Изобретение относится к медицине, в частности физиологии, кардиологии. Учитывают возраст и пол больного при определении ударного объема сердца по формуле Старра. Учитывается также наличие или отсутствие пороков сердца. Значение ударного объема сердца, полученное по формуле Старра, умножают на разные коэффициенты. Способ достоверен при АДс=105-155 мм рт.ст., АДд=55-95 мм рт. ст., ЧСС=60-90 мин -1 . Способ позволяет повысить точность определения показателей центральной гемодинамики, что дает возможность своевременно установить нарушения функционирования системы кровообращения и предотвратить их дальнейшее развитие. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных ее отраслях, таких, например, как анестезиология, интенсивная терапия, кардиология. Поиск общедоступных информативных неинвазивных способов определения ударного объема сердца (УОС) продолжает оставаться актуальной проблемой. Необходимость контроля данного показателя очевидна, поскольку характеризует непосредственную насосную функцию сердца и определяет доставку кислорода тканям (Жизневский Я. А. Основы инфузионной терапии. Минск, 1994). Кроме того, определение УОС позволяет вычислить и другие параметры гемодинамики (минутный объем сердца, общее периферическое сосудистое сопротивление, легочное сосудистое сопротивление и др.), отражающие более полную картину функционирования системы кровообращения. Эффективное фармакологическое воздействие на преднагрузку, постнагрузку и сократимость также невозможно без измерения УОС (Морган-мл. Дж.Э., Мэгид С.М. Клиническая анестезиология. Москва, Санкт-Петербург, 1998). В настоящее время имеется множество способов определения ударного объема сердца. 1. Расчетный способ определения минутного объема сердца с помощью формулы Старра. В 1954 году Старр на основе экспериментального материала и клинических наблюдений предложил расчетный способ определения ударного объема сердца по формуле: УОС=90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61В, где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое давление, В - возраст в годах (Stair I. Clinical tests of the simple method of estimating cardiac stroke volume from blood pressure and age. Circulation, 1954, 93, P/ 664-681). 2. Метод Фика. Сущность метода заключается в следующем. Кислород из выдыхаемого воздуха поглощается кровью, протекающей через легочные капилляры. По концентрации кислорода в артериальной и венозной крови можно установить артериовенозную разницу по кислороду. Рассчитав содержание кислорода, поглощенного в течение 1 минуты, можно вычислить объем крови, протекающий через легкие за тот же отрезок времени, или минутный объем сердца (Петросян Ю. С. Катетеризация полостей сердца и магистральных сосудов. - В кн.: Руководство по кардиологии. Под ред. акад. Чазова Е.И. Москва, 1982). Следовательно: МОС=Потребление кислорода: Артериовенозная разница по кислороду. Зная частоту сердечных сокращений, определяют ударный объем сердца. Все варианты методики разведения красителя-индикатора, позволяющие измерить сердечный выброс, основаны на принципе Фика. Недостатки: Результаты, полученные с помощью формулы Старра, неоднократно подвергались сравнению с таковыми, установленными другими методами исследования (методами Грольмана, Фика). При этом отмечалось, что хотя и существует высокая корреляционная связь между показателями, определенными данным способом с таковыми, найденными другими способами, показатели гемодинамики отличались между собой в абсолютных значениях (Сазонов К.Н. К вопросу об определении ударного и минутного объемов у больных с пороками сердца, подвергшихся хирургическому лечению. Клин. Медицина, 1959; Микиртумова Е.В. Сравнительная оценка некоторых клинических методов определения минутного объема крови. Тер. Архив, 1960; Мизеровский В.В. К методике определения систолического объема и среднего динамического артериального давления во время наркоза. Вестник хирургии им. Грекова, 1968). Способ Фика имеет ограничения во время полостной операции из-за возникающих в ходе операции и анестезии перераспределения кровообращения, изменений в системе газообмена, артериовенозного шунта, изменения взаимного расположения внутренних органов и скопления жидкости (крови) в полостях. В качестве прототипа выбран способ термодилюции, являющийся "золотым стандартом" определения минутного и ударного объемов сердца (Х. Метцлер. Неинвазивный и разумный инвазивный мониторинг системы кровообращения. - В кн.: Освежающий курс лекций. Архангельск, 1997). Способ состоит в катетеризации легочной артерии и введении через него в правое предсердие определенного количества раствора (2,5; 5 или 10 мл), температура которого меньше температуры тела больного (обычно комнатной температуры или ледяной). При этом происходит изменение температуры крови, контактирующей с термистром в легочной артерии. Степень изменения обратно пропорциональна минутному объему сердца. Графическое изображение зависимости изменений температуры от времени представляет собой кривую термодилюции. Минутный объем сердца определяют с помощью компьютерной программы, которая интегрирует площадь под кривой. Зная частоту сердечных сокращений, рассчитывают ударный объем сердца. Определение ударного объема сердца с помощью способа термодилюции может сопровождаться достаточно серьезными осложнениями, такими как разрыв легочной артерии, сепсис, ассоциированный с катетером, тромбофлебит, тромбозы вен, инфаркт легкого, пристеночный тромбоз, эндокардит и др. Кроме того, применение данного способа требует специализированного дорогостоящего оборудования. Поэтому использование способа термодилюции ограничивается, в первую очередь, кардиохирургией, а также при критических состояниях кровообращения (Х. Метцлер. Неинвазивный и разумный инвазивный мониторинг системы кровообращения. - В кн.: Освежающий курс лекций. Архангельск, 1997; Морган-мл. Дж. Э., Мэгид С.