Третий круг кровообращения
Вид материала | Документы |
- Слова: М. Круг Музыка: М. Круг Исп.: Михаил Круг, 9.6kb.
- Медицинские показания и противопоказания для направления на санаторно-курортное лечение., 70.77kb.
- Методические рекомендации для практического занятия №12, 44.12kb.
- Средства для лечения ибс и нарушения мозгового кровообращения, 38.79kb.
- Недостаточность кровообращения профессор А. С. Сенаторова (лекция), 768.69kb.
- Башкирский государственный медицинский университет гизатуллин а. Г. Краткая патофизиология, 1816.16kb.
- Задание для самостоятельной работы по теме «Средства терапии нарушений мозгового кровообращения», 46.07kb.
- Ти пути более широкого внедрения скэнар-терапии в практику современного здравоохранения, 132.42kb.
- Применение методов аппаратной механотерапии (huber) в комплексном лечении последствий, 46.23kb.
- Реферат по физкультуре Тема: Влияние физических упражнений на кровь и органы кровообращения, 159.42kb.
Научные открытия, публикации
ТРЕТИЙ КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯ
Завьялов А.И., Завьялов Д.А., Завьялов А.А.
| Завьялов Александр Иванович — директор Института спортивных единоборств имени Ивана Ярыгина КГПУ, доктор педагогических наук, профессор, заслуженный работник физической культуры России, отличник физической культуры России, мастер спорта СССР по борьбе. Награжден почетным знаком Олимпийского комитета России «За заслуги в развитии олимпийского движения России». Автор «Энциклопедии приемов вольной борьбы», «Учебника тренера по борьбе» и др. Инициатор развития нового научного направления — биопедагогики; новой теории деятельности сердца спортсменов; теории (технологии) победы в борьбе, спорте. В КГПУ работает с 1991 года. Имеет 109 печатных работ. |
| Завьялов Дмитрий Александрович — кандидат педагогических наук, доцент кафедры борьбы Института спортивных единоборств имени Ивана Ярыгина КГПУ. В системе высшего образования работает с 1991 года. Имеет 32 печатные работы. |
| Завьялов Александр Александрович — студент Института спортивных единоборств имени Ивана Ярыгина КГПУ. Стипендиат Правительства Российской Федерации. Занимается научно-исследовательской работой с 8-го класса, сейчас объектом исследования является физика в спорте как учебная дисциплина. Имеет 27 печатных работ. |
Краткая история развития теории деятельности сердца
В 1553 году трагически закончил жизнь гениальный ученый Мигель Сервет (M. Servet), описавший первый легочный круг кровообращения, — невежественные религиозные фанатики сожгли его на костре в расцвете творческих сил на 42 году жизни [1].
Нелегок был путь и другого гениального ученого – Уильяма Гарвея (W. Harvey), впервые описавшего второй периферический круг кровообращения в 1628 году, объединившего оба круга в единую систему кровообращения человека и животных, тем самым создавшего четыре века назад современную теорию деятельности сердечно-сосудистой системы. Его учение о движениях сердца и крови [2] подверглось резкой критике, а признание к нему пришло только после смерти: его схема кровообращения в качестве хрестоматийной до сих пор приводится в учебниках и научных руководствах без принципиальных изменений. Это открытие стало эпохальным для всего естествознания [3, с.6].
Применив методы механики, гидромеханики и вивисекции, У. Гарвей, опираясь на наблюдения А. Везалия, своего учителя профессора Д. Фабрицио и итальянских врачей Падуи XV века, у которых он слушал лекции, подробно исследовал и окончательно открыл большой круг кровообращения. По словам Ф. Энгельса, «Гарвей, благодаря открытию кровообращения, делает науку из физиологии (человека, а также животных)» [4, с.501].
Молодой современник Гарвея знаменитый химик и философ Роберт Бойль, открывший в 1662 году [16, с.120] закон о связи между объемом и давлением газа (закон Бойля–Мариотта), однажды спросил Гарвея о том, что заставило его посвятить свою жизнь исследованиям сердца и системы кровообращения:
«Он отвечал мне, что когда он заметил, что венозные клапаны в различных частях тела расположены таким образом, чтобы свободно пропускать кровь в сторону сердца, но не давать венозной крови течь в обратном направлении, он подумал, что вряд ли такой расчетливый создатель, как Природа, мог поместить так много клапанов безо всякой цели и, поскольку клапаны помешали бы крови проходить по венам в конечности, то, значит, она должна поступать в конечности по артериям, а обратно возвращаться по венам, клапаны которых не препятствуют ее прохождению в этом направлении» [1, с.11].
