Введение к работе
Актуальность проблемы
Наиболее часто трансплантацию сердца выполняют при шатационной кардиомиопатии и ишемической болезни сердца І.И.Шумаков с соавт., 1995). Для количественной оценки тяжести поражения зокарда при решении вопроса о трансплантации широко используются жазатели насосной функции сердца: давление, объем, фракция изгнания, рдечный индекс и другие. Даже с большими допущениями данные жазатели можно использовать лишь в том случае, если миокард левого глудочка (ЛЖ) в известной степени механически однороден, то есть когда е регионы стенки ЛЖ достаточно равномерно участвуют в сокращении, ікая картина характерна больше для дилатационной кардиомиопатии, где deer место диффузное поражение миокарда, чем для ишемической болезни рдца (ИБС).
Хорошо известно, что вследствие ишемии отдельные фрагменты рдечной ткани частично или полностью утрачивают сократительную юсобность. В данной ситуации нагнетательная деятельность ЛЖ есть зультат взаимодействия сохранного и поврежденного миокарда. Такое аимодействие сопровождается изменением кинематики стенки ЛЖ и юявляется ярко выраженным асинхронизмом (Gibson D. et al, 1978). В общем учае под асинхронизмом мы понимаем временное несоответствие между іраметрами механической активности миокарда в различных регионах енки ЛЖ. Асинхронизм может проявляться в виде задержки между началом панического ответа одних участков миокарда по отношению к другим, в іде дифференциации временного хода цикла "сокращение-расслабление" в их участках, или же в том и другом виде.
Возникновение крупномасштабного асинхронизма при ИБС затрудняет ібор тактики лечения этого заболевания. Связано это с тем, что инхронизм, как явление, способен влиять на сократительную и насосную /нкции сердца (Brutsaert D. et al, 1987). Из этого следует, во-первых, что при инхронизме индексы внутрисердечной гемодинамики не могут быть ідежной мерой функционального состояния миокарда ЛЖ и, во-вторых, инхронизм может маскировать ту грань повреждения миокарда, при торой уже все методы лечения, кроме трансплантации сердца не іфективньї. При такой постановке вопроса становится понятным, что ханизмы асинхронного взаимодействия миокарда должна быть есторонне изучены для понимания роли этого феномена в нормальном и тологически измененном сердце.
Природа возникновения асинхронизма изначально заложена как в онструкции" ЛЖ как насоса, так и в механических свойствах "материала",
из которого он вьшолнен. Действительно, с одной стороны, уже в нор можно видеь региональные особенности в архитектуре камеры, в проводян системе, системе перфузии и инервации. С другой стороны, установлено, ч во время механического цикла ЛЖ существует высокая вариабельное укорочений и утолщений в стенке, отмечен градиент напряжения ме» эпикардом и эндокардом, четко прослеживается региональная разница временном ходе сокращения и другое. Иными словами, в стенке ЛЖ имееі выраженная неодинаковость контрактильных свойств миокарда. Здесь необходимо добавить, что механическая неоднородность есть неотъемлем свойство сердечной мышцы. Этот феномен имеет место и на урої элементарных сократительных единиц - саркомеров, и на уровне все волокна.
Все многообразие исследований, посвященных изучению асинхрогош можно условно разделить на две неравнозначные группы. В первую, вхо; работы больше феноменологического характера, выполненные с цел] описания этого явления в той или иной форме. Вторая группа, сове малочисленная, ставит своей задачей оценить значение асинхронизма миокарде и ЛЖ. Это преимущественно экспериментальные исследования изолированном или интактном сердце животных. Данные работы имеї принципиальное значение, поскольку именно в них было установлено, ч асинхронизм способен модулировать сократимость миокарда и насосн; функцию ЛЖ в норме и патологии.
Вместе с тем, остаются практически неизученными два ключеві вопроса: каков количественный вклад модулирующего действия асинхрониз и какой механизм лежит в основе этого действия. Главная проблема решении данных вопросов, на наш взгляд, связана прежде всего методическими трудностями. А именно, с возможностью точного контро механических переменных в регионах стенки ЛЖ. Другими словами, невозможностью охарактеризовать региональную сократимость ЛЖ, то ее в конечном итоге, получить и надежные критерии к трансплантации сердца
В настоящей работе мы постарались обойти эту проблему, использ нестандартные подходы исследования сократимости миокарда и насосн функции ЛЖ при аеннхронгоме, и с их помощью хотя бы частично проли свет на неизученные вопросы.
Цель и задачи исследования
Цель работы: исследовать ме.чанпш модулирующего действ асинхронизма и количественно оценить его вклад в сократимость миокарда насосную функцию ЛЖ. Исходя из указанной цели мы поставили перед собой следующие задачи:
1) разработать экспериментальные подходы для изучения
инхронизма на изолированном миокарде, где имеется возможность
юводить исследования в строго контролируемых условиях механических
ігрузок;
2) проанализировать возможные варианты взаимодействия мышц в
однородных системах при моделировании асинхронизма;
-
количественно оценить вклад взаимодействия мышц при инхронизме в параметры механической активности неоднородных систем;
-
количественно оценить вклад взаимодействия мышц в інтрактильньїе свойства миокарда при асинхронизме;
-
детально исследовать механизм, посредством которого происходит )дулирующее действие асинхронизма и дать ему теоретическое обоснование;
-
разработать экспериментальные подходы изучения асинхронизма в ірмальном и патологически измененном сердце человека;
-
количественно оценить вклад асинхронизма в параметры насосной тощий ЛЖ в норме и при ИБС;
-
выяснить к каким механическим последствиям в сердце приводит инхронное сокращение миокарда стенки ЛЖ.
