Методы исследования сердечно-сосудистой системы

Исследование электрической активности сердца.

Электрокардиография (ЭКГ) — метод графической регистрации изменений величины и направления электродвижущей силы возбужденных участков миокарда. В миокарде различают сократительную рабочую часть, которая составляет основную часть сердца и специфическую проводящую систему. В проводящей системе сердца (в пейсмекере) вырабатываются импульсы возбуждения и за счет этого обеспечивается автоматизм сердца. О проводящей системе шел подробный разговор выше. При возбуждении миокарда образуется электрический ток (электродвижущая сила), который распространяется в теле человека, как в объемном проводнике, и может быть зарегистрирован в любой точке — как внутри, так и на поверхности тела человека. Разность потенциалов в любой ткани, в том числе и в сердце, возникает между возбужденным и не возбужденным участками. В покое поверхность ткани, клетки или органа (мышца скелетная или сердце) имеет положительный заряд, а внутренняя часть клеток — отрицательный заряд. Отрицательный заряд имеет также поврежденный участок клетки или любой возбудимой ткани (в том числе и сердца). Поэтому между здоровым участком сердца и поврежденным участком его (например, при инфаркте миокарда) возникает разность потенциалов и при записи ЭКГ имеются отклонения от нормы, т. е. кривая приобретает другую форму.

Электрокардиографические отведения. При электрокардиографическом исследовании регистрируют ЭДС не непосредственно от сердца, а путем наложения электродов на разные участки поверхности тела. Благодаря электропроводности тканей биотоки сердца распространяются к этим участкам. Участок, на который накладывают электрод, называется позицией электрода. Отведение — это способ выявления разности потенциалов между двумя участками тела. ЭКГ отведения бывают двухполюсные и однополюсные. Двухполюсные отведения регистрируют разность потенциалов между двумя точками тела, а однополюсные отражают разность потенциалов какого либо участка тела и потенциала, постоянного по величине, условно принятого за нуль. Для создания нулевого потенциала применяют объединенный электрод Вильсона (индифферентный). Он образуется при соединении проводами (через сопротивление) трех конечностей — правой и левой руки и левой ноги.

Обычно регистрируют 12 отведений: 3 стандартных (I, II, III), 3 однополюсных усиленных отведений от конечностей (aVR, aVL, aVF) и 6 грудных однополюсных отведений. W. Einthoven (1908) предложил для записи ЭКГ 3 стандартных отведения. Первое — разность потенциалов между правой и левой руками, второе — правая рука и левая нога, третьее — левая рука и левая нога. Усиленные однополюсные отведения от конечностей были предложены Гольдбергером (1942). Индифферентный электрод (по Вильсону) с модификацией Гольдбергера имеет потенциал близкий к нулю, второй — активный электрод — располагают на одной из конечностей. Отведение от правой руки (aVR), от левой руки (aVL), от левой ноги (aVF).Буква «а» — от английского слова augmented (усиленный), V обозначает напряжение, R — right — (правый), L — left (левый), F — foot (нога). Грудные отведения регистрируют обычно с 6 точек.

Элементы электрокардиограммы ЭКГ не зависимо с какого отведения она зарегистрирована состоит из зубцов, сегментов, и интервалов.

Схема ЭКГ.

ПП — возбуждение правого предсердия; ЛП — возбуждение левого предсердия.

