Изменение доли оттока венозной крови
Динамика эффективного перфузионного давления и определяемое ею изменение доли оттока венозной крови в камеры сердца в фазы сердечного цикла реконструируется гипотетически. В начале систолы давление в аорте минимальное, а в желудочках сердца резко возрастает, и величина эффективного перфузионного давления снижается. Отток венозной крови в желудочки сердца резко снижается, и возрастает доля оттока через венечный синус. Кровоток, измеряемый в нем, максимален в течение систолы (D. E. Gregg, 1963). Возможность ретроградного тока крови через вены, впадающие в полости сердца, вероятно, переоценивается.
Биофизические свойства сосудов также оказывают влияние на динамику кровотока. Эластичность коронарных сосудов больше, чем периферических сосудов аналогичного диаметра. Скорость распространения пульсовой волны при нормальном давлении составляет 8,6 м-с-1. Отраженные волны низкой частоты незначительны (Т. Arts и соавт., 1979).
В период изгнания сосуды растягиваются и в артериях эпикарда формируется малый «Windkessel», создающий резервы для увеличения кровотока в диастолу. Может быть зарегистрирован обратный ток крови, в частности, в артериях межжелудочковой перегородки, где повышение интрамурального давления в период систолы наиболее значительно.
Непрерывный дренаж венечного синуса
Непрерывный дренаж венечного синуса проводят насосом постоянной производительности менее 30 мл в минуту. При достаточно низкой скорости забора кровь из предсердия и полой вены не подсасывается (R. Koberstein и соавт., 1969). Кровь через кювету оксигемографа протекает и возвращается через другой катетер в полую вену.
Эксперименты с введением нескольких катетеров, перфузией венечной артерии и непрерывным забором крови из венечного синуса технически сложны, однако позволяют получить исключительно ценную информацию о регуляции коронарного кровообращения и патогенезе ишемической болезни сердца.
Разработана также техника одновременной раздельной перфузии передней межжелудочковой и огибающей ветвей левой венечной артерии (А. И. Хомазюк, А. П. Нещерет, 1969). Катетер имеет два канала и специальный обтуратор. Эта методика перфузии двух ветвей левой венечной артерии дает возможность изучать интеркоронарные рефлексы и влияние локальной ишемии миокарда на кровоснабжение в смежных областях сердца.
Объем перфузии
Объем перфузии выбирают ориентировочно, а затем устанавливают в течение нескольких минут путем регулировки расхода насоса таким образом, чтобы давление в перфузион-ной системе превышало давление в аорте на величину, адекватную собственному сопротивлению системы. Последняя определяется эмпирически. Временное выключение перфузии проводят после стабилизации ее уровня для проверки полноты и надежности обтурации. Выключение насоса на несколько секунд при полной обтурации артерии сопровождается падением давления в перфузионной системе до величин ретроградного давления — 2,4— 3,2 кПа (18—24 мм рт. ст.). Для учета экстраваскулярных влияний системных и внутрисердечных изменений гемодинамики на сопротивление коронарных сосудов катетеры для регистрации давления вводят в аорту и в полости сердца. Специальный рентгеноконтраст-ный катетер вводят в венечный синус в целях постоянного забора крови для биохимических исследований, определения рН, р02, рС02 и непрерывной регистрации насыщения крови кислородом. Под флуороскопическим контролем рентгеноконтрастный катетер с изогнутым под углом 30—45° концом вводят сначала в заднюю полую вену. Собака находится по отношению к экрану в передне-боковом косом положении. Место расположения венечного синуса хорошо просматривается в области вершины треугольника, образуемого правым (задним) краем сердца, нижней полой веной и печенью. Катетер возвращают из нижней полой вены и на уровне ее впадения в предсердие направляют в передне-медиальном направлении. Введение рентгеноконтрастного раствора и рентгенография позволяют получить дополнительную информацию о расположении катетера. В острых опытах расположение катетеров контролируют на секции.
Хронические эксперименты
В хронических экспериментах образование соединительных муфт вокруг датчика и сосуда не является препятствием для исследований, так как они не оказывают значительного влияния на электромагнитное поле и электродвижущую силу. Необходимо, однако, принимать во внимание, что разрастание соединительной ткани может вести к сужению артерии, а также к повреждению нервов в наружной оболочке.
