УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2011, том 42, № 2, с. 25-40
ИСТОРИЯ НАУКИ
УДК 612.171-612.14-091
ОЧЕРКИ ИСТОРИИ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ СЕРДЦА:
НАЧАЛЬНАЯ ФАЗА СИСТОЛЫ
© 2011 г. В. М. Хаютин, Е. В. Лукошкова
ФГУ Российский кардиологический научно-производственный комплекс, Москва
В историко-биографическом аспекте освещены кардинальные достижения физиологии в изучении фаз работы сердца: от первого измерения артериального давления (1733) и первого графического отображения деятельности сердца (1861) к успехам в создании методов регистрации электрической активности сердца и лишь затем к детальному исследованию последовательных фаз его деятельности (1921) и динамики изменений размеров и формы левого желудочка в фазе, непосредственно предшествующей началу изгнания из него крови (1955-2005).
Ключевые слова: артериальное давление, сердце, капиллярный электрометр, струнный гальванометр, электрокардиограмма, фазы работы сердца, изометрическое сокращение, фаза изоволюми-ческого напряжения.
"...Движения сердца есть напряжение и сокращение всех его частей и волокон, ибо оно при каждом своем движении приподнимается, уменьшается и затвердевает. при движении и напряжении происходит выталкивание крови. Когда же сердце расслабляется и спадает, кровь стекает в его полость."
Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных. Глава вторая. Движения сердца, наблюдаемые при вивисекции.
Вильям Гарвей. 1628.
СТИВЕН ХЕЙЛС: ПЕРВОЕ ИЗМЕРЕНИЕ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ
Никто кроме самого исследователя не способен лучше описать свои наблюдения. Поэтому последуем за изложением Хейлса (1677-1761) [32].
"...Я распорядился связать кобылу, уложить ее на спину. и вскрыть левую бедренную артерию в 3 дюймах ниже брюха. Я ввел в нее латунную трубку, просвет которой составлял 1/6 дюйма, и посредством еще одной трубки из латуни соединил ее со стеклянной трубкой примерно такого же диаметра и длиной 9 футов. Когда лигатуру на артерии развязали, кровь поднялась в перпендикулярно установленной трубке на 8 футов и 3 дюйма выше левого желудочка сердца. Однако полной высоты кровь достигла не мгновенно. Она стремительно хлынула примерно наполовину сказанной высоты, а затем поднималась с каждым ударом пульса постепенно - на 12, 8, 6, 4 и 2 дюйма, а иногда на 1 дюйм. Достигнув полной высоты, она могла подниматься и падать в течение каждого пульса на 2, 3 или 4 дюйма, а иногда на время упасть
на 12 или 14 дюймов, оставаться на этой высоте, сохраняя такие же пульсовые колебания, какие были на полной высоте, а затем, после 40 или 50 пульсовых ударов, снова достичь этой высоты.".
Строго доказать, что пульсовые колебания, которые наблюдал Хейлс, определяются сокращениями сердца, физиология смогла лишь в середине следующего столетия. Это произошло бы еще позднее, если бы Карл Людвиг (1816-1895) не обогатил физиологию кимографом (1847 г.) [39] - прибором, обеспечившим объективную документацию.
ЖАН ШОВО И ЭТЬЕН МАРЕЙ: ГРАФИЧЕСКОЕ ОТОБРАЖЕНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА
Заглянув в изданную в 1853 г. "Карманную специальную (сейчас сказали бы - частную) физиологию человека" [1] Юлиуса Будге, профессора Боннского университета, убеждаемся в том, что врачи середины XIX в. вполне правильно представляли себе и структуру, и деятельность сердеч-
но-сосудистой системы. Однако лишь в главных, самых общих чертах. Даже такое бросающееся в глаза явление, как сердечный толчок, порождало споры. "Причина удара не в наполнении сердца кровью, - читаем у Будге, - а в расположении мышечных волокон желудочка". Другие, впрочем, полагают, что толчок - это отдача сердца после изгнания крови в аорту, подобная "отскакиванию выстрелившего ружья" (с. 94).
Шово (1827-1917), ветеринар по образованию, начал свою деятельность как анатом, а с середины 50-х годов XIX в. занялся физиологией сердца. Он решил уточнить, в какой последовательности и как именно действуют отделы сердца. Вскрыв грудную клетку осла (чтобы обезболить животное, ему перерезали спинной мозг, так что пришлось применить искусственное дыхание), Шово прежде всего убедился в правильности представления Гарвея: систола, сокращение мышц сердца, - активный процесс, диастола - пассивное их растяжение, фаза наполнения кровью. По наблюдениям Шово, в работе сердца прослеживаются три фазы: сокращение предсердий - желудочки еще расслаблены; затем предсердия расслабляются, а желудочки сокращаются, и, наконец, общая диастола - расслабление и тех, и других. Об этих наблюдениях Шово сообщил в 1855 г. [12]. В следующей его работе подтверждено еще одно представление Гарвея: сердечный толчок - результат сокращения левого желудочка [11]. Наблюдения Шово убедили не всех. Но об этом - немного дальше.