Зубцы обозначают латинскими буквами: P, Q, R, S, T, U. Зубцы, направленные кверху, рассматриваются как положительные, а книзу — как отрицательные. Вольтаж (амплитуда) зубцов определяют от уровня нулевой линии, называемой изоэлектрической, и выражают в миллиметрах или милливольтах. Изоэлектрическая линия соответствует отсутствию разности потенциалов (сегменту Т-Р ЭКГ). Продолжительность зубцов, сегментов и интервалов измеряют на уроне нулевой линии и выражают в секундах. Зубец Р отражает возбуждение предсердий, общая продолжительность этого зубца составляет 0,06−0,11 с. Интервал РQ — время проведения возбуждения от предсердий к желудочкам. Измеряется он от начала зубца Р до начала первого зубца желудочкового комплекса (в норме зубец Q). Этот интервал состоит из зубца Р и сегмента РQ (от конца Р до начала комплекса QRS). Сегмент РQ расположен на нулевой линии и отражает распространение возбуждения по проводящей системе сердца. Нормальная продолжительность интервала PQ варьирует от 0,12 до 0,20 сек. и зависит от частоты сердечных сокращений. Зубцы Q, R, S, T составляют желудочковый комплекс. Зубец Q обусловлен возбуждением верхушки сердца, правой сосочковой мышцы и внутренней поверхности желудочков. Зубец R — возбуждением основания сердца и наружной поверхности желудочков. Процесс полного охвата возбуждением миокарда желудочков завершается к окончанию формирования зубца S. Теперь оба желудочка возбуждены, и сегмент ST находится на изоэлектрической линии, т.к. разность потенциалов отсутствует в системе желудочков. Интервал QRS соответствует распространению возбуждения по миокарду желудочков. Этот интервал измеряется от начала зубца Q до конца зубца S. Продолжительность его колеблется от 0,06 до 0,10 сек. Сегмент ST — отрезок от конца комплекса QRS до начала зубца Т. Этому сегменту соответствует полный охват возбуждением желудочков. Зубец Т соответствует реполяризации желудочков.

Интервал QRST, называемый электрической систолой, измеряется от начала зубца Q до конца зубца Т. Иногда за зубцом Т следует зубец U, он непостоянен, мал и определяется преимущественно в грудных отведениях. Между зубцом Т и последующим зубцом Р регистрируется изопотенциальная линия, так как в это время в миокарде желудочков и в миокарде предсердий нет разности потенциалов. На ЭКГ обычно не регистрируется предсердный зубец Т (соответствующий реполяризации предсердий), т.к. он совпадает с мощным желудочковым комплексом (QRS) и поглощается им. При полной поперечной блокаде сердца, когда не каждый зубец Р сопровождается желудочковым комплексом, регистрируется предсердный зубец Т (Т — атриум), соответствующий реполяризации предсердий.

Электрокардиограмма позволяет оценить характер нарушений проведения возбуждения в сердце, частоты сердечных сокращений, ритмичность возбуждения, экстрасистолию, а также изменения, характерные для той или иной патологии сердца.

ЭКГ отражает изменения величины и направления потенциалов действия миокарда, но не позволяет оценить сократительную-нагнетательную функцию сердца.

Векторэлектрокардиография.

Это метод пространственно — количественного исследования электрического поля сердца в процессе кардиоцикла. В основе метода лежит принцип получения фигуры, отображающей изменения величины и направления ЭДС. В связи с тем, что в процессе деполяризации (возбуждения) и реполяризации (восстановления) миокарда предсердий и желудочков возникает ЭДС в виде последовательного ряда моментных векторов, главными из которых являются Р, QRS и Т, то и ВКГ состоит соответственно из петель Р, QRS, Т.

Эти петли ВКГ соответствуют основным зубцам ЭКГ (или комплексу QRS) и имеют соответствующие буквенные обозначения.

Регистрацию ВКГ производят с помощью специальных аппаратов — векторэлектрокардиографов. Анализ ВКГ предусматривает: определение формы петель Р, QRS, Т, направления движения этих петель, пространственное расположение петель, их площади и определение угла расхождения главных (максимальных) векторов петель QRS и Т. У здоровых людей петли Р и Т, как правило, располагаются внутри петли QRS. В патологии происходит существенное изменение формы, направления и величины векторов, меняется расположение петель.

Методы исследования механической активности сердца.

1. Верхушечный толчок.

