. Конечный диастолический объём (КДО) - объём крови, находящейся в желудочке в конце диастолы, - в момент, прямо предшествующий систоле. В норме равен 7020 мл/м².

2. Конечный систолический объём (КСО) - объём крови, остающийся в желудочке в конце систолы, - в момент прямо предшествующей диастолическому расслаблению сердца. В норме равен 2410 мл/м².

3. Ударный объём (УО) - объём крови, выбрасываемый левым желудочком в аорту, правым - в лёгочную артерию. Равен разности конечного диастолического и конечного систолического объёмов (УО=КДОКСО). Средний ударный объём у здорового взрослого человека равен 4513 мл/м². Средняя абсолютная величина ударного объёма равна 8417 мл.

4. Изгоняемая фракция крови (ИФ) - отношение ударного объёма к конечному диастолическому объёму.

ударный объём

конечный диастолический объём