Уильям Гарвей со своим другом Робертом Бойлем потенциально могли бы открыть и 3-й центральный круг кровообращения, однако это случилось только через 4 века.
Нет ничего удивительного в том, что достижения конкретных ученых становятся бессмертными по причине их высокой достоверности, отражающей истинные законы природы. Такие ученые подготавливают условия для дальнейшего познания окружающего нас мира. Спустя почти 400 лет после выхода в свет глобального основополагающего для теории деятельности сердца труда У. Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» [2] настала пора третьего (центрального, или коронарного) круга кровообращения, открытие которого подготовлено многочисленными результатами исследований бурно развивающихся в течение ХХ века биологии, физиологии, медицины, физики, сердечной хирургии в различных их направлениях и опирающихся на развивающиеся науки мирового научно-технического прогресса.
Первой «ласточкой» в этом направлении была в 1983 г. публикация А.И. Завьялова «Зубец U электрокардиограммы — «собственная» диастола желудочков» [5;6]. В 1992 году в книге «Биопедагогика или спортивная тренировка» [7], а затем в нескольких других публикациях [8;9;10] им же описано открытие механизма наполнения полостей сердца кровью во время диастолы желудочков сердца (рис.1,2): «Исследование структурно-функционального образования сердце-перикард показало, что впервые было обнаружено явление наполнения кровью желудочков сердца человека за счет возрастающего отрицательного давления во время систолы желудочков в герметичной полости перикарда. Значение этого открытия состоит в том, что оно коренным образом изменило ранее существовавшие представления о кровенаполнении сердца, выявив основной механизм притока и наполнения сердца кровью. Обнаружение этого явления вносит глобальные изменения в теорию сердечной деятельности, где нашли подтверждение предположения о нагнетательно-присасывающей, т.е. двухсторонней деятельности сердца, об ускорении диастолы при увеличении силы сокращения миокарда и участии перикарда в диастолическом процессе» [7, с.11].
|
Идея о глобальных изменениях теории сердечной деятельности в связи с открытием механизма кровенаполнения желудочков сердца во время диастолы получила дальнейшее развитие.
На совместном заседании естественного факультета и факультета физической культуры и спорта в Тувинском государственном университете 18 октября 2000 года А.И. Завьяловым было сделано официальное сообщение об открытии 3-го круга кровообращения и механизма движения крови в коронарных сосудах сердца.
Третий круг кровообращения
«Обычно сердечно-сосудистую систему рассматривают как первый малый (легочный) круг кровообращения, включающий правый сердечный насос и легкие, а также второй большой круг кровообращения (системную циркуляцию), в рамках которого левый сердечный насос обеспечивает кровью все системы органов (все структуры организма за исключением той, где осуществляется функция газообмена в легких)». Эти слова взяты из 4-го международного издания «Физиология сердечно-сосудистой системы» авторитетных американских физиологов Д. Мормана и Л. Хеллера (2000 год) [12, с.16]. Цитата подтверждает высказывания профессора Н.И. Аринчина [3] об отсутствии принципиальных отличий в теории деятельности сердца со времени У. Гарвея (2 круг, 1628 г.) и М. Сервета (1 круг, 1553 г.).
До сих пор биология, физиология, медицина, видимо, не нуждались в «официальном» определении круга кровообращения, потому что все было просто и ясно: 1 круг начинается в «правом» сердце, а заканчивается в «левом»; 2 круг начинается в «левом» сердце, а заканчивается в «правом». Кроме того, они различаются функциональным назначением.
Однако развитие любой теории требует обоснованного определения для обозначения зон действия или взаимодействия систем. На основании уже 2-х открытых кругов такое определение для человека может быть следующим.
|
|
|
Таблица 1
ХАРАКТЕРИСТИКИ КРУГОВ КРОВООБРАЩЕНИЯ
Название кругов кровообращения | Начало круга | Завершение круга | Общесистемная функция | Механизм осуществления кровотока |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Легочный (малый) | Правый желудочек | Левое предсердие (левый желудочек) | Обмен СО2 О2 | Нагнетательно-присасывающая функция полостей сердца |
Большой (периферический) | Левый желудочек | Правое предсердие (правый желудочек) | Кровоснабжение органов (О2 СО2) | Нагнетательно-присасывающая функция полостей сердца |
Центральный (сердечный, или коронарный) | Левый желудочек | Правое предсердие (правый желудочек) | Обеспечение насосной функции для движения крови по всему организму (О2 СО2) | Нагнетательная функция левого желудочка и аорты, всасывающая и нагнетательная функция перикарда, всасывающая и нагнетательная функция правого предсердия и желудочка |
Часть системы кровообращения организма человека, начинающаяся с выходных клапанов желудочков сердца и заканчивающаяся в предсердиях, отличающаяся функциональным общесистемным назначением или механизмом осуществления кровотока, называется кругом кровообращения.
