Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 1 2007

Сърцето - хармония между структура и функция

виж като PDF
Текст A
Сотир Марчев, Александър Чирков, Владимир Овчаров



Описана е съвременната изследователска концепция, че мускулатурата на двете сърдечни камери се състои от един общ мускулен сноп, описващ външна низходяща спирала от сърдечната основа към върха и продължаващ с вътрешна възходяща спирала от върха към основата. Двете спирали имат обратна посока една на друга. Електрическото активиране и механичното съкращение на сърдечните камери започва от началото на този мускулен сноп и върви към края му. Съкращението на низходящата му част е през изоволуметричната контракция и първата половина на систолата. То води до скъсяване и усукване на лявата камера и повишаване на левокамерното налягане през систолата. Последващото съкращение на възходящата спирална част на единния мускулен сноп удължава и разсуква лявата камера. То протича през втората половина на систолата и през изоволуметричната релаксация и подготвя камерите за последващото диастолно всмукване на кръв от предсърдията.  
Вероятно добрият изход на сърдечните операции зависи и от максимално възможното съхраняване на миокардната структура и последователност.  
Бъдещите изследвания ще покажат какво е истинското място на тази концепция в анатомията, кардиологията и кардиохирургията.  
 
Ключови думи: сърце, структура, функция, микроархитектура  
 
 
A. Структура  
През последните години си пробива път нова концепция за хода на мускулните влакна в камерите. Испанският изследовател Франциско Торент-Гуасп прави дисекции на сърца, предварително обработени с киселини, без да използва ножици, само с ръце. Той установява, че двете сърдечни камери се състоят от един единствен мускулен сноп, който започва от белодробната артерия и завършва до аортата[13,14]. Първо сравнително лесно се отделят предсърдията и остават камерите. Мускулатурата на двете сърдечни камери се състои от една обща мускулна лента, описваща външна низходяща спирала от сърдечната основа към върха и продължаваща с вътрешна възходяща спирала от върха към основата. Двете спирали имат обратна посока една на друга. Така в средата остава междукамерният септум, който се състои от два слоя - един низходящ и един възходящ (Фиг. 1).  
Тази структура на камерите - един единствен, спирално завит мускулен сноп, отговаря на еволюционното и ембрионалното развитие на сърцето[1,3].  
 
 
Фиг. 1. Спиралната структура на мускулния сноп, изграждащ двете камери, от белодробната артерия до аортата.  
 
Наличието на повърхностни спирални мускулни снопчета, които при върха на сърцето навлизат в дълбочина, като образуват т.нар. водовъртеж - vortex cordis и продължават в най-вътрешния слой, е описано в едни или други детайли още от Lower (1669), Borelli (1681), von Haller (1764), Gerdy (1823) и Pettigrew (1864). Изграждането на сърдечната стена от спирални мускулни слоеве, разположени под ъгъл един спрямо друг, е описано още от MacCallum (1900) и Mall (1911), които са най-често цитираните[6,7]. Първите работи[15-17] на Torrent Guasp (Фиг. 2) получават подкрепа чрез математически анализ на сърдечната архитектура и динамика (Streeter 1979, 1980) и се потвърждават от последните му колективни разработки[14].  
 
 
Фиг. 2. Сърдечната стена се състои от спирални мускулни пластове, под ъгъл един спрямо друг, които на върха на сърцето чрез vortex cordis, преминават един в друг[16].  
 
B. Функция  
Съгласно модела, предложен от Торент-Гуасп за двете сърдечни камери, състоящи се от една мускулна лента, електрическото активиране започва от единия край на тази лента, откъм белодробната артерия, и завършва на другия й край, при аортата. Така първо се възбужда свободната стена на дясната камера, после свободната стена на лявата камера, след това низходящият сноп и накрая възходящият сноп на септума. В този ред върви и мускулната контракция[11]. Съкращението на низходящия сноп скъсява лявата камера в надлъжно направление, като придърпва равнината на атриовентрикуларните клапи към върха. Понеже низходящият сегмент има спирален ход това води до ротация на базата по часовниковата стрелка и до ротация на сърдечния връх по посока обратна на часовниковата стрелка (гледани, както е прието откъм краката). Това причинява усукване, торзия (twist) на камерата[11]. Усукването е обикновено около 7-10 градуса, но при някои заболявания, например аортна стеноза, е увеличено[12].  
 
 
 
Фиг. 3. Ротация на сърдечния връх обратно на часовниковата стрелка и на базата по часовниковата стрелка (гледани откъм върха) в здрав човек по време на контракцията на лявата камера. Регистрацията е с ядрено-магнитен резонанс (MR tissue tagging)[11].  
 
