Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности внутрисердечного и внутриорганного кровотока при избранных позах человека

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Минвалеев, Ринад Султанович, Санкт-Петербург

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

на правах рукописи

Минвалеев Ринад Султанович

ОСОБЕННОСТИ ВНУТРИСЕРДЕЧНОГО И ВНУТРНОРГАННОГО КРОВОТОКА ПРИ ИЗБРАННЫХ

ПОЗАХ ЧЕЛОВЕКА (ПО ДАННЫМ ДОППЛЕРЭХОГРАФИИ)

Специальность: 03.00.13 - физиология человека и животных Диссертация на соискание ученой степени

Научный руководитель: академик А.Д.Ноздрачев (зав.кафедрой общей физиологии СПбГУ)

Санкт-Петербург 1999

г

Оглавление

Список сокращений .........................................3

Введение ......................................................................................4

Научная значимость и новизна работы ..............................13

Материал исследования и сущность метода

допплерэхографии, использованного в работе .............15

Глава I. Внутрисердечный кровоток при

антиортостатических позах тела .................................18

1.1. Краткий обзор литературы по гемодинамическим эффектам антиортостатического положения тела ..............................................................18

1.2. Понятие о диастолической функции левого желудочка сердца ............................................25

1.3. Материал и методические приему>

• >7 •» г V' •

использованные при изучении традсмитрального

кровотока........................................................................29

1.4. Результаты исследования ................................32

1.5. Обсуждение результатов . .................................41

Глава II. Постуральные влияния на кровоток в печени ... 48

2.1. Краткий обзор литературы ................................48

2.2. Материал и методические приемы, использованные в работе ............................51

2.3. Результаты исследования ..................................54

2.4. Обсуждение результатов ....................................62

Глава III. Постуральные влияния на кровоток в почках .. 67

3.1. Краткий обзор литературы ................................67

3.2. Материал и методические приемы,

использованные в работе ............................................69

3.3. Результаты исследования ....................71

3.4. Обсуждение результатов ....................................77

Общее заключение ............................................................................86

Выводы .......................................................89

Литература ........................................................................................91

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АНОГ - антиортостатическая гипокинезия ЧСС - частота сердечных сокращений

Е - (peak flow velocity of Early diastolic filling phase)

максимальная скорость потока в раннюю диастолу А - (peak flow velocity during Atrial filing phase)

максимальный кровоток в систолу предсердия Е/А - соотношение максимальных скоростей Е и А MDV - (minimal diastolic velocity) минимальный кровоток в

фазу диастазиса IVRT - (isovolumic relaxation time) время

изоволюмического расслабления левого желудочка ТМК - трансмитральный кровоток ЛЖ - левый желудочек сердца Vmax - максимальная скорость кровотока Vmed - средняя скорость кровотока

FVI - (flow velocity integral) интеграл скорости за один

сердечный цикл Flow - интеграл скорости за минуту PI - (pulse index) пульсовой индекс RI - (resistance index) резистивный индекс Dpv - диаметр ветви воротной вены Dhv ~ диаметр ветви печеночной вены VP - максимальный портальный кровоток

Vs - пиковая скорость кровотока в печеночной или почечной

венах во время систолы Ves - пиковая скорость кровотока в печеночной вене в конце систолы

Vd - пиковая скорость кровотока в печеночной вене во время диастолы

VA - пиковая скорость кровотока в печеночной или почечной венах во время систолы предсердия

ВВЕДЕНИЕ

Гемодинамические эффекты постуральных реакций человека изучаются на относительно ограниченном наборе условно стандартных изменений положения тела, которые можно было бы суммировать в следующем виде:

1. Активный переход из положения лежа в положение стоя ("ортостатическая проба").

2. Пассивные наклоны на поворотном столе из горизонтального положения лежа на спине на различные углы головой вверх (пассивный ортостаз или наклон головой вверх 'head-up tilt').

3. Пассивный поворот головой вниз (пассивный антиортостаз или наклон головой вниз 'head-down tilt').

