Сердце - пятикамерная система
Сердце - пятикамерная система
Доктор
педагогических наук, профессор А.И. Завьялов, Д.А. Завьялов, А. А. Завьялов
1. Состояние современной теории сердца.
Разработка
теории деятельности сердца человека идет сложным путем — от полного отрицания
роли сердца в перемещении крови (Эрасистрат, III в. до н.э.; Гален, 130 г.) до
признания сердца как главного насоса для ее перемещения (W. Harvey, 1628) [4].
Исследование
внутрижелудочкового давления сердца E. Marey (1863 г.) ввело в заблуждение
человечество недостоверностью измерений давления в желудочках сердца во время
диастолы (около нуля?) [14]. Последнее связано с низким уровнем технических
возможностей для проведения исследований в середине XIX в. Эти результаты взяты
за основу, потому что принято считать исследования E. Marey
"классическими", повторение которых на человеке и в настоящее время,
в XXI в., представляет большие технические и особенно юридические трудности,
так как ошибка при проведении подобных исследований может стоить пациенту
жизни. Гибель пациента при эксперименте в этом случае, даже ради жизни тысяч
людей, - не оправдание, а преступление.
Вышесказанное
повлияло на ход дальнейших исследований, и при изучении деятельности сердца
внимание исследователей сконцентрировалось на детальной разработке главным
образом фазы систолы (функции изгнания), которая расценивалась как активная
фаза сердечного цикла, и меньше внимания обращалось на изучение фазы диастолы,
так как она стала считаться пассивной фазой [1, с. 4].
Функция
изгнания крови из сердца осуществляется 2 камерами - правым и левым желудочками
сердца, и в настоящее время ни у кого не вызывает сомнения, что миокард
желудочков сокращается, уменьшая объем этих камер, и кровь изгоняется из сердца
в сосудистую систему.
Нагнетательная
внутрисердечная функция осуществляется двумя другими камерами - правым и левым
предсердиями во время их систолы ("нагнести", "нагнетать",
"нагнетание" - давлением сосредоточить что-то в замкнутом
пространстве [10, с. 301]). Внутрисердечная нагнетающая функция обеспечивает
внутрисердечное перемещение крови, но не осуществляет его наполнения.
Наполнение сердца может обеспечиваться только двумя путями - нагнетанием извне
или механизмом собственного всасывания.
Современная
теория кровенаполнения полостей сердца во время диастолы рассматривает три
фактора, обеспечивающих этот процесс [12, с. 251]:
1.
Наполнение за счет "остатка движущей силы, вызванной предыдущим
сокращением сердца".
2.
"Присасывание крови грудной клеткой, особенно во время вдоха".
3.
"Третья причина притока крови к сердцу — это сокращение скелетных мышц
конечностей и туловища".
Первый
и третий факторы должны обеспечивать внешнюю нагнетающую функцию. Это может
быть осуществлено только градиентом (разницей) давлений, причем перемещение или
наполнение сердца кровью возможно только тогда, когда внешнее
(венозно-сосудистое) давление будет превышать давление в предсердиях и
желудочках.
Рассмотрим
первый фактор - наполнение за счет "остатка движущей силы, вызванной
предыдущим сокращением сердца" [12, с. 251].
"Во
время диастолы предсердий и желудочков давление в камерах сердца падает до
нуля" [12, с. 251]. "Благодаря так называемому отрицательному (ниже
атмосферного) давлению в грудной полости, равному от -4 до -7 см вод. ст.,
создается умеренно отрицательное внутрисосудистое давление в грудной полости
(-4 или -7 см вод. ст.)" [13, с. 125]. Теперь нужно быть предельно
внимательными: ноль больше, чем "от -4 до -7 см вод. ст.", но
жидкость может перемещаться только от области большего давления к области
меньшего, т.е. в полых венах во время диастолы давление меньше, чем в
предсердиях и желудочках (!?).
Получается,
что внешнее (венозно-сосудистое) давление меньше давления в предсердиях и
желудочках (!). Это значит, что в данном случае возможен только ОБРАТНЫЙ
КРОВОТОК (!?). Следовательно, если остаток движущей силы, вызванной предыдущим
сокращением сердца, и существует, то он настолько мал, что не может обеспечить
внешней для сердца нагнетательной функции. Таким образом, работа скелетных мышц
и присасывание крови грудной клеткой не увеличивают венозного давления в
грудной полости (полые вены) для реализации нагнетательной функции в сердце, а
выполняют вспомогательную роль притока крови к грудной клетке, но, что очень
важно, не в сердце.
