Минутный объем кровотока формула. Систолический и минутный объем сердца. Как определить показатели систолической функции сердца

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СЕРДЦА.

Основной функцией сердца является нагнетание крови в систему сосудов. Насосная функция сердца характеризуется несколькими показателями. Одним из важнейших показателей работы сердца является минутный объем кровообращения (МОК) - количество крови, выбрасываемое желудочками сердца в минуту. МОК левого и правого желудочков одинаков. Синонимом понятия МОК является термин «сердечный выброс» (СВ). МОК - это интегральный показатель работы сердца, зависящий от величины систолического объема (СО) - количества крови (мл; л), выбрасываемого сердцем за одно сокращение, и ЧСС. Таким образом, МОК (л/мин) = СО (л) х ЧСС (уд/мин). В зависимости от характера деятельности человека в данный момент времени (особенности физической работы, поза, степень психоэмоционального напряжения и др.) доля вклада ЧСС и СО в изменения МОК различна. Ориентировочные величины ЧСС, СО и МОК в зависимости от положения тела, пола, физической подготовленности и уровня физической активности представлены в табл. 7.1.

Частота сердечных сокращений

ЧСС в покое. ЧСС - один из самых информативных показателей состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом. Начиная с рождения и до 20-30 лет ЧСС в покое снижается со 100-110 до 70 уд/мин у молодых нетренированных мужчин и до 75 уд/мин у женщин. В дальнейшем, с увеличением возраста, ЧСС незначительно возрастает: у 60-76-летних в покое по сравнению с молодыми на 5-8 уд/мин.

ЧСС при мышечной работе. Единственной возможностью повысить доставку кислорода к работающим мышцам является увеличение объема крови, поступающей к ним в единицу времени. Для этого должен возрасти МОК. Поскольку ЧСС прямо влияет на величину МОК, то повышение ЧСС при мышечной работе является обязательным механизмом, направленным на удовлетворение значительно возрастающих нужд метаболизма. Изменения ЧСС при работе показаны на рис. 7.6.

Если мощность циклической работы выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления кислорода - МПК), то ЧСС возрастает в линейной зависимости от мощности работы (потребления Ог, рис. 7.7). У женщин при условии равного с мужчинами потребления Ог ЧСС обычно на 10-12 уд/мин выше.

Наличие прямо пропорциональной зависимости между мощностью работы и величиной ЧСС делает частоту пульса важным информативным показателем в практической деятельности тренера и педагога. При многих видах мышечной деятельности ЧСС - точный и легкоопределяемый показатель интенсивности выполняемых физических нагрузок, физиологической стоимости работы, особенностей протекания периодов восстановления.

Для практических нужд необходимо знать величину максимальной ЧСС у лиц разного пола и возраста. С возрастом максимальные величины ЧСС как у мужчин, так и у женщин снижаются (рис. 7.8.). Точную величину ЧСС у каждого конкретного человека можно определить лишь опытным путем, регистрируя частоту пульса во время работы возрастающей мощности на велоэргометре. Практически для ориентировочного суждения о максимальной ЧСС человека (независимо от пола) используют формулу: ЧССмаКс = 220 - возраст (в годах).

Систолический объем сердца

Систолический (ударный) объем сердца - это количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одно сокращение. Наряду с ЧСС СО оказывает существенное влияние на величину МОК. У взрослых мужчин СО может меняться от 60-70 до 120-190 мл, а у женщин - от 40-50 до 90-150 мл (см. табл. 7.1).

СО - это разность между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами. Следовательно, увеличение СО может происходить как посредством большего заполнения полостей желудочков в диастолу (увеличение конечно-диастолического объема), так и посредством увеличения силы сокращения и уменьшения количества крови, остающейся в желудочках в конце систолы (уменьшение конечно-систолического объема). Изменения СО при мышечной работе. В самом начале работы из-за относительной инертности механизмов, приводящих к увеличению кровоснабжения скелетных мышц, венозный возврат возрастает сравнительно медленно. В это время увеличение СО происходит в основном благодаря увеличению силы сокращения миокарда и уменьшению конечно-систолического объема. По мере продолжения циклической работы, выполняемой в вертикальном положении тела, благодаря значительному увеличению потока крови через работающие мышцы и активации мышечного насоса, возрастает венозный возврат к сердцу. Вследствие этого конечно-диастолический объем желудочков у нетренированных лиц со 120-130 мл в покое повышается до 160-170 мл, а у хорошо тренированных спортсменов даже до 200-220 мл. В это же время происходит увеличение силы сокращения сердечной мышцы. Это, в свою очередь, приводит к более полному опорожнению желудочков во время систолы. Конечно-систолический объем при очень тяжелой мышечной работе может уменьшиться у нетренированных до 40 мл, а у тренированных до 10-30 мл. То есть увеличение конечно-диастолического объема и уменьшение конечно-систолического приводят к значительному повышению СО (рис. 7.9).

В зависимости от мощности работы (потребления О2) происходят довольно характерные изменения СО. У нетренированных людей СО максимально увеличивается по сравнению с его уровне м в покое на 50-60%. У большинства людей при работе на велоэргометре СО достигает своего максимума при нагрузках с потреблением кислорода на уровне 40-50% от МПК (см. рис. 7.7). Иначе говоря, при увеличении интенсивности (мощности) циклической работы в механизме увеличения МОК в первую очередь используется более экономичный путь увеличения выброса крови сердцем за каждую систолу. Этот механизм исчерпывает свои резервы при ЧСС, равной 130-140 уд/мин.

У нетренированных людей максимальные величины СО уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). У людей старше 50 лет, выполняющих работу с тем же уровнем потребления кислорода, что и 20-летние, СО на 15-25% меньше. Можно считать, что возрастное уменьшение СО является результатом снижения сократительной функции сердца и, по-видимому, уменьшения скорости расслабления сердечной мышцы.