След това протича контракцията на възходящия сегмент. Тя започва по време на пика на левокамерното налягане и продължава да края на изоволуметричната релаксация. Съкращението на възходящия сегмент разсуква лявата камера, водейки до нейното удължаване в лонгитудинално направление ("untwisting"). Това води до спадане на вътрекамерното налягане и до подготовка за последващото всмукване на кръв от предсърдието, след отварянето на атриовентрикуларните клапи.  
Възходящият и низходящият сегмент на единния мускулен сноп са обратни една на друга спирали, поради което въртят сърцето в различни посоки. Низходящият сегмент е активен през изоволуметричната контракция и през първата половина на систолата. Възходящият сегмент е активен през втората половина на систолата и през изоволуметричната релаксация.  
Така по време на изоволуметричната контракция е налице ротация на апекса обратно на часовниковата стрелка, последвана от систолно скъсяване по дългата ос. По време на изоволуметричната релаксация е налице ротация на апекса по часовниковата стрелка ("untwisting"), последвана от диастолно удължаване по дългата ос[2,8]. При диастолна дисфункция е налице забавяне на скоростта на това "разсукване"[8]. Според Vannan Mani усукването и разсукването на сърдечния връх е моторът, който осъществява скъсването и удължаването по дългата ос[9,10].  
 
 
 
Фиг. 4. Съкращението на десцендентния сегмент (ds) води до скъсяване на камерата по дългата ос и до нейното усукване. Съкращението на асцендентния сегмент (as) води до удължаване на камерата по дългата ос и до нейното разсукване[13].  
 
Вероятно добрият изход на сърдечните операции, например парциална вентрикулоектомия, зависи и от максимално възможното съхраняване на миокардната структура и последователност[4,5].  
Този ход на мускулните влакна и това завъртане трансформират скъсяването на саркомерите в задебеляване на стените, което като крайно изхвърля кръвта от камерите[4]. Така 15% скъсяване на миофибрилите води до 60% фракция на изтласкване[1].  
Бъдещите изследвания ще покажат какво е истинското място на тази концепция в анатомията, кардиологията и кардиохирургията[3].  
 

 
 
Книгопис:

1.   Buckberg G. Architecture must document functional evidence to explain the living rhythm. Eur J Cardiothorac Surg 2005; 27:202-9.  
2.   Carroll JD, Hess OM. Assessment of normal and abnormal cardiac function. p. 491-507 in Zipes DP, Libby P, Bonow RO, Braunwald E. Braunwald`s Heart Disease. A textbook of cardiovascular medicine. 7th edition. Elsevier Saunders 2005  
3.   Editorial. The myocardial band: fiction or fact- Eur J Cardiothorac Surg. 2005; 27:181-182.  
4.   LeWinter MM, Osol G. Normal physiology of the cardiovascular system. p. 87-112 in Fuster V, Alexander RW, O`Rourke RA (ed.) Hurst`s The HEART. 11th edition. McGrow-Hill 2004  
5.   Lunkenheimer PP, Redmann K, Anderson RH. The architecture of the ventricular mass and its functional implications for organ-preserving surgery. European Journal of Cardio-thoracic Surgery 2005; 27:183-190  
6.   MacCallum J B. On the histology and histogenesis of the heart muscle cell. Anat Anz 1897; 13:609-620.  
7.   MacCallum J B. On the musculature architecture and growth of the ventricles of the heart. In: Contributions to the Science of Medicine. Dedicated to W H Welch. Baltimore 1900; p 307-335.  
8.   Mandinov L, Eberli F, Seiler C et al. Diastolic heart failure. Cardiovasc Res 2000; 45:813-825.  
9.   Mani V. Novel methods in imaging myocardial microarchitecture and mechanics. The 78th annual Scientific Meeting of Japan Society of Ultrasound in Medicine. Tokyo 20-22 May 2005. Japanese Journal of Medical Ultrasonics 2005; 32:S172  
10.   Mani V. The apical twist in health and disease: Beyond the descent of the base. The 78th annual Scientific Meeting of Japan Society of Ultrasound in Medicine. Tokyo 20-22 May 2005. Japanese Journal of Medical Ultrasonics 2005; 32:S173  
11.   Notomi Y, Setser RM, Shiota T, et al. Assessment of Left Ventricular Torsional Deformation by Doppler Tissue Imaging. Validation Study With Tagged Magnetic Resonance Imaging. Circulation. 2005; 111:1141-1147.  
12.   Stuber M, Scheidegger M.B, Fischer S.E., et al. Alterations in the Local Myocardial Motion Pattern in Patients Suffering From Pressure Overload Due to Aortic Stenosis. Circulation. 1999; 100:361-368.  
13.   Torrent-Guasp F, Kocica MJ, Corno A, Komeda M, Cox J, Flotats A, Ballester-Rodes M, Carreras-Costas F. Systolic ventricular filling. Eur J Cardiothorac Surg 2004; 25(3):376-86.  
14.   Torrent-Guasp F, Kocica MJ, Corno AF, Komeda M, Carreras Costa F, Flotats A, Cosin-Aguillar J, Wen H. Towards new understanding of the heart structure and function. Eur J Cardiothorac Surg 2005; 27:191-201.  
15.   Torrent Guasp F. Anatomia functional del corazon. Paz Montalvo: Madrid. 1957  
16.   Torrent Guasp F. The electrical circulation. Torrent Guasp: Denia, 1970.  
17.   Torrent Guasp F (ed). Estructura y mecanica del corazon. Ediciones, 1987.