Наше
внимание было обращено на перикард и перикардиальн ую полость в связи с
исследованием деятельности сердца в экстремальных условиях высоких физических
нагрузок, когда сердце эффективно справляется со своими задачами, обеспечивая
высокую производительность по перекачиванию крови до 40 л (!) в минуту с
частотой сокращений и выбросом крови до 200 в мин (!) за одно сокращение. С
помощью существующей теории это объяснить невозможно.
Сущность
настоящего открытия состоит в том, что впервые было обнаружено неизвестное
ранее явление функционирования сердца человека как 5-камерной системы (правое и
левое предсердия, правый и левый желудочки, перикардиальная полость),
обеспечивающей три главные функции деятельности сердца - нагнетательную
(перемещение крови из предсердий в желудочки), изгнания (перемещение крови в
сосудистую систему желудочками) и всасывающую (наполнение предсердий и
желудочков кровью в течение всего сердечного цикла за счет давления ниже
атмосферного в герметичной перикардиальной полости).
Это
открытие вносит глобальные изменения в теорию сердечной деятельности, открывая
возможности для более эффективного диагностирования, лечения, хирургического
вмешательства, профилактики заболеваний сердца.
2. Перикард и его взаимодействие с окружающими
образованиями.
Врожденные
дефекты развития перикарда являются слабоизученной аномалией развития этого
органа. В мировой литературе описано всего 188 подобных случаев, из них только
9% -с полным отсутствием перикарда. Полагают, что первое описание врожденного
порока перикарда сделано M. Realdus Columbus (1559 г.). Полное отсутствие
перикарда - очень редкий порок [7]. Поэтому из-за отсутствия врачебной
практики, невостребованности специалистами перикардиальная полость выпала из
поля зрения и не привлекла внимания исследователей теории сердца к
перикардиальной проблеме.
Главным
образованием переднего средостения является перикард, внутри которого находится
сердце. Через перикард можно только догадываться о форме сердца. Перикард
закрывает его, по образному выражению Денеша Надь и Илоны Каласи [9], так, как
мокрое полотенце закрывает статуэтку. Это говорит о том, что давление в
перикардиальной полости отрицательное. Данное условие является обязательным для
прижатия эпикардиальной (внешней) стенки сердца к серозно-перикардиальной
(внутренней) поверхности перикардиальной оболочки в конечно-диастолическом
положении до виртуальной щели.
Перикард
сращен с окружающими образованиями и находится с ними в тесной
соединительнотканной связи и наиболее прочно прикреплен к диафрагмальному
сухожильному центру. Вверху, с боков и сзади париетальный листок перикарда
фиксирован на крупных сосудах сердца, а также на отдельных соединительнотканных
тяжах. Спереди перикард связан с грудиной двумя связками. Эти связки отходят от
середины свободного от плевры участка переднего листка перикарда. Верхняя
грудинно-перикардиальная связка прикрепляется к задней поверхности рукоятки
грудины и к первым реберным хрящам. Нижняя грудинно-перикардиальная связка
прикреплена к мечевидному отростку. От боковой поверхности тела грудных
позвонков к боковому листку перикарда идут позвоночно -перикардиальные связки,
являющиеся, собственно говоря, образованиями внутригрудной фасции [9]. Нельзя
сбрасывать со счетов и рыхлотканные соединения, которые, охватывая большие
площади крепления к окружающим образованиям, оказывают серьезное сопротивление
систолическим смещениям сердца и вместе с отдельными связками не уступают по
мощности диафрагмальным соединениям. С диафрагмой перикард жестко связан в
области сухожильного центра и мышечной части левого свода диафрагмы.
3. Развитие перикардиальной полости сердца.
Все
авторы рассуждают о наличии, развитии или патологии перикарда - тонкой тканевой
оболочки толщиной не более 1 мм. Но перикард, окружая сердце, образует вокруг
него динамичную воздушно-разреженную (с давлением ниже атмосферного) оболочку -
перикардиальную полость (lamina visceralis) различной толщины в зависимости от
динамики сердечного цикла, являясь неотъемлемой частью сердца и его деятельности.
Не случайно перикардиальная ткань рассчитана на высокие напряжения, она
способна выдержать давление до 2 атмосфер, т.е. 1520 (!) мм рт. ст. (1 атм.=760
мм рт. ст.) [3].
