Медицинская наука Армении 3.2010
Notice: Trying to access array offset on value of type null in /home/med-practic.com/public_html/classes/function.php on line 919
Оценка эффективности насосной функции сердца
Ключевые слова: модель, сердце, КПД, функциональное состояние, гемодинамика
1. Определение гемодинамического КПД сердца. Сердце – основной источник энергии, которая затрачивается на кровообращение по кровеносному руслу. Важнейшими энергетическими оценками сердца являются средняя (за минуту) мощность левого (Nлж) и правого (Nпж ) желудочков:
Nлж = K . Pa . q, (1)
Nпж = K .Pла . q, (2)
где q – кровоток или минутный объем кровообращения, Pа– среднее артериальное давление, Pла–среднее легочно-артериальное давление, K–коэффициент размерности (при общепринятых в клинике единицах измерений: q–мл · мин–1, P–мм рт. ст. и N–Вт, K–0, 22 · 10–5). За счет этой энергии левый и правый желудочки обеспечивают поток крови соответственно в большом и малом кругах кровообращения. Часть этой энергии расходуется также на собственное наполнение (при диастоле). При этом в качестве входной энергии, затрачиваемой на наполнение полости, можно определить среднюю мощность левого(Nлп) и правого (Nпп) предсердий:
Nлп = K . Pлп . q, (3)
Nпп = K .Pпп . q, (4)
где Pлп – среднее давление в левом предсердии, Pпп – среднее давление в правом предсердии.
В клинической практике принято также определять полезную мощность левого (Nл) и правого (Nп) сердца:
Nл = Nлж - Nлп, (5)
Nп = Nпж – Nпп. (6)
Эффективность работы сердца, как генератора потока крови, характеризуется гемодинамическим коэффициентом полезного действия (КПД). На основе энергетических оценок (1-6 ) КПД левого (ηл) и правого (ηп) сердца будут определяться так:
При установившихся процессах системы кровообращения, когда кровоток одинаков для всех звеньев сердечно-сосудистой системы (ССС), подставляя равенства (1-4) в формулы (7) и (8), ηл и ηп будут определяться следующим образом:

Здесь следует особо отметить, что правые части равенств (9) и (10) содержат величины (Ра, Рла, Рлп и Рпп), измеряемые в условиях современной кардиохирургической клиники [3-5]. Следовательно, у контролируемых больных на основе формул (9) и (10) в каждый интересующий момент можно определить КПД левого (ηл) и правого (ηп) сердца.
2. Физиологическая и клиническая значимость механического КПД сердца. Оценке эффективности работы сердца посвящен ряд физиологических исследований [2], однако предложенные количественные меры не нашли общепризнанной клинической применимости, что, вероятно, можно объяснить отсутствием всестороннего анализа и обоснования физиологической сущности и, что самое главное, выявления клинической значимости данных количественных критериев.
Раскрытие сущности КПД сердца было достигнуто преобразованием равенств (9) и (10) на основе математических моделей замкнутой сердечно-сосудистой системы [1, 4, 5]. В данных моделях взаимосвязь между основными функциональными величинами ССС (q, Pa, Pлa, Рлп, Рпп) выражается объединением законов Пуазейля, Франка-Старлинга и условия неразрывности струи для квазистатических режимов в следующем виде:

где
и β – показатели слабости соответственно левого и правого сердца [4, 5], ОПС – общее периферическое сопротивление, ОЛС – общее легочное сопротивление.
Подстановка уравнений (11) – (14) в равенства (9) и (10) позволяет определить КПД сердца в следующем виде:

Примечательно, что, если формулы (9) и (10) удобны для определения КПД сердца у контролируемых больных (на основе измеряемых величин), то формулы (15) и (16) характерны для отражения физиологической и клинической значимости КПД сердца и его половин. Так, согласно формулам (15) и (16), гидравлическое сопротивление большого круга кровообращения влияет на эффективность работы левого сердца, сопротивление малого круга – правого, тогда как развитие слабости сердца (увеличение
и β) отражается (хотя и разнонаправленно) на КПД обеих половин сердца:
ηл = f (ОПС,
,β)
ηп = f (ОЛС, β,
)
Итак, КПД сердца может служить количественной мерой диссипации энергии в ССС. На КПД сердца непосредственно отражается совместное влияние функционального состояния левого и правого сердца, а также констрикция и дилятация сосудистой системы.