Это определение содержит три пункта, определяющих статус круга кровообращения. Первый, обязательный для любого круга:
1) начинающийся с выходных клапанов желудочков сердца и заканчивающийся в предсердиях.
Два других по выбору — отличающиеся:
2) или функциональным общесистемным назначением;
3) или механизмом осуществления кровотока.
Рассмотрим с позиций первого обязательного пункта краткое описание венечного (коронарного) кровообращения, данное ведущими кардиохирургами СССР, России и др. стран: «С анатомической точки зрения, сердце кровоснабжают две венечные (коронарные) артерии, которые берут начало от правого и левого синусов Вальсальвы восходящей аорты. Венозная кровь собирается в вены, впадающие в венечный синус, который открывается в правое предсердие» (рис.3) [13, с.59].
Но для большей достоверности необходимо установить, куда отнести синусы Вальсальвы: «Промежутки между синусами Вальсальвы, имеющие треугольную форму, носят название пространств Генле. Они относятся к фиброзному скелету сердца» [13, с.58]. Это устанавливает функциональную принадлежность луковицы аортального клапана к левому желудочку: от клапанного аппарата, находящегося в «луковице аорты» в норме, отходят самостоятельно-коронарные артерии, а аорта начинается после клапанного аппарата, находящегося в луковице.
Таким образом, анатомически по самостоятельному выходу от клапана левого желудочка и отдельному входу в правое предсердие коронарное кровообращение отвечает определению самостоятельного круга. На рис. 4 представлена кровеносная схема человека, состоящая из 3-х кругов кровообращения, а в таблице 1 представлены характеристики кругов кровообращения.
Из таблицы 1 и схемы на рис.4 видно, что каждый из кругов по анатомической топографии (2 и 3 колонки), по различию общесистемной функции (назначений, 4 колонка) отвечают первому и второму пунктам «определения». У признанных в настоящее время большом и легочном кругах механизмы перемещения кровотока одинаковы за счет нагнетательно-присасывающей функции полостей сердца, что описано нами ранее [7; 8; 9; 10; 11].
Центральный, или сердечный коронарный, круг кровообращения также соответствует статусу круга по первым двум пунктам определения: по анатомической топографии и по различию общесистемной функции, но в отличие от первых двух кругов он имеет различие и по 3 пункту — очень сложный механизм движения крови, который обеспечивает эффективное кровообращение миокарда при любой частоте сердечных сокращений здорового сердца.
Анализ коронарного кровотока
В настоящее время механизм перемещения коронарного кровотока неизвестен, а факты его характеристик граничат с фантастикой и противоречивы:
«Кровоснабжение миокарда примерно в 10 раз превышает кровоснабжение других органов и тканей» [14, с.120]. «При напряженной мышечной работе минутный объем сердца в течение нескольких минут может возрасти с 4–5 до 30–40 л. Не подлежит сомнению, что подобное увеличение сердечной работы возможно только при условии значительного повышения кровоснабжения миокарда за счет увеличения коронарного кровотока. И действительно, во время напряженной мышечной работы коронарный кровоток возрастает до 3–4 и даже 6 л/мин. Во время сильных мышечных напряжений 1/5 часть всей выбрасываемой мышцей желудочка крови направляется в коронарные сосуды, 1/5 часть всего необходимого для организма кислорода идет на питание сердца» [14, с.121; 18, с.96].
Подтверждают это С.В. Барабанов с соавторами в книге «Физиология сердца»:
«Нормальная сократительная функция миокарда определяется адекватным притоком крови по коронарным сосудам. При физической нагрузке эти показатели могут возрастать в 5–6 раз» [21, с.112]. А следующим высказыванием, отдавая дань уже установившемуся мнению, практически опровергают сказанное:
«Перфузия миокарда кровью осуществляется, в основном, в период диастолы сердца. Чем более длителен диастолический период, тем лучше кровоснабжение миокарда. Поскольку скорость кровотока в сосудах зависит от давления крови, то диастолическое давление крови в аорте является определяющим для коронарного кровотока» [21, с.114].
Но ведь хорошо известно, что при физической нагрузке уменьшаются временные параметры сердечного цикла, увеличивается скорость кровотока и снижается диастолическое давление в аорте в соответствии с законом Бернули [16, с.87]: например, «Hornof и Kremer установили у мирового рекордсмена Э. Затопека после состязаний в беге на 5 км кровяное давление 210/30 мм рт.ст.» [31, с.21-22]. Этот пример подтверждает, что во время нагрузки диастолическое давление становится очень маленьким.