Наибольшее число работ по постуральным реакциям посвящено именно этим трем типам изменений положения тела, прежде всего благодаря их известному прикладному значению в диагностике ортостатической неустойчивости и в исследованиях влияния моделированной невесомости на организм человека (из работ последних лет см., например: Осадчий Л.И. с сотр. 1997, Arbeille P. et а1. 1995, 1996, Buckey JC. Jr. et a I. 1996, Jellema W.T. et a1. 1996, Lacolley P.J. et al. 1993, Madsen P. et al. 1995, Ruiz G.A. et al. 1996, Zhang R. et al. 1997).

Влияния позы тела на внутрисердечный и внутриорганный кровоток составляют предмет наших самостоятельных исследований, поэтому соответствующий обзор литературы будет приведен ниже. Но, забегая вперед, необходимо отметить, что исследуемый диапазон постуральных изменений и здесь ограничен все теми же тремя позициями.

Отдельного рассмотрения заслуживают исследования постуральных реакций при различных патологических состояниях (например, при различных заболеваниях сердца:

Тагиева С.А. с сотр. 1987, Иванов Г.Г., Эделева Н.В. 1989, Hoeschen R.J. et al. 1991; при диабете: Yoslpovltch G. et al, 1996, Robinson A.M. et al. 1994, Shore A. C. et al. 1994; при окклюзионных поражениях периферических сосудов: Morgan R.H. et al. 1991, Morgan R.H. et al. 1992, Coni N.K. 1983; при явлениях уремии: Kong С.H. et al. 1990). Однако и в этих исследованиях в качестве объекта наблюдений, как правило, используются только три вышеуказанных варианта позиционных изменений.

Таким образом, можно констатировать, что постуральные реакции иных возможных положений тела человека изучены в значительно меньшей степени. С этой оговоркой рассматриваемые изменения положения тела могут быть дополнены еще двумя вариантами:

4. В положении лежа на спине изучались повороты на правый или левый бок (см., например: Tanabe К. et al. 1994, Berensztein C.S. et al. 1996).

Интересны также наблюдения Doering L. et al. (1988), в которых указывается на вариации величин .сердечного выброса в зависимости от того, в какой позе проводились измерения - в положения лежа на правом или на левом боку.

5. Активный переход из положения лежа в положение сидя большинством исследователей рассматривается как "частичный ортостаз" (Ward R.J. et al. 1966, Eckelund L.G. et al. 1967, Fournier P. et al. 1979, Brown R.A. et al. 1991) Особое значение эта поза имеет для больных ишемической болезнью сердца, которые используют эту позу для снижения нагрузки на сердечную мышцу (Suzuki Т. 1990).

Разумеется, и этот дополненный перечень из пяти условно стандартных основных изменений положения тела можно было бы продолжить дальше, но, по нашей оценке, перечисленные пять позиционных изменений составляют предмет подавляющего большинства исследований, посвященных

изучению постуральных реакций человека и животных {Осадчий Л. И. 1982).

Таким образом, напрашивается вывод, что на сегодняшний день все "остальные" из возможных изменений положения тела человека практически не исследованы. А между тем, гемодинамика при прочих постуральных изменениях может дать результаты, существенно отличающиеся от гемодинамических эффектов уже изученных положений тела.

Укажем, например, на вызывающие интерес исследователей влияния положения тела на гемодинамические реакции при стрессовых воздействиях. Было показано, что

гемодинамические детерминанты прессорных реакций при решении арифметических задач различаются в зависимости от актуальной позы тела. Возросший сердечный выброс был ответственен за увеличение кровяного давления во время решения задач сидя, в то время как возросшее сосудистое сопротивление было механизмом прессорного ответа на решение задач стоя (Sherwood A., Turner J.R. 1993). Эти данные дают основание для выделения положения сидя как специфической позы тела, которая качественно отличается по своим гемодинамическим эффектам от "частичного ортостаза".

Следует отметить, что в единичных работах указывается и на терапевтическое действие некоторых поз человека. Так, Wieling- W. et al. (1993) описывают, как молодая женщина с вегетативной недостаточностью успешно снимала у себя симптомы ортостатической гипотонии с помощью особой позы (скрещенные полусогнутые ноги с размещением стопы на спинке стула). Авторы рекомендуют использовать эту позу как часть лечебной программы снижения проявлений постуральной гипотонии у пациентов с вегетативной недостаточностью. Berensztein C.S. et al. (1996) выяснили, почему пациенты с тяжелой формой застойной сердечной недостаточности предпочитают принимать

положение лежа на правом боку. Coni N.K. (1983) предлагает вставание из положения лежа на спине в качестве простого средства для улучшения перфузии в ишемизированной стопе.

