Материал: физические методы исследования в клинике внутренних болезней., Ф.Ф.Тетенев

Ю.Д. Сафонов (1928–1986)

181

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

6.2. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ТОНОВ СЕРДЦА. ТЕОРИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

В различных руководствах и учебниках представление о механизме тонов сердца излагается стереотипно, как звуков, образующихся при функционировании клапанов сердца в аэродинамической системе. При этом не учитывается, что кровь имеет свою массу, вязкость. Другими словами, не учитываются свойства гидравлической системы. Многие положения трактовки патологических и физиологических изменений тонов сердцаостаютсявконечномитогеправильными, однакофизическаясущность явлений должна рассматриваться с позиций современной науки.

Гидравлическая система

Мы не используем термин «гемодинамическая система», так как общепринятое толкование этого термина специфично для сердечно-сосу- дистой системы в чисто физиологическом понимании.

Компоненты и свойства гидравлической системы приведены в табл. 6.1.

Свойства гидравлической системы

Собственная частота колебаний каждой структуры гидравлической системы обратно пропорциональна ее массе. Изучая табли-

цу, можно убедиться, что самая низкая собственная частота колебаний у мышцы сердца, но эта структура имеет большую массу. Самая высокая частота собственных колебаний у полулунных клапанов аорты и легоч-

182

6. Аускультация сердца

нойартерии, амассаихнаименьшая. Напоминаем, чточастотаколебаний определяет высоту звука.

Амплитуда собственных колебаний структур системы пропорци-

ональна их массе. Следовательно, более громкий звук возникает при колебаниях мышцы сердца и крови.

Функционирующая система (работающее сердце) создает суммарную характеристику звуковых явлений. Звучит вся система. Роль каж-

дой из структур гидравлической системы в образовании тонов сердца отображена в табл. 6.2, которая показывает, что в образовании I и II тонов сердца клапаны не принимают участия. И хотя в процессе деятельности сердца звучат все структуры, высокие частоты малой амплитуды гасятся в вязкой среде крови. Ответ на парадоксальный факт отставания звука от закрытия клапана был найден.

Источник звучания тонов сердца

Итак, кровь – это вязкая среда, поэтому клапаны в данной среде не хлопают, а плывут вместе с током крови. Точные измерения показали, что клапаны закрываются за 0,020–0,035 с до образования звука тонов. Следовательно, неверными являются вчерашние аксиомы. Ни при открытии, ни при закрытии клапаны сердца звуки не генерируют.

Источником звука является гидравлический удар. Имеется в виду гемодинамический, однако, повторяем, привычное толкование термина

183

Физические методы исследования в клинике внутренних болезней

«гемодинамика» ассоциируется с конкретными физиологическими показателями гемодинамики. Гидравлический удар – это явление, образующееся в гидравлической системе при внезапной остановке тока жидкости

врезультате препятствия, возникшего на пути перемещения жидкости. В этот момент происходит переход кинетической энергии (энергии движения) в потенциальную (энергиюдавления), т.е. возникает гидравлический удар. Он слегка прогибает клапаны в сторону движения. Заслонка как эластическая структура напрягается и отражает волну давления

впротивоположную сторону. Например: в изометрическую фазу систолы все клапаны закрыты, гидравлический удар в створки митрального клапана отражается ими в направлении, противоположном клапану отдела мышцы желудочка, и вновь от последнего возвращается к клапанам. Начинается циркуляция волны от клапана к стенке желудочка, которая зависит от свойств крови, упругости стенки желудочка в условиях целостности клапана и обусловливает нормальный звук I тона сердца. Колебания клапанов в данном случае соответствуют колебаниям описанной волны. Собственные же колебания клапанов не проявляются, так как они гасятся в вязкой среде крови.

Итак, силовой причиной тонов сердца является гидравлический удар. С помощью формулы Жуковского (1899) можно оценить аускультативную картину при любом патологическом состоянии гидравлической системы:

где Р – гидравлический удар; C0 – скорость звука; V – скорость погашенного перемещения крови в сторону клапанов; ρ – плотность крови; k – модуль упругости крови; ε – модуль упругости стенки желудочка для I тона и стенок аорты, и легочной артерии для II тона; d/σ – отношение внутреннего диаметра желудочков к толщине их стенок для I тона и аналогичное отношение внутреннего диаметра магистральных сосудов (аорты и легочной артерии) к толщине их стенки для II тона.

Состояние каждого из компонентов формулы в конечном итоге определяет силу гидравлического удара, следовательно, можно дать объяснения фактам, когда, например, при явном пороке сердца аускультативная картина, свойственная данному пороку сердца, может отсутствовать.

184

6. Аускультация сердца

Фазы деятельности сердца

Целью настоящего раздела является объяснение механизма возникновения I, II, III, IV и V тонов сердца, а также механизма возникновения компонентов I и II тонов сердца. В связи с этим представление о фазах деятельности сердца, рассматриваемое в настоящем разделе, несколько отличается от такового, используемого в функциональной диагностике.

Систолу и диастолу сердца, точнее его желудочков, общепринято разделять появлением тонов сердца. Диастола начинается от 1-й осцилляции II тона, т.е. от аортального компонента II тона. Однако известно, что тоны сердца (I и II) начинаются спустя 0,020–0,035 с после закрытия клапана. О начале же систолы и диастолы правильнее судить по моменту закрытия клапанов, когда заканчивается движение крови, характерное для систолы или диастолы. Соответственно начало диастолы мы рассмотрим от закрытия клапана аорты до начала II тона – гидравлического удара в аортальныйклапан, возникающеговрезультатепадениядавленияв желудочке, обусловленного его расслаблением. Если говорить точнее, то и само закрытие клапана аорты происходит при малейшем падении давления в желудочке. При этом минимальный ретроградный ток крови закрывает клапан.

Диастолу сердца, мы предлагаем разделить на 6 фаз.

1.Начало диастолы. Время от закрытия аортального клапана до возникновения II тона сердца. Эту фазу мы рассмотрим в самом конце.

2.Изометрическая фаза диастолы начинается со II тона и длится до тех пор, пока давление в желудочке не сравняется с давлением в левом предсердии. Изометрической она называется потому, что митральный и аортальный клапаны сердца закрыты. Аортальный клапан закрыт, так как в аорте давление больше, чем в желудочке. Митральный клапан закрыт, так как давление в желудочке выше, чем в предсердии (рис. 6.1).

3.Открытие митрального клапана и пассивный переход крови из предсердия в желудочек. Давление в желудочке в фазу его расслабления быстро падает до нуля и становится отрицательным. В тот момент, когда давление в желудочке ниже, чем в предсердии, кровь из последнего устремляется в желудочек, и створки клапана вместе с током крови расходятся, открывая митральное отверстие (рис. 6.2). Представление

опассивности заполнения желудочка кровью из предсердия является условным, правильным лишь для статических условий. Учение о диастолических функциях сердца еще далеко от ясного толкования, гипотеза же

185