И далее: «Вместе с тем при возрастании частоты сердечных сокращений продолжительность диастолы, кровенаполнение сердца и, следовательно, ударный объем желудочков уменьшается» [21, с.46-47]. Отсюда следует, что если коронарный кровоток в основном осуществляется только в диастолический период, то увеличение его во время физической нагрузки невозможно, но это противоречит практике: «В нормальном организме при любых сколь угодно высоких функциональных нагрузках признаков коронарной недостаточности не наблюдается» [21, с.112].
Прежде чем перейти к анализу коронарного кровотока, нам необходимо разработать соответствующий «инструмент»: «Всякий закон или принцип, справедливый для «неживой» природы и поддающийся проверке на великом феномене жизни, оказывается справедливым и там. В том, что касается законов физики, до сих пор не обнаружено разницы между неживыми предметами и живыми существами, хотя последние могут быть устроены гораздо сложнее» [15, с.63].
Воспользуемся формулой определения объема жидкости в зависимости от времени, скорости и площади поперечного сечения:
,
где — объем вылившейся жидкости, — коэффициент трения для круглых отверстий, равный 0,65 [16, с.73], — время потока через отверстие площадью сечения , — скорость движения жидкости. Если жидкость течет со скоростью , то за время через отверстие площадью сечения выльется объем жидкости [16].
«Поскольку скорость кровотока в сосудах зависит от давления крови, то диастолическое давление крови в аорте является определяющим для коронарного кровотока» [21, с.114].
У здорового человека нормальное артериальное давление составляет 120/80 мм рт.ст. [12] (систолическое давление — 120 мм рт.ст., диастолическое давление — 80 мм рт.ст, среднее давление в аорте в покое за сердечный цикл, соответственно, 100 мм рт.ст.). Таким же образом мы рассчитываем давление и при напряженной мышечной работе (табл.2).
Работа сердца состоит из систолы и диастолы. Временные параметры систолы и диастолы можно определить по формулам Карпмана [17]:
,
,
где — длительность сердечного цикла в секундах.
В таблице 2 представлены расчеты с разными вариантами коронарного кровотока.
Таблица 2
НАПРЯЖЕННОСТЬ КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА
В ПОКОЕ И ПРИ МЫШЕЧНОЙ РАБОТЕ
Периоды сердечного цикла | Длительность, с | Показатели напряженности, % |
Весь цикл | 1 | 100 |
Систола | 0,355 | 280 |
Диастола | 0,645 | 160 |
Нагрузка: ЧСС = 60 уд./мин., СО = 60 мл, необходимый объем коронарного кровотока =12 | ||
Весь цикл | 0,3 | 590 |
Систола | 0,271 | 630 |
Диастола | 0,029 | 3710 |
Нагрузка: ЧСС = 200 уд./мин., СО = 156 мл, необходимый объем коронарного кровотока =31 |
Из таблицы видно, что необходимый коронарный кровоток во время покоя при частоте сердечных сокращений 60 уд./мин. небольшой — всего 12 мл за одно сокращение сердца (=12), при этом напряженность коронарного кровотока увеличивается в систоле в 2,8 раза, в диастоле — в 1,6 раза. Во время интенсивной мышечной работы при частоте сердечных сокращений 200 уд./мин. все параметры резко изменились. Продолжительность сердечного цикла уменьшилась более чем в 3 раза — до 0,3 с, систола уменьшилась в 1,3 раза, а стремительность уменьшения диастолы фантастическая — более чем в 22(!) раза. В итоге, для обеспечения необходимого объема крови в коронарном русле только лишь в фазу диастолы давление должно увеличиться более чем в 37(!) раз — это анатомически невозможно. Полученные результаты согласуются с мнением других авторов: «Повышение частоты сердечных сокращений ограничивает коронарный кровоток, поскольку при этом уменьшается продолжительность диастолы и, следовательно, величина диастолического кровотока» [21, с.114].
Из полученных результатов можно сделать важные выводы:
1. «Экстремальные» ситуации, в которых сердце находится при различных режимах работы, диктуют условие кровотока в течение всего сердечного цикла, так как при этом системное давление может быть снижено в 10 раз (0,3/0,029=10,3) только за счет временного параметра при тяжелой мышечной работе, а диастола укорачивается в 22 раза (0,645/0,029=22) и во столько же раз необходимо, чтобы поднялось системное давление в аорте. Такой вывод косвенно подтверждают Fabel и Lubbers, которые приходят к выводу, что в сердце теплокровных кислород утилизируется равномерно на протяжении всего сердечного цикла [27; 28, с.96].
