Эмбриогенез сердечно-сосудистой системы, особенности кровообращения плода и новорожденного. Основные этапы эмбриогенеза сердца Кровообращение в эмбриогенезе
Министерство здравоохранения и социального развития РФ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Читинская государственная медицинская академия
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой ________________Клеусова Н.А.
ТЕМА: ФИЛОГЕНЕЗ КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ
методические указания для студентов
лечебного факультета
Составила к.б.н., доцент Ларина Н.П.
Чита-2014
ТЕМА: ФИЛОГЕНЕЗ КРОВЕНОСНОЙ СИСТЕМЫ
Цель : при изучении данной темы формируются компетенции ОК-1, ПК-11 и студент, освоив тему должен
Знать
· основные этапы закладки сердца и магистральных сосудов в подтипе позвоночных
· прогрессивные изменения в этом подтипе, связанные с усложнением в строении сердца, дифференцировки сосудов, отходящих от сердца и увеличение количества гемоглобина в крови
· основные направления эволюции сердечнососудистой системы и гомологию органов
Уметь
· выявить корреляции между филогенезом и пренатальным онтогенезом сердца, так как они могут составлять морфологическую основу клинической симптоматики
Владеть
· знаниями о закономерностях филогенетических преобразований органов сердечнососудистой системы в ряду позвоночных для объяснения процессов формирования органов кровеносной и сосудистой системы в онтогенезе человека и возможных механизмов основных аномалий развития
Задание для самоподготовки
1. Эволюция сердца позвоночных животных
2. Эволюция сосудистой системы позвоночных животных
3. Гомология артериальных жаберных дуг
4. Онтофилогенетические пороки сердечно – сосудистой системы у человека
Эволюция общего плана строения кровеносной системы хордовых. У ланцетника кровеносная система наиболее проста. Круг кровообращения один. По брюшной аорте венозная кровь поступает в приносящие жаберные артерии, которые по количеству соответствуют числу межжаберных перегородок (до 150 пар), где и обогащается кислородом. По выносящим жаберным артериям кровь поступает в корни спинной аорты, расположенные симметрично с двух сторон тела. Они продолжаются как вперед, неся артериальную кровь к головному мозгу, так и назад. Передние ветви этих двух сосудов являются сонными артериями. На уровне заднего конца глотки задние ветви образуют спинную аорту, которая разветвляется на многочисленные артерии, направляющиеся к органам и распадающиеся на капилляры. После тканевого газообмена кровь поступает в парные передние или задние кардинальные вены, расположенные симметрично (рис. 1). Передняя и задняя кардинальные вены с каждой стороны впадают в кювьеров проток. Оба кювьеровых протока впадают с двух сторон в брюшную аорту. От стенок пищеварительной системы венозная кровь оттекает по воротной вене печени в печеночный вырост, где формируется система капилляров. Затем капилляры вновь собираются в венозный сосуд – печеночную вену, по которой кровь поступает в брюшную аорту. Таким образом, несмотря на простоту кровеносной системы в целом, уже у ланцетника имеются основные магистральные артерии, характерные для позвоночных, в том числе для человека: 1) брюшная аорта, преобразующаяся позже в сердце, восходящую часть дуги аорты и корень легочной артерии; 2) спинная аорта, становящаяся позже собственно аортой; 3) сонные артерии. Основные вены, имеющиеся у ланцетника, также сохраняются у более высокоорганизованных животных. Так, передние кардинальные вены станут позже яремными венами, правый кювьеров проток преобразуется в верхнюю полую вену, а левый, сильно редуцировавшись, - в коронарный синус сердца. Для того чтобы понять, как это происходит, необходимо сопоставить кровеносные системы всех классов позвоночных животных.
Рис. 1. Кровеносная система ланцетника. 1 – брюшная аорта; 2 – пульсирующие основания жаберных артерий; 3 – жаберные артерии; 4 – корни спинной аорты; 5 – сонные артерии; 6 – спинная аорта; 7 – кишечная артерия; 8 – кишечная трубка; 9 – воротная пена печени; 10 – печеночная вена; 11 – правая задняя кардинальная вена; 12 – правая передняя кардинальная вена; 13 – правый кювьеров проток.
Более активный образ жизни рыб предполагает более интенсивный метаболизм. В связи с этим на фоне олигомеризации их артериальных жаберных дуг, в конечном счете, до четырех пар - в них отмечается высокая степень дифференцировки: жаберные сосуды распадаются на капилляры, пронизывающие жаберные лепестки (рис. 2). В процессе интенсификации сократительной функции брюшной аорты часть ее преобразовалась в двухкамерное сердце, состоящее из предсердия и желудочка располагающееся под нижней челюстью, рядом с жаберным аппаратом. Имеется один круг кровообращения. В остальном кровеносная система рыб соответствует строению ее у ланцетника.
Рис. 2. Кровеносная система рыб. 1 – венозный синус; 2 – предсердие; 3 – желудочек; 4 – луковица аорты; 5 – брюшная аорта; 6 – жаберные сосуды; 7 – левая сонная артерия; 8 – корни спинной аорты; 9 – левая подключичная артерия; 10 – спинная аорта; 11 – кишечная артерия; 12 – почки; 13 – левая подвздошная артерия; 14 – хвостовая артерия; 15 – хвостовая вена; 16 – правая воротная вена почек; 17 – правая задняя кардинальная вена; 18 – воротная вена печени; 19 – печеночная вена; 20 – правая подключичная вена; 21 – правая передняя кардинальная вена; 22 – правый кювьеров проток.
Выход позвоночных на сушу был связан с развитием легочного дыхания, что потребовало радикальной перестройки кровеносной системы. В этой связи у них возникает два круга кровообращения (рис. 60). Соответственно этому в строении сердца и артерий появляются приспособления, направленные на разделение артериальной и венозной крови. Перемещение земноводных в основном за счет парных конечностей, а не хвоста обусловливает изменения в венозной системе задней части туловища. Сердце амфибий расположено каудальнее, чем у рыб, рядом с легкими; оно трехкамерное, но, как и у рыб, от правой половины единственного желудочка начинается единственный сосуд – артериальный конус, разветвляющийся последовательно на три пары сосудов: кожно-легочные артерии, дуги аорты и сонные артерии (рис. 3). Как у всех более высокоорганизованных классов, в правое предсердие впадают вены большого круга, несущие венозную кровь, а в левое – малого круга с артериальной кровью. При сокращении предсердий, в желудочек одновременно попадают обе порции крови, внутренняя стенка которого снабжена большим количеством мышечных перекладин. Полного смешения крови из-за своеобразного строения стенки желудочка не происходит, поэтому при его сокращении первая порция венозной крови поступает в артериальный конус и с помощью спирального клапана, находящегося там, направляется в кожно-легочные артерии. Смешанная кровь из середины желудочка, поступает таким же образом в дуги аорты, а оставшееся небольшое количество артериальной крови, последней попадающей в артериальный конус, направляется в сонные артерии. Две дуги аорты, несущие смешанную кровь, огибают сердце и пищевод сзади, образуя спинную аорту, снабжающую все тело, кроме головы, смешанной кровью. Задние кардинальные вены сильно редуцируются и собирают кровь только с боковых поверхностей туловища. Функционально их замещает возникшая заново задняя полая вена, собирающая кровь в основном из задних конечностей. Она располагается рядом со спинной аортой и, находясь позади печени, вбирает в себя печеночную вену, которая у рыб впадала непосредственно в венозный синус сердца. Передние кардинальные вены, обеспечивая отток крови от головы, называют теперь яремными венами, а кювьеровы потоки, в которые они впадают вместе с подключичными венами, - передними полыми венами.
Рис. 3. Кровеносная система бесхвостых амфибий. 1 – венозный синус; 2 – правое предсердие; 3 – левое предсердие; 4 – желудочек; 5 – артериальный конус; 6 – левая легочная артерия; 7 – левая дуга аорты; 8 – сонные артерии; 9 – левая подключичная артерия; 10 – левая кожная артерия; 11 – кишечная артерия; 12 – почки; 13 – левая подвздошная артерия; 14 – правая подвздошная вена; 15 – воротная вена почек; 16 – брюшная вена; 17 – воротная вена печени; 18 – печеночная вена; 19 – задняя полая вена; 20 – кожная вена; 21 – правая подключичная вена; 22 – правая яремная вена; 23 – правая передняя полая вена; 24 – легочные вены.