Сердце
и перикардиальная полость развиваются одновремменно. Образование перикардиальной
полости начинается на 3-4-й неделе эмбрионального развития. Расположенные в
шейном отделе зачатки сердца в виде двух сердечных трубочек-пузырьков
постепенно сближаются и, срастаясь, формируют сердечную трубку с дорсальной и
вентральной брыжейками. Висцеральная мезодерма, покрывающая сердечную трубку,
при переходе в париетальную мезодерму образует брыжейки сердечной трубки
(mesocardia), которые вместе с пластинками мезодермы ограничивают две первичные
околосердечные полости. Париетальная мезодерма дает начало собственно
перикарду. Эпикард развивается из участка висцеральной мезодермы, входящего в
состав миоэпикардиальной пластинки сердца. У эмбриона длиной 7 мм вентральная
брыжейка редуцируется, вследствие чего возникает единая вторичная плевроперикардиальная
полость. Затем сердечная трубка смещается вниз, в грудную клетку, образуются
поперечная перегородка и плевроперикардиальная пластинка, которые разделяют
общую полость тела на грудную и брюшную, а плевроперикардиальную полость на
перикардиальную и плевральную полости [7].
Дальнейшее
развитие сердца формирует этот орган как пятикамерную систему, обеспечивающую
функционирование организма человека в разных условиях, включая экстремальные.
Пятой равноценной с желудочками сердца камерой является перикардиальная
полость.
Перикард
- фиброзно-серозный мешок, серозные листки которого образуют между внутренней
поверхностью перикарда и сердцем узкую щелеобразную (виртуальную)
перикардиальную полость в конечно-диастолическом положении, в которой находится
несколько капель (!) (смазка) серозной перикардиальной жидкости для гладкого
сдвига при систолических и диастолических движениях сердца [9].
Серозные
листки непосредственно переходят один в другой, образуя герметичную
перикардиальную полость. Таким образом, сердце, закрепленное только основанием
на уровне входящих и выходящих из него сосудов в герметичном мешке - перикарде,
имеет свободу перемещения в полости перикарда.
Изначально
и в процессе развития сердечно-сосудистой системы перикардиальная полость
становится конструктивно-функциональной камерой сердца. Эта фаза деятельности
сердца позволяет увидеть в действии все 5 его камер.
Во
время систолы желудочки (3-я и 4-я камеры) уменьшаются на величину сердечного
выброса (функция изгнания), и все сердце уменьшается в объеме. Это влечет за
собой увеличение перикардиальной полости (5-я камера) и возрастание
отрицательного давления в ней, которое с возрастающей силой пытается вернуть их
в исходное положение. Противодействие миокарда желудочков и отрицательного
давления в перикардиальной полости приводит к растяжению и увеличению объема
предсердий, в которых нарастает отрицательное давление, присасывающее венозную
кровь (всасывающая функция). Всасывающая функция сердца во время систолы
желудочков не может осуществляться без перикардиальной полости - 5-й камеры
сердца, в основе деятельности которой лежат герметичность, отрицательное
давление (ниже атмосферного) в ней и закон Бойля-Мариот та [2, 11] о
зависимости давления и объема в герметически замкнутых пространствах.
4.
Взаимодействие камер в сердечном цикле. Рассмотрим взаимодействие сердечных
камер во время сердечного цикла. Сердце в покое. Предсердия и желудочки
наполнены кровью, клапаны закрыты, перикардиальная полость образует виртуальную
щель, тока крови нет. Сердце начинает работать с систолы предсердий. Сокращение
миокарда предсердий уменьшает их объем и вызывает перемещение вверх предсердно
-желудочковой перегородки, пытаясь поднять и желудочки. Движению желудочков
вверх препятствует отрицательное давление в перикардиальной полости, в которой
по мере сокращения предсердий возрастает отрицательное давление в соответствии
с законом Бойля-Мариотта [2, 11].
Пятая
камера сердца - перикардиальная полость - в этой фазе выполняет присасывающую
функцию. Желудочки растягиваются в разные стороны двумя противоположно
направленными силами, которые создаются сокращением миокарда предсердий и
отрицательным давлением в перикардиальной полости по всей внутриполостной
поверхности эпикарда (внешняя оболочка сердца), засасывая кровь из предсердий.
Предсердия, в свою очередь, выполнили нагнетательную функцию: давлением
сосредоточили больший объем крови в замкнутом пространстве желудочков.
