Глава 2
Функциональные показатели
Функциональные исследования - фундамент клинической физиологии сердца. Они поставляют значительное количество показателей о его состоянии, кровообращении.
Малая часть их представлена в нижеследующих таблицах главы, но и они далеко не все учитываются врачем одновременно. По разным обстоятельствам. Более того,
квалифицированный врач использует разумным образом отобранное ограниченное число показателей, диктуемое ситуацией и некоторыми общими принципами оптимального менеджмента пациента.
Не все методы в конкретной ситуации доступны. Предпочтение имеют неинвазивные.
Заметим снова, одни и те же показатели могут быть
получены разными методами. Геометрия сердца доступна томографическим методам, фазовая структура сердечного цикла и того более, - семействам методов, вскрывающим разные стороны физиологии кровообращения. При выборе метода учитывается множество факторов, но всегда
результат должен быть максимальным при минимальной цене (снова оптимизация).
Функциональные показатели - производные от гемодинамических, биомеханических, электрофизиологических и иных функций. Они есть значения этих функций, взятые в конкретные (опорные) моменты (реперы)
сердечного цикла. Наиболее часто - это границы фаз и периодов цикла.
Цель книги - интерпретация, но не сами показатели. Глава поэтому больше имеет демонстративное в поставленной задаче значение.
2.1 Показатели фазовой структуры сердечного цикла
Каждый сердечный цикл состоит из систолы, отвечающей сокращению миокарда желудочков, и диастолы - его расслаблению. Цикловая биомеханика не только сердца, но ССС "привязывается" к цикловой структуре желудочков сердца.
Систола желудочков:
- период изоволюмического сокращения (ICP)
- фаза асинхронного сокращения (ACF)
- фаза изоволюмического сокращения (ICF)
- период изгнания (EP)
- фаза быстрого изгнания (QEF)
- фаза медленного изгнания (SEF)
Диастола желудочков:
- период изоволюмического расслабления (IRF)
- период диастолического наполнения:
- период пассивного наполнения (PFP):
- фаза быстрого наполнения (QFF)
- фаза медленного наполнения (SFF)
- систола предсердий (ASF).
Результирующие временные характеристики сердечного цикла - длительность (HT)
и обратная к ней величина - частота сердечных сокращений (HR). Единица измерения цикловых временных характеристик - ms, и только HR - 1/min. Естественно фазовый анализ биомеханики сердца дополнять измерением на ECG длины PQ-сегмента, как меры продолжительности
атриовентрикулярного проведения, а также - QT и TQ, как мер электрических систолы и диастолы. QT измеренный обычно сравнивают с должным (метод Базета).
Показатели фазовой структуры сердечного цикла сведены в табл. 2.1.1.
На сегодня наиболее полный и одновременно удобный метод
определения цикловой организации сердечного ритма - одномерная эхокардиографическая регистрация движения створок митрального и аортального клапанов, синхронизированная, однако, с электрокардиографической записью.
Таблица 2.1.1
Показатели фазовой структуры сердечного цикла
| Показатель |
Формула |
Размерность |
Название |
| ICP |
- |
ms |
период изоволюмического сокращения |
| EP |
- |
ms |
период изгнания |
| QEF |
- |
ms |
фаза быстрого изгнания |
| SEF |
- |
ms |
фаза медленного изгнания |
| IRР |
- |
ms |
период изоволюмического расслабления |
| PFP |
- |
ms |
период пассивного наполнения |
| FF |
- |
ms |
фаза быстрого наполнения |
| SFF |
- |
ms |
фаза медленного наполнения |
| ASF |
- |
ms |
систола предсердий |
| HT |
sum(t) |
ms |
длительность сердечного цикла |
| HR |
60/HT |
1/min |
частота сердечных сокращений |
| PQ |
- |
ms |
время атриовентрикулярного проведения |
| QT |
изм. |
- |
ms |
продолжительность электрической систолы |
| долж. |
k?HT, k=0.37 для жужчин,k=0.39 для женщин и детей, HT |
ms |
продолжительность электрической систолы должная для данного HR |
| TR |
- |
ms |
продолжительность электрической диасистолы |
2.2 Функциональные показатели левого сердца
В клинике, если не считать специализированных подразделений, при изучении сердца большее внимание уделяется функциональному состоянию LV. В повседневной практике именно с этими проблемами наиболее часто встречается
врач. LV в значительной мере определяет, а следовательно, и представляет системную гемодинамику. Далее за ним следует LA. И только затем правые камеры. Если, конечно, речь не касается врожденных пороков и/или правое сердце не вовлекается серьезным
образом в патологический процесс.