Минутный объем кровообращения

Важным показателем состояния сердца является минутный объем кровотока, или минутный объем кровообращения (МОК). Нередко используют синоним понятия МОК - сердечный выброс (СВ). Величина МОК, являясь производной от СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС), зависит от многих факторов (см. табл. 7.1). Среди них ведущее значение имеют размеры сердца, состояние энергетического обмена в покое, положение тела в пространстве, уровень тренированности, величины физического или психоэмоционального напряжения, вид работы (статическая или динамическая), объем активных мышц.

В покое в положении лежа МОК у нетренированных и тренированных мужчин составляет 4,0-5,5 л/мин, а у женщин - 3,0-4,5 л/мин (см. табл. 7.1). В связи с тем, что МОК зависит от размера тела, при необходимости сравнения МОК у людей разного веса используют относительный показатель - сердечный индекс - отношение величины МОК (в л/мин) к площади поверхности тела (в м2). Площадь поверхности тела определяют по специальной номограмме, исходя из данных о весе и росте человека. У здорового человека в условиях основного обмена сердечный индекс обычно равен 2,5-3,5 л/мин/м2. В некоторых ситуациях (например, при низкой температуре окружающей среды) даже в условиях физического покоя возрастает энергетический обмен в организме. Это приводит к возрастанию ЧСС и, соответственно, МОК.

В положении стоя у всех людей МОК обычно на 25-30% меньше, чем лежа (см. табл. 7.1). Это связано с тем, что в вертикальном положении тела значительные объемы крови скапливаются в нижней половине туловища. Вследствие этого заметно уменьшается СО.

МОК и общий объем циркулирующей крови. Общий объем крови, находящейся в кровеносных сосудах, называется объемом циркулирующей крови (ОЦК). ОЦК - это важный параметр, определяющий давление, при котором происходит наполнение сердца кровью во время диастолы, а значит, и величину систолического объема. Величина ОЦК может претерпевать значительные изменения при переходе тела человека в вертикальное положение, при мышечных нагрузках, при воздействиях гормональных факторов, изменениях степени тренированности, окружающей температуры и т.д.

У взрослого человека около 84% всей крови находится в большом круге, 9% - в малом (легочном) круге и 7% - в сердце. Около 60-70% всей крови содержится в венозных сосудах.

Изменение МОК при мышечной работе. В условиях мышечной деятельности запросы мышц в кислороде возрастают пропорционально мощности выполняемой работы. При этом общее потребление организмом кислорода может возрастать в 10 и более раз. Вполне естественно, что это требует значительного увеличения МОК. Зависимость между величиной потребления кислорода (или мощностью работы) и МОК, вплоть до его предельных величин, носит линейный характер (см. рис. 7.7). Как уже отмечалось, МОК зависит от величины СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС). При мышечной работе увеличение МОК обусловлено возрастанием как СО, так и ЧСС. Конкретная величина МОК зависит от многих факторов. В частности, при одинаковой мощности работы в позе сидя или стоя МОК меньше, чем при работе в горизонтальном положении (рис. 7.10). При предельных аэробных нагрузках МОК у тренированных мужчин и женщин значительно выше, чем у нетренированных. Максимальные величины МОК у нетренированных мужчин и женщин уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). При прочих равных условиях (пол, возраст, тренированность, положение исследуемого, окружающая температура и другие факторы) МОК зависит от объема активной мышечной массы и характера выполняемой работы. При динамической работе, в которой участвуют небольшие мышечные группы (например, работа одной или двумя руками), МОК меньше, чем при работе более"крупных мышц ног. При статической работе в отличие от динамической МОК почти не меняется. Это связано с тем, что кровообращение в мышцах практически прекращено. Приток крови к сердцу либо не меняется, либо даже может уменьшаться. Небольшие увеличения МОК, которые отмечают при изометрических сокращениях, связаны с заметным увеличением ЧСС при такого рода работе.

Оглавление темы "Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Системная гемодинамика. Сердечный выброс.":
1. Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Центральное венозное давление.
2. Классификация системы кровообращения. Функциональные классификации системы кровообращения (Фолкова, Ткаченко).
3. Характеристика движения крови по сосудам. Гидродинамические характеристики сосудистого русла. Линейная скорость кровотока. Что такое сердечный выброс?
4. Давление кровотока. Скорость кровотока. Схема сердечно-сосудистой системы (ССС).
5. Системная гемодинамика. Параметры гемодинамики. Системное артериальное давление. Систолическое, диастолическое давление. Среднее давление. Пульсовое давление.
6. Общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС). Уравнение Франка.

8. Частота сердечных сокращений (пульс). Работа сердца.
9. Сократимость. Сократимость сердца. Сократимость миокарда. Автоматизм миокарда. Проводимость миокарда.
10. Мембранная природа автоматии сердца. Водитель ритма. Пейсмекер. Проводимость миокарда. Истинный водитель ритма. Латентный водитель ритма.

В клинической литературе чаще используют понятие «минутный объем кровообращения » (МОК ).

Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения - л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса . Сердечный индекс - это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м. Размерность сердечного индекса - л/(мин м2).

В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв сердца в его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300-400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3-4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше - он достигает 500-700 %.

Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины минутного объема кровообращения (МОК) соответствуют диапазону 4-6 л/ мин (чаще приводятся величины 5-5,5 л/мин). Средние величины сердечного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин м2) - чаще приводятся величины порядка 3-3,5 л/(мин м2).

Рис. 9.4. Фракции диастолической емкости левого желудочка.

Поскольку объем крови у человека составляет только 5-6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиваться до 25- 30 л/мин, а у спортсменов - до 30-40 л/мин.

Факторами, определяющими величину величины минутного объема кровообращения (МОК) , являются систолический объем крови, частота сердечных сокращений и венозный возврат крови к сердцу.

