Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1. Упруго-вязкие свойства аорты 8
2. Влияние мышечной работы на артериальные сосуды 17
3. Методы определения упруго-вязких свойств
и изучение пульсации артериальных сосудов. 23
ГЛАВА II. МЕТОДЕ, УСЛОВИЯ, ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА КОНТИЮЖТА' ОБСЛЕДОВАННЫХ
1. Методы исследований:'. 30
а) Экспериментальное обоснование реографии аорты 30
б) Методика полиреоаортографии 36
в) Методика определения амплитудно-частотных характеристик аорты 45
2. Условия, объем исследований и характеристика контингента обследованных 51
а) Условия исследований 51
б) Объем исследований и характеристика
контингента обследованных 54
ГЛАВА III. ХАРАКТЕРИСТИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ АОРТЫ У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ . ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В ПОКОЕ
I. Упруго-вязкие свойства и особенности пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности 58
2. Упруго-вязкие свойства и особенности
пульсации аорты у лиц с высоким уров
нем двигательной активности 66
ГЛАВА IV. ХАРАКТЕРИСТИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ И ШУНК-
ЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ АОРТЫ У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК
1. Изменение упруго-вязких свойств и пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности при мышечной работе 78
2. Изменение упруго-вязких свойств и пульсации аорты у лиц с высоким уровнем двигательной активности при мышечной работе 82
а) Влияние динамической нагрузки
умеренной мощности 82
б) Влияние динамической нагрузки
субмаксимальной мощности 92
в) Влияние статической нагрузки 100
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 112
В Ы В О Д Ы 130
ЛИТЕРАТУРА 132
- Упруго-вязкие свойства аорты
- Экспериментальное обоснование реографии аорты
- Упруго-вязкие свойства и особенности пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности
- Изменение упруго-вязких свойств и пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности при мышечной работе
Введение к работе
В Материалах ХХУІ съезда КПСС, Постановлении Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР "О дальнейшем подъеме массовости физической культуры и спорта" (1981 г.) в числе наиболее актуальных проблем выделяется проблема диагностики и контроля за состоянием здоровья лиц, занимающихся физической культурой и спортом. В связи с этим особое значение приобретают исследования влияния физических нагрузок на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы. Одним из наименее изученных в функциональном отношении звеньев этой системы является основная сосудистая магистраль - аорта. Как известно, аорта выполняет важную роль в обеспечении гемодинамических процессов. Благодаря эластическим свойствам своих стенок, аорта участвует в механизме продвижения и распределения крови в организме (М.Я.Калниньш, 1982; В.В.Орлов с соавт., 1983), облегчает работу сердца, создает непрерывность кровотока (Б.Фолков, Э.Нил, 1976; Р.Рашмер, 1981; M.Marshall , 1983), от упруго-вязких свойств аорты "во многом зависит благосостояние кровообращения всего организма" (И.П.Павлов, 1952).
Несмотря на то, что к настоящему времени подробно изучены топография и анатомическое строение, биомеханические свойства и патологические изменения аорты (В.С.Смоленский, 1964; В.В.Глущенко, 1973; М.М.Круглый, Ю.А.Ярцев, 1981; Н.С. Хамин, 1983), а в экспериментах на животных установлены особенности гемодинамических процессов в аорте (К.Уиггерс, 1957; Ю.Т.Софронов, 1974; К.Каро с соавт., 1981), свойства аорты, как "компрессионной камеры" сосудистой системы, представляю- щие наибольший теоретический и практический интерес, исследованы недостаточно. В клинике оценивается лишь степень упругого напряжения аортальных стенок по значениям скорости распространения пульсовой волны на участке от сонной до бедренной артерии (В.С.Баранов, 1965; В.В.Васильева, 1977). Пульсация же самой аорты, как правило, не регистрируется, так как принятым в настоящее время методом сфигмографии это сделать практически невозможно. В связи с этим отсутствуют данные о характере пульсации различных отделов аорты, их роли в гемодинамике. Мало изучено елияниє мышечной работы на упругое состояние аорты, направленность изменений её биомеханических и функциональных свойств при занятиях физической культурой и спортом.
Все это послужило основанием для разработки новых методик исследования пульсации аорты, определения ее упруго-вязкого состояния у лиц с различной двигательной активностью.