В кровеносной системе пресмыкающихся возникают следующие прогрессивные изменения: в желудочке их сердца имеется неполная перегородка, затрудняющая смешение крови, поступающей из правого и левого предсердий; от сердца отходит не один, а три сосуда, образовавшихся в результате разделения артериального ствола. Из левой половины желудочка начинается правая дуга аорты, несущая артериальную кровь, а из правой - легочная артерия с венозной кровью (рис. 4). Из середины желудочка, в области неполной перегородки, начинается левая дуга аорты со смешанной кровью. Обе дуги аорты, как и у предков, срастаются позади сердца, трахеи и пищевода в спинную аорту, кровь в которой смешанная, но более богата кислородом, чем у земноводных, в связи с тем, что до слияния сосудов только по левой дуге течет смешанная кровь. Кроме того, сонные и подключичные артерии с обеих сторон берут начало от правой дуги аорты, в результате чего артериальной кровью снабжается не только голова, но и передние конечности. В связи с появлением шеи сердце располагается еще более каудально, чем у земноводных. Венозная система пресмыкающихся принципиально не отличается от системы вен земноводных (рис. 4).
Рис. 4. Кровеносная система рептилий (водных черепах и гаттерий). 1 – правое предсердие; 2 – левое предсердие; 3 – левая половина желудочка; 4 – правая половина желудочка; 5 – правая легочная артерия; 6 – правая дуга аорты; 7 – левая дуга аорты; 8 – левый артериальный (боталлов) проток; 9 – левая подключичная артерия; 10 – левая сонная артерия; 11 – кишечная артерия; 12 – почки; 13 – левая подвздошная артерия; 14 – хвостовая артерия; 15 – хвостовая вена; 16 – правая бедренная вена; 17 – правая воротная вена почек; 18 – брюшная вена; 19 – воротная вена печени; 20 – печеночная вена; 21 – задняя полая вена; 22 – правая передняя полая вена; 23 – правая подключичная вена; 24 – правая яремная вена; 25 – правая легочная вена.
У животных с четырехкамерным сердцем (птицы и млекопитающие) в ходе эмбрионального развития изначально единый желудочек подразделяется перегородкой на левую и правую половины. В результате два круга кровообращения оказываются полностью разделены. Венозная кровь попадает только в правый желудочек и идет оттуда к легким, артериальная – только в левый желудочек и идет оттуда ко всем прочим органам (рис. 5). Формирование четырехкамерного сердца и полное разделение кругов кровообращения было необходимой предпосылкой развития теплокровности у млекопитающих и птиц. Ткани теплокровных животных потребляют много кислорода, поэтому им необходима «чистая» артериальная кровь, максимально насыщенная кислородом, а не смешанная артериально-венозная, которой довольствуются холоднокровные позвоночные с трехкамерным сердцем.
Рис.5. Кровеносная система млекопитающих. 1 – правое предсердие; 2 – левое предсердие; 3 – правый желудочек; 4 – левый желудочек; 5 – левая легочная артерия; 6 – дуга аорты; 7 – безымянная артерия; 8 – правая подключичная артерия; 9 – правая общая сонная артерия; 10 – левая общая сонная артерия; 11 – левая подключичная артерия; 12 – спинная артерия; 13 – почечная артерия; 14 – левая подвздошная артерия; 15 – правая подвздошная вена; 16 – воротная вена печени; 17 – печеночная вена; 18 – задняя полая вена; 19 – передняя полая вена; 20 – правая подключичная вена; 21 – правая яремная вена; 22 – левая яремная вена; 23 – левая подключичная вена; 24 – верхняя межреберная вена; 25 – безымянная вена; 26 – полунепарная вена; 27 – непарная вена; 28 – легочные вены
Прогрессивные изменения кровеносной системы млекопитающих приводят к полному разделению венозного и артериального кровотоков. Это достигается, во-первых, завершенной четырехкамерностью сердца и, во-вторых, редукцией правой дуги аорты и сохранением только левой, начинающейся от левого желудочка. В результате все органы млекопитающих снабжаются артериальной кровью (рис. 5). В венах большого круга кровообращения также обнаруживаются прогрессивные изменения: возникла безымянная вена, объединяющая левые яремную и подключичную вены с правыми, в результате чего остается лишь одна передняя полая вена, располагающаяся справа (рис. 5).
Настоящее четырехкамерное сердце развилось независимо в трех эволюционных линиях: у крокодилов, птиц и млекопитающих. Это считается одним из ярких примеров конвергентной (параллельной) эволюции.
Основные этапы эмбриогенеза сердца
Закладка сердца обнаруживается на 3-й неделе эмбрионального развития. Окончательное разделение полостей сердца, формирование клапанов и проводящей системы сердца заканчивается к 8-й неделе и до рождения происходит только увеличение массы и размеров сердца.
Рис. 7. Сравнительная характеристика основных этапов развития сердца позвоночных и эмбриона человека. А – рыбы; б – эмбриона 4–5 мм; в – амфибии; г – эмбриона 6–7 мм; д – рептилий; е – эмбриона 12–15 мм; ж – млекопитающего; з – эмбриона 100 мм. 1 – венозный синус; 2 – общее предсердие; 3 – общий желудочек; 4 – луковица аорты; 5– левое предсердие; 6 – правое предсердие; 7 – межпредсердная перегородка; 8 – левый желудочек; 9 – правый желудочек; 10 – овальное отверстие.
Из висцерального листка мезодермы формируются парные закладки, из которых формируется простое однокамерное трубчатое сердце, расположенное в области шеи. Участки этого сердца растут с неодинаковой быстротой, в результате образуются изгибы и сердце приобретает S-образную форму. Затем задняя часть трубки смещается на спинную сторону и образует предсердие, а из передней части формируется желудочек, т.е. этап развития соответствует двухкамерному сердцу (рис. 7).
На 4-й неделе в предсердиях появляется первичная перегородка, которая сохраняет широкое межпредсердное отверстие. С ней срастается вторичная межпредсердная перегородка, в которой образуется вторичное межпредсердное отверстие – стадия трехкамерного сердца.
В начале 8-й недели в желудочке появляется складка, которая растет вперед и вверх. Ей навстречу за счет клеток атриовентрикулярных подушек растет вырост и вместе они формируют межжелудочковую перегородку, полностью отделяющую правый желудочек от левого. Таким образом, формируется 4-х камерное сердце.
Формирование сердца начинается уже на 2-3-й неделе гестации, когда из парных мезодермальных закладок вследствие их соединения формируется прямая двухстенная трубка, которая постепенно удлиняется и, S-образно изгибаясь, дает начало росту перегородок, в конечном счете разделяющих сердце на левую и правую половины. Полное развитие сердца заканчивается на 8-й неделе гестации, и соответственно порок сердца к этому сроку уже сформирован. Этот факт очень важен для специалистов в области акушерства и гинекологии. Он означает, что никакие вирусные инфекции или другие заболевания беременной, перенесенные в более поздние сроки, не могут служить причиной порока сердца у плода. В то же время вирусные инфекции на поздних сроках беременности могут стать причиной развития у плода миокардита, эндокардита и другой кардиальной патологии.
Во внутриутробном периоде имеющийся у плода порок сердца никак себя не проявляет и не влияет на развитие благодаря особенностям фетального кровообращения. Исключение составляет врожденная недостаточность клапанов или редкий сердечный ритм (<70 в минуту), когда у плода может развиться сердечная недостаточность.
Врожденный порок сердца у плода не служит основанием для родоразрешения при помощи кесарева сечения!
Классификация
Учитывая многообразие врожденных пороков сердца и их возможное сочетание, создание единой классификации затруднено. Есть множество классификаций, разнящихся в зависимости от задач, которые стоят перед исследователями. Наиболее подходящей для аудитории, которой адресовано данное руководство, будет синдромальная классификация врожденных пороков сердца, предложенная А.С. Шарыкиным в 2005 г. Согласно этой классификации, основную врожденную патологию сердечно-сосудистой системы новорожденных можно разделить следующим образом.