Сердце
вновь в покое, но соотношение объемов крови в 4 камерах (правое и левое предсердия,
правый и левый желудочки) изменилось: желудочки значительно увеличились в
объеме, а предсердия уменьшились. Миокард желудочков растянут и готов к
эффективному сокращению (закон Франка-Старлинга).
В
этой фазе деятельности сердца проявляются сразу две основные функции сердца как
насоса - функция выброса крови из сердечной системы в сосудистую систему за
счет сокращения миокарда желудочков и функция всасывания крови в предсердия,
которые растягиваются за счет нарастающего отрицательного давления в пятой камере
сердца - перикардиальной полости.
Уменьшение
объема желудочков и выброс крови из сердечной системы увеличивают объем
перикардиальной полости, в которой, по закону Бойля-Мариотта [2,11], возрастает
отрицательное давление, стремящееся прижать стенки желудочков к стенкам
перикарда. Это, в свою очередь, приводит к растяжению и увеличению
расслабленных предсердий, тоже создавая в них отрицательное давление,
способствующее их стремительному наполнению венозной кровью (правое предсердие)
и насыщенной кислородом кровью из легких (левое предсердие).
Конец
систолы желудочков. Это трудноуловимая переходная фаза от систолы к диастоле,
когда сила инерции движения крови равняется возвратной в исходное положение
силе отрицательного давления в перикардиальной полости. При этом поток крови
останавливается, чтобы продолжить движение через предсердия в желудочки в
диастолической фазе.
В
следующей фазе диастолы сердца выполняется только одна функция - функция
всасывания за счет отрицательного давления в 5-й камере сердца -
перикардиальной полости.
Окончание
диастолы. Из-за изначально отрицательного давления в перикардиальной полости,
которое создается в грудной клетке ("от -4 до -7 см вод. ст."), 4
камеры сердца (предсердия и желудочки) плотно прижаты к стенкам перикарда,
создавая виртуальную щель в 5-й камере - перикардиальной полости.
Таким
образом, сердце - 5-камерная система, а перикардиальная полость - 5-я камера
сердца - функционально-диастолическая структура, обеспечивающая присасывающую
функцию сердечной деятельности. Значение 5-й камеры огромно. Ее действие
проявляется во всех активных фазах работы сердца.
Можно
условно подсчитать значимость каждой камеры в процентах (табл. 1). Сердце
осуществляет в процессе работы 3 функции: нагнетательную (33,3%), изгнания (33,3%)
и всасывания (33,3%). Вместе это составит 100%. Доля каждой камеры (правое и
левое предсердия, правый и левый желудочки, перикардиальная полость) при
реализации основной для этой камеры функции распределяется поровну по
количеству активных участников. Процент участия каждой камеры в реализации
соответствующей функции отмечен построчно, а общая сумма подсчитывается по
вертикали.
Перикардиальная
полость активно участвует в систоле предсердий, осуществляя всасывающую функцию
при реализации предсердиями нагнетательной функции, растягивая желудочки
(11,1%). Она участвует в систоле желудочков (функция выброса), растягивая
предсердия и создавая в них отрицательное присасывающее давление (11,1%), и
самостоятельно выполняет всасывающую функцию во время диастолической фазы
сердечной работы (33,3%): всего 55,5%. Это в 5 раз больше, чем любая другая
полость. Поистине, эффективная работа сердца без перикардиальной полости
невозможна!
Но
встречаются люди (правда, редко), у которых отсутствует перикард (удален из-за
болезни или врожденный порок). Они живут, но их сердце расположено в
герметичной полости, которая находится вокруг него, и работает в худших
условиях. Это обусловлено отрицательным давлением в грудной клетке, а оно может
сохраняться только в герметических полостях, и для работы сердца необходимо
какое-то пространство. Сердце и в этих аномальных условиях (врожденный порок)
образует необходимое герметичное пространство для своей деятельности, пульсируя
всю жизнь с момента зарождения.
При
удалении перикарда перикардиальная полость остается и увеличивается в диаметре
не более чем на 2 мм. При этом диастолический объем сердца увеличивается,
способствуя более эффективному сокращению миокарда (закон Франка-Старлинга), в
какой-то мере компенсируя недостаток.
Значимость
активного участия камер сердца в сердечном цикле, %
|
ФУНКЦИИ
Похожие работы на - Сердце - пятикамерная система
|