Естественно определять одинаковые по смыслу гемодинамические и биомеханические показатели разных камер сердца и естественно поэтому остановиться на таковых LV.
Наиболее важные гемодинамические и биомеханические функции LV - давление
и обьем крови, активные деформации и напряжения в миокарде. Чтобы судить о величине давления и его циклических изменениях, достаточно знать его в характерные моменты сердечного цикла. Это давление в начале периода изгнания систолы (BEVP), максимальное за период
изгнания систолы (SEVP), в конце периода изгнания систолы (EEVP), среднее за период изгнания систолы (MEVP), конечно-диастолическое (EDVP). В практической работе наиболее часто используют конечнодиастолическое и максимальное систолическое давление. По первому
судят о преднагрузке на сердце, по второму - о гемодинамических потенциях LV. Помимо самого давления анализу подвергают и ее первую производную. Модули экстремумов (максимума и минимума) производной называются индексами сократимости (IC) и релаксации
(IR). Используются также нормированные индексы и постоянные времен сократимости и релаксации. Нормированный индекс сократимости (NIC) - индекс, деленный на давление в конце периода изоволюмического сокращения и умноженный на продолжительность этого периода.
Соответственно, нормированный индекс релаксации (NIR) - индекс, деленный на давление в начале периода изоволюмической релаксации и умноженный на продолжительность этого периода. Нормированные индексы отражают неравномерность процессов изоволюмических
сокращения и расслабления (релаксации). Постоянные времен изоволюмических сокращения (TC) и релаксации (TR) LV - времена, на протяжении которых, соответственно, изоволюмическое сокращение и изоволюмическая релаксация совершаются ровно наполовину.
Значения обьема крови LV в конце диастолы и систолы называются, соответственно, конечно-систолическим (ESV) и конечно-диастолическим (EDV). Разность между ними представляет собой ударный объем (SV). В случае порока аортального и (или) митрального клапана, ударный обьем представляют обьемом выброса (SFV) и обьемом регургитации (RV).
Естественно выполнение условия SV=SFV+RV. Точное значение SFV есть интеграл по времени периода изгнания от обьемной скорости кровотока через аортальный клапан. Номированный на площаль поверности тела SV называют ударным индексом (SI). Используют также
нормирование ударного на конечно-диастолический обьем LV. Этот показатель выражают в процентах и называют фракцией изгнания (EF). Если SV умножить на HR, получится обьем крови LV за одну минуту - минутный объем крови (MV).
Деление его на площадь поверхности тела дает нормированный показатель - сердечный индекс (CI). По аналогии с SI и EF целесообразно построить аналог CI в виде EF, умноженной на HR. Ее можно назвать
минутной фракцией (MF).
Дополнительную информацию дает анализ фазовой петли "обьем-давление" крови в LV. Площадь, ограниченная петлей, есть ударная работа сердца (SW) по изгнанию крови в сосуды BCC.
Давление и обьем крови в камерах сердца определяется либо прямыми (инвазивными) изменениями, либо ультразвуковыми методами в дополнении с математическим моделированием.
Эхокардиография в числе других томографических методов дополнительно позволяет определить толщину стенок сердца, например, в конце диастолы (DWT) и (SWT), их массу (MM). Так как масса стенок сердца
существенно определяется конституциональными особенностями, вводят понятие нормированной массы, отнесенной к площади поверхности тела (NMM). Измерениям подлежат систолические и диастолические размеры выносящих трактов и клапанного аппарата желудочков, аорты и
легочного ствола.
