TERRA MEDICA nova №4(13),1998 г.

КАРДИОЛОГИЯ

"Золотое сечение"* и деятельность сердца

В. А. Цветков
кандидат биологических наук

Научный центр, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, Московская обл., Россия

Идея о гармоничности мира и систем, связанная с отношениями противоположностей внутри объекта, не нова. Она восходит к философии Древней Греции. "Бог, — учил великий философ и геометр Пифагор, — это единство, а мир состоит из противоположностей. То, что приводит противоположности к единству и создает все в космосе, есть гармония. Гармония является божественной и заключается в числовых отношениях..." [I]. В наши дни идея гармонии систем приобретает все большее признание. Предпринимаются усилия по выявлению меры структурной гармонии систем, исходя из противоположностей в объекте, ибо, как пишет Э. М. Сороко, "гармония не обладает каким-либо смыслом вне противоречивости" [2].

Деятельность сердца характеризуется периодической сменой двух противоположных состояний миокарда — напряжения (систолы) и расслабления (диастолы). Нами впервые исследована структурная гармония сердца человека и млекопитающих в покое и при физических нагрузках [3-5]. На основе общей теории систем, разработанной Ю. А. Урманцевым [б], мы изучали сердце как систему в естественном единстве ее функций, структуры и организации. Гармоническая деятельность сердца связана с некоторым "набором" противоположностей в кардиоцикле, а именно с систолической и диастолической составляющими важнейших параметров деятельности сердца, таких, например, как длительность кардиоцикла, давление в аорте, объем левого желудочка, коронарный кровоток и т.д. Решено было проанализировать, в каком количественном соотношении между собой находятся эти противоположности. В качестве объекта исследования была выбрана структура сердечного цикла (ССЦ) того или иного параметра, включающая в себя систолическую и диастолическую части параметра и их сумму. Для математической оценки относительных изменений этих параметров при изменении физической нагрузки было принято отношение n /n 0, где n 0 — частота сердцебиения в покое, n — частота, соответствующая установившемуся режиму кровообращения организма при некоторой постоянной кратковременной нагрузке (5-10 мин). Анализу подвергались данные, полученные в эксперименте на здоровых взрослых людях и животных.

Нами установлено, что для каждого вида животных существует частота сердцебиений n зс, при которой длительности систолы, диастолы и всего кардиоцикла соотносятся между собою по пропорции "золотого сечения" (таблица).

Следует отметить, что "золотая" частота практически равна сердечному ритму здоровых, физически активных организмов в покое: для человека n зс = 63 уд/мин, для собаки n зс = 94 уд/мин. Деятельность сердца при n зс соответствует "золотому" режиму кровоснабжения организма человека и животных.

Нами [4-5] показано, что "золотой" режим кровоснабжения всего организма (и самого сердца в частности) является наиболее экономичным по сравнению с другими режимами, соответствующими различным уровням нагрузки: чем больше с увеличением нагрузки временная структура отклоняется от "золотого" соотношения (n /n зс = 1) тем больше энергетическая "цена" изгнания единичного объема крови.

______________________________

 

 

 

 

Рисунок. Электрокардиограмма человека по В.Д.Цветкову(1984): ts(n ), tp(n ), t(n ) - длительности систолы, диастолы и кардиоцикла, соответственно, при частоте сердцебиений n ; P,Q,R,S,T -зубцы ЭКГ.

 

'Таблица. Математическая оценка параметров ССЦ в условиях покоя и физической нагрузки

Параметры структуры сердечного цикла и Математическаязависимость в покое и при нагрузке

Временная ССЦ (t) включает в себя длительности систолы ts, диастолы t0 и продолжительность всего кардиоцикла t. Под длительностью систолы подразумевается время электромеханических процессов, практически равное продолжительности электрической систолы (рисунок).

Механическая ССЦ (Р) включает в себя среднее давление в аорте Р и его систолическую Ps и диасто-лическую р0 составляющие, отнесенные к длительности сердечного цикла.

Объемная ССЦ (V) включает в себя ударный объем (объем изгнанной крови) VS, остаточный объем (в конце изгнания) VD конечный диастолический объем V левого желудочка.

Кровотоковая ССЦ (Q) включает в себя объем крови, протекающий через микроциркуляторное русло сердца в течение сердечного цикла, Q и его систолическую QS и диастолическую QD составляющие, отнесенные к длительности кардиоцикла.

Примечание. Пределы отклонения исследуемых параметров от идеальных - 2-6%.

 

Нами [4-5] были также проанализированы ССЦ гемодинамических параметров микроциркуляторного участка коронарного русла (артериолы и капилляры) в условиях покоя и мышечной нагрузки. Было установлено, что в "золотом" режиме кровоснабжения организмов ССЦ рассмотренных параметров (давление, кровоток, объем и проводимость микроциркулярной сети) соответствуют "золотому сечению". В этом режиме транспорт единичного объема кислорода в сердечные клетки имеет минимально возможную энергетическую "цену". В условиях мышечной работы эта "цена" возрастает пропорционально интенсивности физической нагрузки. Интересно отметить при этом, что скорость отдачи кислорода в капиллярах и прекапиллярных артериолах сердца соответствует числам Фибоначчи и в покое и при любой нагрузке.

Анализ особенностей архитектоники кардиомиоцитов и сердечной мышцы в целом, а также сопряжения сердца с аортой и всей сердечно-сосудистой системой организма [4-5] позволяет заключить, что адекватная механическая деятельность сердца как насоса, перекачивающего кровь из вен в артерии, осуществляется при минимально возможном расходе энергии и мышечного вещества и соответствует пропорции "золотого сечения" и числовому ряду Фибоначчи.

Необходимо отметить, что потребление кислорода на единицу производимой сердцем работы также сведено к минимуму. Показано, что доставка этого минимального количества кислорода к месту его утилизации в миокарде происходит с минимально возможными затратами энергии, крови и сосудистого материала [4-5].

В итоге проведенного исследования выявилась общая закономерность: каждое звено в системе сердца, начиная с субклеточных параметров кардиомиоцита до сердечной мышцы, от структур эритроцита до крови в целом, от отдельного сосуда до коронарного русла, имеет оптимальную организацию и "золотое сечение" является гарантом нормального, оптимального функционирования сердца и всей системы кровоснабжения организма.

 

 

 

Литература

1. Варден БЛ, ван дер. Пробуждающаяся наука. М: Гос изд-во ФМЛ, 1959.146с.

2. Сорока ЭМ. Структурная гармония систем. Минск: Наука и техника,1984.264 сс.

3. Цветков ВД. Ряды Фибоначчи и оптимальная организация сердечной деятельности млекопитающих. Пущино: НЦБИ АН СССР, 1984. 19 сс.

4. Цветков ВД. Системная организация деятельности сердца млекопитающих. Пущино: ПНЦ РАН, 1993. 134 сс.

5. Цветков ВД. Сердце, "золотое сечение" и симметрия. Пущино: ПНЦ РАН, 1997.170 ее.

6. Урманцев ЮА. Симметрия природы и природа симметрии. М: Мысль, 1974. 229 ее.