Систолический объем крови . Объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.

В покое объем крови , выбрасываемый из желудочка, составляет в норме от трети до половины общего количества крови, содержащейся в этой камере сердца к концу диастолы. Оставшийся в сердце после систолы резервный объем крови является своеобразным депо, обеспечивающим увеличение сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном стрессе и др.).

Таблица 9.3. Некоторые параметры системной гемодинамики и насосной функции сердца у человека (в условиях основного обмена)

Величина систолического (ударного) объема крови во многом предопределена конечным диастолическим объемом желудочков. В условиях покоя диастолическая емкость желудочков сердца подразделяется на три фракции: ударного объема, базального резервного объема и остаточного объема. Все эти три фракции суммарно составляют конечно-диастолический объем крови, содержащийся в желудочках (рис. 9.4).

После выброса в аорту систолического объема крови оставшейся в желудочке объем крови - это конечно-систолический объем. Он подразделяется на базальный резервный объем и остаточный объем. Базальный резервный объем - это количество крови, которое может быть дополнительно выброшено из желудочка при увеличении силы сокращений миокарда (например, при физической нагрузке организма). Остаточный объем - это то количество крови, которое не может быть вытолкнуто из желудочка даже при самом мощном сердечном сокращении (см. рис. 9.4).

Величина резервного объема крови является одной из главных детерминант функционального резерва сердца по его специфической функции - перемещению крови в системе. При увеличении резервного объема, соответственно, увеличивается максимальный систолический объем, который может быть выброшен из сердца в условиях его интенсивной деятельности.

Регуляторные влияния на сердце реализуются в изменении систолического объема путем воздействия на сократительную силу миокарда. При уменьшении мощности сердечного сокращения систолический объем снижается.

У человека при горизонтальном положении тела в условиях покоя систолический объем составляет от 60 до 90 мл (табл. 9.3).

Главная / Лекции 2 курс / Физиология / Вопрос 50. Коронарный кровоток. Систолический и минутный объём крови / 3. Систолический и минутный объём крови

Систолический объём и минутный объём — основные показатели, которые характеризуют сократительную функцию миокарда.

Систолический объём — ударный пульсовой объём — тот объём крови, который поступает из желудочка за 1 систолу.

Минутный объём — объём крови, который поступает из сердца за 1 минуту. МО = СО х ЧСС (частота сердечных сокращений)

У взрослого минутный объём приблизительно 5-7 л, у тренированного — 10 — 12 л.

Факторы, влияющине на систолический объём и минутный объём:

масса тела, которой пропорциональна масса сердца. При массе тела 50-70 кг — объём сердца 70 — 120 мл;

количество крови, поступающей к сердцу (венозный возврат крови) — чем больше венозный возврат, тем больше систолический объём и минутный объём;

сила сердечных сокращений влияет на систолический объём, а частота — на минутный объём.

Систолический объём и минутный объём определяются 3-мя следующими методами.

Рассчетные методы (формула Старра): Систолический объём и минутный объём рассчитывается с помощью: массы тела, массы крови, давления крови. Очень приблизительный метод.

Концентрационный метод — зная концентрацию любого вещества в крови и его объём — рассчитывают минутный объём (вводят опредлелённое количество индиферентного вещества).

Разновидность — метод Фика — определяется количество поступившего в организм за 1 минуту О 2 (необходимо знать артериовенозную разницу по О 2).

Инструментальные — кардиография (кривая регистрации электрического сопротивления сердца). Определяется площадь реограммы, а по ней — величина систолического объёма.

Ударный и минутный объемы кровообращения (сердца)

Ударный или систолический объем сердца (УО) — количество крови, выбрасываемое желудочком сердца при каждом сокращении, минутный объем (МОК) — количество крови, выбрасываемое желудочком в минуту. Величина УО зависит от объема сердечных полостей, функционального состояния миокарда, потребности организма в крови.

Минутный объем прежде всего зависит от потребностей организма в кислороде и питательных веществах. Так как потребность организма в кислороде непрерывно изменяется в связи с изменяющимися условиями внешней и внутренней среды, то величина МОК сердца является весьма изменчивой.

Изменение величины МОК происходит двумя путями:

через изменение величины УО;

через изменение частоты сердечных сокращений.

Существуют разнообразные методы определения ударного и минутного объемов сердца: газоаналитический, методы разведения красителя, радиоизотопный и физико-математический.

Физико-математические методы в детском возрасте имеют преимущества перед остальными вследствие отсутствия вреда или какого-либо беспокойства для исследуемого, возможности сколь угодно частых определении этих параметров гемодинамики.

Величина ударного и минутного объемов с возрастом увеличивается, при этом УО изменяется более заметно, чем минутный, так как с возрастом ритм сердца замедляется. У новорожденных УО равен 2,5 мл, в возрасте 1 года —10,2 мл, 7 лет — 23 мл, 10 лет — 37 мл 12 лет — 41 мл, от 13 до 16 лет — 59 мл (С. Е. Советов, 1948; Н. А. Шалков, 1957).

У взрослых УО равен 60—80 мл. Показатели МОК, отнесенные к массе тела ребенка (на 1 кг массы), с возрастом не увеличиваются, а, наоборот, уменьшаются.

3. Систолический и минутный объём крови

Таким образом, относительная величина МОК сердца, характеризующая потребности организма в крови, выше у новорожденных и у детей грудного возраста.

Ударный и минутный объемы сердца практически одинаковы у мальчиков и у девочек в возрасте от 7 до 10 лет. С 11 лет оба показателя нарастают как у девочек, так и у мальчиков, по у последних они увеличиваются более значительно (МОК достигает к 14—16 годам у девочек 3,8 л, а у мальчиков — 4,5 л).