-
исследовать влияние асинхронизма на региональную механическую тивность миокарда стенки ЛЖ в норме и при ИБС;
Научная новизна
Впервые с использованием приоритетных методов исследовано аимодействие волокон сердечной ткани в неоднородных системах араллельных и последовательных) при моделировании асинхронизма. жазано, что взаимодействие проявляется в перераспределении нагрузочных ременных между сердечными мышцами. Характер взаимодействия зависит
масштаба асинхронизма, а результат всегда проявляется в снижении кратительной способности комплексов мышц. Установлено, что главным разом модулирующее действие асинхронизма связано с рассогласованием жду волокнами временного хода активации, которое выражается в соответствии между моментом наступления максимальной активации в стеме и в мышцах, образовавших ее.
Впервые показано, что существует дополнительное модулирующее йствие асинхронизма, связанное с влиянием этого феномена на временной д активации, то есть собственно на сократимость миокарда. Ключевой ханизм такого действия асинхронизма сопряжен с явлением механо-мического разобщения (инактивации) в сердечной мышце теплокровных, эедложено теоретическое обоснование инактивации на базе экспериментов
изолированных мышцах и математического моделирования. Отмечено
негативное модулирующее действие асинхроншма на реакцию сердечн ткани к инотропным воздействиям.
Впервые на сердце человека при ИБС было детально изучено влияв асинхроншма на насосную функцию и региональную механичеог активность стенки ЛЖ при вариации масштаба асинхроншма. Показано, ч асинхроншм не оказывает выраженного действия на насосную функцию его негативное эффекты могут быть скомпенсированы механическ активностью миокарда в регионах стенки ЛЖ. Установлено, что асинхрони приводит к снижению эффективности работы ЛЖ за счет резкого увеличен потребления 02 сердечной мышцей.
Впервые предложена гипотеза, объясняющая модулирующее действ асинхронного движения регионов стенки ЛЖ на формирование потоков кро из легочных вен. На основании результатов обследования пациентов математического моделирования показан механизм такого действі обусловленный влиянием систолической активности ЛЖ на кинемати митрального кольца.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Новые подходы изучения асинхроншма на мышечных зкепериментальні моделях и в сердце человека: параллельные и последовательные дуплет пространственно-временное представление кинематики стенки ЛЖ многомерном пространстве, основанная на этом количественная оцен масштаба асинхроншма.
-
Положение, согласно которому любые смежные участки миокарда неодинаковыми механическими свойствами (контрактильными и/и физическими) асинхронны и взаимодействуют между собой; взаимодейств сопровождается перераспределением между мышцами нагрузочш переменных (длины и груза).
3. Ключевой механизм, определяющий результат взаимодействия
асинхронных мышечных системах, связан с несоответствием временного хо,
активации между сердечными волокнами.
-
Модулирующее действие асинхроншма всегда проявляется в снижеш способности систем взаимодействующих волокон укорачиваться под даннь грузом.
-
Асинхроншм может модулировать собственно сократимость миокарда счет влияния на временной ход активации; механизм такого модулирующе: действия обусловлен феноменом механо-химического разобщения в сердечн* мышце теплокровных.
-
Асинхронизм есть атрибут нормального и патологически изменение: сердца; является модулятором нагнетательной способности Ю
эдулируюшее действие приводит к снижешпо насосной мощности и [)фективности работы ЛЖ.
Негативное действие асинхронизма на насосную функцию ЛЖ может быть :омпенсировано в норме за счет более полного вовлечения механизма терометрической регуляции в сердце; при ИБС за счет повышения панической активности миокарда в регионах стенки.
Асинхронизм энергетически невыгодное явление в ЛЖ, затрагивает )ронарный резерв и снижает компенсаторные возможности сердца.
Практическая ценность
Разработаны оригинальные методы исследования механической активности рдечных мышц, которые позволяют на изолированных препаратах юкарда приблизить условия эксперимента к реальным в сердце. Технические шения методических устройств являются предметом ряда изобретений.
Предложены методические разработки для детального анализа гионального движения стенки ЛЖ, оценки аснхронизма митрального >льца и формы потоков крови в легочных венах.
Сопоставление результатов исследования асинхронизма в эксперименте с інньїми обследования пациентов позволило сделать важное для клинической >актики заключение, согласно которому ни один из в принципе возможных щексов сократимости миокарда, получетиый по результатам анализа модинамических переменных в сердце, не может служить надежной мерой ютропного состояния сердечной мышцы.
Данные о влиянии местоположения электродов при искусственной имуляции сердца позволили объяснить клинические наблюдения о влиянии іавожелудочковой стимуляции на продолжительность жизни пациентов.
Эти же результаты указывают на необходимость более детального іследования больных с показаниями к искусственной стимуляции сердца; ебуют выяснения взаимосвязи между способом стимуляции, кинематикой Ж и коронарным резервом сердца.
Искусственная стимуляция сердца из правого желудочка в сочетании со андартным ангиографическнм обследованием и анализом кинематики ЛЖ многомерной системе координат может найти применение для оценки 'нкционального состояния сохранного миокарда у пациентов с ИБС. Исследованный феномен расщепления систолической волны в потоке крови
легочных вен может служить диагностическим признаком выраженного ннхронизма кинематики митрального кольца и движения стенки ЛЖ.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертации были доложены в различной форме 23 конференциях, симпозиумах и съездах, из которых 10 были
Международными. Результаты, изложенные в диссертации опубликованы в работах.
Структура и объем работы
