Главная
Баллистокардиограмма представляет собой запись очень малых, не видимых человеческим глазом механических движений тела, образующихся при сокращении сердца, выбросе им крови и перемещении ее в крупных сосудах.
История баллистокардиографического метода исследования связана с именем шотландского ученого Гордона, который в 1877 г. обнаружил, что стрелка точных медицинских весов при взвешивании людей совершает колебания, синхронные сердечной деятельности. Научная разработка баллистокардиографического метода принадлежит Старру. Им впервые был сконструирован баллистокардиографический стол, на который укладывался испытуемый. Верхняя часть стола посредством плоских стальных пружин была соединена с рамой. Толчки тела, возникающие под влиянием работы сердца, передаются столу и приводят его в движение. Пружины возвращают стол в исходное положение. Движение стола, синхронное сердечной деятельности, регистрируется в виде кривой, которая была впервые названа Старром баллистокардиограммой; метод записи движений стола получил название непрямого баллистокардиографического метода исследования.
Стол, предложенный Старром, являлся высокочастотным. Частота его колебаний (12—20 гц) превышала частоту колебаний человеческого тела (3—7 гц). Как выяснилось впоследствии, высокая частота колебаний стола, резонируя с колебаниями тела, оказывала некоторое искажающее влияние на форму баллистокардиографической кривой и существенно влияла на время появления зубцов баллистокардиограммы.
Дальнейшее развитие баллистокардиографического метода исследования шло по линии усовершенствования аппаратуры. В 1944 г. Никкерсон и Куртис предложили для записи баллистокардиограммы так называемый критически демпфированный низкочастотный стол. Частота колебаний его меньше частоты колебаний человеческого тела (критическим называется такое демпфирование, при котором выведенная из состояния равновесия механическая система возвращается в исходное положение, не совершая колебаний, т. е. когда система апериодична). Позже был предложен ультранизкочастотный баллистокардиограф с частотой менее одного герца, представляющий собой подвижную платформу сложной конструкции, а в 1954 г. Тольбот предложил платформу, плавающую на поверхности ртути; в этом аппарате частота колебаний равна нулю и исключены всякие силы инерции. Холлис применил легкий стол, покоящийся на шарикоподшипниках. В 1958 г. Р.И. Гистматулин разработал отечественный ультранизкочастотный баллистокардиограф маятникового типа.
Однако указанные аппараты (как высокой, так и низкой частоты) не получили широкого применения в клинике из-за громоздкости конструкций и дороговизны. Таким образом, баллистокардиография оставалась лабораторным методом до тех пор, пока Док и Таубман в 1949 г. не предложили метод прямой баллистокардиографии. Сущность его заключается в непосредственной регистрации движений тела исследуемого, которая производится с помощью электромагнитного датчика. В датчике небольшие механические движения, образующиеся вследствие сердечной деятельности, переводятся в электрические импульсы, а затем усиливаются и регистрируются любым осциллографом. Введение электромагнитного датчика Дока, упростившего баллистокардиографическое исследование, способствовало широкому внедрению его в клинику. Датчик Дока состоит из двух последовательно соединенных катушек, каждая из которых имеет большое количество витков из медной проволоки. Катушки крепятся на планке, которая фиксируется на голенях человека. В пространство между катушками вводят магнит, образующий магнитное поле. При движении голеней вследствие работы сердца планка с катушками также движется, в результате пересечения магнитных силовых линий витками катушки в ней возникает индукционный ток.
Баллистическое движение тела, как и всякое механическое движение, обладает смещением — линейным расстоянием от исходного положения до конечного, скоростью, с которой происходит это смещение, и ускорением. Следовательно, можно записать баллистокардиограмму скорости, смещения и ускорения. С помощью датчика Дока регистрируется баллистокардиограмма скорости.
Если вместо электромагнитной системы, использованной в датчике Дока, сконструировать систему фотоэлемента, на который падает тень от какой-либо части тела, то можно зарегистрировать баллистокардиограмму смещения. Такую бал-листокардиограмму регистрирует и датчик с системой пьезокристалла.
Баллистокардиограмма смещения может быть записана и электромагнитным датчиком, если вместо обычно применяемых при записи баллистокардиограммы скорости электрических фильтров емкостью в 2—4 мкф включить фильтры большой емкости (75—100 мкф), которые интегрируют регистрируемые кривые скорости в кривые смещения.
Доком было предложено частичное интегрирование сигналов скорости с помощью фильтра емкостью в 20 мкф. В этом случае получают баллистокардиограмму, занимающую по своей физической характеристике среднее положение между кривыми скорости и смещения. Эта баллистокардиограмма была названа Доком и бр. Мандельбаум диагностической.