2. Коронарный кровоток должен обладать оригинальным, уникальным механизмом движения крови по сосудам, обеспечивающим снабжение кислородом миокард в тяжелых экстремальных условиях дефицита времени: «Артерии, снабжающие кровью сердечную мышцу, по сравнению с артериями скелетных мышц, характеризуются значительно большей растяжимостью. Поэтому при повышении системного артериального давления, которое вызывает пассивное расширение артерий, кровоток в коронарных артериях увеличивается в 4–5 раз больше, чем, например, в бедренной артерии. На каждое мышечное волокно миокарда приходится капилляр. Артериовенозные анастомозы в сердце не обнаружены» [21, с.111-112].
3. Перестройка систем энергообеспечения для экстремальных условий, возникающих в короткие временные параметры, нецелесообразна, конструктивно "дорога" и неэффективна. Поэтому коронарное кровообращение должно обладать постоянным механизмом, обеспечивающим с большим запасом его кровообеспеченность уже в покое, без перестроек для тяжелых экстремальных условий: "В нормальном организме при любых сколь угодно высоких функциональных нагрузках признаков коронарной недостаточности не наблюдается" [21, с.112].
Механизм коронарного кровотока
«Роль сердца в организме огромна. По существу, сердце — это насос, но с чрезвычайно тонкой, еще недостаточно изученной регуляцией» — признается ведущий специалист в кардиохирургии академик В.И. Бураковский [20, с.6]. Не менее откровенны признания в 2000 году Д. Мормана и Л. Хеллера: «Какой из сосудорасширяющих факторов играет доминирующую роль в регуляции коронарных артерий, в настоящее время неизвестно» [12, с.139]. Об этом красноречиво и явно не случайно говорит факт посвящения коронарному кровообращению только 7(!) строчек при описании деятельности сердца и различных операций на нем, включая трансплантацию сердца, которые изложены ведущими кардиохирургами мира М. Дебейки и А. Готто в книге «Новая жизнь сердца» на 497(!) страницах [1, с.43].
Современное теоретическое обоснование коронарного кровотока в основном только в период диастолической фазы сердца при отсутствии описания механизма потока крови противоречиво и входит в полное несоответствие с действительностью:
«Обменные потребности миокарда во время тяжелой работы увеличиваются в 4–5 раз, а у спортсменов высшего класса даже в 7 раз. Механическое сдавление коронарных сосудов во время систолы приводит к значительному ухудшению снабжения кровью левого желудочка, тогда как под влиянием тахикардии диастола неизбежно укорачивается. Ясно, что удовлетворительное питание левого желудочка представляет значительные трудности» [22, с.333; 23; 24; 25].
Рассмотрим анатомические аспекты коронарной системы и начнем с короткой цитаты: «Коронарные артерии обычно видны...» [20, с.51], добавим — при вскрытии перикарда:
«Прямо над клапаном аорты отходят коронарные артерии и сеть их ответвлений, которые снабжают кровью само сердце (рис.3). Эти артерии охватывают сердце подобно короне, отсюда их название — «коронарные» [1, с.43]. Из рис.5 видно, что коронарные сосуды (артерии и вены) располагаются не в толще миокарда, а сверху него.
Ранее нами было открыто явление наполнения кровью желудочков сердца человека за счет возрастающего отрицательного давления во время систолы желудочков в герметичной полости перикарда (рис.2). [7; 8; 9; 10; 11].
Обратимся к следующему факту. На рис.6 «на поперечном сечении сердца видно, что толстый мышечный слой (миокард) защищен изнутри и снаружи внутренней и внешней оболочками (соответственно эндокардом и эпикардом). Сердце покрыто так называемой околосердечной сумкой (перикардом), фиброзный слой которой прикрепляется к внутренней поверхности грудины, фиксируя положение сердца в грудной клетке» [1, c.329].
Небрежное отношение к перикарду: «Сердце покрыто так называемой околосердечной сумкой (перикардом)» — дорого обходится человечеству. Операции на сердце очень дорогое «удовольствие» для пациентов и государства, а награда — нередко летальный исход. Сердце «не покрыто» и «не около», а находится в сердечной сумке, перикарде. Эта сердечная сумка «прикрепляется к внутренней поверхности грудины, фиксируя положение в грудной клетке» не сердца, а перикарда (сумки) и поэтому это даже не сумка, а капсула, в которой свободно помещается сердце, фиксированное только на уровне входящих и выходящих из него крупных сосудов.
|
|
Но вернемся к рис.6. На срезе оказался сосуд в сплющенном положении: когда сердце «покрыто так называемой околосердечной сумкой (перикардом)». Но сердце не все время «покрыто» перикардом, а только во время конечного положения в диастоле. Во время систолы эпикард вместе с миокардом и коронарными сосудам отрывается от перикарда, создавая камеру отрицательного давления в которой сосуды, подверженные воздействию внешней декомпрессии разбухают, всасывая кровь в себя (рис.7).