При проведении исследования мы исходили из того, что полученные результаты могут явиться дополнительными критериями в комплексной оценке адаптации сердечно-сосудистой системы к мышечной работе и будут использованы в контроле за людьми, занимающимися физической культурой и спортом.
Цель и задачи исследования. Целью работы являлось: разработка и внедрение в практику методов исследования и критериев оценки влияния мышечной работы на упруго-вязкие свойства и пульсацию аорты человека.
В задачи исследования входило: - разработка и внедрение в практику методик регистрации и анализа пульса в различных отделах аорты человека; определение степени упругого напряжения стенок и соотношения энергии пульсации отделов аорты; исследование упруго-вязких свойств и пульсации аорты в условиях выполнения разнохарактерных физических нагрузок; изучение динамики упруго-вязких свойств и пульсации аорты при систематических занятиях спортом; разработка и внедрение в практику критериев оценки биомеханических и функциональных свойств аорты у лиц с различной двигательной активностью.
Научная новизна. Научная новизна работы заключается в следующем: разработаны новые методики - полиреоаортография и определение амплитудно-частотных характеристик, - позволившие синхронно регистрировать пульсацию различных отделов аорты, определять по скорости распространения пульсовой волны степень их упругого напряжения и по амплитудно-частотным характеристикам оценивать особенности распространения пульсовых волн в каждом из отделов аорты; изучены упруго-вязкие свойства и установлены соотношения энергии пульсации отделов аорты у лиц с различной двигательной активностью; исследованы изменения кровенаполнения, упругого напряжения стенок и энергии пульсации отделов аорты при выполнении динамической и статической физических нагрузок; выявлена роль аорты в оптимизации кровообращения у спортсменов.
Практическая значимость . Практическая значимость работы состоит: в разработке, экспериментальном обосновании, апробировании и внедрении в практику новых методик исследования аорты человека: полиреоаортографии и определения амплитудно-частотных характеристик; в разработке и внедрении в практику критериев оценки биомеханических и функциональных свойств аорты у лиц с различным уровнем и характером двигательной активности.
Полученные результаты могут быть использованы в клинической практике и во врачебном контроле за людьми, занимающимися физической культурой и спортом. По.материалам диссертационного исследования составлены и выпущены методические рекомендации "Определение функционального состояния аорты у лиц с различной двигательной активностью", утвержденные Министерством Здравоохранения РСФСР к практическому использованию в лечебно-профилактических учреждениях республики.
Основные положения, выносящиеся на защиту: диагностическая значимость разработанных методик полиреоаортографии и определения амплитудно-частотных характеристик в оценке упруго-вязких свойств и пульсации аорты человека; роль различных отделов аорты в процессе кровообращения; целесообразность исследования упруго-вязкого состояния и особенностей пульсации аорты в условиях покоя и физических нагрузок при определении критериев адаптации аппарата кровообращения к занятиям спортом.
Упруго-вязкие свойства аорты
Аорта играет существенную роль в демпфировании сердечного выброса и стабилизации кровотока (К.Уиггерс, 1957; Н.В.Данилов, 1974; Б.Фолков, Э.Нил, 1976; Р.Рашмер, 1981; К.Каро с соавт., 1981 и др.). Благодаря высокой растяжимости своих стенок, аорта, давление в которой к моменту сердечного сокращения уже достигает 70-80 мм рт.ст., вмещает весь ударный объем крови. После закрытия аортальных клапанов потенциальная энергия растянутых стенок аорты превращается в кинетическую энергию потока крови. Именно эта функция аорты и отходящих от нее крупных артериальных сосудов и позволила обозначить их как "аортальную компрессионную камеру" сосудистой системы. Упругие свойства и растяжимость "аортальной компрессионной камеры" чрезвычайно важны в экономном расходе энергии сердца (В.В.Орлов с соавт., 1983; M.JF. o Rourke , 1982). По мнению Н.Н. Савицкого (1974), весьма значительная часть кинетической энергии, освобождаемой сердцем, превращается в потенциальную энергию растянутых сосудистых стенок, поэтому работа, совершаемая сердцем, выполняется в течение времени всей инволюции, т.е. приблизительно в три раза меньше, чем она была бы, если сосудистые стенки были бы нерастяжимы. Запаса мощности сердечной мышцы не хватило бы не только для совершения той работы, которая имеет место при деятельном состоянии организма, но и в покое. В связи с этим повышение жесткости артериальной стенки приводит к тому, что сердцу приходится преодолевать гораздо большее сопротивление по выталкиванию крови. Хотя указанная роль упруго-вязких свойств стенок артериальных сосудов в осуществлении гемодинамических процессов известна давно, к настоящему времени, как указывают М.М.Круглый и Ю.А.Ярцев (1981), не сложилось вполне определенного мнения по поводу роли различных отделов артериальной системы Е гемодинамике. При этом одни рассматривают аорту и магистральные сосуды как единый эластический резервуар, другие считают, что основные функции этого резервуара выполняет одна аорта (К.Уиггерс, 1957). s.Roston et all. (1962) выделяли две эластические камеры аорты (восходящую и нисходящую части) с различными упругими свойствами. .Лугу аорты при этом они рассматривали как неупругое звено между камерами.