О диастолической функции LV помимо давления и обьема судят по показателям трансмитрального кровотока - наиболее употребимы скрости Е, А, отношение Е/А). Из других показателей диастолы SLV и SVVM
необходимо обязательно "привязывать" к ее фазовым процессам. В естественных условиях они максимальны в фазу быстрого наполнения (QDF). При повышении диастолической жесткости миокарда LV - в систолу предсердий (AS). Митральную регургитацию характеризуют максимальная
линейная (SRLVM), максимальная объемная (SRVVM), средняя линейная (MRLVM) и средняя объемная (MRVVM) скорости. Важной количественной мерой регургитации является ее обьем (LFR).
Активные деформации (степень актомиозинового сокращения) оценивают
в конце периодов изоволюмического сокращения (ССL) изгнания систолы (ECL). Показателями, отражающими напряженно-деформированное состояние LV, являются максимальные (MCS), конечнодиастолические (EDCS) и конечносистолические эндокардиальные тангенциальные ("окружные")
напряжения (ESCS), конечнодиастолические (EDCD) и конечносистолические эндокардиальные тангенциальные ("окружные") деформации (ESCD). Используют также показатели диастолической (DMR) и систолической (SMR) ригидности миокарда LV.
Гемодинамические и биомеханические показатели левого сердца сведены в табл. 2.2.1.
Таблица 2.2.1
Гемодинамические и биомеханические показатели левого сердца*
| Показатель |
Формула |
Размерность |
Название |
| BEVP |
- |
mm Hg |
давление крови в LV в начале периода изгнания систолы |
| SEVP |
max(Q) |
mm Hg |
максимальное давление крови в LV в период изгнания систолы |
| EEVP |
- |
mm Hg |
давление крови в LV в конце периода изгнания систолы |
| MEVP |
HW/SV |
mm Hg |
среднее давление крови в LV в период изгнания систолы |
| EDVP |
- |
mm Hg |
конечно-диастолическое давление крови в LV |
| IC |
Max(dQ/dt) |
mm Hg/s |
индекс сократимости |
| NIC |
IC*T/D(Q) |
- |
индекс равномерности сократимости |
| IR |
Max(dQ/dt) |
mm Hg/s |
индекс релаксации |
| NIR |
IR*T/D(Q) |
- |
индекс равномерности релаксации |
| HW |
V*int(Q*dv/dt)dt |
mm Hg*ml |
работа сердца |
| HE |
(HW-V*int((Q-P)* dv/dt))dt/HW |
% |
Коэффициент полезного действия LV |
| SV |
EDVV-ESVV |
ml |
ударный объем крови LV |
| SI |
SV/F |
ml/m/m |
ударный индекс LV |
| MV |
HR*SV |
ml/min |
минутный объем крови LV |
| CI |
MV/F |
ml/min/s/s |
сердечный индекс |
| EF |
SV/EDVV*100 |
% |
фракция выброса крови LV |
| ESV |
- |
ml |
конечно-систолический объем крови в LV |
| ESV |
- |
ml |
конечно-диастолический объем крови в LV |
| WT |
- |
mm |
толщина стенки LV в конце диастолы |
| MM |
VM |
g |
масса стенок LV |
| NMM |
VM/F |
g/m/m |
нормированная масса стенок LV |
| Е (SLVM) |
max(U) |
mm/s |
максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения |
| SVVM |
max(U*f) |
ml/s |
максимальная объемная скорость кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения |
| А (РLVM) |
mm/s |
mm/s |
максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока через митральный клапан в систолу предсердий |
| Е/А |
- |
n.u. |
отношение максимальных средних по сечению линейных скоростей кровотока через митральный клапан в период пассивного наполнения и систолу предсердий |
| MLVM |
- |
mm/s |
средняя по сечению за диастолу линейная скорость кровотока через митральный клапан |
| MVVM |
- |
mm/s |
