Таблиця 3.2.

nbsp;                                                                                                      

Фази серцевого циклу

Період Фаза Тривалість

в сек

с

Напруження

Асинхронного скорочення

0,03

и

с

Ізометричного скорочення

«

0,06

т

Вигнання

Швидкого вигнання крові

0,12

0

л

А

крові

Повільного вигнання

0,13

Д

Розслаблення

Протодіастолічний інтервал

0,03

і

А

Ізометричного розслаблення

0,08

С

Наповнення

Швидкого наповнення

0,08

т

кров’ю

Повільного наповнення

0,17

0

л

А

Активного наповнення (Пресистола)

0,10

73

3.5.4. Серцевий викид

Серцевий викид, або хвилинний об ‘єм крові (ХОК), — кількість крові, виштовхуваної серцем за 1 хв. Крім того, розрізняють ударний або систолічний об’єм (УОК) — об’єм крові, що виштовхується серцем за одне скорочення. В обох випадках мова йде не про все серце, а лише про один із шлуночків — лівий або правий. Названі вище методи дослідження діяльності серця несуть чималий об’єм цінної інформації про різні сторони його роботи. Проте основна функція серця — нагнітання крові в судинну систему — більшістю згаданих методів не може бути визначена. Враховуючи важливе значення цього показника для фізіології і для клініки, спеціалісти доклали багато зусиль, щоб навчитись визначати серцевий викид безкровним способом.

Метод Фіна. Німецький фізик А.Фік, ще у 1870 р. запропонував і теоретично обгрунтував метод визначення серцевого викиду в людини за кількістю спожитого кисню. При цьому він виходив з припущення, що якщо кисень надходить в потік крові з якоюсь середньою швидкістю V (мл/хв) і концентрація його в потоці зростає з С, (перед надходженням у кров) до С2 (після надходження), то об’ємна швидкість потоку крові Q буде дорівнювати:

Q=TTc, <3) аб° q = (aY%o1100 <мл,хв)<4)

де V02 — об’єм кисню, спожитого організмом за 1 хв., (A-В) 02 — артеріо-венозна різниця кисню.

Незважаючи на простоту розрахунків, технічні труднощі при взятті артеріальної і, особливо, венозної крові, яку необхідно брати із правого шлуночка або легеневої артерії шляхом їх катетеризації, обмежують широке впровадження методу Фіка в експериментальну і клінічну практику. Тому пошуки більш прийнятних методик продовжувались і привели до появи багатьох варіантів методу та їх модифікацій.

Метод Стюарта-Гамільтона (метод розведення індикатора) полягає в тому, що у вену одномоментно вводять певну кількість (І) індикатора, а в артерії реєструють зміну його концентрації. Введений індикатор в міру свого проходження через праве серце, мале коло кровообігу та ліве серце змішується з якимось об’ємом крові, при цьому концентрація його змінюється в часі t — C(t). Середня концентрація індикатора в об’ємі протікаючої

74

крові пропорційна площі під кривою концентрації C(t)-t. Звідси у відповідності з рівнянням концентрації Q = І/С — (де Q — об’єм рідини, С — концентрація речовини, введеної в цю рідину в кількості І) об’єм крові, що проходить через шлуночок серця, визначається за рівнянням (5):

Q = ХОК = 1 ‘-3L (5), або простіше Q = Ь 60 (6),

де Q — хвилинний об’єм крові л/хв; — середня концентрація індикатора, отримувана шляхом ділення суми концентрацій за кожну секунду розвитку кривої на кількість секундних інтервалів; t — час від моменту введення індикатора до досягнення кривою його розведення нульового значення.