1. Врожденные пороки сердца, проявляющиеся артериальной гипоксемией (хроническая гипоксемия, гипоксический приступ, гипоксический статус), - патологии со сниженным легочным кровотоком:
a) вследствие шунтирования венозной крови в системное русло;
b) вследствие уменьшения легочного кровотока;
c) вследствие разобщения малого и большого круга кровообращения;
d) вследствие закрытия открытого артериального протока (ОАП) при дуктусзависимом легочном кровообращении.
2. Врожденные пороки сердца, проявляющиеся сердечной недостаточностью (острая сердечная недостаточность, застойная сердечная недостаточность, кардиогенный шок):
a) вследствие объемной перегрузки;
b) вследствие нагрузки сопротивлением;
c) вследствие поражения миокарда;
d) вследствие закрытия ОАП при дуктусзависимом системном кровообращении.
3. Врожденные пороки сердца, проявляющиеся как сердечной недостаточностью, так и гипоксемией - цианотические пороки с увеличенным легочным кровотоком.
В зависимости от влияния функции ОАП на гемодинамику критические ВПС можно разделить на дуктусзависимые и дуктуснезависимые. В случае когда открытый артериальный проток (дуктус) является основным источником поступления крови в аорту или легочную артерию, можно говорить о дуктусзависимом характере кровообращения. При такой зависимости закрытие ОАП приводит к быстрому ухудшению состояния и часто к гибели пациента.
Дуктусзависимые ВПС можно разделить на:
▪ пороки с дуктусзависимым системным кровотоком (критическая коарктация аорты, перерыв дуги аорты, синдром гипоплазии левых отделов сердца, критический клапанный стеноз аорты) - направление сброса крови через ОАП справа налево (из легочной артерии в аорту);
▪ пороки с дуктусзависимым легочным кровотоком (атрезия легочной артерии, критический клапанный стеноз легочной артерии, транспозиция магистральных артерий) - направление сброса крови через ОАП слева направо (из аорты в легочную артерию).
При дуктуснезависимых ВПС функционирующий ОАП может ухудшать состояние гемодинамики, но он не является ведущим в течении и исходе заболевания. К таким порокам относят: дефект межпредсердной перегородки, дефект межжелудочковой перегородки, общий артериальный ствол, атриовентрикулярный канал, аномалию Эбштейна и др.
Диагностика
Антенатальная диагностика
Поскольку ВПС у плода закладываются сравнительно рано, есть возможность выполнять диагностику еще в пренатальном периоде. Применительно к фетальной эхокардиографии следует различать понятия "выявляемость" и "точная топическая диагностика". Обычно неблагополучие в состоянии сердца плода обнаруживают акушеры-гинекологи, которые редко исследуют выводные отделы желудочков или магистральные сосуды, а ограничиваются проекцией четырех камер сердца. В результате такие пороки, как коарктация аорты, перерыв дуги аорты, транспозиция магистральных артерий, диагностируют лишь в 4% случаев. Специальные тренировочные программы позволяют повысить долю выявляемости почти вдвое. Антенатально успешно диагностируют преимущественно сложные пороки, а общая выявляемость составляет не более 25-27%. Только при двукратно или троекратноповторенном в течение беременности исследовании можно достичь показателя 55%. Результаты улучшаются по мере накопления опыта и распространения УЗИ, приближаясь к 100% в учреждениях, имеющих специалистов по пренатальной кардиологии.
В целом, антенатальная диагностика ВПС помогает специалистам поддерживать стабильную фетальную гемодинамику, проводя необходимую и своевременную медикаментозную коррекцию, а также концентрировать рожениц в городах с кардиохирургическими центрами. Это позволяет снизить риск развития критического состояния ребенка в раннем неонатальном периоде и создает благоприятный фон для оперативного лечения ВПС. Растет количества операций, выполняемых недоношенным и маловесным (менее 2,5 кг) детям.
Постнатальная диагностика
В периоде новорожденности диагностика базируется на физикальном обследовании, ЭКГ, рентгенографии грудной клетки, пульсоксиметрии, эхокардиографии. Кроме того, требуются анализы крови, позволяющие оценить степень нарушения метаболизма организма. Диагностическая ценность разных методов связана с теми задачами, которые перед ними ставят. Не следует, например, ожидать от рентгенограммы точного диагноза порока, однако его последствия (гипер- или гиповолемия малого круга кровообращения, ателектаз, дилатация сердца) могут быть диагностированы быстро и точно. С другой стороны, простое измерение артериального давления на верхних и нижних конечностях позволяет в большинстве случаев поставить диагноз коарктации аорты и аномально отходящих подключичных артерий.
В роддоме, как правило, ограничиваются физикальным обследованием. При этом, помимо диагностики общесоматических заболеваний или врожденных пороков развития, впервые осматривающий ребенка неонатолог или кардиолог должен быть внимательным к признакам патологии сердечно-сосудистой системы.
Внимание обычно привлекают следующие симптомы:
▪ центральный цианоз с рождения или возникший через некоторое время после рождения;
▪ стойкая тахикардия или брадикардия, не связанная с какой-либо соматической патологией новорожденного; ослабленный или значительно усиленный периферический пульс;
▪ тахипноэ, в том числе во сне;
▪ изменения в поведении новорожденного (беспокойство или заторможенность, отказ от еды);
▪ олигурия, задержка жидкости.
Поскольку указанные симптомы могут сопровождать другие заболевания новорожденных, необходимо провести осмотр, аускультацию и измерение артериального давления, чтобы выявить отклонения в функционировании сердечно-сосудистой системы ребенка.
Для улучшения раннего распознавания патологии сердца и предотвращения быстрого ухудшения состояния нужно внедрить скрининговое исследование новорожденных уже в родильных учреждениях. Наиболее простое -двузонная пульсоксиметрия , позволяющая осуществлять контроль сатурации крови кислородом в зонах кровоснабжения выше и ниже ОАП. Чувствительность этого метода составляет 65%, а специфичность - 99%. Он особенно эффективно выявляет потенциально цианотические пороки.
Ценным исследованием является аускультация сердца в динамике. Эта методика особенно важна в диагностике пороков с шунтированием крови слева направо, когда по мере снижения общего легочного сопротивления происходит нарастание шума.
Топическая диагностика
Как известно, топическую диагностику можно выполнять еще на антенатальном этапе. Однако доля обнаруженной патологии остается незначительной, поэтому основной объем диагностики приходится на первые недели жизни детей.
Наиболее точна и безопасна эхокардиография в М- и В-режимах с оценкой спектра скоростей кровотока в сердце методами импульсной непрерывноволновой допплерографии и цветовым картированием кровотока. Основные оцениваемые параметры здесь следующие:
▪ положение сердца и его верхушки;
▪ анатомические характеристики всех отделов сердца (предсердий, желудочков, магистральных сосудов, их величины и взаимоотношений);
▪ состояние атриовентрикулярных и полулунных клапанов (атрезия, дисплазия, стеноз, недостаточность);
▪ локализация, размер и количество дефектов межпредсердной и межжелудочковой перегородки;
▪ величина и направление сбросов крови;
▪ нарушения систолической и диастолической функции сердца (ударный объем и сердечный индекс, фракция выброса, фракция укорочения, трансмитральный и транстрикуспидальный диастолический кровоток, легочный и системный кровоток, давление в полостях сердца и легочной артерии и пр.).
Кроме того, эхокардиография позволяет надежно определять проходимость ОАП у недоношенных детей, поскольку эхокардиографические признаки большого лево-правого шунтирования, как правило, на 1-7 дней предшествуют клиническим признакам. С другой стороны, после естественного или медикаментозного закрытия ОАП может оставаться шум из-за сужения легочной артерии в месте впадения протока. В этом случае эхокардиография позволяет подтвердить облитерацию ОАП и прекратить лечение индометацином.
Важным методом остается катетеризация сердца с ангиокардиографией, выявляющая патологию, недоступнуюэхокардиографии (в дистальных сегментах легочной артерии, ветвях аорты и т.п.), а также позволяющая выполнять точные измерения давления и сатурации крови в полостях сердца. Однако, учитывая инвазивный характер данного исследования, его следует с осторожностью применять у младенцев, находящихся в критическом состоянии.