3. Анализ влияния параметров ССС на КПД сердца. Анализ влияния параметров ССС (ОПС, ОЛС, и β) проводился с помощью математических моделей [1, 5] с использованием ЭВМ. Состояние ССС в норме в наших исследованиях характеризовалось численными значениями, приведенными в таблице.
Таблица
В этом состоянии КПД левого и правого сердца определяются значениями:
ηл = 0,9, ηп = 0.5.
Приняв данное состояние за исходное, с помощью математической модели изучалась реакция гемодинамики в ответ на умеренные гипо- и гиперволемические тестовые воздействия и компенсаторное изменение параметров ОПС, ОЛС,
и β. На основе этих исследований были получены статические зависимости hл = f (ОПС), ηл = f (
), ηл = f (β), ηп = f (ОЛС), ηп = f (), hп = f (b). Графики зависимости КПД сердца от каждого из параметров приводятся на рисунке.
Статическая характеристика зависимости КПД левого (ηл) сердца от параметров сердечно-сосудистой системы: ОПС, ОЛС,
и β
Сплошными линиями на графиках показаны участки, в пределах которых при компенсаторном изменении какого-либо из параметров сохраняется устойчивое функционирование гемодинамики в физиологически допустимых пределах. Результаты анализа позволяют выделить и понять влияние ряда патологических сдвигов на КПД сердца.
Слабость левого сердца, количественно характеризуемая увеличением параметра
, приводит к снижению КПД левого сердца и одновременно к увеличению КПД правого сердца. В частности, увеличение параметра
на 50% от исходного значения сопровождается 10% уменьшением hл и на 30%–увеличением hп (кривые 1 и 1/).
Слабость правого сердца, численно характеризуемая увеличением параметра β, влечет за собой значительное снижение КПД правого сердца, тогда как КПД левого сердца при этом остается практически неизменным. Так, увеличение на 25% от исходного значения приводит к 50% уменьшению ηп, а увеличение ηл не достигает даже 1% (кривые 2 и 2/).
Вазоконстрикция и увеличение ОПС приводят к некоторому увеличению КПД левого сердца. В ответ на констрикцию легочного сосудистого ложа и увеличение ОЛС повышается КПД правого сердца. Аналогично вазодилятация и уменьшение ОПС и ОЛС характеризуются снижением соответственно КПД левого и правого желудочков сердца. В частности, в ответ на 50% увеличение ОПС КПД левого сердца увеличивается на 5%, а 25% увеличение ОЛС приводит к 20% увеличению ηл (кривые 3 и 4).
Важно отметить, что выделенные элементарные взаимоотношения практически в отдельности не встречаются. В клинической практике врач, как правило, наблюдает и оценивает результирующее проявление данных патофизиологических сдвигов. Исследования, выполненные с помощью математической модели, позволили выявить и понять влияние каждого из сердечно-сосудистых компонентов на эффективность работы сердца и его половин.
Что касается практического использования КПД сердца в качестве одного из основных параметров оценки состояния ССС больного, здесь остается невыясненным следующий вопрос: как оценить динамику изменения КПД сердца в конкретных ситуациях, на фоне общепринятых клинических показателей гемодинамики. Естественно, ответ требует клинического опыта в процессе определения КПД у различных больных. Однако, исходя из законов механики, заложенных в основу метода определения КПД, в качестве частного ответа можно привести следующее рассуждение.
При численном значении hл (кривая 1) левое сердце 85% воспроизводимой энергии затрачивает на преодоление сил вязкого трения в сосудистой системе. Оставшиеся 15% механической энергии расходуются в левом желудочке на преодоление упругих сил (при систоле). При сердечной недостаточности (слабости), в отличие от условий в норме или сосудистой недостаточности, увеличение КПД сердца следует оценить как отрицательную реакцию, поскольку при этом уменьшается энергия, затрачиваемая на работу слабого сердца.