В момент сокращения сердца в пятом межреберье слева, на 1 см. кнутри от среднеключичной линии ощущается верхушечный толчок. При сокращении желудочков форма сердца приближается к шару, а в момент диастолы — в виде эллипсоида. Сокращение сердца сопровождается уменьшением продольного размера и увеличением поперечного. Уплотненный миокард левого желудочка касается внутренней поверхности грудной стенки, верхушка сердца в момент систолы приподнимается и ударяется о переднюю стенку грудной клетки. Все это вызывает появление верхушечного толчка. В патологии (при гипертрофии сердца, дилятации его) верхушечный толчок смещается влево и служит первым признаком увеличения размеров сердца. Увеличение размеров сердца может быть обусловлено либо чрезмерной и частой физической нагрузкой, например у спортсменов, либо патологическими изменениями в самом сердце и в системе кровообращения (пороки сердца, кардиодистрофия, гипертоническая болезнь, постинфарктное увеличение размеров сердца и т. д.).

Расположение верхушечного толчка можно определить либо визуально, либо пальпаторно. Верхушечный толчок можно также регистрировать. Метод графической регистрации верхушечного толчка называется апексокардиографией. На формирование кривой верхушечного толчка оказывают существенное влияние такие факторы, как изменение внутрисердечного объема в процессе выброса и наполнения, сократимость миокарда, ударный объем. Апексокардиография дает возможность установить ряд признаков, характерных для изменения величины сердца и его основных функциональных проявлений.

Кинетокардиография.

Этот метод основан на регистрации и анализе низкочастотных колебаний стенки грудной клетки, вызванных работой сердца. Объем информации при ККГ включает сведения о моментах раскрытия и закрытия клапанов, о направлении, величине перемещения, скорости и ускорении движения сердца в исследуемой зоне Этот метод в настоящее время почти не применяется, т.к. есть другие более информативные и менее громоздкие методы исследования функции сердца (например, эхокардиография).

Баллистокардиография.

Этот метод позволяет исследовать сократительную функцию сердца. Он основан на графической регистрации движений тела человека, связанных с сердечными сокращениями и перемещением крови в крупных сосудах. Эти движения могут быть зарегистрированы с помощью специальных датчиков и усилителей.

Анализ балистокардиограммы (БКГ) позволяет выяснить характер ряда интегральных показателей: силу и координацию сердечных сокращений, объем и скорость систолического изгнания крови, особенности заполнения сердечных полостей во время диастолы. Методы БКГ разделяют на прямые и непрямые. При прямом методе регистрируются непосредственно движения тела человека, при непрямом — движения подвижной платформы, вызванные перемещением тела исследуемого, находящегося на платформе. Для клинических целей используют чаще непрямую БКГ. Или используют комбинированную методику, включающую прямую и непрямую БКГ. Нормальная БКГ представляет собой кривую, состоящую из периодически повторяющихся волн разной амплитуды, продолжительности и направленности. БКГрафия в настоящее время используется редко, т.к. есть более информативные методы (например, эхокардиография).

Динамокардиография.

Этот метод отражает перемещение центра тяжести грудной клетки и ударных компонентов работы сердца. В настоящее время также используется крайне редко, поэтому на характеристике этого метода можно и не останавливаться.

Эхокардиография.

Это метод визуализации полостей и внутрисердечных структур сердца при помощи ультразвуковых волн, а также метод оценки функционального состояния сердца. Существует несколько принципов работы ультразвуковых приборов. В кардиологии используют в основном следующие:

• 1. Эхокардиографические приборы, дающие одномерное изображение сердца с разверткой движения его структур во времени — М-метод (motion — движение).
• 2. Двухмерное изображение сердца, получаемое при линейном перемещении (сканировании) ультразвукового датчика по поверхности грудной клетки в пределах ультразвукого «окна» — В-сканирование.
• 3. Ультразвуковое секторальное сканирование — двухмерное изображение сердца в реальном масштабе времени. Угол секторального сканирования — от 30 до 90є.

Все ультразвуковые приборы независимо от модели устроены по единому принципу. Ультразвуковой датчик (трансдюссер) — устройство, одновременно посылающее ультразвуковой сигнал и воспринимающий отраженные импульсы. Вся информация подвергается компьютерной обработке и выдается в виде цифровых данных, а также изображение с экрана регистрируется поляроидной камерой фотоаппаратом. В настоящее время используют также аппаратуру, работающую на принципе эффекта Доплера. Исследование проводят в положении пациента на спине или на левом боку. Исследование начинают с опознавания какоголибо участка сердца (например, аорты или створки митрального клапана). Используют обычно 4 стандартных позиции датчика. Используя разные позиции датчика, можно последовательно исследовать разные участки сердца. Когда исследуется полость левого желудочка, то оценивают размеры и объемы в разные периоды сердечного цикла, толщину и массу миокарда и показателей, характеризующих его сократительную функцию. Как правило, определяют конечно-диастолический, конечно-систолический размер (объем).