Таким образом, половые различия рассматриваемых показателей гемодинамики выявляются после 10 лет. Кроме ударного и минутного объемов, гемодинамику характеризует сердечный индекс (СИ — отношение МОК к поверхности тела), СИ варьирует у детей в широких пределах — от 1,7 до 4,4 л/м 2 , при этом связи его с возрастом не выявляется (средняя величина СИ по возрастным группам в пределах школьного возраста приближается к 3,0 л/м 2).

«Детская торакальная хирургия», В.И.Стручков

Популярные статьи раздела

Расчет работы сердца. Статический и динамический компоненты работы сердца. Мощность сердца

Механическая работа, совершаемая сердцем, развивается за счет сократительной деятельности миокарда. Вслед за распространением возбуждения происходит сокращение миокардиальных волокон.

Систолический объем крови

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается, во-первых, на выталкивание крови в магистральные артериальные сосуды против сил давления и, во-вторых, на придание крови кинетической энергии. Первый компонент работы называется статическим (потенциальным), а второй - кинетическим. Статический компонент работы сердца вычисляется по формуле: Аст = РcpVc, где Рср - среднее давление крови в соответствующем магистральном сосуде (аорте - для левого желудочка, легочном артериальном стволе - для правого желудочка), Vc – систолический объем. . Механическая работа, совершаемая сердцем, развивается за счет сократительной деятельности миокарда. A=Nt; А-работа, N-мощность. Она затрачивается на: 1)выталкивание крови в магистральные сосуды 2)придание крови кинетической энергии.

Рср характеризуется постоянством. И. П. Павлов относил его к гомеостатическим константам организма. Величина рср в большом круге кровообращения составляет приблизительно 100 мм рт. ст. (13,3 кПа). В малом круге рср = 15 мм рт. ст. (2 кПа),

2)Статический компонент(Потенциальный). A_ст=p_ср V_c ; p_ср -среднее давление крови Vc-статический объемРср в малом круге:15 мм рт.ст.(2 кПа); p_срв большом круге:100 мм рт.ст.(13,3 кПа).Динамический компонент(Кинетический). A_k=(mv^2)/2=ρ(V_c v^2)/2; p-плотность крови(〖10〗^3кг*м^(-3)); V-скорость кровотока(0,7м*с^(-1));В целом работа левого желудочка за одно сокращение в условиях покоя составляет 1 Дж, а правого – менее 0,2 Дж. Причем статический компонент доминирует, достигая 98% всей работы, тогда на долю кинетического компонента приходится 2%. При физических и психических нагрузках вклад кинетического компонента становиться весомее(до 30%).

3)Мощность сердца. N=A/t; Мощность показывает какая работа совершается за единицу времени. Средняя мощность миокарда поддерживается на уровне 1 Вт.При нагрузках мощность возрастает до 8,2 Вт.

Предыдущая25262728293031323334353637383940Следующая

Некоторых показателей гемодинамики

1. Подсчет ЧСС обычно производят путем пальпации пульса на лучевой артерии или непосредственно сердечного толчка.

Для исключения эмоциональной реакции испытуемого подсчет осуществляют не сразу, а по истечении 30 сек. после прижатия лучевой артерии.

2. Определение АД проводят аускультативным методом Короткова. Определяют величины систолического (СД) и диастолического (ДД) давлений.

Расчет гемодинамики проводят по Савицкому.

3.Значение ПД- пульсового давления, и СДД- среднего динамического давления получают по формуле:

ПД=СД-ДД (мм рт.ст.)

СДД=ПД/3+ДД (ммрт.ст.)

У здоровых людей ПД колеблется в пределах от 35 до 55 мм рт. ст.. С ним связано представление о сократительной способности сердца.

Среднее динамическое давление (СДД) отражает условия кровотока в прекапиллярах, это своеобразный потенциал системы кровообращения, определяющий скорость поступления крови в капилляры тканей.

СДД с возрастом несколько повышается от 85 до 110 мм рт.ст. В литературе существует мнение о том, что СДД ниже 70 мм рт.ст. свидетельствует о гипотонии, а выше 110 мм рт.ст.

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СЕРДЦА

О гипертонии. Являясь самым стабильным из всех показателей АД, СДД при различных воздействиях изменяется незначительно. При физической нагрузке колебания СДД у здоровых людей не превышает 5-10 мм рт.ст., тогда как СД при этих условиях увеличивается на 15-30 мм рт.ст.и больше. Колебания СДД, превышающие 5-10 мм рт.ст., как правило, являются ранним признаком расстройства в системе кровообращения.

4. Систолический объем кровотока (СОК), или систолический выброс (ударный объем крови) определяется количеством крови, которое выбрасывается сердцем во время систолы. Эта величина характеризует сократительную функцию сердца.

Минутный объем кровотока (минутный объем сердца или сердечный выброс) это тот объем крови, который сердце выбрасывает за 1 мин.

Расчет СОК и МОК производят по формуле Старра, используя показатели СД, ДД, ПД, ЧСС с учетом возраста (В) испытуемого:

СОК=100+0,5 ПД-0,6 ДД - 0.6 В (мл)

У здорового человека СОК составляет в среднем 60-70 мл.

МОК=СОК*ЧСС

В покое у здорового человека МОК, в среднем, равен 4,5-5 л. При физической нагрузке МОК возрастает в 4-6 раз. У здоровых людей возрастание МОК происходит за счет увеличения СОК.

У нетренированных и больных МОК увеличивается за счет учащения ритма сердца.

Величина МОК зависит от пола, возраста, массы тела. Поэтому введено понятие минутного объема в расчете на 1 м 2 поверхности тела.

5. Сердечный индекс - величина, характеризующая кровоснабжение единицы поверхности тела в 1 мин.

СИ=МОК/ПТ (л/мин/м 2)

где ПТ- поверхность тела в м 2 , определяемая по таблице Дюбуа. СИ в покое составляет 2,0-4,0 л/мин/м 2 .