Экспериментальное обоснование реографии аорты
При выборе метода исследования упруго-вязких свойств и пульсации аорты нами было решено использовать реографию. Основанием для этого послужили возможности реографического метода в регистрации пульса глубоко расположенных сосудов (В.И.Полшцук, Л.Г.Терехова, 1983). Однако большинство исследователей (Ю.Т.Пушкарь, В.Е.Толпекин, 1967; Л.И.Фогельсон, М.А.Насыбуллина, 1967; А.С.Корзун, 1969 и др.) применяли реографию для записи пульса только восходящего отдела аорты. Регистрацию же пульса других отделов никто не проводил.
Поэтому мы сочли целесообразным провести экспериментальные исследования, направленные на выяснение возможности регистрации пульса различных отделов аорты и определения СРПВ с помощью реографии.
Для решения поставленных задач были проведены две серии экспериментальных исследований на 15 беспородных собаках обоего пола весом от 12 до 25 кг.
Первая серия проводилась в три этапа.
На первом этапе животному ЕВОДИЛИ внутриплеврально гексенал, интубировали и переводили на регулируемое дыхание. На предварительно выбритую и обезжиренную кожу приклеивали за оправу реографические электроды (серебряные пластины толщиной 0,5 мм, круглой формы, диаметром 1,5 см, помещенные в оправу из органического стекла) по обе стороны от проекции брюшной аорты на уровне Ш поясничного позвонка на расстоянии 10 см друг от друга. По срединным подмышечным линиям справа и слева на уровне пятых межреберий укрепляли электрокардиографические электроды. Затем животному задерживали дыхание на 10-15 секунд и производили регистрацию электрокардиограммы и реограммы (рис. I А).
На втором этапе осуществляли срединную лапаротомию от мечевидного отростка грудины до лонного сочленения, обнажали и отделяли от окружающих тканей аорту, отпрепаровывали, перевязывали и пересекали отходящие ветви на протяжении от диафрагмы до бифуркации.
В результате полной иммобилизации аорты прекращалось кровообращение во всех артериальных сосудах брюшной полости. Основным пульсирующим стволом оставалась аорта. Спустя 30 минут (к этому времени уменьшался аортоспазм, вызванный оперативным вмешательством) регистрировали ЭКГ и реограмму (рис.ІБ).
Во всех наблюдениях отмечалась идентичность реограмм, записанных до и после операции. Это позволяло предполагать, что реограммы отражают гемодинамические процессы, протекающие именно в аорте.
Для исключения последних сомнений (исследуемая область пронизана различными мелкими сосудами, берущими начало не из брюшной аорты) проводился третий этап эксперимента.
Упруго-вязкие свойства и особенности пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности
Анализ фактических данных по вопросу о прижизненном определении упруго-вязких свойств аорты человека показал, что к настоящему времени не вскрыты особенности пульсации различных отделов аорты, взаимосвязь их морфо-функциональных признаков и роль каждого из отделов в осуществлении гемодинамических процессов. Мало изучено и влияние двигательной активности на состояние аорты.
Все это послужило основанием для проведения настоящего раздела работы, частными задачами которого явились:
1) изучение упруго-вязких свойств и пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности;
2) изучение упруго-вязких свойств и пульсации аорты, у лиц с высоким уровнем двигательной активности.