«Всякий закон или принцип, справедливый для «неживой» природы и поддающийся проверке на великом феномене жизни, оказывается справедливым и там» [15, с.63]. Эти слова известного физика-теоретика Ричарда Фейнмана сейчас очень кстати. Именно законы физики помогут выявить сложный механизм коронарного кровообращения: «Оказывается, что многие сложные теоремы и законы выглядят гораздо проще, если их применить к частному случаю» [15, с.48].
Теперь, на основании представленных ранее фактов, мы готовы описать механизм снабжения кровью миокард сердца.
СИСТОЛИЧЕСКАЯ ФАЗА КОРОНАРНОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ. Принципиальное описание кровотока можно условно начинать с систолы желудочков. Во время систолы желудочков сердца происходит сокращение миокарда, в котором происходит в это время активизация обменных процессов из-за тесного контакта элементов крови с окружающей капилляры средой:
«Кислородное снабжение сердца имеет особенность, связанную с сердечными сокращениями. Во время систолы тканевое давление в миокарде левого желудочка повышается в направлении от эпикарда к эндокарду и в более глубоких слоях превосходит внутрижелудочковое давление крови на протяжении всей систолы» [28, с.97]. Оказывается, сокращение миокарда в фазе систолы сердца способствует перемещению крови внутри его по капиллярной системе в венозную!
Выдавливание крови миокардом из желудочков сердца освобождает значительный объем (на величину систолического выброса обоих желудочков — 100–150(!) мл (в покое) в герметичной системе сердце-перикард и по закону Бойля–Мариотта между эпикардом и перикардом возникает разреженное пространство с отрицательным давлением (рис.2): в замкнутом пространстве увеличение объема полости приводит к понижению давления в ней [16, с.121].
Разреженное пространство перикардиальной полости растягивает артериальные и венозные сосуды, всасывающие кровь из капилляров (вены) и из луковицы аорты (артерии) (рис.7). В свою очередь кровь выдавливается сжимающей силой миокарда в вены (закон пары сил [16, с.27-28]) и из луковицы аорты (коронарные артерии) под высоким систолическим давлением из синусов Вальсальвы (рис.8,9): «Какое-то количество крови поступает во время систолы в коронарные артерии, а это означает, что отверстия коронарных артерий в это время не закрыты створками аортального клапана» [19, с.277].
Во время систолы желудочков происходит растяжение предсердий, в которых возникает разреженное пространство, присасывающее через венозный синус кровь в правое предсердие из коронарных вен, способствуя систолическому перемещению венозного кровотока (присасывающая функция сердца во время систолы) [29, с.47].
Все эти сложные и четко взаимодействующие процессы, обеспечивающие максимальное наполнение сосудов сердца кровью во время систолической фазы сердца, длятся около 0,3 с и хорошо определяются на электрокардиограмме (ЭКГ) систолическим комплексом зубцов QRST или по формулам В.Л. Карпмана [17].
ДИАСТОЛИЧЕСКАЯ ФАЗА КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА. Возврат сердца в исходное состояние (диастола) длится около 0,2 с на протяжении зубца U ЭКГ [5]. В этой фазе миокард расслаблен и растягивается отрицательным давлением в перикардиальной полости, всасывая артериальную кровь из коронарных артерий, которые в это время продолжают пополняться из луковицы аорты (рис.10), но уже под пониженным по сравнению с систолой диастолическим давлением (снова действует закон пары сил). Кровь под действием этих сил заполняет русло венул, опустошенное во время систолы. Отрицательное давление в перикардиальной полости, расширяющее венозные сосуды, способствует всасыванию венозной крови из капилляров.
КОНЕЧНО-ДИАСТОЛИЧЕСКАЯ ФАЗА КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА. Эта фаза оригинальная, очень короткая и динамичная. Длительность ее — мгновение, но эффективность высокая. По существу это удар — сердечный толчок. Это явление обусловлено остановкой стенок желудочков сердца в конечном диастолическом положении, толчком в стенки перикарда, ограничивающим растяжение желудочков под воздействием отрицательного давления в перикардиальной полости.
Чем сильнее сокращение, тем стремительней возврат, тем сильнее сердечный конечно-диастолический толчок (удар). Даже единицы измерения сердечного пульса обозначают как частоту «ударов» в минуту. Стенки перикарда на этом этапе играют роль «тормоза» — препятствия для остановки стенок желудочков сердца (рис.2А). Небольшое скользящее движение сердца в сторону своей верхушки при ударе снижает ударную нагрузку, а трение, возникающее при соприкосновении эпикарда с перикардом, уменьшается за счет смазывающей серозной жидкости.