Предыдущая12345678910Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

Систолический или ударный объем (СО, УО) – это объем крови, который сердце выбрасывает в аорту за время систолы, в покое около 70 мл крови.

Минутный объем кровообращения (МОК) — количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в минуту. МОК левого и правого желудочков одинаков. МОК (л/мин) = СО (л) х ЧСС (уд/мин). В среднем 4,5-5 л.

Частота сердечных сокращений (ЧСС). ЧСС в покое составляет около 70 уд/мин (у взрослых).

Регуляция работы сердца.

Внутрисердечные (интракардиальные) механизмы регуляции

9. Систолический и минутный объем сердца.

Гетерометрическая саморегуляция – повышение силы сокращения в ответ на увеличение диастолической длины мышечных волокон.

Закона Франка-Старлинга: сила сокращения миокарда в систолу прямо пропорциональна его наполнению в диастолу.

2. Гомеометрическая саморегуляция – увеличение показателей сократимости без изменения исходной длины мышечного волокна.

а) Эффект Анрепа (зависимость сила-скорость).

При возрастании давления в аорте или легочной артерии происходит увеличение силы сокращения миокарда. Скорость укорочения волокон миокарда обратно пропорциональна силе сокращения.

б) Лестница Боудича (хроноинотропная зависимость).

Увеличение силы сокращения сердечной мышцы при увеличении ЧСС

Внесердечные (экстракардиальные) механизмы регуляции деятельности сердца

I. Нервные механизмы

А. Влияние вегетативной нервной системы

Симпатическая нервная система оказывает эффекты: положительные хронотропный (увеличение частоты сокращений сердца), инотропный (увеличение силы сердечных сокращений), дромотропный (увеличение проводимость) и положительный батмотропный (увеличение возбудимости) эффекты. Медиатор — норадреналин. Адренорецепторы α и b-типов.

Парасимпатическая нервная система оказывает эффекты: отрицательные хронотропный, инотропный, дромотропный, батмотропный . Медиатор – ацетилхолин, М-холинорецепторы.

В. Рефлекторные влияния на сердце.

1. Барорецепторный рефлекс: при снижении давления в аорте и каротидном синусе происходит увеличение частоты сердцебиения.

2. Хеморецепторные рефлексы. В условиях недостатка кислорода происходит увеличение частоты сердцебиения.

3. Рефлекс Гольца. При раздражении механорецепторов брюшины или органов брюшной полости наблюдается брадикардия.

4. Рефлекс Данини-Ашнера. При надавливании на глазные яблоки наблюдается брадикардия.

II. Гуморальная регуляция работы сердца.

Гормоны мозгового вещества надпочечников (адреналин, норадреналин) — влияние на миокард аналогично симпатической стимуляции.

Гормоны коры надпочечников (кортикостероиды) — положительное инотропное действие.

Гормоны коры щитовиднойжелезы (тиреоидные гормоны) — положительное хронотропное.

Ионы: кальций повышает возбудимость клеток миокарда, калий повышает возбудимость миокарда и проводимость. Снижение рН приводит к угнетению сердечной деятельности.

Функциональные группы сосудов:

1. Амортизирующие (эластические) сосуды (аорта с ее отделами, легочная артерия) превращают ритмичный выброс крови в них из сердца в равномерный кровоток. Имеют хорошо выраженный слой эластических волокон.

2. Резистивные сосуды (сосуды сопротивления) (мелкие артерии и артериолы, прекапиллярные сосуды-сфинктеры) создают сопротивление кровотоку, регулируют объем кровотока в различных частях системы. В стенках этих сосудов имеется толстый слой гладкомышечных волокон.

Прекапиллярные сосуды-сфинктеры - регулируют обмен кровотока в капиллярном русле. Cокращение гладкомышечных клеток сфинктеров может приводить к перекрытию просвета мелких сосудов.

3. Обменные сосуды (капилляры), в которых осуществляется обмен между кровью и тканями.

4. Шунтирующие сосуды (артерио-венозные анастомозы), регулируют органный кровоток.

5. Емкостные сосуды (вены), обладают высокой растяжимостью, осуществляют депонирование крови: вены печени, селезенки, кожи.

6. Сосуды возврата (средние и крупные вены).

Определение минутного объема сердца

Точное определение минутного объема сердца возможно лишь при наличии данных о содержании кислорода как в артериальной, так и в венозной крови полостей сердца. Поэтому этот метод не применим в качестве общеклинического метода исследования.

Однако можно составить грубо ориентировочное представление о приспособительной способности нормального сердца при физической работе, если принять, что колебания произведения из частоты пульса на редуцированное артериальное давление происходят параллельно изменениям минутного объема.

Редуцированное артериальное давление = амплитуда артериального давления * 100 / среднее давление.

Среднее давление = (систолическое + диастолическое давление) / 2.

Пример. В покое: пульс 72; артериальное давление 130/80 мм; редуцированное артериальное давление = (50*100)/105 = 47,6; минутный объем = 47,6*72 = 3,43 л.

После нагрузки: пульс 94; артериальное давление 160/80 мм; редуцированное артериальное давление = (80*100)/120 = 66,6; минутный объем = 66,6*94 = 6,2 л.

Само собой разумеется, что с помощью этого способа можно получить не абсолютные, а только относительные показатели. К этому следует добавить, что вычисление по Лильештранду и Цандеру хотя и позволяет в какой-то мере судить о приспособительной способности здорового сердца, тем не менее, при патологических состояниях кровообращения допускает широкую возможность ошибок.

Средним минутным объемом сердца у лиц со здоровым сердцем считается 4,4 л. Более достоверные данные дает способ Биргауза, при котором произведения из амплитуды артериального давления на частоту пульса до и после физической нагрузки сопоставляются с нормальными значениями этих величин, установленными Вецлером. При этом характер нагрузки (подъем на лестницу, приседания, движения рук и ног, приподнимание и опускание верхней половины туловища в кровати) никакой роли не играет, однако необходимо, чтобы у исследуемого после нагрузки появились явные признаки утомления.