Среди других методов можно назвать МРТ, КТ, позитронно-эмиссионную томографию и сцинтиграфию миокарда, но их доля среди всех методов пока еще незначительна. Это связано с высокой стоимостью, сложностью методов и необходимостью длительного обездвиживания младенцев. Правда, сейчас эти методики применяют значительно чаще.
Таким образом, можно отметить сравнительно ограниченный арсенал диагностических методов, применяемых в периоде новорожденности, недостаточную эффективность одних только клинических методов и высокую ответственность врачей, проводящих эту диагностику на первичном этапе.
Тема лекции Эмбриогенез сердечно-сосудистой системы и врожденные аномалии сердца и сосудов. Особенности кровообращения во внутриутробном периоде. Анатомо-физиологические особенности сердца и сосудов в детском возрасте. Перкуссия сердца. доц. Горишная И. Л.
План лекции 1. Особенности эмбриогенеза сердечно сосудистой системы. 2. Факторы риска и распространенность врожденных пороков сердца. 3. Классификация врожденных пороков сердца и сосудов. 4. Морфологические и гистологические особенности сердца. 5. Характеристика функций системы кровообращения. 6. Особенности морфологии и функционирования сердечно сосудистой системы в детском возрасте.
Актуальность: аппарат кровообращения постоянно изменяется как анатомически так и функционально; аппарат кровообращения постоянно изменяется как анатомически так и функционально; эти изменения в каждом периоде детства диктуются физиологической необходимостью и всегда обеспечивают адекватный кровоток как общий так и на органном уровне. эти изменения в каждом периоде детства диктуются физиологической необходимостью и всегда обеспечивают адекватный кровоток как общий так и на органном уровне.
Закладка сердца (конец 2-й недели внутриутробного развития) Закладка сердца (конец 2-й недели внутриутробного развития) Разделение сердца на правую и левую половины (конец третьей недели эмбрионального развития) образование предсердий и формирование овального окна Разделение сердца на правую и левую половины (конец третьей недели эмбрионального развития) образование предсердий и формирование овального окна Образование межжелудочковой перегородки (пятая неделя внутриутробного развития) Образование межжелудочковой перегородки (пятая неделя внутриутробного развития) Образование перегородки, которая разделяет луковицу на устье легочной артерии и аорты (четвертая неделя внутриутробного развития) Образование перегородки, которая разделяет луковицу на устье легочной артерии и аорты (четвертая неделя внутриутробного развития)
Формирование третьей перегородки, которая объединяет предсердие и венозный синус (4-5-я неделя) Формирование третьей перегородки, которая объединяет предсердие и венозный синус (4-5-я неделя) Образование внутреннего (трабекулярного) (3– 4-я неделя) и внешнего слоя миокарда (4–5-я неделя) Образование внутреннего (трабекулярного) (3– 4-я неделя) и внешнего слоя миокарда (4–5-я неделя) Формирование фиброзного кольца предсердно–желудочкового отверстия Формирование фиброзного кольца предсердно–желудочкового отверстия (2–й месяц в/у развития) (2–й месяц в/у развития)
Факторы, которые обладают тератогенным действием и вызывают врожденные пороки сердца и сосудов: - Лекарственные препараты (снотворные, противосудорожные, антагонисты фолиевой кислоты) - Алкоголь - Перенесенные во время беременности инфекционные заболевания (краснуха, цитомегаловирусная, КОКСАКИ – инфекция, герпес) - Ионизирующее излучение.
Статистические данные распространенности врожденных пороков сердца (ВПС) Частота ВПС (по данным ВОЗ) – 1 % среди всех новорожденных. Частота ВПС (по данным ВОЗ) – 1 % среди всех новорожденных. Распространеность ВПС – 30 % от числа врожденных пороков развития. Распространеность ВПС – 30 % от числа врожденных пороков развития. От ВПС умирают 5 – 6 детей на населения. От ВПС умирают 5 – 6 детей на населения. По данным Б.Я. Резника (1994) частота изолированных и системных ВПС составляет 3,7: или 1 случай на 270 новорожденных. По данным Б.Я. Резника (1994) частота изолированных и системных ВПС составляет 3,7: или 1 случай на 270 новорожденных. При ВПС с тяжелыми нарушениями гемодинамики 50 – 90 % новорожденных без хирургической коррекции умирают до 1 года, из них в первые 6 месяцев – до 80%. При ВПС с тяжелыми нарушениями гемодинамики 50 – 90 % новорожденных без хирургической коррекции умирают до 1 года, из них в первые 6 месяцев – до 80%.
Врожденные пороки сердца и сосудов Врожденные пороки сердца и сосудов 1. Аномалии расположения (в результате неправильной закладки сердца) – эктопии а) шейное – сердце в области шеи, на месте первичной закладки; б) торакальное – сердце на передней поверхности грудной клетки, не прикрытое или частично прикрытое кожей или перикардом; в) абдоминальное – сердце смещено в брюшную полость через отверстие в диафрагме.
2. Общий (единственный) желудочек (при отсутствии межжелудочковой перегородки) с образованием 3-х камерного сердца; Составляет 1 – 3 % всех случаев, у мальчиков в 2 – 4 раза чаще. Составляет 1 – 3 % всех случаев, у мальчиков в 2 – 4 раза чаще. 3. Общий артериальный ствол (не проходит раздел на аорту и легочную артерию); составляет 2 – 3 % всех врожденных пороков сердца.
4. Дефект межжелудочковой перегородки (при неполном ее заращении) составляет 15 – 31 % всех случаев. 5. Открытый артериальный (Боталов) проток; составляет 6.1 – 10,8 % всех врожденных пороков сердца. 6. Дефект межпредсердной перегородки (при незакрытом овальном окне); составляет до 20 % всех врожденных пороков сердца.
Стадии развития кровообращения плода: а) гистотрофный тип питания (первые две недели) – кровеносная система отсутствует; питательные вещества поступают из желточного мешка; б) период желточного кровообращения (с 3 недель до 2 месяцев внутриутробного развития); в) период плацентарного кровообращения (конец 2 –го – начало 3 месяца в/у развития) – кровь плода отделена от крови матери плацентарной мембраной.
Особенности кровообращения плода - насыщение крови кислородом совершается в плаценте, откуда она поступает по пупочной вене к печени плода и через венозный (Аранциев) проток впадает в полую вену; - малый круг кровообращения не функционирует, основное количество крови через открытый артериальный проток поступает в аорту;
Особенности кровообращения новорожденного: - перестают функционировать 6 основных структур: 4 (пупочная вена, венозный проток и две пупочные артерии), которые обеспечивали плацентарное кровообращение и 2 (овальное окно и артериальный проток), которые шунтировали кровь из малого круга кровообращения в аорту; - начинает функционировать малый круг кровообращения.
Морфологические особенности сердца 1. Относительно большая масса сердца (у новорожденного соответствует 0,8% массы тела взрослого – 0,4 %). 2. Особенности формы сердца обусловлены соотношением размеров его полостей. 3. Соотношение массы сердца к массе тела повышается неравномерно.
Закрывается Аранциев проток, совершается спазм и последующая облитерация артериального (Боталлового) протока; - относительно широкий просвет артерий и вен, одинаковый их калибр. 4. Наиболее интенсивный рост сердца на 1-м году жизни, в пре – и пубертатном периодах (10 – 14 лет).
5. Стенки сердца макроскопически не имеют четкой дифференциации, створки клапанов сформированы недостаточно, капиллярные (сосочковые) мышцы недоразвиты; сухожильные нитки капиллярных мышц в 2 раза короче, чем у взрослых. 6. В субэпикардиальном отделе мало жировой ткани, её количество заметно возрастает после 7 лет.
Соотношение правого и левого желудочков. К 1-му году составляет 1: 1,5 ; К 1-му году составляет 1: 1,5 ; К 5-ти годам – 1: 2; К 5-ти годам – 1: 2; К 14-ти годам – 1: 2,76. К 14-ти годам – 1: 2,76. Толщина стенки левого желудочка возрастает в 3 раза за период роста ребенка, правого – на 1/3.