Таким образом, баллистокардиограмму различных типов можно регистрировать не только с помощью разных датчиков, но и с помощью одного датчика благодаря электронному интегрированию и дифференцированию выходных сигналов. Применяя различные фильтры и системы, обычным датчиком можно зарегистрировать и баллистокардиограмму ускорения. Кроме того, для регистрации такой баллистокардиограммы Эллиот, Пеккерд и Киразис предложили датчик, основанный на принципе так называемого U-эффекта, т. е. на возникновении электрических потенциалов при изменении поверхностного натяжения ртути, соприкасающейся с раствором какого-либо электролита.
С начала применения метода прямой баллистокардиографии ведутся работы по усовершенствованию различных датчиков, фильтров и систем. В 1952 г. Парди, Чески, Мастер применили в одном приборе электромагнитную и фотоэлектрическую системы (комбинированный двойной датчик) для одновременной записи баллистокардиограммы смещения и скорости. Смит и Брайн, Арбейт и Ландер предложили датчик, позволяющий получить одновременно все три баллистокардиограммы: скорости, смещения и ускорения.
Ряд новых датчиков создан и в нашей стране. В 1957 г. Г.Е. Цинцадзе описал баллистокардиограф, близкий к системе Смита и Брайна. Вариантами датчика Дока являются простые и удобные конструкции, предложенные В.В. Париным и А.В. Мареевым. Р.М. Баевский сконструировал портативный электромагнитный баллистокардиограф, основанный на совмещении принципов прямой и непрямой баллистокардиограммы. Делаются попытки записать колебания тела не в одном продольном, а во всех направлениях, в которых эти колебания образуются: по продольной, фронтальной и сагиттальной оси (принцип вращательной баллистокардиографии, близкий к вектор-баллистокардиографии). Однако век-тор-баллистокардиографы и торзионные баллистокардиографы для изучения вращательных движений тела пока еще не получили распространения.
Из большого количества предложенных в настоящее время датчиков наибольшее практическое значение имеет датчик Дока и близкий к нему датчик типа Смита.
Как уже указывалось, баллистокардиографическое исследование дает возможность непосредственно оценить состояние сократительной способности сердца. Однако, пользуясь этим методом, невозможно удовлетворить все требования, которые были предъявлены баллистокардиографии в начале ее применения.
Так, в процессе наблюдения установлено, что баллистокардиограмма не в состоянии дать ответ о систолическом объеме при поражении сердца, так как степень изменения скорости систолического выброса при ослаблении сократительной силы миокарда не находит эквивалентного отражения. Оказалось также, что на баллистокардиограмму влияют не только сердечные факторы; имеют значение не только сила сердечного сокращения, систолический объем, скорость систолического изгнания, эластичность стенок крупных сосудов, но и упругость окружающих тканей и многое другое. Поэтому трудно установить, в результате каких причин возникают те или иные ее отклонения.
Сомнения в ценности баллистокардиограммы возникли также в связи с тем, что у ряда здоровых людей обнаружились патологические ее изменения. Однако дальнейшие наблюдения показали, что измененные баллистокардиограммы выявляются преимущественно у лиц пожилого возраста и отражают наличие у них скрытой или явно протекающей коронарной недостаточности.
Многими исследованиями доказана большая чувствительность баллистокардиограммы к минимальным нарушениям функциональных соотношений между отдельными гемодинамическими показателями, ее роль не только в раннем выявлении коронарной недостаточности, но и в установлении нарушения сократительной способности сердца в разные периоды при различных заболеваниях. Поэтому, несмотря на некоторые ограничения, баллистокардиография в настоящее время — общепризнанный метод, позволяющий судить о сократительной функции миокарда. Она приобретает важное практическое значение при динамическом наблюдении за одними и теми же больными, когда экстракардиальные факторы оказывают более или менее постоянное влияние и наблюдающаяся динамика кривой зависит в основном от изменений и состояния сократительной функции сердца.
Для современного развития баллистокардиографии характерно значительное расширение сферы ее применения не только в клинике при различных заболеваниях (для оценки состояния сократительной способности сердца в разные периоды болезни и оценки эффективности применяемой терапии), но и в экспертизе трудоспособности, в авиации, в медицинском контроле за спортсменами, в курортологии и т. д.
Нормальная баллистокардиограмма состоит из повторяющихся во время каждого сердечного цикла волн, обозначаемых латинскими буквами от H до О (рис. 25). Иногда волне H предшествуют волны, обозначаемые буквами F и G.
Генез отдельных волн баллистокардиограммы выяснен еще не достаточно. Это объясняется, в частности, тем, что баллистические силы, появляющиеся вследствие деятельности сердца, взаимно перекрывают друг друга во времени и конечная конфигурация баллистокардиограммы представляет собой результат сложной интерференции отдельных сил.