средняя за диастолу объемная скорость кровотока через митральный клапан |
| SRLVM |
- |
mm/s |
средняя за диастолу объемная скорость кровотока через митральный клапан |
| SRLVM |
- |
mm/s |
средняя по сечению максимальная линейная скорость регургитации крови через митральный клапан |
| SRVVM |
max(U*f) |
ml/s |
максимальная объемная скорость регургитации крови через митральный клапан |
| MRLVM |
- |
mm/s |
средняя по сечению и за время регургитации линейная скорость регургитации крови через митральный клапан |
| MRVVM |
- |
ml/s |
средняя за время регургитации объемная скорость регургитации крови через митральный клапан |
| DMR |
Q/P |
mm Hg |
диастолическая ригидность
(жесткость) миокарда LV
|
| SMR |
Q/P |
mm Hg |
систолическая ригидность миокарда LV |
| MCS |
max(S) |
mm Hg |
максимальные эндокардиальные
тангенциальные напряжения в стенке LV |
| EDCS |
- |
mm Hg |
конечно-диастолические эндокардиальные тангенциальные напряжения в стенке LV |
| EDCD |
- |
- |
конечно-диастолические эндокардиальные тангенциальные деформации в стенке LV |
| ESCS |
- |
mm Hg |
конечно-систолические эндокардиальные тангенциальные напряжения в стенке LV |
| ESCD |
- |
- |
конечно-систолические эндокардиальные тангенциальные деформации в стенке LV |
| TC |
T/LD(Q) |
s |
постоянная времени изоволюмического сокращения LV |
| TR |
T/LD(Q) |
s |
постоянная времени изоволюмической релаксации LV |
| ССL |
- |
- |
активные деформации кардио-миоцитов LV в конце периода изоволюмического сокращения систолы |
| ECL |
- |
- |
активные деформации кардиомиоцитов LV в конце периода изгнания систолы |
*) Q, P, U, V, T, f - являются текущими для
указанного промежутка или момента времени t; D(x) - конечное приращение величины x за промежуток времени T; LD(x) - конечное приращение логарифма величины x за промежуток времени T; int()dt - интеграл; sqr() - квадратный корень; sqr3() - кубический корень;
F - площадь поверхности тела; f - площадь отверстия для которого вычисляется объемная скорость; r - радиус отверстия; p - плотность крови; рi - число пи; v - текущий объем полости.
2.3 Функциональные показатели большого круга кровообращения
Наиболее доступным (сфигмоманометрия) для измерений является артериальное (кровяное) давление (BP). Различают систолическое (SBP), диастолическое (DBP), среднее (MBP) и пульсовое (PP) давление.
Ранее инвазивные, а сегодня ультразвуковые методы позволяют измерять
скорость кровотока, оценивать давление и другие гемодинамические показатели в самых разных сосудах. Их дополнение методами математического моделирования позволяет расчитывать биомеханические показатели. Измеряются максимальныя линейная (SLV) и объемная (SVV),
средние линейная (MLV) и объемная (MVV) скорости кровотока в аорте, максимальные линейная (SRLV) и объемная (SRVV), средние линейная (MRLV) и объемная (MRVV) скорости регургитации. Важной количественной мерой регургитации является ее обьем (АRV).
Импедансными методами, по данным ультразвукового исследования биомеханики сердца и крупных артериальных стволов в дополнении с методами математического моделирования рассчитывают
периферическое сопротивление (PR), нормированное (на площадь поверхности тела) периферическое сопротивление (NPR), импеданс (IAS) - сопротивление BCC пульсовому распространению давления крови и жесткость стенки аорты (AWR).