Методика выполнения. После 15-минутного пребывания в условиях покоя в постели у исследуемого 3 раза измеряют частоту пульса и артериальное давление; наименьшие значения принимают за исходные величины.

После этого проводят пробу с нагрузкой, как указано выше. Тотчас же после нагрузки снова проводят измерения, причем артериальное давление определяет исследующий врач, а частоту пульса одновременно медицинская сестра.

Расчет. Индекс минутного объема сердца (QV m) определяется по следующей формуле:

QV m = (амплитуда в покое * частота пульса в покое)/(нормальная амплитуда * нормальная частота пульса)

(см. таблицу).

Таким же образом проводят определение и после нагрузки (при этом изменяется только числитель дроби, а знаменатель остается постоянным):

QV m = (амплитуда при нагрузке * частота пульса при нагрузке)/(нормальная амплитуда * нормальная частота пульса)

(см. таблицу).

Возрастные изменения пульса и артериального давления (по Вецлеру)

Оценка. В норме: QVm в покое около 1,0.

Показатели работы сердца. МОК

После нагрузки повышение не менее чем на 0,2.

Патологические изменения: исходное значение индекса в покое ниже 0,7 и выше 1,5 (до 1,8). Снижение индекса после нагрузки (опасность коллапса).

Проба по Биргаузу часто применяется в качестве предоперационной пробы кровообращения.

При этом, по Мейсснеру (Meissner), надо руководствоваться следующими общими положениями: нарушения кровообращения отсутствуют у больных с индексом 1,0 - 1,8, повышающимся после нагрузки.

Больные с индексом выше 1,0, но без повышения его после нагрузки нуждаются в мероприятиях, направленных на улучшение кровообращения. То же необходимо и при индексе ниже 1, но не ниже 0,7, если после нагрузки он повышается не менее чем на 0,2.

В случае отсутствия повышения эти больные нуждаются в предварительном интенсивном лечении до тех пор, пока не будут выполнены указанные условия.

Определение минутного объема сердца, включая и время кругооборота крови, возможно также путем определения периода напряжения и периода изгнания левого желудочка, поскольку, по Блюмбергеру, электрокардиограмма, фонокардиограмма и пульс сонной артерии находятся в определенных взаимоотношениях.

Но для этого необходима соответствующая аппаратура, что позволяет использовать этот метод только в условиях больших клиник.

Минутный объем крови, формула, по которой расчитывается этот показатель, а также другие важные моменты непременно должны быть в багаже знаний любого студента-медика, а тем более лиц, уже занимающихся врачебной деятельностью. Что это за показатель, как он влияет на здоровье человека, почему он важен для врачей, а также что от него зависит, - ответы на эти вопросы ищет каждый молодой человек или девушка, желающие поступить в медицинское учебное заведение. Именно эти вопросы освещены в настоящей статье.

Функция сердца

Выполнение основной функции сердца - доставка к органам и тканям определенного объема крови в единицу времени (объем крови за одну минуту), обусловленного состоянием самого сердца и условиями работы в системе кровообращения. Эта важнейшая миссия сердца изучается еще в школьные годы. Большинство из учебников по анатомии, к сожалению, немного рассказывают об этой функции. Сердечный выброс - производная ударного объема и скорости сердечных сокращений.

МО(СВ) = ЧСС х УО

Сердечный индекс

Ударный объем - показатель, который обусловливает размер и количество крови, изгоняемой желудочками за одно сокращение, его величина примерно равна 70 мл. Сердечный индекс - размер 60-секундного объема, пересчитанный на площадь поверхности человеческого тела. В покое его нормальная величина составляет около 3 л/мин/м 2 .

В норме минутный объем крови человека зависит от размеров тела. К примеру, сердечный выброс у лица женского пола весом 53 кг, несомненно, будет значительно ниже, чем у представителя сильного пола весом 93 кг.

В норме у мужчины весом 72 кг минутный объем сердца, прокачиваемый за минуту равен 5 л/мин., при нагрузке эта цифра может вырастать до 25 л/мин.

Что влияет на объем сердечного выброса?

Это несколько показателей:

• систолический объем крови, поступающей в правое предсердие и желудочек ("правое сердце"), и создаваемое ею давление - преднагрузка.
• сопротивление, которое испытывает сердечная мышца в момент выброса очередного объема крови из левого желудочка - постнагрузка.
• период и скорость сердечных сокращений и сократимость миокарда, которые изменяются под влиянием чувствительной и парасимпатической нервной системы.

Сократимость - способность генерировать сердечной мышцей усилие при любой длине мышечного волокна. Совокупность всех названных характеристик, конечно же, влияет на минутный объем крови, скорость и ритм, а также другие сердечные показатели.

Как регулируется этот процесс в миокарде?

Сокращение мышцы сердца происходит, если концентрация кальция внутри клетки становится более 100 ммоль, меньшее значение имеет восприимчивость сократительного аппарата к кальцию.

В периоде покоя клетки ионы кальция пробиваются внутрь кардиомиоцита через L-каналы мембраны, а также выделяются внутри самой клетки в ее цитоплазму из саркоплазматического ретиккулума. За счет двойного пути поступления этого микроэлемента концентрация его быстро увеличивается, и это служит началом сокращения сердечного миоцита. Такой двойной путь «зажигания» характерен только для сердца. Если не будет поступления внеклеточного кальция, то сокращения сердечной мышцы не будет.

Гормон норэпинефрин, который выделяется из окончаний симпатических нервов, повышает скорость сокращений и сократимость сердца, таким образом увеличивая сердечный выброс. Это вещество относится к физиологическим инотропным агентам. Дигоксин - это лекарственный инотропный препарат, который используют в определенных случаях для лечения сердечной слабости.