Волны Н, I, J, К относятся к систолическим.
Волна H появляется через 0,04—0,06" после зубца R электрокардиограммы. О происхождении этой волны имеются различные мнения. Док и бр. Мандельбаум, Гебнер и Пирс считают, что волна H образуется в изометрической фазе систолы желудочков; вследствие повышения внутрижелудочкового давления створки митрального клапана выбухают в просвет предсердия, перемещая находящуюся в предсердии кровь в краниальном направлении. Бодроги считает, что волна H возникает в результате как действия сил предсердного происхождения, так и импульсов, связанных с изометрическим сокращением желудочков.
Наши наблюдения, проведенные при одновременном снятии у здоровых детей электро-, фоно- и баллистокардиограммы, показывают, что начало волны H совпадает с начальными осцилляциями первого тона, а вершина этой волны соответствует вторым большим волнам этого тона, т. е. периоду открытия (Луизада) полулунных клапанов (рис. 26). Следовательно, волна Н, по нашим данным, соответствует части изометрического периода желудочков.
Волна I направлена вниз. По мнению В.В. Парина, ее происхождение связано с периодом изгнания систолы желудочков и обусловлено реактивным отбрасыванием сердца в направлении, обратном движению струи крови, выбрасываемой в аорту и легочную артерию. Начинается волна 1 через 0,12—0,15" после зубца R электрокардиограммы. Связь волны I с отдачей во время выбрасывания крови из желудочков доказана экспериментально Старром.
Следующая волна J — самая большая волна нормальной баллистокардиограммы, направленная вверх. Док и бр. Мандельбаум, как и другие авторы, считают главной причиной появления волны J удар крови о дугу аорты и бифуркацию легочной артерии. В результате этого тело человека испытывает толчок в направлении к голове. Вершина волны J совпадает с вершиной каротидного пульса. По данным Коини, волна I соответствует фазе быстрого, a J—фазе медленного изгнания крови из желудочков. Волна J связана с работой обоих желучков, и ее форма в значительной степени зависит от координированности сокращений правого и левого сердца.
Последняя волна систолического комплекса К направлена вниз. По мнению ряда авторов, она является следствием толчка, передаваемого телу при замедлении тока крови в нисходящей аорте в результате действия периферического сосудистого сопротивления. Никкерсон, применив механическую модель сердце — аорта, показал, что глубина волны К зависит от длины аорты (укорочение длины аорты приводило к уменьшению амплитуды К).
По нашим наблюдениям, вершина волны К соответствует началу второго тона и несколько запаздывает по отношению к концу зубца T электрокардиограммы (рис. 26), что в основном соответствует литературным данным.
Волны L, М, N и О относят к диастолическим. В нормальной баллистокардиограмме взрослых они выражены менее регулярно, чем волны систолического комплекса.
Док и бр. Мандельбаум утверждают, что волны L, M и N зависят от притока крови к желудочкам во время диастолы. По их мнению, волна L возникает от движения атриовентрикулярной перегородки вверх при изометрическом расслаблении желудочков после систолы. Волна M — результат толчка крови, выброшенной из предсердий, о дно желудочка. Волна N — вихревые движения крови в конце диастолического наполнения.
Среди диастолических волн различают пресистолические волны F и G, которые предшествуют волне Н. Де Лала, Браун и другие связывают их с систолой предсердий. По нашим наблюдениям, волна F соответствует четвертому тону фонокардиограммы, волна G, совпадает с начальными колебаниями первого тона; обе эти волны запаздывают по отношению к зубцу P электрокардиограммы (рис. 26).
Большинство авторов полагают, что систола предсердий на нормальной баллистокардиограмме не отражается; баллистические волны предсердного происхождения, как отмечает В.В. Парин, интерферируют с волнами, возникающими при систоле желудочков, и только при большом интервале P—Q предсердные волны выражены. В этих случаях их обозначают строчными буквами н, i, j, к.
Кроме отдельных волн, на баллистокардиограмме выявляются интервалы между волнами. Определенное значение придают интервалам RH (от начала зубца R электрокардиограммы до волны Н) и НК. Данные о соответствии этих интервалов определенным фазам систолы желудочков противоречивы. He выяснено, можно ли на основе баллистокардиограммы решать вопрос о длительности этих фаз. Е.Б. Бабский и В.Л. Карпман считают, что это невозможно, так как при сравнении баллистокардиографической кривой и кривой динамокар-Диограммы выявляется несоответствие вследствие запаздывания волн баллистокардиограммы от зубцов динамокардиограммы на 0,03—0,04".