Поступила 01.06.10
Литература
- Абрамян А.С. В кн.: Вопросы кибернетики (регуляция и саморегуляция вегетативных функций). М., 1977.
- Абрамян А.С., Худавердян Д.Н. Математические модели системы кровообращения в экспериментальной и клинической медицине. Ереван, 1996.
- Балантер И.Б., Ханин М.А.,Чернавский Д.С. Введение в математическое мoделирование патологических процессов. 1980.
- Allan L. D., Tynan M.J., Campbeii S. Echocardiographic and anatomical correlates in the fetus. Br. Heart J., 1980, v.44, p.444-451.
- Allan L. D., Tynan M.J., Campbeii S. Fetal echocardiography. <Echocardiography >, Edinburgh, 1982, p. 144-164.
14.10.2010 Notice: Trying to access array offset on value of type null in /home/med-practic.com/public_html/classes/function.php on line 919
Читайте также
САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ
-
Нормы роста и веса детей – данные ВОЗ
-
Empowerment over charity: How surgeons turned Armenia’s tragedy into an opportunity
- Vitrectomy with removal of the posterior hyaloid membrane with perfluorooctane usage in chronic diabetic macular edema
- Выбор реконструкции пищеварительного тракта pосле гастрэктомии (oбзор литературы)
-
Зеленые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Nobel Prize Awarded for Research About Temperature and Touch
-
Гломус-опухоли пальцев. Описание случая
-
Patient Experience: Theory and Practice
- Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы у детей
-
7th Euro-Caucasian Congress of Cardiology kicks off in Yerevan
-
Насморк с кровью: причины симптома и способы лечения
- Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности пищеварительной системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности мочевыделительной системы у детей
- Сравнительная характеристика параметров функции внешнего дыхания (обзор литературы)
- Современные представления о норме и патологических отклонениях размеров восходящей аорты при приобретенных пороках сердца
- Анатомо-физиологические особенности детей
- Анатомо-физиологические особенности костно-мышечной системы у детей
-
Что можно и что нельзя делать после удаления аппендицита
- Паллиативная химиотерапия рака: основные понятия и особенности (oбзор литературы)
-
Увеличенные яичники: симптомы, причины и лечение
-
Как снизить риск инсульта. erebunimed.com
-
Новейшие достижения онкологии в МЦ «Наири»: интервью с Артемом Степаняном. nairimed.com
-
О чем говорит головная боль за ухом? Причины, симптомы и лечение
-
Характер мужчины проявляется в выборе позы для секса
-
Армянская ассоциация медицинского туризма (ААМТ)
-
Желтые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Рвота у ребенка без температуры: возможные причины
- Применение летрозола для стимуляции овуляции
- Применение противоспаечных средств в профилактике спаечной болезни живота (oбзор литературы)
- Врожденные аномалии и пороки развития
-
КАТИОНОРМ – представитель нового поколения искусственных слез для симптоматической терапии синдрома “сухого глаза”
-
Как избавиться от лямблий — 25 эффективных рецептов народной медицины
-
Арам Бадалян: Родинку трогать нельзя?
-
Компресс при ангине: будет ли полезным прогревание горла?
-
Вздутие живота при месячных: 7 способов справиться с неприятным ощущением
-
Лечение марганцовкой
- Ахиллопластика в детской ортопедии (обзор литературы)
-
Онкология является самой быстроразвивающейся отраслью медицины: интервью с Левоном Бадаляном
- Некоторые новые подходы к системной терапии метипредом больных ревматоидным артритом













Научная медицина
Болезни
Традиционная медицина
Здоровый образ жизни
Косметология
Медицинское право
Алгоритмы, тесты
Цифры, факты, случаи
Историческая хроника
Афоризмы
Карьерная лестница
Дети
Женщина
Мужчина
Рейтинговая система