В этой фазе возникает так называемый гидравлический удар из-за практически несжимаемой жидкости, которая стремительно впрыскивается из артерий в толщу расслабленного миокарда, насыщая капилляры, а из коронарных вен впрыскивается в отверстие венозного синуса правого предсердия, при этом гребешок венозного синуса направляет поток в сторону трехстворчатого клапана.
ПРЕДСЕРДНО-СИСТОЛИЧЕСКАЯ ФАЗА КОРОНАРНОГО КРОВОТОКА. Эта фаза начинается с систолы предсердий (зубец Р на ЭКГ), длится примерно 0,15 с до начала систолы сердца и соответствует на ЭКГ интервалу PQ. Назначение этой фазы для сердца и коронарного кровообращения вспомогательное, значительно повышающее коэффициент полезного действия сердца.
Именно предсердия реализуют закон Франка–Старлинга, предварительно растягивая миокард для более эффективного последующего сокращения. Чем сильнее сократятся предсердия, тем большая дополнительная порция крови поступит в желудочки, тем больше желудочки растянутся перед сокращением, тем сильнее в соответствии с законом Франка–Старлинга сократится миокард.
В то же время дополнительное поступление крови из предсердий сильнее прижимает эпикард к перикарду, еще более сплющивая сосуды между этими стенками, полностью опорожняя их, и остаток крови поступает из артерий в расслабленный миокард, а из вен — в правое предсердие. Коронарные сосуды вновь готовы принять кровь в очередную систолу желудочков сердца.
Таким образом, механизм коронарного кровотока в корне отличается от кровообращения других органов и обеспечивает бесперебойную и эффективную доставку крови в миокард при любых режимах работы здорового сердца.
Пришла пора подвести итоги. Завершением наших многолетних исследований явились нижеследующие результаты:
1. Открыто явление генерации электрического тока во время процесса диастолы сердца — зубец U электрокардиограммы, который является обязательным элементом электрокардиограммы [31] и отражает временной параметр наполнения кровью желудочков во время диастолического растяжения миокарда [5; 6].
2. Впервые было обнаружено явление наполнения кровью желудочков сердца человека за счет возрастающего отрицательного давления во время систолы желудочков в герметичной полости перикарда. Значение этого открытия состоит в том, что оно коренным образом изменило ранее существовавшие представления о кровенаполнении сердца, выявив основной механизм притока и наполнения сердца кровью. Обнаружение этого явления вносит глобальные изменения в теорию сердечной деятельности [7–11].
3. Впервые было дано определение круга кровообращения: часть системы кровообращения организма человека, начинающаяся с выходных клапанов желудочков сердца и заканчивающаяся в предсердиях, отличающаяся функциональным общесистемным назначением или механизмом осуществления кровотока, называется кругом кровообращения.
4. Впервые были представлены доказательства существования третьего сердечного или коронарного круга кровообращения, который имеет самостоятельное начало от клапанного аппарата левого желудочка, заканчивается в правом предсердии, имеет собственное функциональное назначение — энергообеспечение насосной функции сердца — и коренным образом отличается от первого и второго механизмом кровообращения.
5. Выявлен сложный механизм движения крови третьего круга сердечного кровообращения, который реализуется в течение всего сердечного цикла и имеет 4 фазы: систолическая, диастолическая, конечно-диастолическая и предсердно-систолическая.
Библиографический список
- (M.E.Debakey, A.M.Gotto) Дебейки М., Готто-младший А. Новая жизнь сердца. Пер. с англ. / Под ред. член-корр. РАМН проф. Р.С.Акчурина. — М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1998. — 500 с.
- (W.Harvey) Гарвей В. О движении крови: Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных (1628). — М.: Изд-во АН СССР, 1948. — 234 с.
- Аринчин Н.И. и др. Физическая тренировка микронасосной деятельности внутримышечных периферических «сердец». — Минск: Наука и техника, 1984. — 167 с.
- Маркс К. и Энгельс Ф. Соч. Т. 20. — С. 501.
- Завьялов А.И. Зубец U электрокардиограммы — «собственная» диастола желудочков // Физиология человека. — 1983. — Т.9. — №6. — С.935-938.
- Завьялов А.И. Причины появления зубца U на электрокардиограмме // Вестник Белорусского государственного университета имени В.И.Ленина. — 1983. — сер.2. — №2.— С.36-40.