Ю.Д. Сафонов, Е.В. Эрина оспаривают мнение Е.Б. Бабского и В.Л. Карпмана, считая, что несовпадение получено ими из-за записи баллистокардиограммы смещения с помощью низкочастотного стола. При сравнении же данных динамокардиограммы и баллистокардиограммы скорости Е.В. Эрина наблюдала совпадение временных соотношений обеих кривых. Мы сопоставляли баллисто- и фонокардиограммы у здоровых детей и наблюдали (рис. 26) совпадение вершины зубца H со вторыми большими волнами первого тона (открытие полулунных клапанов), а вершины волны К с началом второго тона (окончание фазы изгнания). Следовательно, отрезок HK как бы совпадает с фазой изгнания, а RH — с фазой напряжения.
Однако, учитывая, что расстояния между отдельными волнами на баллистокардиограммах скорости, ускорения и смещения неодинаковы и длительность их меняется в зависимости от типа датчика, а также что между приложением силы, как показал Старр, и соответствующими отклонениями баллистокардиограммы проходит определенное время, сопоставление этих интервалов с отдельными фазами работы сердца, очевидно, условно и должно проводиться с большой осторожностью. Наряду с этим изучение динамики интервалов баллистокардиограммы при различных заболеваниях, как свидетельствуют многочисленные исследования, имеет определенное диагностическое значение в оценке сократительной способности миокарда в разных периодах болезни.
Интервал RH (сумма RH и НК) называют баллистокардиографической систолой и считают, что он в основном соответствует механической систоле. Кроме интервалов RH, HK и RK, многие авторы определяют также длительность интервалов HI, HJ.
Влияние дыхания на баллистокардиограмму. Еще в начале применения баллистокардиографического метода было установлено изменение амплитуды волн баллистокардиограммы, особенно волн IJ, в зависимости от фаз дыхания. На вдохе волна IJ увеличивается, а па выдохе уменьшается. По данным Дока и бр. Мандельбаум, В. В. Парина, во время вдоха уменьшается внутригрудное давление и одновременно повышается давление в брюшной полости, вследствие чего происходит усиленный приток крови к правому предсердию и увеличивается на 25—40% систолический объем правого желудочка (рис. 27). Приток крови к левому предсердию при этом сильно не возрастает, так как происходящее во время вдоха растяжение легочной ткани способствует растяжению вен малого круга, что увеличивает общую емкость венозного русла легких и ведет к депонированию в нем части крови, выбрасываемой правым желудочком. В результате во время вдоха в левое предсердие и левый желудочек поступает меньше крови и систолический объем левого желудочка падает на 5—15%. Во время выдоха эти взаимоотношения меняются. Однако суммарный систолический объем во время выдоха меньше, чем во время вдоха. Поэтому комплексы баллистокардиограммы формируются при большем механическом участии правого отдела сердца. Ho дыхательные вариации баллистокардиограммы связаны не только с изменением систолического объема, но и с изменением скорости систолического изгнания на разных фазах дыхания. Как показали опыты Старра, баллистокардиографический эффект систолы зависит не только от количества выбрасываемой крови, но и от скорости ее изгнания, причем скорость изгнания крови имеет, по данным В.В. Парина, даже большее значение, чем количество выбрасываемой крови.
Наряду с другими факторами скорость изгнания крови во время систолы определяется величиной сопротивления в артериальном русле, т. е. высотой диастолического давления. При систоле правого желудочка скорость движения крови, выбрасываемой в легочную артерию с ее низким диастолическим давлением, значительно больше, чем скорость, с которой кровь из левого желудочка изгоняется в аорту с большим диастолическим давлением.
Таким образом, доля общего баллистического эффекта, зависящая от работы правого желудочка, больше, чем соответствующая доля левого.
Влияние физической нагрузки на баллистокардиограмму здоровых людей. Большинство авторов считают, что проба с физической нагрузкой при снятии баллистокардиограммы особенно показательна потому, что прямой реакцией на всякую физическую нагрузку является изменение именно сократительной функции сердечной мышцы.
По данным бр. Мандельбаум, на баллистокардиограмме здоровых людей после физической нагрузки амплитуда волн HI и IJ увеличивается на 30%, a JK — на 40%. А.М. Кочетов указывает, что при небольшой физической нагрузке уменьшается длительность периода напряжения и увеличивается длительность всей систолы за счет удлинения фазы изгнания. Могелиус утверждает, что наибольшие изменения баллистокардиограммы выявляются через 30—40" после нагрузки. С первой минуты начинается постепенное восстановление баллистокардиограммы.
Физическая нагрузка может быть использована при баллистокардиографии как средство диагностики скрытых форм сердечной недостаточности и как метод изучения резервных возможностей сердечно-сосудистой системы.