Ударный объем и давление наполнения

Минутный объем крови в который формируется в окончании диастолы и основании систолы, зависит от эластичности мышечной ткани и конечного диастолического давления. в правых отделах сердца связано с давлением венозной системы.

Когда нарастает конечное диастолическое давление, увеличивается сила последующих сокращений и ударный объем. То есть сила сокращения связана со степенью растяжения мышцы.

Ударный крови из обоих желудочков предположительно равны. Если же выброс из правого желудочка будет превышать выброс из левого какое-то время, может развиться отек легких. Однако существуют защитные механизмы, в ходе действия которых рефлекторно, из-за увеличения растяжения мышечных волокон в левом желудочке увеличивается количество крови, изгоняемого из него. Это увеличение сердечного выброса предотвращает рост давления в легочном круге кровообращения и восстанавливает равновесие.

По такому же механизму происходит повышение выброса объема крови при физической нагрузке.

Этот механизм - усиление сердечного сокращения при растяжении мышечного волокна - называется законом Франка-Старлинга. Он является важным компенсаторным механизмом при сердечной недостаточности.

Действие постнагрузки

При повышении артериального давления или увеличении постнагрузки объем выбрасываемой крови тоже может вырастать. Это свойство было документально и экспериментально подтверждено уже много лет назад, что позволило внести соответствующие поправки в расчеты и формулы.

Если кровь из левого желудочка выбрасывается в условиях повышенного сопротивления, то на какое-то время объем остаточной крови в левом желудочке будет увеличиваться, повышается растяжимость миофибрилл, это увеличивает ударный объем, и как результат - повышается минутный объем крови сообразно правилу Франка-Старлинга. После нескольких таких циклов объем крови возвращается к исходному.
Автономная нервная система - внешний регулятор сердечного выброса.

Давление желудочкового наполнения, изменение и сократимости могут изменить ударный объем. Центральное венозное давление и автономная нервная система являются факторами, управляющими сердечным выбросом.

Итак, мы рассмотрели понятия и определения, названные в преамбуле настоящей статьи. Надеемся, информация, представленная выше, будет полезна всем заинтересованным в озвученной теме людям.

Во время физической нагрузки средней интенсивности в поло­жении сидя и стоя МОС примерно на 2 л/мин меньше, чем при выполнении той же нагрузки в положении лежа. Объясняется это скоплением крови в сосудах нижних конечностей из-за действия силы притяжения.

При интенсивной нагрузке минутный объем сердца может воз­растать в 6 раз по сравнению с состоянием покоя, коэффициент утилизации кислорода - в 3 раза. В результате доставка 0 2 к тка­ням увеличивается приблизительно в 18 раз, что позволяет при интенсивных нагрузках у тренированных лиц достичь возрастания метаболизма в 15-20 раз по сравнению с уровнем основного обме­на (А. Оиугоп, 1969).

В возрастании минутного объема крови при физической нагруз­ке важную роль играет так называемый механизм мышечного на­соса. Сокращение мышц сопровождается сжатием в них вен (рис. 15.5), что немедленно приводит к увеличению оттока веноз­ной крови из мышц нижних конечностей. Посткапиллярные сосу­ды (в основном вены) системного сосудистого русла (печень, селе­зенка и др.) также действуют как часть общей резервной системы, и сокращение их стенок увеличивает отток венозной крови (В.И.Дубровский, 1973, 1990, 1992; Л. 5ЬерЬег<1, 1966). Все это способствует усиленному притоку крови к правому желудочку и" быстрому заполнению сердца (К. МагспоИ, 3. Зперпога 1 , 1972).

При выполнении физической работы МОС постепенно увели­чивается до стабильного уровня, который зависит от интенсивнос­ти нагрузки и обеспечивает необходимый уровень потребления кислорода. После прекращения нагрузки МОС постепенно умень­шается. Лишь при легких физических нагрузках увеличение ми­нутного объема кровообращения происходит за счет увеличения ударного объема сердца и ЧСС. При тяжелых физических нагруз­ках оно обеспечивается главным образом за счет увеличения час­тоты сердечных сокращений.

МОС зависит и от вида физических нагрузок. Например, при максимальной работе руками МОС составляет лишь 80% от значе­ний, получаемых при максимальной работе ногами в положении сидя (Л. ЗтепсШег^ет е! а1., 1967).

СОСУДИСТОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Под влиянием физических нагрузок существенно изменяется сосудистое сопротивление. Увеличение мышечной активности при­водит к усилению кровотока через сокращающиеся мышцы, при-

чем местный кровоток увеличивается в 12-15 раз по сравнению с нормой (А. Оиутоп е! а1., "№. 5т.атзЬу, 1962). Одним из важнейших факторов, способствующих усилению кровотока при мышечной работе, является резкое уменьшение сопротивления в сосудах, что приводит к значительному снижению общего периферического со­противления (см. табл. 15.1). Снижение сопротивления начинает­ся через 5-10 с после начала сокращения мышц и достигает макси­мума через 1 мин или позже (А. Оиу!оп, 1969). Это связано с рефлекторным расширением сосудов, недостатком кислорода в клетках стенок сосудов работающих мышц (гипоксия). Во время работы мышцы поглощают кислород быстрее, чем в спокойном со­стоянии.

Величина периферического сопротивления различна на разных участках сосудистого русла. Это обусловлено прежде всего изме­нением диаметра сосудов при разветвлении и связанными с ним изменениями характера движения и свойств движущейся по ним крови (скорость кровотока, вязкость крови и др.). Основное сопро­тивление сосудистой системы сосредоточено в ее прекапиллярной части - в мелких артериях и артериолах: 70-80% общего падения давления крови при движении ее от левого желудочка до правого предсердия приходится на этот участок артериального русла. Эти. сосуды называются поэтому сосудами сопротивления или резистив-ными сосудами.