Конечно-диастолический объем (КДО) показывает объем левого желудочка в момент максимальной диастолы. В норме у взрослого человека этот объем составляет около 120−130 мл.

Конечно-систолический объем (КСО) показывает объем крови, оставшийся в левом желудочке после систолы, т. е. после изгнания (выброса) крови в аорту. Эта величина в нашем примере может составить около 50−60 мл.

Разница между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами (130−60 = 70 мл) составляет ударный или систолический объем крови (УО или СО). Он в норме составляет около 70 мл с индивидуальными колебаниями в зависимости от степени тренированности организма, пола, возраста, функционального состояния сердца. При наличии патологических изменений в сердце величина его, как правило, уменьшается, а у спортсменов систолический объем выше 70 мл.

Для расчета объема полости левого желудочка предложены специальные формулы. Важным показателем функционального состояния сердца является фракция изгнания или фракция выброса.

Фракция выброса—это отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему (КДО). Величина эта определяется по формуле ФВ = УО/КДО · (100%). У здоровых лиц ФВ превышает 50%.

Для определения минутного объем сердца величину ударного объема умножают на частоту сердечных сокращений. Эхокардиография позволяет оценить также функциональные параметры остальных отделов сердца, состояние клапанного аппарата, толщину стенок различных участков миокарда, сократительную активность его и т. д.

Звуковые явления.

Работа сердца сопровождается возникновением звуков — тонов сердца или шумов (при патологических изменениях). С позиций клинической практики следует различать следующие основные категории тонов сердца: обязательные или облигатные, такими являются 1 и 2 тоны; факультативные — 3 и 4 тоны и патологические (экстратоны).

I тон по происхождению является систолическим, т.к. выслушивается во время систолы и многокомпонентным. В формировании этого тона принимают участие атриовентрикулярные клапаны, сокращение мышц желудочков и сосочковых мышц, натяжение сухожильных нитей, но наибольший вклад вносят все-таки клапаны. В момент систолы желудочков давление в них повышается, и это приводит к закрытию атриовентрикулярных клапанов. Некоторые ученые определенное значение в возникновении I тона придают открытию полулунных клапанов аорты и легочной артерии. Все компоненты I тона можно зафиксировать только при фонокардиографии.

I тон выслушивается как короткий и достаточно интенсивный звук по всей сердечной области, однако оптимально он выражен в области верхушки сердца и проекции митрального клапана.

II тон выслушивается по всей сердечной области, но оптимально — на основании сердца, во втором межреберье слева и справа от грудины. Здесь интенсивность II тона больше интенсивности I тона. II тон является чисто клапанным и возникает при закрытии аортального клапана и клапана легочной артерии. Сопоставлению интенсивности II тона во втором межреберье справа (на аорте) и слева (на легочной артерии) при аускультации придается определенное диагностическое значение. При усилении II тона справа, т. е. на аорте говорят об акценте, что, по мнению клиницистов, свидетельствует о повышении давления в аорте. Однако фонокардиографический анализ показал, что в норме всегда аортальный компонент II тона значительно интенсивнее легочного компонента. Это объясняется тем, что клапан аорты закрывается при гораздо большем диастолическом давлении, чем клапан легочной артерии. Поэтому, по существу и слева от грудины лучше выслушивается звук закрытия аортального клапана, чем звук закрытия клапана легочной артерии. Фонокардиографически можно различить аортальный и легочный компоненты II-го тона. На фонокардиограмме аортальный компонент 2 тона возникает чуть раньше (в связи с более ранним окончанием систолы левого желудочка); амплитуда его в 1,5−2 раза больше легочного компонента 2 тона.