По нашему глубокому убеждению в области гемодинамических эффектов постуральных реакций

открываются многообещающие перспективы для исследования новых, ранее недостаточно или совсем не изученных изменений положения тела.

В качестве объекта исследования мы выбрали ряд специфических поз тела, известных как позы восточной оздоровительной системы хатха-йоги (на санскрите: асана -'поза тела', англ. 'posture'). Нашей целью было выяснить постуральные влияния специфических поз тела на внутрисердечный и внутриорганный кровоток. Это позволило по-новому взглянуть на устоявшиеся представления о постуральных адаптациях системы кровообращения в ее центральном звене и на периферии. Кроме того, эти данные могли бы прояснить механизмы известного терапевтического действия некоторых упражнений йоги (Ebert D. 1986).

Соответственно, мы провели ряд исследований внутрисердечного кровотока при различных вариантах активного антиортостаза - стойки на голове (рис. 1), известной в хатха-йоге как сиршасана, и стойки на лопатках (рис. 2), известной в хатха-йоге как сарвангасана (Минвалеев P.C. с сотр. 1996) . Мы также наблюдали значительные количественные и качественные изменения внутрипеченочного кровотока при йоговском упражнении - позы "плуга" (рис. 3), или халасаны {Минвалеев P.C. с сотр. 1998), и внутрипочечного кровотока при исполнении позы "кобры" (рис. 4) бхуджангасаны {Минвалеев P.C. с сотр. 1999) .

В связи с вышеизложенным, основная цель настоящей работы заключалась в изучении гемо динамических реакций специфических поз тела, отличающихся от стандартных, как правило, пассивных постуральных изменений значительными и весьма активными специфическими мышечными усилиями (упражнения из практики хатха-йоги). Причем для каждой конкретной позы мы выдвинули соответствующие гипотезы о возможном фокусе действия этих специфических поз тела, связанном, прежде всего, с известными терапевтическими эффектами упражнений хатха-йоги [ЕЬегЬ В. 1986).

В работе ставились следующие задачи:

1. Выявить количественные и качественные изменения внутрисердечного и внутриорганного кровотока в ответ на специфические позы тела человека, известные как упражнения хатха-йоги сиршасанал сарвангасана, халасана и бхуджангасана.

2. Для антиортостатических поз хатха-йоги (сиршасана и сарвангасана) оценить изменения диастолической функции сердца по скоростным параметрам потока крови через митральное отверстие в фазу диастолы в условиях повышенной преднагрузки объемом крови.

3. Выявить гемодинамические различия между двумя вариантами активного антиортостаза (сиршасана и сарвангасана), а также в сравнении с известными данными, полученными при пассивном антиортостазе (head-down tilt).

4. Для позы "плуга" (халасана) и позы "кобры" (бхуджангасана) оценить количественные и качественные постуральные изменения притока и, в особенности, венозного оттока крови от паренхиматозных органов (печени и почек, соответственно).

Рисунок 1. Стойка на голове, известная в упражнениях хатха-йоги как сиршасвна

Рисунок 2. Стойка на лопатках, известная в йоги как сарвангасана.

упражнениях

Рисунок 3. Поза "плуга" или халасана.

Рисунок 4. Поза "кобры" или бхуджангасана.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ И НОВИЗНА РАБОТЫ

Новизна работы. Под постуральными изменениями (postural changes) в литературе понимают весьма ограниченный набор вариантов положений тела человека (и животных) , за пределами которого остается все многообразие "иных" положений тела. При этом было недостаточно изучено влияние специфического паттерна мышечных напряжений, участвующих в поддержании (и формировании) различных специфических поз тела. В нашей работе неинвазивно методом допплерэхографии были изучены особенности внутрисердечного кровотока при различных вариантах активного антиортостаза (стойка на голове, известная в упражнениях хатха-йоги как сиршасана, и стойка на лопатках, или сарвангасана) и внутриорганного кровотока при таких специфических позах тела как халасана (поза "плуга") и бхуджангасана (поза "кобры"). Судя по доступной нам литературе, этот материал вводится в научный оборот впервые.

