Наиболее часто инварианты, близкие к ЗП, встречаются в строении и функционировании сердца. Даже расположение сердца в грудной клетке приближается к этой закономерности. Примерно 1/3 сердца располагается в правой половине грудной клетки и 2/3 в левой. Оптимизация работы сердца также обусловлена золотыми числами и их свойствами. Золотые числа составляют основу законов композиции сердечных структур. Каждое звено в системе сердца, начиная от субклеточных элементов кардиомиоцита до сердечной мышцы в целом, оптимально организовано в покое согласно ЗП и претерпевает оптимальные преобразования золотых отношений при физической нагрузке (Цветков В. Д., 1999).
Особенно отчетливо ЗП прослеживается при исследовании временных характеристик деятельности сердца. Известно, что длительность электромеханической систолы практически равна длительности электрической. А это значит, что продолжительность систолы желудочков легко можно определить на ЭКГ по интервалу Q T. Давно отмечено, что при частоте сердечных сокращений, равной 60 ударов в минуту, интервал Q T в среднем равняется 0,385 c, а интервал T Q 0,615 с, что соответствует числам ЗП. Эти числа были получены автором эмпирическим путем и не рассматривались с позиции ЗП, хотя они отражают эту пропорцию. То же самое можно сказать о систолическом показателе (СП), предложенном Л. И. Фогельсоном и И. А. Черногоровым (Фогельсон Л. И., 1957) для диагностики поражений мышцы сердца:
где Q T и R R интервалы ЭКГ.
Н. В. Дмитриева (1989), используя геометрический анализ ЭКГ, установила, что у здоровых людей в геометрической модели кардиоцикла, представленной в виде треугольника, соотношение длительности диастолы, общей систолы и всего кардиоцикла равно 0,388: 0,612: 1, а соотношение продолжительности систолы желудочков и общей систолы составляет 0,6: 1. Эти соотношения близки к ЗП, отклонение составило 5 %. Для характеристики деятельности сердца как целостной системы Н. В. Дмитриева [и др.] (1991) предложили совокупную пропорцию параметров ЭКГ, соответствующую «золотому вурфу» (1,309) и представленную в следующем виде:
где QT, QRS, RR, RQ, R P и R T интервалы ЭКГ.
Это соотношение у здоровых лиц составило 1,285 ± 0,065, т. е. отклонение от «золотого вурфа» было менее 5 %. По данным этих авторов, такое соотношение позволяет характеризовать оптимальный уровень миокардиального гомеостаза. Он определяется по степени координации деятельности миокарда предсердий и желудочков, по асинхронности фаз их сокращения и расслабления.
Наряду с этим, по соотношению отдельных параметров можно описать различные стороны деятельности сердца. Известно, что продолжительность кардиоцикла связана с экстракардиальными системами регуляции, в том числе с симпатическими и парасимпатическими нервами. Авторы утверждают, что отношение общей систолы к длительности кардиоцикла (K1) хорошо отражает экстракардиальную регуляцию сердечной деятельности:
где P Q продолжительность систолы предсердий, Q T продолжительность систолы желудочков, R R продолжительность кардиоцикла.
Нарастание частоты сердцебиений сопровождается увеличением данного показателя, урежение пульса снижением.
П. П. Черныш (2003) предложил использовать отношение полной систолы к кардиоциклу для определения типа регуляции вегетативной нервной системой (симпатической или парасимпатической). Преобладание парасимпатических влияний ведет к уменьшению данного показателя, при симпатикотонии наблюдается противоположная картина. Это отношение позволяет судить о преобладании тонуса симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы более точно, чем индекс Кердо. При наличии ХСН отношение длительности полной систолы к кардиоциклу увеличивается и определяет степень выраженности ХСН, что указывает на активацию симпатической нервной системы.
Показателем работы внутреннего контура регуляции сердца, предложенным Н. В. Дмитриевой [и др.] (1991), является отношение длительности систолы желудочков к общей систоле (K2):
где QRS желудочковый комплекс, остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.
Показателем работы внутреннего контура регуляции сердца, предложенным Н. В. Дмитриевой [и др.] (1991), является отношение длительности систолы желудочков к общей систоле (K2):
где QRS желудочковый комплекс, остальные обозначения те же, что и в предыдущей формуле.