Особенности сердечной мышцы новорожденных: а) мышечные волокна тонкие, расположены близко один к одному; б) имеют большое количество крупных ядер; в) слабо выражена интерстициальная, соединительная и эластическая ткани, хорошо развита сетка кровеносных сосудов; г) мягкие створки клапанов и эпикард.
Основные показатели, которые характеризируют функцию кровообращения. - частота сердечных сокращений (ЧСС) - биоэлектрические и звуковые явления в сердце - количество циркулирующей крови - артериальное и венозное давление - скорость кровообращения - ударный и минутный объёмы крови - периферическое сопротивление
Частота сердечных сокращений в зависимости от возраста Возраст ЧСС (в 1 мин.) Новорожденный 140 – месяцев 130 – год 120 – года года года лет 98 – – 7 лет 90 – – 12 лет 85 Старше 12 лет 70 – 75 У взрослых 60 – 75
Продолжительность сердечного цикла у детей разного возраста: У новорожденных – 0,40-0,50 с У новорожденных – 0,40-0,50 с в 10 лет – 0,70 с в 10 лет – 0,70 с у взрослых – 0,77-0,80 с у взрослых – 0,77-0,80 с Продолжительность диастолы желудочков: у детей грудного возраста – 0,23 с у детей грудного возраста – 0,23 с у взрослых - 0,48 с у взрослых - 0,48 с Физиологическое значение: большее наполнения кровью желудочков
Ударный объём крови (УОК) УОК – это количество крови, которое выталкивается при каждом сокращении сердца, характеризирует силу и эффективность сердечных сокращений. у новорожденных УОК = 2,5 мл у новорожденных УОК = 2,5 мл в 1 год – 10,2 мл в 1 год – 10,2 мл в 7 лет – 28,0 мл в 7 лет – 28,0 мл в 12 лет – 41,0 мл в 12 лет – 41,0 мл 13 – 16 лет – 59,0 мл 13 – 16 лет – 59,0 мл у взрослых – 60,0 – 80,0 мл у взрослых – 60,0 – 80,0 мл
МОК у детей разного возраста: у новорожденных – 340 мл у новорожденных – 340 мл в 1 год – 1250 мл в 1 год – 1250 мл в 7 лет – 1800 мл в 7 лет – 1800 мл в 12 лет – 2000 мл в 12 лет – 2000 мл в лет – 2370 мл в лет – 2370 мл у взрослых – мл у взрослых – мл
Относительный МОК у детей разного возраста: в 1 год – 120 мл/кг в 1 год – 120 мл/кг в 5 лет – 100 мл/кг в 5 лет – 100 мл/кг в 10 лет – 80 мл/кг в 10 лет – 80 мл/кг у взрослых – мл/кг у взрослых – мл/кг Время полного обращения крови у новорожденного 12 с, у взрослого –22 с Время полного обращения крови у новорожденного 12 с, у взрослого –22 с
Отличия сосудов ребенка и взрослого человека: Артерии относительно шире Артерии относительно шире Просвет артерий шире, чем вен Просвет артерий шире, чем вен Вены растут скорее, чем артерии Вены растут скорее, чем артерии В 16 лет просвет вен в 2 раза шире, чем просвет артерий В 16 лет просвет вен в 2 раза шире, чем просвет артерий Кровоносные сосуды новорожденных тонкостенные, в них недостаточно развиты мышечные и эластические волокна Кровоносные сосуды новорожденных тонкостенные, в них недостаточно развиты мышечные и эластические волокна
С возрастом происходит дифференциирование сосудистой стенки, увеличивается количество эластических и мышечных волокон С возрастом происходит дифференциирование сосудистой стенки, увеличивается количество эластических и мышечных волокон Развитие сосудов заканчивается до лет Развитие сосудов заканчивается до лет У детей хорошо развита капиллярная сетка У детей хорошо развита капиллярная сетка Капилляры кишечника, почек, кожи, легких относительно и абсолютно шире, чем у взрослых Капилляры кишечника, почек, кожи, легких относительно и абсолютно шире, чем у взрослых
Артериальное давление Систолическое у плода и новорожденного у плода и новорожденного 76 мм рт. ст. 76 мм рт. ст. до 1 года: до 1 года: 76+2 · n, где n– количество месяцев 76+2 · n, где n– количество месяцев жизни ребенка жизни ребенка после 1 года: после 1 года: 90+2 · n, где n – возраст ребенка в 90+2 · n, где n – возраст ребенка в годах годах
Диастолисческое АД 1 / / 3 систолического 1 / / 3 систолического Мах возрастное АД=100+2 · n, Мах возрастное АД=100+2 · n, где n – возраст ребенка в годах где n – возраст ребенка в годах
Методы исследования сердечно- сосудистой системы: 1. Опрос больного или его родственников; 1. Опрос больного или его родственников; 2. Объективное обследование; 2. Объективное обследование; 3. Вспомогательные лабораторно- инструментальные исследования; 3. Вспомогательные лабораторно- инструментальные исследования; 4. Хирургические диагностические вмешательства и биопсические исследования. 4. Хирургические диагностические вмешательства и биопсические исследования.
Лабораторные исследования Общий анализ крови Общий анализ крови Ревмопробы (С - реактивный белок, серомукоид, сиаловая кислота, антистрептолизиновий тест) Ревмопробы (С - реактивный белок, серомукоид, сиаловая кислота, антистрептолизиновий тест) Иммунологические исследования (Ig G), активности Т-супрессоров, наличие антител к гиалуронидазе, А-полисахариду Иммунологические исследования (Ig G), активности Т-супрессоров, наличие антител к гиалуронидазе, А-полисахариду Электролиты крови Электролиты крови
Верхушечный толчок определяется при общей пальпации участка сердца Свойства: Свойства: Локализация: у новорожденных и детей до 2-х летнего возраста -- в ІV межреберье слева, на 2 см наружу от левой середнеключичной линии,Локализация: у новорожденных и детей до 2-х летнего возраста -- в ІV межреберье слева, на 2 см наружу от левой середнеключичной линии, в лет -- в V межреберье слева, на 1 см наружу от левой середнеключичной линии.в лет -- в V межреберье слева, на 1 см наружу от левой середнеключичной линии. в лет - в V межреберье, на 0,5 - 1 см внутрь от левой середнеключичной линии.в лет - в V межреберье, на 0,5 - 1 см внутрь от левой середнеключичной линии.
Верхушечный толчок Площадь у здоровых детей -- около 2 см², диаметр см; Площадь у здоровых детей -- около 2 см², диаметр см; Если площадь больше 2 см² - разлитой; Если площадь больше 2 см² - разлитой; Если площадь меньше 2 см ² - ограниченный. Если площадь меньше 2 см ² - ограниченный.
Причины смещения верхушечного толчка влево: Расширение и гипертрофия левого желудочка; Расширение и гипертрофия левого желудочка; Артериальная гипертензия. Артериальная гипертензия. Экстракардиальные факторы: Экстракардиальные факторы: Правосторонний экссудативный плеврит; Правосторонний экссудативный плеврит; Правосторонний гидро - или пневмоторакс Правосторонний гидро - или пневмоторакс
Пульсация участка сердца При увеличении размеров сердца При увеличении размеров сердца Усиленных сокращениях миокарда Усиленных сокращениях миокарда Врожденные и приобретенные недостатки сердца Врожденные и приобретенные недостатки сердца При большой поверхности прилегание к грудной клетке: эмфизема легких, опухоли средостения. При большой поверхности прилегание к грудной клетке: эмфизема легких, опухоли средостения.
Пульсация Шеи - ("танец каротид") - Выраженная пульсация сонных артерий при недостаточности клапанов аорты; Шеи - ("танец каротид") - Выраженная пульсация сонных артерий при недостаточности клапанов аорты; Пульсация яремных вен при недостаточности трехстворчатого клапана. Пульсация яремных вен при недостаточности трехстворчатого клапана.
Характеристики пульса: Синхронность; Синхронность; Частота; ритм; Частота; ритм; Напряжение; Напряжение; Наполнение; Наполнение; Размер (напряжение + наполнение) Размер (напряжение + наполнение) Форма Форма Скорость повышения и опускания пульсовой волны. Скорость повышения и опускания пульсовой волны.
Страница 2 из 2
Краткие анатомо-физиологические данные сердца.
Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре камеры - два предсердия и два желудочка.