• 3 тон при аускультации воспринимается как слабый и глухой (низкочастотный) звук. Этот тон не всегда выслушивается. Он лучше выслушивается у детей и у людей астенического телосложения (на верхушке сердца в положении лежа), а также регистрируется при фонокардиографии. Возникновение нормального 3 тона связано с колебаниями мышечной стенки желудочков в момент быстрого диастолического наполнения.
• 4V тон получил название «предсердного» тона, так как возникновение его многие исследователи связывают с сокращением предсердий. Этот тон редко выслушивается, так как имеет малую интенсивность, но регистрируется на фонокардиограмме (обычно после зубца Р ЭКГ).

Методами исследования звуковых явлений сердца являются аускультация и фонокардиография, т. е. запись тонов и шумов сердца (более подробно с этими методами можно ознакомиться в учебнике, а методом аускультации — на практических занятиях).

Методы исследования сосудистой системы Сфигмография — регистрация движения артериальной стенки, возникающей в результате повышения давления в аорте в момент систолы левого желудочка. Степень деформации артериальной стенки зависит от свойств сосуда, уровня давления и кровенаполнения их. Этот метод позволяет получить разнообразную информацию о состоянии артериальных сосудов и работы сердца. Сфигмограмма состоит из следующих основных компонентов: анакроты, катакроты, инцизуры и дикротического подъема. Анакрота или восходящая часть кривой. Она соответствует систоле желудочков. Катакрота соответствует диастоле. Самая низкая часть инцизуры отражает момент полного закрытия полулунных клапанов аорты. Дикротический подъем — это колебание, возникающее в результате удара крови об аортальный клапан и эффекта отдачи от него, т.к. клапан обладает эластичностью.

Сфигмография, наряду с пальпаторным методом исследования пульса, дает возможность оценить основные показатели пульса (частоту, ритмичность, наполнение, напряжение, быстроту, а при регистрации пульса с 2-х симметричных участков — симметричность пульса). Различают сфигмограммы центрального и периферического пульса. Кривые пульса сонной и подключичной артерий несколько отличаются от кривых пульса периферических артерий (лучевой, бедренной, артерии стопы). В сфигмограмме центрального пульса нередко отсутствуют волны диастолического происхождения (инцизура и дикрота). При анализе СФГ учитывают их форму, длительность анакротического подъема, соотношение амплитуды основной и дикротической волны. У здоровых людей амплитуда дикротической волны составляет около половины максимальной высоты кривой и снижается при патологии. Характерные особенности имеет СФГ при недостаточности аортальных клапанов. Наблюдается быстрый высокий подъем главной волны, ее раздвоение на верхушке, дикротическая волна выражена слабо, инцизура может отсутствовать.

Все эти изменения обусловлены тем, что в момент диастолы левого желудочка кровь из аорты частично поступает в желудочек, т.к. клапаны не полностью закрывают сообщение между левым желудочком и аортой. Если имеется стеноз устья аорты, то анакрота нарастает медленно, на ней и ее верхушке регистрируются дополнительные колебания.

Они обусловлены вибрацией стенок аорты и получили название «петушиного гребня».

Скорость распространеия пульсовой волны (СРПВ).

Этот показатель дает возможность характеризовать упругое напряжение сосудистых стенок и является одним из наиболее надежных показателей упруговязкого состояния сосудов. СПВР зависит от силы сокращения левого желудочка и величины артериального давления и, естественно, от состояния стенок артерий.

СПВР оценивается при синхронной записи сфигмограмм с двух и более точек сосудистой системы. Она определяется по формуле:

С = L: t,.

где С — СРПВ; L — истинная длина сосуда;

t — время запаздывания пульса на периферии.

Этот показатель на различных участках сосудистой системы у одного и того же исследуемого может быть разным. СРПВ выше в артериях с плотной сосудистой стенкой и высоким давлением крови.