Заглянем снова в "Карманную специальную физиологию человека" [1]. "Упругость артерий... остается в них даже после долговременного держания и варения артерий в спирте (с. 98)... Растяжение, diastole, пульсирующей артерии [происходит] одновременно cum pulsus cordis, т.е. с сокращением желудочков сердца. В отдаленных же артериях, например, art. metatarsea, пульс слышится позже, почти на 0.17 секунды после удара сердца (E.H. Weber)" (с.101).
Здесь отголосок взглядов первой четверти XIX в. Тогда считали, что сердце передает крови удар, испытав который, она растягивает все артерии в одно и то же мгновение и сразу по всей их длине. Отражено и новое понимание свойств артериальных сосудов, раскрытое физиологом Эрнестом Генрихом Вебером (1795-1878) и его братом физиком Вильгельмом Эдуардом (1804-1891). В труде "Учение о волнах, основанное на опыте" (1825) [58] они доказали, что пульс передается в виде волны по стенке упругих артерий с вполне определенной скоростью и потому с задержкой во
времени. Идеи Веберов развил немецкий физиолог Фирордт (1818-1884) в монографии "Учение об артериальном пульсе в здоровом и больном организме" [52].
Марей (1830-1904), заканчивая медицинское образование, выбрал темой своей магистерской диссертации исследования на физической модели артерии (1859) [19]. Он задумал не только полнее понять механизм движения крови по артерии, но и наглядно запечатлеть этот процесс. В каучуковую трубку толчками подается жидкость - подражание прерывистому поступлению крови из сердца. Вдоль трубки установлены три манометра и три сфигмографа - регистраторы растяжения стенки упругой трубки, "пульса".
Одновременная запись позволяет, пояснил Марей, ".едва лишь бросив взгляд на кривые, увидеть, что именно в каждый момент времени отражает каждая из них" [19]. Опыты помогли полнее раскрыть, каким образом физическое свойство артерий - упругость, сочетаясь со свойством жизненным - сократимостью, обеспечивает течение крови и его регулирование. Работая над диссертацией, Марей очень значительно усовершенствовал громоздкий сфигмограф Фирордта, а также мембранный манометр с воздушной передачей, "капсулу", получившую его имя и более столетия верно служившую физиологии.
Голландский физиолог Дондерс, ознакомившись с диссертацией Марея, так отозвался о ее авторе: "Родилась новая звезда". Дондерс пригласил Марея на публичную демонстрацию опыта Шово. Тогда такие демонстрации были в обычае. Соединились опыт ветеринарного врача Шово и талант Марея, создателя множества технических новинок. Опыт определил выбор объекта исследования - сердце лошади, талант позволил создать метод одновременной записи давлений в предсердии и в желудочке, а кроме того, и сердечного толчка.
Вернемся к начальным наблюдениям Шово [11, 12], вернее к тем, кто не принял его представлений. Среди них - член Медицинского факультета Парижского университета и, по иронии судьбы, в студенческие годы Марея один из его наставников - доктор Жозеф Бо. В 1861 г. Бо сообщил о своих наблюдениях за работой сердца лягушек, угрей и черепах [7]. Он утверждал: ".Сердечный толчок порождают и диастола и систола; быстро сменяясь, они сливаются в одно движение. До сих пор толчок ошибочно приписывали только систоле. Я называю это слитное движение диастоло-систолой". Бо продолжает: "Диастоли-ческая часть заметна по расширению желудочка,
которое вызывает волна, исходящая из сократившегося предсердия, а систолическая часть - по уменьшению полости желудочка и мгновенному образованию складок на его сократившейся стенке".
Шово и Марей приняли участие в диспуте по сообщению Бо и так отозвались о его представлениях: ".Трудно уследить за движениями сердца, наблюдая лишь за очень быстрой их последовательностью. К тому же, только немногие свободны от предвзятых идей, и потому велика возможность усмотреть в движениях сердца подтверждение этих идей" [13]. Шово и Марей признали, что и сами они имели уже установившиеся представления о последовательности движений отделов сердца. Чтобы решить проблему, необходимо доказать эти представления, доверив точное определение моментов появления систолы предсердия и желудочка, а равно и сердечного толчка записывающему прибору [13].
Опыты следует предпринять на крупном животном, чтобы избежать упрека в неприменимости их результатов к человеку. Не следует вскрывать грудную клетку животного и наносить ему серьезное увечье. Чтобы уловить, в какой момент стали уменьшаться полости сердца, необходимо точно определить, когда в них начнет повышаться давление. Для его измерений Шово и Марей создали особым образом устроенный зонд [13, 15].
Он состоял из двух трубок. Первую, с большим диаметром, вводили в предсердие для записи давления в нем. Трубка меньшего диаметра проходила внутри первой, а ее длина была достаточна, чтобы через атриовентрикулярный клапан проникнуть в желудочек и обеспечить запись давления. Не задерживаясь подробнее на устройстве зонда, отметим, что к внутрисердечному концу обеих трубок прочно прикреплялся тонкостенный баллончик из каучука, причем меньшая трубка проходила сквозь первый из них, поэтому воздух не мог попасть в сердце, а кровь - в трубки. Каждую из них соединяли с капсулой Марея, т.е., как уже сказано, мембранным манометром с воздушной передачей.
Кожу в том межреберье, где сердечный толчок был наиболее отчетливым, надрезали, и к поверхности грудной клетки приж
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.