Левая и правая части сердца разделены сплошной перегородкой. Кровь из предсердия в желудочки поступает через отверстия в перегородке между предсердиями и желудочками. Отверстия снабжены клапанами, которые открываются только в сторону желудочков. Клапаны образованы смыкающимися створками и потому называются створчатыми клапанами. В левой части сердца клапан двустворчатый, в правой-трехстворчатый. У места выхода аорты из левого желудочка располагаются полулунные клапаны. Они пропускают кровь из желудочков в аорту и легочную артерию и препятствуют обратному движению крови из сосудов в желудочки. Клапаны сердца обеспечивают движение крови только в одном направлении.
Кровообращение обеспечивается деятельностью сердца и кровеносных сосудов. Сосудистая система состоит из двух кругов кровообращения: большого и малого.
Большой круг начинается от левого желудочка сердца, откуда кровь поступает в аорту. Из аорты путь артериальной крови продолжается по артериям, которые по мере удаления от сердца ветвятся и самые мелкие из них распадаются на капилляры, которые густой сетью пронизывают весь организм. Через тонкие стенки капилляров кровь отдает питательные вещества и кислород в тканевую жидкость. Продукты жизнедеятельности клеток при этом из тканевой жидкости поступают в кровь. Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые, сливаясь, образуют более крупные вены и впадают в верхнюю и нижнюю полые вены. Верхняя и нижняя полые вены приносят венозную кровь в правое предсердие, где заканчивается большой круг кровообращения. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка сердца легочной артерией. Венозная кровь по легочной артерии приносится к капиллярам легких. В легких происходит обмен газов между венозной кровью капилляров и воздухом в альвеолах легких. От легких по четырем легочным венам уже артериальная кровь возвращается в левое предсердие. В левом предсердии заканчивается малый круг кровообращения. Из левого предсердия кровь попадает в левый желудочек, откуда начинается большой круг кровообращения.
1. Эмбриогенез сердца и магистральных сосудов.
Сердце закладывается на второй неделе формирования эмбриона в виде двух сердечных зачатков - первичные эндокардиальные трубки. В дальнейшем они сливаются в одну двухслойную первичную сердечную трубку. Первичная сердечная трубка располагается в полости перикарда вертикально впереди кишечной трубки. Из внутреннего ее слоя развивается эндокард, а из наружного – миокард и эпикард. Первичная сердечная трубка состоит из луковицы или бульбуса, желудочковой и предсердной частей, венозного синуса. На третьей неделе развития эмбриона происходит бурный рост трубки. Первичная сердечная трубка состоит из 5 отделов: венозный синус, первичное предсердие, первичный желудочек, артериальная луковица и артериальный ствол. В течение 5-ой недели эмбрионального развития начинаются изменения, определяющие внутренний и наружный вид сердца. Эти изменения происходят путем удлинения канала, его поворота и разделения.
Разделение сердца на правую и левую половины начинается с конца 3-ей недели благодаря одновременному росту 2-ух перегородок- одной из предсердия, другой – из верхушки желудочка. Растут они с противоположных сторон в направлении первичного атриовентрикулярного отверстия. Увеличение в длину первичного сердечного канала происходит на ограниченном пространстве и ведет к тому, что он приобретает форму лежащей буквы. Нижняя венозная петля (предсердие и венозный синус) устанавливается в левой части и кзади, а верхняя артериальная петля (желудочек и луковица) – кверху и кпереди. Предсердие располагается между луковицей (спереди) и венозным синусом (сзади). В будущее правое предсердие впадают желточные вены, в левое - общий ствол легочных вен. Луковично-желудочная петля увеличивается, ее ветви соединяются, стенки срастаются. Вросшая часть луковицы становится артериальным конусом.
В течение этого времени сердце, первичное образование которого появляется в шейной области, опускается и располагается в грудной полости, одновременно поворачиваясь, в результате чего желудочки, расположенные спереди, перемещаются книзу и влево, а предсердия, бывшие сзади, устанавливаются вверху и направлены вправо. При нарушении этого процесса, могут быть аномалии расположения сердца: шейное положение, когда верхушка сердца направлена к голове и достигает иногда до ветвей нижней челюсти. При шейно-грудном положении сердце размещено на уровне верхнего отверстия грудной клетки; при брюшном положении – сердце находится в надчревной области или в поясничной, куда оно проникает при перфорации диафрагмы. Дефекты при поворотах ведут к обратному расположению сердца, когда желудочки расположены справа, предсердия слева. Эта аномалия сопровождается и обратным расположением (situs inversus) частичным или полным грудных и брюшных органов. Межжелудочковая перегородка (МЖП) начинает развиваться в конце 4-ой недели из мышечной части первичного желудочка, от верхушки в направлении общего атриовентрикулярного отверстия, снизу вверх, разделяя его на 2 части. Первоначально эта перегородка не до конца разделяет оба желудочка (остается небольшая щель вблизи атриовентрикулярной границы). В дальнейшем эта щель закрывается фиброзным тяжем, таким образом, МЖП состоит из мышечной (нижней) и фиброзной (верхней) частей.
Межпредсердная перегородка начинает образовываться с 4 недели. Она делит первичное общее атриовентрикулярное отверстие на два: правое и левое венозные отверстия. На 6-ой неделе в этой перегородке образуется первичное овальное отверстие. Возникает трехкамерное сердце с сообщением между предсердиями. Позже (на 7- ой неделе) рядом с первичной перегородкой начинает вырастать вторичная, со своим овальным отверстием в нижней части. Расположение первичной и вторичной перегородок устанавливается таким образом, что первичная перегородка дополняет отсутствующую часть вторичной перегородки и является как бы клапаном овального отверстия. Ток крови становится возможным только в одном направлении: из правого предсердия в левое вследствие более высокого давления в правом предсердии. Кровь не может возвращаться из-за клапана овального отверстия, который в случае обратного кровотока прилежит ко вторичной ригидной перегородке и закрывает отверстие. В таком виде овальное отверстие сохраняется до рождения ребенка. С началом дыхания и легочного кровообращения повышается давление в предсердиях (особенно левом), перегородка прижимается к краю отверстия и сброс крови из правого предсердия в левое прекращается. Таким образом, к концу 7-ой – 8-ой недели сердце из двухкамерного превращается в четырехкамерное.
В конце 4-ой недели в артериальном стволе образуются два валика утолщенного эндокарда. Они растут навстречу друг другу и сливаются в аортолегочную перегородку, формируя одновременно стволы аорты и легочной артерии. Рост этой перегородки внутрь желудочков приводит к ее слиянию с МЖП и полному разделению правого и левого сердца у плода. Клапанный аппарат возникает уже после образования перегородок и формируется за счет развития эндокардиальных выступов (подушечек).
Первичная сердечная трубка состоит внутри из эндокарда, а снаружи из миоэпикарда. Последний и дает начало миокарду. К 4 - 5 неделе внутриутробного развития формируется достаточно плотный наружный слой миокарда, а внутренний – трабекулярный – образуется несколько раньше (3-4 недели). На протяжении всего периода развития миокард представлен миоцитами. Фибробласты, возможно, происходящие из эндокарда или эпикарда, расположены вокруг миокарда. Сами миоциты бедны фибриллами и богаты цитоплазмой. В дальнейшем по мере развития миокарда наблюдается обратное соотношение.
На 2-ом месяце на границе атриовентрикулярной борозды в мышцу врастает соединительная ткань, из которой формируется фиброзное кольцо a-v отверстия. Мышца предсердий в ходе развития остается тоньше, чем мышца желудочков.
В первые недели (до S- образного изгиба сердечной трубки) в мышце сердца закладываются основные элементы проводящей системы: синусовый узел (Кис-Фляка), A-V узел (Ашоффа – Тавара), пучок Гиса и волокна Пуркинье. Проводящая система обильно снабжена кровеносными сосудами и между ее волокнами имеется большое количество нервных элементов.
Первый триместр беременности (эмбриональная фаза развития зародыша) является критическим, так как в это время закладываются важнейшие органы человека (период « большого органогенеза»). Так, структурное оформление сердца и крупных сосудов заканчивается на 7-ой, 8-ой неделе развития эмбриона. При воздействии на зародыш неблагоприятных факторов (тератогенных): генетических, физических, химических и биологических, может нарушаться сложный механизм эмбриогенеза сердечно – сосудистой системы, в результате чего возникают различные врожденные пороки сердца и магистральных сосудов.