I. Упруго-вязкие свойства и особенности пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности
В результате исследований было выявлено, что у лиц со средним уровнем двигательной активности величины гемодинамических показателей значительно варьируют в различных отделах аорты. Так, во всех случаях СРПВ в дуге и грудном отделах почти вдвое цревышла значения скорости в восходящем и брюшном.
Амплитуда пульсовой волны также изменялась на протяжении аортального русла: величины РИ и показателей ООП и 0С0 отражали наиболее мощную пульсацию восходящего отдела аорты; в дуге размах пульсовых волн убывал на 40$; в грудном вновь несколько возрастал; и в брюшном - «вдвое уменьшался по сравнению с восходящим отделом аорты (табл. 4).
Указанные различия величин гемодинамических показателей свидетельствовали, по-видимому, о характерных особенностях пульсации каждого из отделов аорты. Специфика пульсации аорты сказывалась и на самой конфигурации реографических кривых. Наши исследования показали, что форма реограмм у разных лиц видоизменялась в широких пределах. Тем не менее, прослеживались и общие закономерности. В первую очередь, это касалось амплитуды реограмм. Во всех случаях самая высокая по амплитуде реограмма регистрировалась в восходящем отделе аорты. Реограмма этого отдела характеризовалась еще рядом таких признаков, как выраженной преданакротической волной, крутым восходящим коленом основной волны с закругленной вершиной и пологим спуском, на котором выделялась слабо выраженная инцизура и дикро-тическая волна. Реограмма дуги аорты была почти вдвое ниже по амплитуде, преданакротическая волна сглажена, анакротичес-кая часть кривой переходила в более заостренную, по сравнению с реограммой восходящего отдела, вершину, катакротическая часть - пологая, без выраженной дикротической волны.
class4 ХАРАКТЕРИСТИКА БИОМЕХАНИЧЕСКИХ И ШУНК-
ЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ АОРТЫ У ЛИЦ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ В УСЛОВИЯХ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗОК class4
Изменение упруго-вязких свойств и пульсации аорты у лиц со средним уровнем двигательной активности при мышечной работе
Особенности упругого напряжения стенок и пульсации аорты, выявленные в покое, более отчетливо проявились при выполнении мышечной работы.
В контрольной группе у лиц, не занимающихся спортом, со средним уровнем двигательной активности под воздействием вело-эргометрической нагрузки умеренной мощности повысилась СРПВ. Причем, наиболее значительно - в восходящем отделе - на 44,1$. В дуге, грудном и брюшном отделах рост скорости был более умеренным и составил соответственно 27,1$; 26,5$, 24,7$.
РИ и 0С0 также увеличились, но равномерно по всей аорте. Прирост же ООП был, подобно скорости пульсовой волны, самым значительным в восходящем отделе аорты (на 85,2$), и менее -в дуге (на 51,5$), грудном (на 61,3$) и брюшном (на 69,7$) отделах (табл. 7).
Влияние мышечной работы отразилось и на форме реографических кривых. Повысилась амплитуда основных и дополнительных волн, четче стала контурироваться дикротическая вырезка, подъемы и спуски реографических кривых приняли более отвесную форму: увеличился угол подъема анакроты, уменьшилось время анакроти-ческого подъема и катакротического спуска. Перечисленные изменения наблюдались в конфигурации реограмм всех четырех отделов аорты (рис. 14).
Изменение мощности и конфигурации пульсовых волн в частотной области выразилось в увеличении амплитуд низкочастотных спектральных составляющих на 35-40$ и расширение спектров по частоте до 10-12 Гц. За счет смещения энергии в область низких частот менялась и форма огибающих спектров. Вместе с тем, соотношение амплитуд спектральных составляющих реограмм различных отделов аорты оставалось таким же, как и в покое. В связи с этим амплитудно-частотные характеристики не претерпели принципиальных изменений.
По-видимому, стабильность амплитудно-частотных характеристик следует рассматривать как фактор, отражающий определенную надежность в функционировании аорты. Несмотря на изменившиеся условия гемодинамики в процессе физической нагрузки, свойства различных отделов аорты в отношении проведения пульсовой волны оставались прежними.
Таким образом, у практически здоровых молодых людей со средним уровнем двигательной активности реакция аорты на физическую нагрузку выражалась в увеличении интенсивности пульсации и упругого напряжения аортальных стенок. При этом распределение энергии пульсации по отделам аорты не нарушалось.