Классическая методика предусматривает одновременную запись сфигмограмм сонной и бедренной артерий и позволяет определить СРПВ по сосудам эластического типа (по аорте). Пульсовые датчики устанавливают в области отчетливой пульсации сонной артерии и в середине пупартовой связки. Расчет СРПВ производят по вышеописанной формуле. Длину аорты измеряют сантиметровой лентой по проекции сосуда на поверхность тела. Измеряют расстояние от датчика сонной артерии до яремной вырезки грудины, от этой точки до пупка и от пупка до места установки датчика на бедренной артерии. Полученная таким способом величина отражает СРПВ по существу в нисходящей аорте и в норме колеблется от 450 до 800 см/с. СРПВ в аорте существенно зависит от возраста: она тем выше, чем больше возраст. Отклонения на ±80 см/с считаются нормальными.

СРПВ увеличиваетя при атеросклерозе аорты, гипертонической болезни, уплотнении сосудистой стенки. СРПВ измеряется также в других областях сосудистой системы.

Осциллография и осциллометрия.

Методы исследования величины систолического, диастолического и среднего давления. Принцип метода состоит в том, что колебания артериальной стенки передаются на манжету, сжимающую конечность. В тот момент, когда давление в манжете снижается и становится несколько ниже систолического давления в плечевой артерии, начинают появляться первые осцилляции, которые и соответствуют максимальному (систолическому) давлению. Последующее понижение давления в манжете сопровождается увеличением осцилляций, а затем их уменьшением и осцилляции в последующем исчезают. Самые максимальные осцилляции соответствуют среднему артериальному давлению, а исчезновение их — диастолическому давлению.

Принцип определения давления в артериях как при осциллографии, так и при осциллометрии одинаковый. Разница заключается лишь в том, что в первом случае производится запись, а во втором — визуальное наблюдение. Артериальная осциллография также позволяет судить о тонусе сосудов, проходимости сосудистого русла (особенно при записи с симметричных участков конечностей), которая может быть нарушена при облитерирующем эндартериите, эмболии и т. д.

Реография.

Реография — бескровный метод исследования общего и органного кровообращения.

Метод основан на регистрации колебаний сопротивления живой ткани переменному току высокой частоты. При реографическом исследовании через участок тела человека пропускают переменный ток высокой частоты и малой силы. Ток создается генератором прибора и имеет частоту до 500 кГц, сила тока — не более 10 мА. Токи такой частоты и силы безвредны для организма, они не ощущаются исследуемым и не вызывают мышечных сокращений (вспомните лабильность тканей и наличие рефрактерности).

Живые ткани организма являются хорошими проводниками электрического тока. Электропроводность различных тканей неодинакова. Имеет значение содержание электролитов, белков, поляризационные свойства тканей. Наибольшей электропроводностью обладают кровь, спинномозговая жидкость, а наименьшей — кожа, кости.

Проходя через ткань, переменный ток встречает сопротивление (величина, обратная электропроводности). Электропроводность тканей обусловлена пульсирующим артериальным кровотоком и равномерным, почти не пульсирующим кровотоком в артериолах, капиллярах и венулах. Метод позволяет выделить компонент электрического сопротивления, обусловленного пульсовыми колебаниями кровенаполнения, который после усиления графически регистрируется. В этом и заключается сущность метода реографии. Реограмма отражает суммарное сопротивление всех тканей, находящихся в межэлектродном пространстве. Стало быть, эта кривая интегральная, но в генезе этой кривой решающая роль принадлежит пульсовым колебаниям кровенаполнения.

Метод реографии дает возможность исследовать гемодинамику любого органа, доступного исследованию и участка конечности. Реография позволяет дать характеристику артериального кровенаполнения, состояния тонуса артериальных сосудов, венозного оттока, микроциркуляции. Позволяет также оценить величину ударного и минутного объемов кровообращения. При использовании многоканального реографа и записи реограмм с различных участков тела можно судить о перераспределении крови в процессе исследования или при каких — либо воздействиях. Реограмма по своей форме напоминает сфигмограмму. Она состоит из восходящей части (анакроты) и катакроты (нисходящая часть). На последней располагаются 1−3 дополнительные волны. Анакрота отражает пульсовой прирост объема крови, вершина — приток и отток крови равны, катакрота соответствует венозному оттоку.