К порокам развития и положения всего сердца относится редко встречающаяся EKTOPIA CORDIS, при которой сердце располагается частично или полностью вне грудной полости. Иногда оно остается в местах своего возникновения, т.е. над верхним отверстием грудной полости (шейная эктопия). В других случаях сердце спускается через отверстие в диафрагме и располагается в брюшной полости или же выпячивается в надчревной области. Чаще всего оно располагается перед грудной клеткой, открытой в результате полного или частичного расщепления грудной кости. Были также отмечены случаи торакоабдоминальной эктопии сердца. Если примитивная сердечная трубка изгибается в обратном направлении, чем обычно, а верхушка сердца расположена с правой, а не с левой стороны, то возникает декстрокардия с инверсией полостей сердца.
Если отсутствует полностью или почти полностью МЖП, в то время как МПП развита, то сердце состоит из трех полостей: из двух предсердий и одного желудочка – трехкамерное двупредсердное сердце. Этот порок развития часто сопровождается другими аномалиями, чаще всего изолированной декстрокардией, транспозицией больших сосудов. В более редких случаях отсутствует только МПП и сердце состоит из 2-ух желудочков и 1 предсердия – трехкамерное сердце.
Если не происходит развитие перегородки трункуса, то общий артериальный ствол остается неразделенным. Такое состояние называется общий артериальный ствол. В результате изменения направления или степени поворота больших сосудов возникают аномалии, называемые транспозицией магистральных сосудов.
2. КРОВООБРАЩЕНИЕ ПЛОДА
В плацентарный период развития зародыша основные изменения сводятся к увеличению размеров сердца и обьема мышечного слоя, дифференциации сосудов. В этот период из отдельных частей сердца и сосудов образуется сложная функциональная система - сердечно- сосудистая.
Ранее всего формируются пути первичного или желточного кровообращения, представленного у плода пупочно-брызжеечными артериями и венами. Это кровообращение для человека является рудиментарным и значения в газообмене между материнским организмом и плодом не имеет. Основным кровообращением плода является хориальное (плацентарное), представленное сосудами пуповины. Оно обеспечивает газообмен плода с конца 3- ей недели внутриутробного развития.
Артериальную кровь, содержащую кислород и другие питательные вещества, плод получает из плаценты, которая соединяется с организмом плода через пуповину. Пупочная вена несет артериальную кровь от плаценты. Пройдя пупочное кольцо, вена доходит до нижнего края печени плода, дает ветви к печени и воротной вене и в виде широкого и короткого Аранциева протока впадает в нижнюю полую вену (Аранциев проток после рождения облитерируется и превращается в круглую связку печени).
Нижняя полая вена после впадения в нее Аранциева протока содержит смешанную кровь (чисто артериальную из пупочной вены и венозную из нижней половины тела и из печени). По ней кровь поступает в правое предсердие. Сюда же поступает и чисто венозная кровь из верхней полой вены, собирающей венозную кровь из верхней половины тела. Оба потока практически не смешиваются. Однако, более поздние исследования радиоизотопным методом обнаружили, что 1/4 часть крови из полых вен все-таки смешивается в правом предсердии. Таким образом, ни одна из тканей плода, за исключением печени, не снабжается кровью, насыщенной более 60%-65%. Кровь из верхней полой вены направляется в правый желудочек и легочную артерию, где раздваивается на два потока. Один (меньший) идет через легкие (антенатально поток через легочную артерию составляет всего лишь 12% кровотока), другой (больший) через артериальный (Боталлов) проток попадает в аорту, т.е. в большой круг кровообращения. По мере развития легких- это период от 24 до 38 недель беременности- обьем крови через Боталлов проток уменьшается. Кровь из нижней полой вены попадает в зияющее овальное окно и затем в левое предсердие. Здесь она смешивается с небольшим количеством венозной крови, прошедшей через легкие, и поступает в аорту до места впадения артериального протока. Таким образом, верхняя половина тела получает кровь, более насыщенную кислородом, чем нижняя. Кровь нисходящей аорты (венозная) по пупочным артериям (их две) возвращается в плаценту. Таким образом, все органы плода получают только смешанную кровь. Однако наилучшие условия оксигенации имеются в голове и верхней части туловища.
Маленькое сердце плода позволяет обеспечить ткани и органы количеством крови, превышающим в 2-3 раза кровоток взрослого человека.
Высокий метаболизм плода предполагает начало пульсации сердца к концу третьей недели, на 22 день зачатия после образования трубчатого сердца. Вначале эти сокращения слабые и неритмичные. Начиная с шестой недели, можно при помощи ультразвука зарегистрировать сокращения сердца, они становятся более ритмичными и составляют в 6 недель 110 ударов в минуту, в 7-8 недель- 180-190 ударов в минуту, на 12-13 неделе- 150-160 сокращений в минуту.
Во время эмбрионального развития сердца желудочки созревают быстрее предсердий, но их сокращения вначале протекают медленно и нерегулярно. Как только разовьются предсердия, импульсы, генерируемые в правом предсердии, делают частоту сердечных сокращений плода более регулярной, вызывая сокращения всего сердца.. Водителями ритма становятся предсердия.
ЧСС эмбриона сравнительно низкая – 15 – 35 сокращений в минуту. При плацентарном кровообращении она увеличивается до 125 –130 ударов в минуту. При нормальном течении беременности этот ритм исключительно устойчив, но при патологии может резко замедляться или ускоряться.
Частоту сердечных сокращений плода можно вычислить по формуле :
ЧСС= 0,593Х 2 + 8,6 Х - 139 , где: Х- срок беременности в неделях
В ответ на гипоксию плод и новорожденный реагируют понижением обмена веществ. Даже, если кровообращение поддерживается на необходимом уровне, когда насыщение кислородом крови пупочной артерии падает ниже 50%, интенсивность обмена уменьшается, и начинается накопление молочной кислоты, что свидетельствует о частичном удовлетворении обменных потребностей плода за счет анаэробного гликолиза. В начале внутриутробной жизни асфиксия влияет на синоатриальный узел, замедляя сердечные сокращения и в связи с этим уменьшается минутный обьем сердца и развивается артериальная гипоксия. В более позднем периоде внутриутробного развития асфиксия способствует кратковременной брадикардии вследствие прямого раздражающего влияния ее на вагусный центр. К концу внутриутробной жизни асфиксия вызывает брадикардию, сменяющуюся тахикардией (в развитии ее участвуют симпатические нервы сердца). Постоянная брадикардия наблюдается при насыщении артериальной крови кислородом менее чем на 15-20%.
Нарушение ритма сердечных сокращений плода в 50% наблюдений сопутствует врожденным порокам сердца. Такие ВПС как ДМЖП (50%), атриовентрикулярный септальный дефект (80%) антенатально протекают с наличием полного сердечного блока, т.е. пороки анатомически затрагивают проводящие пути сердца.
Особенности антенатального кровообращения отражаются и на показателях внутрисердечной гемодинамики. Незначительный обьем легочного кровотока и высокие величины легочно-сосудистого сопротивления способствуют высоким цифрам давления в правом желудочке и легочной артерии, а также повышению давления в правом предсердии. Величина давления в правом желудочке и легочной артерии превышает аналогичный показатель в левом желудочке и аорте на 10-20 мм рт.ст. и находится в пределах от 75 до 80 мм.рт.ст. давление же в левом желудочке и аорте приблизительно равно 60-70 мм.рт.ст.
Особенности кровообращения плода отражаются и на размерах сердца. Многочисленные эхокардиографические исследования выявили со второй половины беременности достоверное преобладание размеров правого желудочка над левым. В третьем триместре, особенно к концу беременности, различие в размерах правого и левого желудочков сердца уменьшается.
После рождения ребенка его кровообращение претерпевает большие гемодинамические изменения, которые связаны с началом легочного дыхания и прекращением плацентарного кровотока. Наступает период транзиторного кровообращения, который длится от нескольких минут до нескольких дней и характеризуется становлением лабильного равновесия между легочным и системным кровотоком и высокой вероятностью возврата к фетальному кровообращению. Только после функционального закрытия обеих фетальных коммуникаций (артериального протока и овального окна) кровообращение начинает осуществляться по взрослому типу.