Гемодинамические и биомеханические показатели большого круга кровообращения сведены в табл. 2.3.1
Таблица 2.3.1
Гемодинамические и биомеханические показатели большого круга кровообращения
| Показатель |
Формула |
Размерность |
Название |
| SBP |
- |
mm Hg |
систолическое артериальное давление |
| DBP |
- |
mm Hg |
диастолическое артериальное давление |
| MBP |
(SPA+DPA)/2 |
mm Hg |
среднее артериальное давление |
| PR |
- |
mm Hg*s/ml |
периферическое сопротивление |
| IAS |
- |
kPa*s/ml |
импеданс |
| SLV |
max(U) |
mm/s |
максимальная средняя по сечению линейная скорость кровотока в аорте |
| SVV |
max(U*f) |
ml/s |
максимальная объемная скорость кровотока в аорте |
| MLV |
- |
mm/s |
средняя по сечению и за период
изгнания линейная скорость
кровотока в аорте
|
| MVV |
- |
ml/s |
средняя за период изгнания объемная скорость кровотока в аорте |
| SRLV |
max(U) |
mm/s |
максимальная линейная скорость
регургитации крови из аорты
|
| SRVV |
max(U*f) |
ml/s |
максимальная объемная скорость
регургитации крови из аорты
|
| MRLV |
- |
mm/s |
средняя по сечению и за время
регургитации линейная скорость
регургитации крови из аорты
|
| MRVV |
- |
ml/s |
средняя за время регургитации
объемная скорость регургитации
крови из аорты
|
| ARD |
- |
mm |
диаметр устья аорты |
| RV |
int(pi*r*r* *sqr(2*(Q-P)/p)* *sqr3((1+v)2))dt |
ml |
обьем регургитации крови из аорты в LV |
*) Q, P, U, V, T, f - являются текущими для
указанного промежутка или момента времени t; D(x) - конечное приращение величины x за промежуток времени T; LD(x) - конечное приращение логарифма величины x за промежуток времени T; int()dt - интеграл; sqr() - квадратный корень; sqr3() - кубический корень; F -
площадь поверхности тела; f - площадь отверстия для которого вычисляется объемная скорость; r - радиус отверстия; p - плотность крови; рi - число пи; v - текущий объем полости.
2.4 Показатели вариабельности сердечного ритма (HRV)
В практическом применении выделяют пять групп показателей - пространственно
-временные, статистические, пространственно-спектральные, теории хаоса, полученные в результате математического моделирования автономной нервной регуляции биомеханикой сердца.
Пространственно-временные - средняя длина RR-интервалов, средняя
HR, максимальная амплитуда колебаний длительности RR-интервалов, различия в средней длине "дневных" и "ночных" RR-интервалов, а также - в длине RR-интервалов при различных формах физического, ментального или фармакологического стресса.
Статистические - моменты различных порядков длительности RR-интервалов. Момент нулевого порядка - количество RR-интервалов на исследуемом временном промежутке, первого порядка -
математическое ожидание или средняя продолжительность RR-интервалов на исследуемом промежутке (mRR), второго порядка - дисперсия
математического ожидания. Помимо дисперсии используют ее квадратный корень - стандартное или среднее квадратическое отклонение sdRR, а также вариацию, равную отношению sdRR к mRR. Вариация выражается в относительных единицах или процентах. Используют также
среднее квадратическое отклонение средних длин RR-интервалов для последовательности кратковременных (5-минутных) промежутков, полученных при суточном мониторировании ECG, среднее для последовательности среднеквадратических отклонений длин RR-
интервалов кратковременных промежутков в суточном мониторировании ECG. В качестве статистической меры HRV используют также показатель NN50 - число различий в интервалах из последовательности интервалов с длиной, большей 50 мс, и показатель рNN50, где
первый нормируется на общее количество включенных в анализ интервалов ECG.
Пространственно-спектральные - общая мощность спектра ВСР (ТР) и мощности ее четырех частотных зон: 1) Ultra Low Friquency (ULF) - сверх низких частот (0 - 0.0033 Гц), 2) Very Low
Friquency (VLF) - очень низких частот (0.0033 - 0.05 Гц), 3) Low Friquency (LF) - низких частот (0.05 - 0.15 Гц ), High Friequency (HF) - высоких частот (0.15 - 0.5 Гц). Частотную зону ULF анализируют в суточных и остальные в 5-15-минутных записях сердечного ритма.