В острых опытах на животных и в системах для перфузии коронарных сосудов применяются также проточные датчики флоу-метров. Электроды в таких датчиках непосредственно контактируют с кровью. Разработаны датчики, вмонтированные в канюли, которые вводят через аорту в венечную артерию (Н. P. Pieper, 1964) либо через вены в венечный синус (W. Locher, S. Oswald, 1964).
Дальнейшим этапом разработки современных методов регистрации кровотока было создание ультразвуковых флоуметров. Принцип метода основан на использовании эффекта Допплера. Ультразвуковая волна, направленная на сосуд под углом, отражаясь от движущихся элементов крови, изменяет свою длину. Датчик состоит из ультразвукового излучателя и приемника. Современная технология позволила создать миниатюрные излучатели и приемники, вмонтированные в общий герметичный корпус датчика, который может вживляться. F. D. Smith и соавторы (1974) разработали специальный ультразвуковой датчик, встроенный в катетер для катетеризации венечных артерий нашей конструкции, который позволяет регистрировать коронарный кровоток у собак и других экспериментальных животных без вскрытия грудной полости. Миниатюрные ультразвуковые датчики встраиваются также в катетеры для катетеризации венечных артерий и используются для определения кровотока у человека (A. Benchimol и соавт., 1971). Конечно, катетер уменьшает просвет артерии и может несколько ограничивать кровоток. Миниатюрные ультразвуковые датчики, встроенные в присоску, позволяют регистрировать коронарный кровоток даже у крыс. Размеры венечных артерий (0,2 мм) у этих животных не дают возможность имплантировать флоуметры обычных конструкций (R. D. Wangler и соавт., 1981).
Отток крови
Для регистрации оттока крови из венечного синуса применяется также метод терморазведения (W. Ganz, A. Fronek, 1960). На конце специального катетера с каналом для введения растворов монтируется термистор. Скорость кровотока рассчитывается по степени падения температуры при введении охлажденных растворов. Автоматизированная система введения холодного раствора, машинная обработка данных позволяют непрерывно регистрировать кровоток. Общие недостатки метода обусловлены, прежде всего, анатомо-физиологическими особенностями путей оттока крови от миокарда и возможностями изменения доли оттока крови через венечный синус при изменении режима работы сердца. В связи с этим общий коронарный кровоток не может быть определен. Однако изменение оттока крови через венечный синус в конкретных условиях исследования дает представление об изменениях кровоснабжения преимущественно левого желудочка сердца, хотя и не всегда коррелирует с другими методами (Н. Sig-mund-Duchanova и соавт., 1979). Основным источником ошибок является заброс крови в венечный синус из предсердия (рефлюкс) в течение волны а, особенно при повышении давления в предсердии, правом желудочке и легочной артерии (D. G. Mathey и соавт., 1978). Изменения оттока крови через открывающиеся в полости желудочков вены сердца, теплопродукции и температуры оттекающей от сердца крови также могут оказывать влияние на результаты измерений.
Роль вен
Некоторые авторы полагают, что роль вен в снабжении кровью миокарда возрастает в условиях ограничения и прекращения кровотока в венечных артериях (М. Я. Арьев, 1935; С. П. Ильинский, 1958). Это предположение не имеет строго научных доказательств и основывается на описаниях случаев сохранения удовлетворительной функции миокарда при облитерации венечных артерий.