Як індикатор використовують нешкідливі для організму фарби, радіоактивні ізотопи. Одна з вимог, яким мають задовольняти індикатори, — вони не повинні виходити з крові протягом тривалого часу. Цій вимозі відповідають деякі органічні фарби, які зв’язуються з альбумінами плазми: синька Еванса (Т-1824), кардіогрін та ін. Застосування таких індикаторів має негативний наслідок — крива їх розведення протягом тривалого часу не знижується до нуля і до того ж спотворюється хвилею рециркуляції індикатора (рис. 3.23). Цей недолік усувається шляхом екстраполяції до нуля низхідної частини кривої за допомогою її логарифмування. Крива розведення індикатора є експонентою, і тому, будучи побудованою в логарифмічному масштабі, вона перетворюється на пряму, яку легко продовжити до перетину з часовою віссю (рис. 3.23). На цьому ж рисунку наведено дві криві, одна з яких (крива 2) записана в людини в стані спокою, і розрахунки за нею дають значення хвилинного об’єму крові 4,7 л. Під час значного фізичного навантаження (крива 1) цей показник істотно збільшився і досяг 22 л/хв. У знаменнику рівняння 6 стоїть здобуток Ссер • t, що дорівнює площі під кривою розведення індикатора, звідки випливає, що ХОК обернено пропорційний цій площі. Саме це ми і бачимо, порівнюючи криві на рисунку 3.23 з одержаними по них значеннями ХОК.

Досить часто замість фарби використовують фізіологічний розчин, охолоджений до 0°С. При цьому реєструють криву зміни температури крові в артерії; розрахунки провадять за тим же принципом, що й для фарб. Перевагою цього індикатора є можливість багаторазового повторення визначень.

75

Рис. 3.23. Визначення серцевого викиду за методом розведення індикатора.

Крива 1 одержана в людини під час фізичних вправ; крива 2 — в стані спокою.

Реографічний метод (метод імпедансної реоплетизмо-графії) полягає в реєстрації змін електричного опору тканини, органа чи ділянки тіла, через які пропускають слабкий високочастотний електричний струм. Принцип методу базується на тому, що високий опір тканин тіла зменшується щоразу, коли до тканин надходить кров, яка має низький опір, і це зменшення опору пропорційне кількості крові в тканині чи органі. Однією з модифікацій методу для кількісної оцінки серцевого викиду є тетра-полярна реографія. Навколо шиї та грудної клітки людини накладають дві пари стрічкоподібних електродів; через одну пару електродів (зовнішню) пропускають високочастотний струм, який не впливає на тканини тіла, а через другу (внутрішню) реєструють зміни повного електричного опору (імпедансу) ділянки тіла між електродами (рис.3.24).

На запису кривої диференційної реограми вимірюють амплітуду найбільшого зубця — першої похідної реограми (Аднф) та тривалість періоду вигнання крові (Т). Розраховують величину ударного об’єму крові (УОК) за формулою Кубічека:

76

А В

Рис. 3.24. Географічний метод визначення серцевого викиду в людини: А — накладання електродів на обстежуваного; Б — запис реограми; В — запис її диференційної похідної, за якою визначають амплітуду (А диф.) та тривалість (Т) фази вигнання крові.

УОК = • Адаф-Т (мл) , (7)

А>

де р — питомий опір крові (135 ом-см), 1 — відстань між внутрішніми (відвідними) електродами (cm), Z0 — повний опір (імпеданс) тканини між електродами (він автоматично вимірюється і виводиться на індикаторний прилад реографа), Ад ,ф — амплітуда першої похідної реограми, Т — тривалість періоду вигнання (с).

Крім зазначених вище методів, для дослідження серцевого викиду використовують також балістокардіографічний, ехо-кардіографічний та деякі інші методи, проте найбільш точним, за яким калібрують всі інші методики, і донині залишається класичний метод Фіка.

Знаючи УОК і частоту скорочень серця вираховують ХОК, що є здобутком перших двох величин. Відповідно за даними ХОК визначають ударний об’єм крові. В людини середні значення цих двох показників становлять: ХОК — 5 л/хв, УОК — 70 мл, проте індивідуальні значення коливаються в дуже широкому діапазоні: від 2,9 до 10,5 л/хв — для ХОК, та від 40 до 100 мл — для УОК.

Щоб стандартизувати величини серцевого викиду і зменшити їх розкид, введено показники: серцевий індекс та ударний індекс.