- Завьялов А.И. Биопедагогика и развитие теории сердечной деятельности // А.И.Завьялов А.И., Миндиашвили Д.Г. Биопедагогика или спортивная тренировка. — Красноярск: МП «Полис», 1992. — 63 с.
- Завьялов А.И. Биопедагогика и развитие теории сердечной деятельности // Миндиашвили Д.Г., Завьялов А.И. Учебник тренера по борьбе. —Красноярск: Изд-во КГПУ. — 1995. — С.130-139.
- Завьялов А.И. Биопедагогика — наука третьего тысячелетия // Материалы 2-й Всеросс. научнопракт. конф. с междунар. участ. «Достижения науки и техники — развитию сибирских регионов». — Красноярск: КГТУ, 2000. — С.88-90.
- Завьялов А.И. Биопедагогика — право на жизнь // Научный ежегодник. Вып.1. —Красноярск: РИО КГПУ, 2000. — С.22-26.
- Завьялов А.И., Завьялова Т.В. Гипотеза о механизме наполнения кровью полостей сердца человека. Свидетельство о регистрации научной гипотезы № А-230 от 6 июня 2001 г.
- (D.Mohrman и L.Heller) Морман Д., Хеллер Л. Физиология сердечно-сосудистой системы. 4-е межд. изд. Пер. с англ. — СПб.: Изд-во «Питер», 2000. — 256 с. (серия «Физиология»).
- Сердечно-сосудистая хирургия: Руководство / Авт. В.И.Бураковский, Л.А.Бокерия, В.А.Бухарин и др. / Под ред. В.И.Бураковского и Л.А.Бокерия. — 2-е изд., доп. — М.: Медицина, 1996. — 768 с.
- Куршаков Н.А., Прессман Л.П. Кровообращение в норме и патологии. — М.: Медицина, 1969. — 336 с.
- (R.Feynman) Фейнман Р. Характер физических законов. Пер. с англ. — 2 изд., испр. — М.: Наука, 1987. — 160 с.
- (А.Haendel) Хендель А. Основные законы физики. Пер. с 3-его нем. изд. — М., 1958. — 284 с.
- Карпман В.Л. Фазовый анализ сердечной деятельности. — М.: Медицина, 1965. — 230 с.
- Физиология человека: В 4-х томах. Т.3. Пер. с англ. / Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса. — М.: Мир, 1986. — 288 с.
- (C.G.Caro, T.J.Pedley, R.C.Schroter, W.A.Seed) К.Каро и др. Механика кровообращения. Пер. с англ. — М.: Мир, 1981. — 624 с.
- Бураковский В.И. Первые шаги. Записки кардиохирурга. — М.: Знание, 1988. — 240 с.
- Барабанов С.В. и др. Физиология сердца: Учебное пособие / Под ред. академика РАМН Б.И.Ткаченко. — СПб.: Специальная литература, 1998. — 128 с.
- (B.Folkow, E.Neil) Фолков Б., Нил Э. Кровообращение / Пер. с англ. Н.М.Верич. — М.: Медицина, 1976. — 463 с.
- Gregg D.E., Fisher L.C. Blood Supply to the heart. — In: Handbook of physiology. Section 2, V.2 — Washingtonn, 1963. P.1517-1584.
- Berne R.M. Regulation of coronary blood flow. — «Physiol.Rev.», 1964. V.44. — P.1-29.
- Marchetti G., Taccardi B., eds. International symposium on the coronary circulation and energetics of the myocardium. — Basel — New York: Karger, 1967.
- Справочник по функциональной диагностике / Под ред. И.А.Кассирского. — М.: Медицина, 1979. — 348 с. [25,с.159].
- Fabel H., Lubbers D.W. Measurements of reflection spectra of the beating rabbit heart in citu. — «Biochem. Z.»,1965. — Bd 341. — S.351-356.
- Маршак М.Е., Саноцкая Н.В. Факторы, определяющие напряжение кислорода в ткани миокарда в норме и при местной ишемии миокарда // Актуальные проблемы физиологии и патологии кровообращения: Сборник научных работ, посвященный памяти академика В.В.Парина / Под ред. А.М.Чернуха. — М.: Медицина, 1976. — С.95-107.
- Тихонов К.Б. Функциональная рентгеноанатомия сердца. — М.: Медицина, 1978. — 256 с.
- Комадел Л., Барта Э., Кокавец М. Физиологическое увеличение сердца. — Братислава: изд во Словацкой академии наук, 1968. — 283 с.
- Янушкевичус З.И., Чурейкин Л.В., Праневичус А.А. Дополнительно усиленная электрокардиограмма. — СПб.: Медицина, 1982. — 184 с.