Далее пойдет речь о гармонии структуры и функционирования сердца у людей и животных. В. Д. Цветков (1993; 1999) установил, что у млекопитающих в основе соотношения временных, механических, объемных и кровотоковых параметров лежат свойства ЗС. По его данным, продолжительность систолы, диастолы и всего кардиоцикла образует пропорцию ЗС (0,382: 0,618: 1). ЗС, или представленная в нем аффинная симметрия, в чистом виде присуще структурам сердечного цикла только в «золотом» режиме кровообращения. Такой режим соответствует покою при частоте сердцебиений, равной 63 уд/мин для человека, 94 уд/мин для собаки. За счет ЗП удается достичь такого сопряжения с сосудистой системой, при котором сердце функционирует с минимальными затратами мышечной энергии.
В результате проведенных нами исследований удалось установить, что ЗП систолы и диастолы к кардиоциклу, систолы к диастоле у мужчин и женщин выявлялись при разных частотах сердцебиений (Малов Ю. С., 2008; 2009). Эти отношения, близкие к 0,618, наблюдались у мужчин при частоте сердечных сокращений (ЧСС) 64 уд/мин, у женщин 55 уд/мин. При увеличении ЧСС уменьшается продолжительность систолы и диастолы, но при этом время диастолы сокращается быстрее, чем систолы. Продолжительность систолы становится больше, чем продолжительность диастолы. При ЧСС 168 уд/мин у мужчин и 144 уд/мин у женщин отношение систолы к кардиоциклу составляет 0,618, диастолы к кардиоциклу 0,382, а отношение систолы к диастоле приближается к величине ЗП, соответствующей 1,618. Частоты сердечных сокращений, при которых наблюдается ЗП, у женщин соответствуют числам Фибоначчи, у мужчин близки к ряду чисел, полученных от сложения через одно чисел Люка (65 и 170). Этот ряд представлен следующими числами: 15, 25, 40, 65, 105, 170 и т. д. Деленные на 5, они дают ряд чисел Фибоначчи. Следует заметить, что отношение максимальной ЧСС к оптимальной, наиболее экономичной, у женщин составляет 2,618, или квадрат 1,618, у мужчин 2,625, или квадрат 1,620.
По-видимому, это наибольшие частоты, при которых сердце работает в пределах функциональных возможностей. Они определяют оптимальные преобразования сердца при физической нагрузке. Дальнейшее увеличение ЧСС может сопровождаться перенапряжением и повреждением мышцы сердца. Известно, что частота пульса, равная 170 уд/мин, является предельной при физических нагрузках. Это обосновано тем, что взаимосвязь между ЧСС и мощностью выполняемой физической нагрузки имеет линейный характер у большинства здоровых людей вплоть до частоты пульса 170 уд/мин. При более высокой частоте пульса эта линейная зависимость нарушается. Можно предположить, что сердце работает в пределах физиологических возможностей, когда отношение систолы к диастоле не выходит за рамки инвариант ЗП: от 0,618 до 1,618.
Различие мужчин и женщин наблюдается не только на антропологическом уровне, но и в работе сердца. У женщин систола желудочков продолжительнее, ее отношение к этому же параметру у мужчин в среднем составляет 1,081. Пропорция между отношениями продолжительности систолы к кардиоциклу у женщин и мужчин равняется, по нашим данным, 1,079. Это близко к соотношению среднего роста мужчин и женщин, которое составляет 1,072. Таково же в среднем отношение частей мужского и женского тела (15: 14). Отношение ЧСС у мужчин и женщин при ЗП (0,618 и 1,618) составляет 1,118 и 1,154, что является квадратом чисел 1,057 и 1,074, отражающих различие частей тела мужчин и женщин. Параметры структуры и функций органов мужчин и женщин, так же как пропорции их тел, отклоняются в разные стороны от золотой пропорции. Для тела человека характерно не только стремление к ЗП, но и отклонение от нее, связанное с половыми и индивидуальными особенностями, своеобразные «вариации на тему ЗП» (Васютинский Н. А., 2006).
А. М. Жирков (1995) на 46 добровольцах показал, что продолжительность систолы, диастолы и кардиоцикла при нормосистолии образует ЗП, а именно 0,382: 0,618: 1. Изменение соотношения продолжительности систолы с изучаемыми параметрами он использовал для диагностики гипертонической болезни (ГБ) и прогноза течения инфаркта миокарда (ИМ).
Оказалось, что показатели пульсового, минимального и максимального артериального давления (АД) находятся в отношении 0,365: 0,635: 1, т. е. близки к ЗП. Характерно, что это соотношение в аорте не изменяется при разном уровне нагрузки и разной частоте сердцебиений.