Наиболее существенными моментами перестройки кровообращения плода являются следующие :
- Прекращение плацентарного кровообращения;
- Закрытие основных фетальных сосудистых коммуникаций;
- Включение в полном обьеме сосудистого русла малого круга кровообращения с его высоким сопротивлением и склонностью к вазоконстрикции;
- Увеличение потребности в кислороде, рост сердечного выброса и системного сосудистого давления
Раньше всего (в первые месяцы постнатальной жизни) закрывается Аранциев проток, его полная облитерация наступает с 8-й недели и заканчивается к 10- 11 неделям жизни. Пупочная вена с Аранциевым протоком превращается в круглую связку печени.
С началом легочного дыхания кровоток через легкие возрастает почти в 5 раз. Вследствие уменьшения сопротивления в легочном русле, увеличения притока крови в левое предсердие, уменьшения давления в нижней полой вене происходит перераспределение давления в предсердиях и шунт через овальное окно перестает функционировать в ближайшие 3-5 часов после рождения ребенка. Однако при легочной гипертензии этот шунт может сохраняться или возобновляться.
При малейшей нагрузке, способствующей повышению давления в правом предсердии (крик, плач, кормление), овальное окно начинает функционировать. Открытое овальное окно является формой межпредсердного сообщения, однако его нельзя считать дефектом, поскольку в отличие от истинного дефекта сообщение между предсердиями осуществляется через клапан овального окна.
Этот период изменчивой гемодинимики в зависимости от состояния новорожденного относят к периоду неустойчивого транзиторного или персистирующего кровообращения.
Анатомическое закрытие овльного отверстия наступает в возрасте 5 – 7 месяцев, однако разные авторы указывают различные сроки его закрытия. Известный кардиолог A. S. Nadas считает, что овальное окно анатомически сохраняется у 50 % детей до годовалого возраста, а у 30% людей – в течение всей жизни. Однако это отверстие не имеет какого-либо значения для гемодинамики.
Открытие уникальности анатомических структур фетального кровообращения принадлежит Галену (130-200 г.г.), который в 2-ух частях огромного опуса представил описание сосудов, один из которых мог быть лишь артериальным протоком.. Спустя много столетий было дано описание сосуда, соединяющего аорту и легочную артерию Леонардо Боталлио и по Базельской спецификации 1895 года этому сосуду было присвоено имя Леонардо Боталлио. Первая же визуализация артериального протока в живом организме стала возможной с использованием рентгеновских лучей в 1939 году.
Артериальный проток представляет собой, в отличие от крупных сосудов эластического типа, мышечный сосуд с мощной вагусной иннервацией. В этом одно из отличий между артериальным протоком и другими артериями, имеющее и клиническое значение после рождения. Мышечная ткань распространяется на стенку аорты на одну треть окружности. Это предусматривает эффективность сокращения артериального протока в неонатальном периоде.
Изучение потока в артериальном протоке во время беременности возможно с применением цветного допплеровского картирования, начиная с 11 недель гестации, когда одновременно визуализируются легочная артерия и Боталлов проток. Скорость потока в Боталловом протоке зависит от градиента между аортой и легочной артерией и от диаметра протока. Даже в 12 недель гестации имеется разница пиковой скорости в правом желудочке и артериальном протоке.
Сроки закрытия артериального протока также различными авторами определяются по-разному. Раньше считали, что он перестает функционировать с первым вдохом ребенка, когда в какой-то момент разница между давлением в аорте и легочной артерии равна 0 , мышечные волокна сокращаются и происходит функциональный спазм артериального протока. Однако, в дальнейшем, когда были широко внедрены рентгенконтрастные методы исследования, стало известно, что при рождении артериальный проток еще функционирует и через него устанавливается двусторонний сброс крови (от 40 минут до 8 часов). По мере снижения давления в легочной артерии сброс крови возможен лишь в направлении, обратном эмбриональному (т. е. из аорты в легочную артерию). Однако, этот сброс крайне незначительный. Анатомическая облитерация артериального протока, по данным H.Tаussig, заканчивается ко 2-3 месяцу внеутробной жизни. Окончательная стабилизация кровообращения и относительно совершенная его регуляция устанавливаются к 3 возрасту. Открытый артериальный проток к двум месяцам жизни - это уже порок сердца.
У здоровых доношенных новорожденных артериальный проток, как правило, закрывается к концу первых-вторых суток жизни, но в ряде случаев может функционировать в течение нескольких дней. У недоношенных новорожденных функциональное закрытие артериального протока может происходить в более поздние сроки, причем частота задержки его закрытия обратно пропорциональна гестационному сроку и массе тела при рождении. Обьясняется это рядом факторов: незрелостью самого протока, имеющего слабую чувствительность к высокому РО2 крови, высоким содержанием в крови эндогенного простагландина Е2, а также высокой частотой дыхательных нарушений у этой категории детей, приводящих к снижению напряжения кислорода в крови. При отсутствии же респираторных проблем, сама недоношенность не является причиной пролонгированного функционирования Боталлова протока.
На 3-ей неделе эмбриогенеза от артериального ствола сердца отходит 2-е вентральные аорты, которые с помощью 6 пар аортальных (жаберных) дуг или артерий соединяются с начальными отделами правой и левой дорсальных аорт. Дорсальные аорты каудальнее закладки сердца сливаются в непарный ствол (будущая нисходящая часть аорты).
От дорсальной аорты отходит три группы артерий: 1) межсегментарные дорсальные артерии; 2) латеральные сегментарные артерии; 3) вентральные сегментарные артерии.
Параллельно идущие процессы развития сердца, головного мозга, внутренних органов и конечностей сопровождаются перестройкой сосудистого русла, в том числе и артериального.
Главное значение в развитии артериальных сосудов головы, шеи и грудной полости имеют III, IV и VI жаберные артерии (I, II и V рано редуцируются) вместе с вентральными и дорсальными аортами.
Передний участок каждой вентральной аорты от I-й до III-й аортальной дуги превращается в наружную сонную артерию и ее ветви; каждая III аортальная дуга и краниальный (передний) участок дорсальной аорты развивается во внутреннюю сонную артерию и ее ветви. Участок дорсальной аорты между III и IV жаберными артериями редуцируется, а соответствующий участок вентральной аорты превращается в общую сонную артерию.
Левая IV дуга превращается в дугу дефинитивной аорты, которая соединяет начальный отдел левой вентральной аорты с левой дорсальной аортой, которая превращается в нисходящую часть аорты, правая дорсальная аорта каудальнее IV жаберной артерии редуцируется. IV-я правая жаберная артерия дает начальный отдел правой подключичной артерии. Участок правой вентральной аорты между III и IV жаберными, от которой она отходит, преобразуется в плечеголовной ствол.
Левая подключичная артерия развивается за счет одной из левых межсегментарных дорсальных артерий дорсальной аорты.
VI-я пара аортальных дуг устанавливает связь с легочным стволом и дают начало легочным артериям. Впоследствии правая VI-я жаберная дуга теряет связь с дорсальной аортой, а левая – сохраняет связь с левой дорсальной аортой в виде широкого артериального протока (боталлова), по которому у плода кровь из легочного ствола поступает в аорту. После рождения боталлов проток запустевает и превращается в артериальную связку.
Дорсальные межсегментарные артерии преобразуются в области шеи и головы в позвоночные и основную (базилярную) артерии и их ветви, в области туловища – в задние межреберные и поясничные артерии.
Латеральные сегментарные артерии развиваются в парные диафрагмальные, почечные, надпочечниковые и яичковые (яичниковые) артерии.
Вентральные, как и латеральные сегментарные артерии, в процессе развития теряют сегментарность, формируют желточные артерии, за счет которых развиваются непарные артерии брюшной полости: чревный ствол, верхняя и нижняя брыжеечные артерии и их ветви. Каудально расположенные вентральные сегментарные ветви превращаются в левую и правую пупочные артерии. Артерии малого таза и нижних конечностей являются производными вентральных сегментарных ветвей.