ULF не связана с быстрой регуляцией и ее происхождение до сих пор неизвестно. VLF связана с терморегуляцией и гуморальными системами, такими как ренин-ангиотензинальдостероновая. LF и HF определяются симпато-парасимпатическим балансом и парасимпатической регуляцией.
На HF существенным образом влияет дыхательный центр. Подчиненность дыхательного центра корковым функциям опосредует прямые центральные влияния на сердечный спектр. Применяют различные способы оценки мощностей зон спектра - в абсолютных и относительных
(при делении на мощность всего спектра) единицах.
В качестве примера меры стохастичности нейрогуморальной регуляции приведем канториан К. Из множества показателей HRV, получаемых с использованием математического моделирования,
естественно привести нормированные интегральные мощности GRP - гуморального, SRP - симпатического и PsRP - парасимпатического звеньев регуляции. Именно этим методом дается наиболее точная оценка симпатовагального баланса (SPsB).
Большая часть из используемых в клинических приложениях показателей HRV, сведены в табл. 2.4.1.
Таблица 2.4.1
Показатели вариабельности сердечного ритма
| Показатель |
Размерность |
Название |
| HR |
1/min |
Частота сердечных сокращений |
| mRR |
ms |
Средняя длина RR-интервала |
| sdRR |
ms |
Стандартное отклонение средней длины RR-интервала |
| rMSSD |
ms |
Корень квадратный среднеквадратических отклонений последовательных RR-интервалов |
| pNN50 |
% |
Число последовательных пар RR-интервалов, отличающихся более, чем на 50 ms, деленное на общее число всех RR-инетрвалов |
| HRVTi |
- |
Триангулярный индекс, как интеграл от плотности распределения, деленный на максимум плотностти распределения RR-интервалов |
| ТР |
ms2 |
Общая мощность спектра ВСР, мера мощности нейрогуморальной регуляции |
| ULF |
ms2 |
Мощность сверх низкочастотного домена спектра суточной ВСР , мера мощности циркадианных систем регуляции |
| VLF |
ms2 |
Мощность очень низкочастотного домена спектра ВСР , мера мощности гуморального звена регуляции, терморегуляции, других долговременных систем регуляции |
| LF |
ms2 |
Мощность низкочастотного домена спектра ВСР , мера мощности преимущественно симпатического звена регуляции |
| LFnorm |
% |
Нормированная LF на LF +HF |
| HF |
ms2 |
Мощность высокочастотного домена спектра ВСР , мера мощности преимущественно парасимпатического звена регуляции |
| HFnorm |
% |
Нормированная НF на LF +HF |
| LF/HF |
- |
Мера симпатовагального баланса |
| К |
- |
Канториан, мера стохастичности нейрогуморальной регуляции |
| GRP |
n.u. |
Нормированная мощность гуморального звена регуляции (математическое моделирование) |
| SRP |
n.u. |
Нормированная мощность симпатического звена регуляции (математическое моделирование) |
| PsRP |
n.u. |
Нормированная мощность парасимпатического звена регуляции (математическое моделирование) |
| SPsB |
n.u. |
Симпатовагальный баланс (математическое моделирование) |
2.5 Показатели циркадианной изменчивости биомеханики сердца и системы кровообращения
Функции и, соответственно, показатели биомеханики сердца
и системы кровообращения, без исключения, претерпевают характерные околосуточные (циркадианные) изменения. В физиологических словиях днем больше и ночью меньше частота сердечных сокращений, систолическое и дистолическое артериальное давление, работа сердца,
... Мерой циркадианных колебаний любой из функций, любого из показателей является циркадианный индекс, который есть отношение среднедневного значения показателя к средненочному. Циркадианные индексы дополняются среднедневными и средненочными показателями HRV.
Определяются они с использованием метода холтеровского мониторирования. Наиболее доступные ему для анализа HR и BP.
|
Новости 