Кровь, представляющая собой взвесь форменных элементов в коллоидно-солевом растворе, обладает определенной вязкостью. Выявлено, что относительная вязкость крови уменьшается с уве­личением скорости ее течения, что связывают с центральным рас­положением эритроцитов в потоке и их агрегацией при движении

Замечено также, что чем менее эластична артериальная стенка (т. е. чем труднее она растягивается, например при атеросклеро­зе), тем большее сопротивление приходится преодолевать сердцу для проталкивания каждой новой порции крови в артериальную систему и тем выше поднимается давление в артериях при систоле.

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КРОВОТОК

Кровоток в органах и тканях при значительной физической на­грузке существенно изменяется. Работающие мышцы требуют уси­ления обменных процессов и значительного увеличения доставки кислорода. Кроме того, усиливается терморегуляция, так как до­полнительное тепло, вырабатываемое сокращающимися мышцами, должно быть отведено к поверхности тела. Увеличение МОС само

по себе не может обеспечить адекватное кровообращение при зна­чительной работе. Чтобы условия для обменных процессов были благоприятными, наряду с увеличением минутного объема сердца требуется еще и перераспределение регионального кровотока. В табл. 15.2 и на рис. 15.6 представлены данные о распределении кровотока в покое и во время физических нагрузок различной ве­личины.

В состоянии покоя кровоток в мышце составляет около 4 мл/мин на 100 г мышечной ткани, а при интенсивной динамической работе возрастает до 100-150 мл/мин на 100 г мышечной ткани (В.И. Дубровский, 1982; 3. Зспеггег, 1973; и др.).

интенсивности нагрузки и обычно длится от 1 до 3 мин. Хотя ско­рость кровотока в работающих мышцах увеличивается в 20 раз, аэробный обмен может возрастать в 100 раз за счет повышения утилизации 0 2 с 20-25 до 80%. Удельный вес кровотока в мышцах может возрасти с 21% в покое до 88% при максимальных нагруз­ках (см. таблицу 15.2).

Во время физической нагрузки кровообращение перестраива­ется в режим максимального удовлетворения потребностей в кис­лороде работающих мышц, но если количество получаемого рабо­тающей мышцей кислорода меньше требуемого, то обменные процессы в ней протекают частично анаэробно. В результате воз­никает кислородный долг, который возмещается уже после окон­чания работы.

Известно, что анаэробные процессы в 2 раза менее эффектив­ны, чем аэробные.

Кровообращение каждой сосудистой области имеет свою спе­цифику. Остановимся на коронарном кровообращении, которое

существенно отличается от других видов кровотока. Одной из его особенностей является сильно развитая сеть капилляров. Их чис­ло в сердечной мышце на единицу объема превышает в 2 раза коли­чество капилляров, приходящихся на такой же объем скелетной мышцы. При рабочей гипертрофии число сердечных капилляров еще более возрастает. Столь обильным кровоснабжением частич­но объясняется способность сердца извлекать из крови кислорода больше, чем другие органы.

Резервные возможности кровообращения миокарда этим не исчерпываются. Известно, что в скелетной мышце в состоянии покоя функционируют далеко не все капилляры, тогда как число раскрытых капилляров в эпикарде составляет 70%, а в эндокар­де - 90%. Тем не менее, при возросшей потребности миокарда в кислороде (скажем, при физической нагрузке) эта потребность удовлетворяется в основном за счет усиления коронарного крово­тока, а не лучшей утилизации кислорода. Усиление коронарного кровотока обеспечивается увеличением емкости коронарного рус­ла в результате снижения тонуса сосудов. В обычных условиях то­нус коронарных сосудов высок, при его снижении емкость сосудов может возрасти в 7 раз.

Коронарный кровоток во время физической нагрузки возраста­ет пропорционально увеличению минутного объема сердца (МОС). В покое он составляет около 60-70 мл/мин на 100 г миокарда, при нагрузке может усиливаться более чем в 5 раз. Даже в покое ути­лизация кислорода миокардом очень велика (70-80%) и любое повышение потребности в кислороде, возникающее при физических нагрузках, может обеспечиваться только увеличением коронарно­го кровотока.

Легочный кровоток во время физической нагрузки значитель­но возрастает, и происходит перераспределение крови. Содержа­ние крови в легочных капиллярах повышается с 60 мл в покое до 95 мл при напряженной нагрузке (Р. Коп^Моп, 1945), а в целом в системе легочных сосудов - с 350-800 мл до 1400 мл и более (К. Апаегзеп е! аЦ 1971).

При интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2-3 раза, и скорость прохождения крови через капиллярное ложе легких возрастает в 2-2,5 раза (К. Лоппзоп е! а1., 1960).

Установлено, что в покое часть капилляров в легких не функци­онирует.

Изменение кровотока во внутренних органах играет важнейшую роль в перераспределении регионарного кровообращения и улуч­шении кровоснабжения работающих мышц при значительных фи-

зических нагрузках. В покое кровообращение во внутренних орга­нах (печень, почки, селезенка, пищеварительный аппарат) состав­ляет около 2,5 л/мин, т. е. около 50% минутного объема сердца. По мере увеличения нагрузок величина кровотока в этих органах постепенно уменьшается, и его показатели при максимальной фи­зической нагрузке могут свестись к 3-4% минутного объема серд­ца (см. табл. 15.2). Например, печеночный кровоток при тяжелой физической нагрузке снижается на 80% (Ь. Ко\уе11 е\ а1., 1964). В почках во время мышечной работы кровоток уменьшается на 30-50%, причем это уменьшение пропорционально интенсивности нагрузки, а в отдельные периоды очень кратковременной интен­сивной работы почечный кровоток может даже прекратиться (Ь. КасН^ип, 5. КаЫпзоп, 1949; .1. СазМогз 1967; и др.).