Механизм возникновения шумов
Возникновение внутрисердечных шумов можно объяснить физическими закономерностями течения жидкости по трубке.
Для возникновения шума в трубке имеют значение следующие факторы: 1) изменение просвета трубки, в основном, сужение, реже — расширение; 2) скорость тока жидкости; 3) состав жидкости.
Если жидкость течет с определенной скоростью через трубку с одинаковым сечением, то протекать она будет бесшумно (рис. 17.7, а).
Рис. 17.7.Схема возникновения сердечных шумов:
а — отсутствие шума, б— возникновение шума при сужении сосуда, в — возникновение шума при расширении сосуда, г — возникновение шума при сообщении сосудов
Если на ограниченном участке трубки имеется сужение и через нее пропустить жидкость с той же скоростью, то перед сужением и после него в трубке возникнут вихревые движения (рис. 17.7,6), которые и вызовут образование шума в этом месте. Такой шум наблюдается над склеротической бляшкой.
Если на ограниченном участке имеется расширение сосуда и через него пропустить жидкость с той же скоростью, то при движении из узкой в расширенную часть трубки возникнут вихревые потоки, которые и создадут условия для возникновения шума (рис. 17.7, в). Такой шум наблюдается при аневризме аорты и других сосудов.
Шум может также возникнуть если пропускать жидкость через трубки, которые имеют между собой сообщение (рис. 17.7, г). Такой шум наблюдается при незаращении баталова протока и при артерио-венозной аневризме. Кроме сужения просвета трубки, большое значение в возникновении шума имеет скорость тока жидкости: чем она больше, тем шум сильнее и наоборот.
Для возникновения шума имеют значение и свойства жидкости, в частности, ее вязкость.
Точно такие же условия могут возникнуть и при развитии патологических процессов на клапанах сердца (рис. 17.8).
В норме у здорового человека кровь из предсердий в желудочки во время диастолы течет беззвучно, так как атриовентрикулярные отверстия широки и через них свободно проходят два пальца.
Рис. 17.8.Механизм возникновения шумов при пороках сердца: а — недостаточность митрального клапана, б — митральный стеноз, в — сужение устья аорты, г — недостаточность клапанов аорты: ЛВ — легочная вена, ЛП — левое предсердие, ЛЖ — левый желудочек, А — аорта
Но если левое атриовентрикулярное отверстие становится узким (митральный стеноз) из-за сращения и склерозирования створок митрального клапана и кольца, к которому они прикреплены, то при прохождении крови через его узкое отверстие возникают вихревые движения крови, колебания створок клапана, что и ведет к образованию шума во время диастолы (см. рис. 17.8, б).
Шум может образоваться также при сужении устья аорты или легочной артерии, когда кровь при сокращении желудочков будет проходить в сосуды через суженное отверстие. Этот шум прослушивается во время систолы (см. рис. 17.8, в); при недостаточности митрального клапана (см. рис. 17.8, а); при недостаточности клапанов аорты (см. рис. 17.8, г) кровь, вследствие невозможности створок полностью закрыть аортальное отверстие, поступает частично обратно из аорты в левый желудочек во время диастолы, образуя при этом диастолический шум.
Работа сердца
Сердце выполняет работу, создавая давление и сообщая крови кинетическую энергию.
Работа любого желудочка может быть вычислена по следующей формуле: 
где Q — выброс крови из желудочка за одно сокращение (мл); R — сопротивление кровотоку на выходное или среднее давление в аорте или легочной артерии; q — ускорение силы тяжести (9,8м/с2).
Для левого желудочка взрослого здорового человека характерны следующие данные: Q = 80 мл; R = 100 мл рт. ст. (или 1,36 М • Н2О); v = 0,5 м/с; работа равна 80 • 1,36 + 1 /2(20/9,8) = 109 + 1 = 110 г-м (грамм-метр) за одно сокращение. При частоте сердцебиений 70 ударов в минуту, работа в минуту равна 7,7 кгм.
Поскольку каждый миллилитр кислорода (О2), используемый сердцем, эквивалентен примерно 2,06 кгм, работа левого желудочка за минуту, равная 7,7 кгм, эквивалентна примерно 3,7 мл кислорода.
В норме правый желудочек создает гораздо меньшее давление, поэтому его работа в минуту намного меньше; общая работа желудочков эквивалентна потреблению 4,5 мл О2. Общее потребление О2 сердцем значительно выше и составляет примерно 30 мл в минуту.
Отношение количества О2, эквивалентного произведенной механической работе, к общему количеству кислорода, использованному в течение минуты, отражает механическую эффективность сердца. В данном примере она равна 15%.
Работа левого желудочка, перекачивающего при среднем давлении 100 мм рт. ст. (135 г/см2) 5 л (5000 см3) крови в минуту, составляет:
5000 • 135 = 675 000 г • см = 6,75 кг • м (за 1 мин).
Коэффициент полезного действия (КПД) сердца
КПД, равный отношению совершенной работы к затраченной энергии составляет всего 14—25%, что говорит о значительных потерях энергии.
При физической работе (нагрузке) и тренировке КПД сердца может увеличиваться. При повышении АД нагрузка на сердце становится больше, а КПД уменьшается. Поэтому для облегчения работы сердца желательно, чтобы кровяное давление было сравнительно низким, а сердечный выброс — большим.
Работа сердца за удар — внешняя работа, совершаемая сердцем за одно сокращение. По представлениям О. Франка, механическая работа сердца равна сумме работ: по перемещению ударного объема крови против давления в магистральных артериях, по сообщению крови кинетической энергии, по созданию упругого напряжения в стенке миокарда и по передвижению участка сердца. Из этой суммы (по О. Франку) следует вычесть потенциальную энергию упругих сил, действующих в миокарде, и кинетическую энергию притекающей к сердцу крови. Однако значительно чаще работа сердца за удар определяют как сумму работ по перемещению ударного объема крови против давления в магистральных артериях и сообщению этой крови кинетической энергии:
В покое у молодых лиц работа сердца по сообщению крови кинетической энергии составляет лишь около 3—4% от общей работы сердца за удар. Однако при физической нагрузке, а также у пожилых людей (в обоих случаях скорость тока крови в аорте возрастает) работа по сообщению крови кинетической энергии существенно выше.
Факторы, обеспечивающие движение крови, по сосудам — в каждом сегменте сосудистого русла движение крови осуществляется за счет перепада давления на его проксимальном и дистальном концах. В сосудистом русле различают силы, действующие на кровь в противоположных направлениях. Одно направление обеспечивается деятельностью сердца (создает энергию, расходуемую по мере продвижения крови), изменением тонуса сосудов, сокращением поперечно-полосатой мускулатуры. В другом направлении сила обеспечивается присасывающей функцией грудной клетки и сердца. Венозное давление в сосудах, находящихся внутри грудной клетки, ниже, чем в экстраторакальных венах, что способствует созданию перепада между давлением в венах и правым предсердием.