МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМ
PDF

Ключевые слова

отрицательное внутригрудное давление
венозный возврат
сердечный выброс
давление и кровоток в легочной артерии
легочное сосудистое сопротивление
дыхание с положительным давлением в конце выдоха

Как цитировать

Евлахов, В. И., Поясов, И. З., & Овсянников, В. И. (2019). МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ И ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 106(2), 189–204. https://doi.org/10.31857/S0869813920020041

Аннотация

В обзоре рассмотрены механизмы взаимодействия сердечно-сосудистой и дыхательной систем при естественном дыхании и искусственной вентиляции легких. Отмечены взаимосвязи между сдвигами внутригрудного давления, венозного возврата крови к сердцу и сердечного выброса; изменениями внутригрудного давления и легочной гемодинамики; величиной внутригрудного давления и сократимостью правого и левого желудочков сердца; сменой фаз дыхания и сдвигами частоты сердечных сокращений; изменениями деятельности дыхательной мускулатуры и системы кровообращения. Фазные колебания венозного кровотока (увеличение на вдохе и снижение на выдохе) проявляются в результате сдвигов как внутригрудного, так и трансдиафрагмального давления. Однако присасывающее действие грудной клетки на среднюю величину венозного притока практически отсутствует. При смене фаз дыхания изменения венозного возврата и легочного кровотока противоположны сдвигам сердечного выброса и артериального давления, что обусловлено изменениями емкости и сопротивления сосудов легких. В условиях искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха сдвиги сердечного выброса зависят от соотношений величин венозного возврата крови к сердцу, сократимости миокарда правого желудочка, оттока крови по легочным венам и сократимости миокарда левого желудочка. При взаимодействии систем дыхания и кровообращения важное значение имеют рефлекторные нейрогенные влияния на сердце и сосуды с рецепторов легких и дыхательных мышц.

https://doi.org/10.31857/S0869813920020041
PDF

Литература

Bronicki R.A., Anas N.G. Cardiopulmonary interaction. Pediatr Crit Care Med. 10 (3): 313-322. 2009.

Magder S. Heart-Lung interaction in spontaneous breathing subjects: the basics. Ann Transl Med. 6 (18): 348. 2018.

Mahmood S.S., Pinsky M.R. Heart-lung interactions during mechanical ventilation: the basics. Ann Transl Med. 6 (18): 349. 2018.

Pinsky M.R. Heart–lung interactions. Curr Opin Crit Care 13:528-531. 2007.

Rigby M.L., Rosenthal M. Cardiorespiratory Interactions in Paediatrics: 'It's (almost always) the circulation stupid!'. Paediatr Respir Rev. 22: 60-65. 2017.

Verhoeff K., Mitchell J.R. Cardiopulmonary physiology: why the heart and lungs are inextricably linked. Adv Physiol Educ. 41 (3): 348 - 353. 2017.

Pinsky M.R. Cardiovascular issues in respiratory care. Chest. 128 (1): 592S – 597S. 2005.

Pinsky M.R. Functional Hemodynamic Monitoring. Crit Care Clin. 31 (1): 89 - 111. 2015.

Pinsky M.R. The right ventricle: interaction with the pulmonary circulation. Crit Care 20:266-275. 2016.

Pinsky M.R. Cardiopulmonary Interactions: Physiologic Basis and Clinical Applications. Ann Am Thorac Soc. (Suppl.1). 15(2): S45-S48. 2018.

Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. Механизмы формирования венозного возврата крови к сердцу. Мед акад журн. 2(1): 3-18. 2002. [Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. The mechanisms of the venous return formation. Med Acad J. 2 (1): 3-18. 2002. (In Russ)].

Ayabakan C., Ozkutlu S. Normal patterns of flow in the superior caval, hepatic and pulmonary veins as measured using Doppler echocardiography during childhood. Cardiol Young. 13 (2): 143-151. 2003.

Claessen G., Claus P., Delcroix M., Bogaert J., La Gerche A., Heidbuchel H. Interaction between respiration and right versus left ventricular volumes at rest and during exercise: a real-time cardiac magnetic resonance study. Am J Physiol. (Heart Circ Physiol.) 306(6):H816-H824. 2014.

Goldstein D.S., Cheshire W.P. Beat-to-beat blood pressure and heart rate responses to the Valsalva maneuver. Clin Auton Res. 27 (6): 361-367. 2017.

Gorgulu S., Eksik A., Ere B. M., Celik S., Uslu N., Yildirim A., Dagdevii en B., Tezel T. Assessment of the effects of various maneuvers on both atrial pressure changes. Int J Cardiol. 92 (2): 241 - 245. 2003.

Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. Характер изменения кровотока в сосудах бассейна нижней полой вены при увеличении отрицательного внутригрудного давления. Бюлл экспер биол мед. 129 (3): 248-251. 2000. [Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. Changes in blood flow in vessels of the inferior vena cava region under negative intrathoracic pressure. Biull Eksp Biol Med. 129 (3): 248-251. 2000. (In Russ)].

Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. О роли отрицательного внутригрудного давления в изменении венозного возврата крови к сердцу. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 87 (1): 14-22. 2001. [Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. Effect of negative intrathoracic pressure on venous return. Russ J Physiol. 87 (1): 14-22. 2001. (In Russ)].

Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. О роли сил «vis a fronte» в формировании венозного возврата крови к сердцу. Вестник РАМН. 12: 3-9. 2002. [Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. The role of forces "vis a fronte" in the formation of venous return of blood to the heart. Vestn Ross Akad Med Nauk. 12: 3-9. 2002. (In Russ)].

Евлахов В.И., Поясов И.З. Артериальный и венозный кровоток при глубоком дыхании в условиях орто- и антиортостатического воздействий. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 87 (1): 37-42. 2001. [Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. Arterial and venous blood flows in cats in deep respiration following orthostatic and antiorthostatic tilts. Russ J Physiol. 87 (1): 37-42. 2001. ( In Russ.)].

Brengelmann G.L. Venous return and the physical connection between distribution of segmental pressures and volumes. Am J Physiol. Heart Circ Physiol. 317 (5): H939 -H953. 2019.

Chemla D., Berthelot E., Assayag P., Attal P., Hervé P. Physiopathologie hémodynamique du ventricule droit. Rev Mal Respir. 35 (10): 1050 - 1062. 2018.

Gelman S. Venous function and central venous pressure: a physiologic story. Anesthesiology. 108 (4): 735 - 748. 2008.

Magder S. The classical Guyton view that mean systemic pressure, right atrial pressure, and venous resistance govern venous return is/is not correct. J Appl Physiol. 101 (5): 1533-1536. 2006.

Mukkamala R., Cohen R.J., Mark R.G. A computational model-based validation of Guyton’s analysis of cardiac output and venous return curves. Comput Cardiol. 29 (5): 561 - 564. 2002.

Pang C.C. Measurment of body venous tone. J Pharmacol Toxicol Methods. 44 (2): 341 - 360. 2000.

Moller P.W., Winkler B., Hurni S., Heinisch P.P., Bloch A., Sondergaard S., Jakob S.M., Takala J., Berger D. Right atrial pressure and venous return during cardiopulmonary bypass. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 313(2):H408-H420. 2017.

Beard D.A., Feigl E.O. Understanding Guyton's venous return curves. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 301:H629-H633. 2011.

Bendjelit K. Right atrial pressure: Determinant or result of change in venous return? Chest. 128 (5): 3639-3640. 2005.

Tyberg J.V. How changes in venous capacitance modulate cardiac output. Pflugers Arch Eur J Physiol. 445 (1): 10 - 17. 2002.

Brengelmann G.L. A critical analysis of the view that right atrial pressure determines venous return. J Appl Physiol. 94 (3): 849-859. 2003.

Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. О роли постоянства давления в правом предсердии в формировании величины венозного возврата крови к сердцу. Рос физиол журн им. И.М. Сеченова. 87 (5): 670-678. 2001. [Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyasov I.Z. The constant level of the right atrial pressure and its role in the venous return characteristics. Russ J Physiol. 87 (5): 670-678. 2001. (In Russ)].

Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. Relationship between venous return and right-atrial pressure. Bull Exp Biol Med. 131 (5): 421-423. 2001.

Tkachenko B.I., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. Relationships between venous return and blood pressure in caval veins and right atrium during pressor stimulation. Bull Exp Biol Med. 132 (4): 926-928. 2001.

Самойленко А.В., Юров А.Ю., Евлахов В.И., Поясов И.З. Актуальные вопросы регуляции венозного возврата. Мед акад журн. 10 (4): 7-20. 2010. [Samoilenko A.V., Yurov A. Yu., Evlakhov V.I., Poyassov I.Z. The actual questions of the venous return regulation. Med Acad J. 10 (4): 7-20. 2010. (In Russ)].

Поясов И.З. Функции органных сосудов при пульсирующем кровотоке. Рос физиол журн. им. И.М.Сеченова. 97 (1): 35-46. 2011. [Poyassov I.Z. The functions of the organ vessels during pulsatile flow. Russ J Physiol. 97 (1): 35-36. 2011. (In Russ)].

Grübler M.R., Wigger O., Berger D., Blöchlinger S. Basic concepts of heart-lung interactions during mechanical ventilation. Swiss Med Wkly. 147: w14491. 2017.

Luecke T., Pelosi P. Clinical review: Positive end-expiratory pressure and cardiac output. Critical Care. 9: 607- 621. 2005.