77

Вони являють собою відношення ХОК та УОК до поверхні тіла і становлять в середньому 3,5 л/хв • м2 та 48,3 мл/м2 відповідно. Однак навіть ці показники у різних людей відрізняються в 1,5-2,0 ра-за. Звичайно така значна варіабельність показників серцевого викиду зумовлена рівнем фізичного розвитку індивіду: в спортсменів ударний індекс та УОК значно більші, ніж у людей нетренованих. Але, мабуть, певну роль відіграє і спадковий фактор, який зумовлює той або інший режим роботи серця. Внаслідок цього всіх людей за величиною серцевого індексу поділяють на гіпокінетиків, нормо- або еукінетикіетл гіперкінетиків при тому, що артеріальний тиск у людей, які належать до різних груп, майже однаковий.

Описані вище методи дозволяють визначити викид крові тільки одним шлуночком: метод Фіка і реографічний метод надає інформацію про викид крові правим шлуночком, індикаторний метод—лівим. Порівняння результатів, отриманих за допомогою цих методів, дають похибку, яка не перевищує 5%, а це свідчить, що обидва шлуночки в стані спокою організму виштовхують у судинне русло однаковий об’єм крові, і що фактично хвилинний об’єм серця людини становить не 5, а 10 л крові. Проте для характеристики стану серцево-судинної системи прийнято використовувати значення ХОК, виштовхуваної лівим шлуночком (5 л), тому, що саме ця кров надходить до судин великого кола кровообігу і живить всі органи і тканини тіла, в тому числі й легені.

Розглянуті вище методи визначення серцевого викиду належать до групи інструментальних методів. Існують також розрахункові методи, один з яких базується на встановленій раніше М.М. Савицьким залежності між хвилинним об’ємом крові (ХОК) та величиною основного обміну (00). Мова йде про належні величини обох показників, тобто такі, які мають бути в абсолютно здорової людини в стані максимального спокою:

ХОКнал = -^L (8)

Значення належного 00 розраховують за таблицями Гар-риса і Бенедикта на підставі даних про стать, вік (В), зріст (Зр) і масу тіла (М) людини. Цей же показник можна отримати, підставивши вказані вище дані про особу у рівняння 19 та 20:

Для чоловіків: ООнал = 13.75М+ 53р — 6,75В+ 66,47 (9)

Для жінок: ООнал = 9,56+ 1,853р + 4,67В+ 65,09 (10)

Проте належні величини ХОК і ОО, розраховані описаним методом досить часто відхиляються на 10-20% і навіть більше від 78

отриманих інструментальними методами, що обумовлено як недодержанням вимог до умов визначення ОО, так і наявністю генетично детермінованих типологічних особливостей метаболізму і центральної гемодинаміки у людей.

У тварин серцевий викид залежить від розмірів серця і тіла. У собак ХОК у стані спокою перебуває в межах 1,5-2 л/хв, а УОК — 15-30 мл, у кішок ці ж показники разів у 5 менші. Для коропа вагою до 1 кг величина ХОК становить 3-7 мл, а для такого ж за масою восьминога — 60-80 мл. У таких великих тварин, як кінь, корова, жираф, ХОК досягає 20-45 л/хв.

Наведемо також порівняльні дані і про частоту скорочень серця в різних тварин. На відміну від серцевого викиду ЧСС перебуває в оберненій залежності від маси тіла. Так, серце в слона і коня скорочується з частотою 25-40 раз/хв, у собаки 80, у миші — 300-500 раз/хв. Така ж приблизно картина і в безхребетних: ЧСС у річкового рака 30-60, а у дафнії — 250-400 раз/хв. Крім розмірів тіла, істотну роль відіграють температура і стан організму. Так у кажана в стані спокою серце скорочується 250-450 раз/хв., під час зимової сплячки ЧСС падає до 20, а в стані збудження досягає 880 скорочень/хв.

3.6. САМОРЕГУЛЯЦІЯ СЕРЦЯ

Саморегуляцією називають здатність органа пристосовувати свою роботу до потреб організму чи змінених умов роботи без участі центральної нервової системи та гуморальних факторів. Розрізняють гетерометричну і гомеометричну саорегуляцію серця (SarnoffS.J., Mitchell J.H.)

В.О. ЦИБЕНКО. Фізіологія серцево-судинної системи