Венозные сосуды сердца широко анастомозируют между собой и обеспечивают надежный отток крови от миокарда. Перевязка крупных вен сердца и даже венечного синуса не сопровождается столь значительными нарушениями кровоснабжения миокарда, как перевязка венечной артерии. Некроз миокарда не развивается, но обычно возникают нарушения сократительной функции, венозный застой и отек миокарда. Вероятно, неравномерность оттока крови в фазы сердечного цикла, форсирование оттока в течение систолы и физиологические колебания давления на путях оттока детерминируют развитие анастомозов в венозной системе сердца. Свободный венозный отток является важнейшим условием сохранения высокого перфузионного давления, т. е. градиента давления в артериях и венах сердца. Падение градиента давления ухудшает перфузию миокарда. При моделировании инфаркта миокарда у собак перевязка передней межжелудочковой ветви левой венечной артерии вместе с идущими рядом с ней венами дает большую площадь некроза миокарда по сравнению с перевязкой только одной артерии. Доля оттока крови по различным каналам не только индивидуально варьирует, но и может изменяться в зависимости от режима работы сердца, давления в венозной системе и желудочках. При неравномерном изменении тонуса ветвей левой венечной артерии доля оттока крови из них соответственно изменяется (Е. Б. Новикова, О. В. Цкитишвили, 1981). Вероятно, поэтому величины распределения оттока крови между венечным синусом и другими путями, включая вены, впадающие в полости сердца, в работах различных авторов не совпадают. Отток крови через венечный синус, по данным С. Ewans, F. Starling (1913), G. Anrep и соавторов (1929), достигает 60 %, по данным L. Katz и соавторов (1939),— до 40% всего венозного оттока. В венечный синус кровь поступает главным образом из миокарда левого желудочка. Доля оттока через венечный синус значительно возрастает при увеличении работы сердца, введении катехоламинов, повышении частоты сокращений при электростимуляции (R. Lafonten, 1962). Хотя отток крови в венечный синус из правого желудочка незначителен, но под влиянием сосудорасширяющих препаратов он также может увеличиваться (Н. Girsche, W. Locher, 1963). Имеются, однако, данные, что отток крови из левой венечной артерии в синус, достигающий 75—90%, остается практически постоянным при изменении работы сердца и коронарного кровотока (С. Rayford и соавт., 1959).
Венозные сосуды
Глубоко расположенные венозные сосуды открываются непосредственно во все полости сердца. Еще в 1706 г. Вьессен обнаружил в эндокарде отверстия и принял их за продолжение венечных артерий. Годом позже они были описаны Тебезием как венозные сосуды и с тех пор носят его имя либо имена обоих исследователей (сосуды Вьессена—Тебезия). Вероятно, вены, впадающие в полости сердца (сосуды Тебезия), анастомозируют с артериями через капиллярную систему. Анастомозы между венами, впадающими в полости сердца, и другими венами имеют больший диаметр (R. Grant и соавт., 1929). Во всех случаях по этим путям может оттекать венозная кровь в полости сердца.
Вены, впадающие в полости сердца, имеют вид каналов или щелей с расширенными полостями. На площади 1 см2 насчитывается 10—18 сосудов размером от 50 до 300 мкм. Микроскопически может быть обнаружено лишь небольшое количество сосудов, скрытых между трабекулами. В различных отделах сердца они имеют различное строение, в предсердиях они похожи на вены (С. П. Ильинский, 1958; А. И. Озарай, 1958).
Роль этих вен остается предметом изучения. Большая часть исследователей оставляет за ними роль путей оттока венозной крови. Однако продолжает обсуждаться гипотеза, согласно которой они являются функционально оправдавшими себя элементами филогенетически древнего губчатого типа кровоснабжения миокарда и могут принимать участие в снабжении сердца артериальной кровью. Но наличие клапанов в венах, впадающих в полости сердца, вероятно, ограничивает возможность ретроградного кровотока из полостей сердца в миокард.
Венозная кровь
Значительная часть венозной крови оттекает от миокарда по венам, расположенным субэпикардиально, в правое предсердие. Основной венозной магистралью является венечный синус. Он формируется в результате слияния вен меньшего калибра в области венечной борозды на задней поверхности сердца и впадает в правое предсердие несколько ниже устья нижней полой вены. Вблизи устья синус имеет клапаны. Большая вена сердца начинается на передней поверхности верхушки, идет по передней венечной борозде рядом с передней межжелудочковой ветвью левой венечной артерии, далее в венечной борозде огибает левый край сердца, выходит на его заднюю поверхность и впадает в венечный синус. У собаки вдоль передней межжелудочковой ветви располагаются две вены. В большую вену сердца впадают вены передних стенок обоих желудочков и вены перегородки. Задняя вена левого желудочка впадает либо в большую вену сердца, либо непосредственно в венечный синус.
На задней поверхности сердца в области верхушки берет начало средняя вена сердца. Она идет по задней продольной борозде вдоль задней межжелудочковой ветви и впадает в венечный синус. Вдоль задней венечной борозды идет малая вена сердца. Она впадает в среднюю вену или непосредственно в венечный синус. Венозные стволы сопровождают межжелудочковые ветви левой и правой венечных артерий. Мелкие вены сердца, собирающие кровь из предсердий и частично из перегородки, впадают соответственно в левое и правое предсердие.