Установлено, что два различных варианта активного антиортостаза (стойка на голове, или сиршасана, и стойка на лопатках, сарвангасана) несмотря на внешне одинаковые гидростатические условия, существенно различаются между собой по показателям диастолического наполнения левого желудочка сердца. В отличие от стойки на голове (сиршасана) стойка на лопатках с прижатием подбородка к грудине (сарвангасана) сопровождается учащением сердечных сокращений и относительно более низким, чем при сиршасане, диастолическим наполнением левого желудочка.

Впервые обнаружен феномен исчезновения венных пульсаций от паренхиматозных органов (печени и почек) при позах "плуга" (халасана) и "кобры" (бхуджангасана) вплоть до "гладкой" эхографической кривой скорости венозного

кровотока при правильной технике выполнения этих упражнений. При этом в литературе по ультразвуковой диагностике такого рода монофазный венозный отток от паренхиматозных органов рассматривается как

"ненормальный", что используется в клинике как один из диагностических признаков патологического процесса в паренхиматозных органах, прежде всего, в печени (Во1оп<3± Ъ. et а1. 1991, 1991, Иепо Б. et а.1. 1996, Сог£а et а1. 1997, НатаЬо N. et а1. 1997, 1997). Наши исследования показали, что такого рода изменения венозного кровотока могут наблюдаться и при исходном "нормальном", пульсирующем венозном оттоке от здорового

паренхиматозного органа.

Теоретическая значимость работы. Полученный материал по антиортостатическим позам тела существенно расширяет представления о внутрисердечной гемодинамике при этих положениях тела. Представленные в работе

экспериментальные данные вносят существенный вклад в понимание моторно-висцеральных взаимодействий (Могендович М.Р. 1972) при специфических паттернах напряжения мышц, сопровождающих исследуемые избранные позы человека.

Практическая значимость работы. Объектом наших исследований были упражнения древней оздоровительной системы (асаны хатха-йоги) с известными терапевтическими эффектами (ЕЬегЬ Б. 1986), физиологические механизмы которых мы и постарались вскрыть. Получены предварительные данные о механизмах терапевтического действия халасаны и бхуджангасаны.

МАТЕРИАЛ ИССЛЕДОВАНИЯ И СУЩНОСТЬ МЕТОДА ДОППЛЕРЭХОГРАФИИ, ИСПОЛЬЗОВАННОГО В РАБОТЕ

Всего обследовано 105 здоровых лиц (77 мужчин и 28 женщин) в возрасте 18-63 лет (средний возраст 32,9 года). Критерием для отбора в группы испытуемых являлась способность принимать соответствующие позы тела и удерживать их в неподвижном положении в течение 4-5 мин, пока регистрировались параметры внутрисердечного или внутриорганного кровотока. Все обследованные лица имеют различный стаж занятий практикой хатха-йоги.

Исходные показатели фиксировали в положении лежа на спине, после чего испытуемые принимали соответствующую позу, при которой измерения повторяли. Затем опять в лежачем положении регистрировали те же показатели.

Для измерения гемодинамических эффектов постуральных реакций мы использовали ультразвуковую допплерэхографию как неинвазивный метод регистрации линейных и объемных показателей внутрисердечного и внутриорганного кровотока (Осипов Л.В. 1998).

Принцип работы допплеровского прибора состоит в том, что ультразвуковая волна излучается в мягкие ткани, после чего осуществляется прием и анализ отраженных эхо-сигналов от движущихся в кровеносных сосудах элементов крови (главным образом, эритроцитов). Принимаемый эхо-сигнал смешивается с сигналом генератора, формирующего сигнал излучения, и в результате последующей фильтрации в приемном устройстве выделяется разность частот между этими сигналами, которая и есть допплеровская частота (Evans D.H. et al. 1989). За счет реализуемой в приемном устройстве обработки сигналов обеспечивается разделение положительных и отрицательных допплеровских смещений. При этом положительные допплеровские смещения обусловлены

структурами, движущимися в направлении к датчику, а отрицательные смещения - движением структур от датчиков.

В результате задача получения объективной информации о скорости движения кровотока в исследуемом объеме сводится к следующим основным этапам: 1)выбор участка тела, на который устанавливается источник ультразвуковых колебаний (ультразвуковой датчик) , используемый для получения информации о допплеровском сдвиге; 2)ориентация датчика по углу для получения приводящего сигнала с максимальной ампли