Rouby J.J., Lu Q., Goldstein I. Selecting the right level of positive end-expiratory pressure in patients with acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 165 (3): 1182 - 1186. 2002.

Schmitt J.M., Vieillard-Baron A., Augarde R., Prin S., Page B., Jardin.F: Positive end-expiratory pressure titration in acute respiratory distress syndrome patients: impact on right ventricular outflow impedance evaluated by pulmonary artery Doppler flow velocity measurements. Crit Care Med. 29 (3): 1154 - 1158. 2001.

Bendjelid K., Romand J.-A. Interdépendance cœur–poumons chez le patient ventilé par pression positive. Ann Franç d’Anesthésie et de Réanimation. 26: 211-217. 2007.

Berger D., Takala J. Determinants of systemic venous return and the impact of positive pressure ventilation. Ann Transl Med. 6 (18):350. 2018.

Marini M., Caretta G., Vagnarelli F., Lucà F., Biscottini E., Lavorgna A., Procaccini V., Riva L., Vianello G., Aspromonte N., Mortara A., De Maria R., Capasso P., Valente S., Gulizia M.M. Hemodynamic effects of positive end-expiratory pressure. G. Ital Cardiol (Rome). 18 (6): 505-512. 2017.

Jellinek H., Krenn H., Oczenski W., Veit F., Schwartz S., Fitzgerald R.D. Influence of positive airway pressure on the pressure gradient for venous return in humans. J Appl Physiol. 88 (3): 926-932. 2000.

Евлахов В.И., Овсянников В.И., Поясов И.З., Шайдаков Е.В. Современные аспекты регуляции легочного кровообращения в норме и при экспериментальной патологии. Мед акад журн. 13(4): 54-65. 2013. [Evlakhov V.I., Ovsyannikov V.I., Poyassov I.Z., Shaidakov E.V. Modern aspects of the pulmonary hemodynamics regulation in normal conditions and experimental pathology. Med Acad J. 13(4): 54-65. 2013 (In Russ)].

Hedenstiera G. Pulmonary perfusion during anesthesia and mechanical ventilation. Minerva Anestesiol. 71 (4): 319 - 324. 2005.

Hollander E.H., Dobson G.M., Wang J.J., Parker K.H., Tyberg J.V. Direct and series transmission of left atrial pressure perturbations to the pulmonary artery: a study using wave-intensity analysis. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 286 (2): H267 - H275. 2004.

Presson R.G. Jr., Baumgartner W.A. Jr., Peterson A.J., Glenny R.W., Wagner W.W. Jr. Pulmonary capillaries are recruited during pulsatile flow. J Appl Physiol. 92 (3): 1183 - 1190. 2002.

Gao Y., Raj J.U. Role of veins in regulation of pulmonary circulation. Am J Physiol Lung Cell Mol. Physiol. 288 (2): L213 - L226. 2005.

Sanders W., Parent J., Abaied J.L., Forehand R., Coyne S., Dyer W.J. The Longitudinal Impact of Screen Time on Adolescent Development: Moderation by Respiratory Sinus Arrhythmia. J Adolesc Health. 63 (4): 459 - 465. 2018.

Mestanik M., Mestanikova A., Langer P., Grendar M., Jurko A., Sekaninova N., Visnovcova N., Tonhajzerova I. Respiratory sinus arrhythmia - testing the method of choice for evaluation of cardiovagal regulation. Respir. Physiol Neurobiol. 259 (1):86-92. 2019.

Grossman P., Taylor E.W. Toward understanding respiratory sinus arrhythmia: relations to cardiac vagal tone, evolution and biobehavioral functions. Biol Psychol. 74 (3): 263 - 285. 2007.

Jaenisch R.B., Quagliotto E., Chechi C., Calegari L., Dos Santos F., Borghi-Silva A., Dal Lago P. Respiratory Muscle Training Improves Chemoreflex Response, Heart Rate Variability, and Respiratory Mechanics in Rats With Heart Failure. Can J Cardiol. 33 (4): 508 - 514. 2017.

Laohachai K., Winlaw D., Selvadurai H., Gnanappa G.K., d'Udekem Y., Celermajer D., Ayer J. Inspiratory Muscle Training Is Associated With Improved Inspiratory Muscle Strength, Resting Cardiac Output, and the Ventilatory Efficiency of Exercise in Patients With a Fontan Circulation. J Am Heart Assoc. 6 (8):e005750. 1-11. 2017.

Moreno A.M., Toledo-Arruda A.C., Lima J.S., Duarte C.S., Villacorta H., Nóbrega A.C. Inspiratory Muscle Training Improves Intercostal and Forearm Muscle Oxygenation in Patients With Chronic Heart Failure: Evidence of the Origin of the Respiratory Metaboreflex. J Card Fail. 23 (9): 672 - 679. 2017.