М. Клиническая анестезиология. Москва, Санкт-Петербург, 1998). Цель - повышение точности показателей ударного объема сердца, полученных расчетным способом Старра для контроля гемодинамики. Задачи: 1. Снижение травматичности при определении ударного объема сердца. 2. Сокращение трудозатрат и себестоимости при осуществлении способа. 3. Сокращение времени исследования. Сущность изобретения заключается в том, что учитывают возрастной период больного и при определении ударного объема сердца по формуле Старра у больных I периода зрелого возраста с пороками сердца делят значение на коэффициент 1,33, у больных II периода зрелого возраста - делят на коэффициент 1,44, а у больных пожилого возраста - делят на коэффициент 1,50; а при отсутствии пороков сердца у больных I периода зрелого возраста значения ударного объема сердца, полученные по формуле Старра, умножают на коэффициент 1,25, у больных II периода зрелого возраста - умножают на коэффициент 1,55, а у больных пожилого возраста - умножают на коэффициент 1,70. К I периоду зрелого возраста относят женщин от 20 до 35 лет, мужчин - от 21 до 35 лет, ко II периоду зрелого возраста - соответственно от 36 до 55 лет и от 36 до 60 лет, к пожилому возрасту - свыше 55 и 60 лет, причем способ достоверен при АДс= 105-155 мм рт.ст., АДд=55-95 мм рт.ст., ЧСС=60-90 мин -1 . Проведенное патентное исследование показало, что до настоящего времени предлагаемый способ определения ударного объема сердца не описан и не использовался. Публикаций и патентов в отечественных и зарубежных источниках не найдено. Изобретательский уровень подтверждается неочевидностью. Воспроизводимость способа не вызывает сомнений, так как использовано известное оборудование и доступный для медицинского персонала процесс. Способ осуществляют следующим образом. У больного производят точное измерение артериального давления (систолического и диастолического) одним из неинвазивных способов (например, аускультативным, допплерографическим, осциллометрическим, с помощью плетизмографии или артериальной тонометрии). Ударный объем сердца у больных, не имеющих пороков сердца, рассчитывают по формуле: УОС=(90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61В)k. У больных же, имеющих пороки сердца, ударный объем определяют следующим образом: УОС=(90,97+0,54ПД-0,57АДд-0,61B):k, где УОС - ударный объем сердца, ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое давление, В - возраст в годах, k - введенный коэффициент, зависящий от возраста пациента. Для нивелирования индивидуальных колебаний ударного объема сердца, связанных с различиями в массе тела, предпочтительнее пользоваться показателями ударного индекса, которые рассчитываются следующим образом: УИ=УОС:S,
где УИ - ударный индекс, S - площадь тела. Для определения площади тела существует множество расчетных формул, одна из которых:
S=(4P+7)/(90+P),
где Р - вес больного. Для определения k (поправочного коэффициента, вводимого в формулу Старра) был проведен сравнительный и корреляционный анализ показателей ударного индекса, полученных с помощью расчетного способа Старра, с показателями, полученными методом термодилюции. Исследование проведено у кардиохирургических пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни и пороков сердца. Предполагая, что у больных с пороками сердца имеются существенные изменения гемодинамики ("регургитация" крови, снижение сократительной способности миокарда и др.), показатели, полученные до устранения порока, были включены в отдельную группу. В исследование включены лишь те показатели УИ, которые были рассчитаны по артериальному давлению, находящемуся в пределах: АД систолическое - 105-155 мм рт.ст., АД диастолическое - 55-95 мм рт.ст., ЧСС при этом составляла от 60 до 90 мин -1 . Измерения производились в трех возрастных группах:
1. у лиц I периода зрелого возраста (мужчины 21-35 лет, женщины 20-35 лет);
2. у лиц II периода зрелого возраста (мужчины 36-60 лет, женщины 36-55 лет);
3. у лиц пожилого возраста (мужчины свыше 60 лет, женщины свыше 55 лет). У всех пациентов проводилась одновременная регистрация УОС и АД инвазивными способами: определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений и ударный индекс, являющийся отношением значений УОС к площади поверхности тела; АД определяли прямым методом с помощью внутриартериального катетера, введенного в лучевую артерию. Параллельно определение УОС и УИ производилось расчетным способом Старра по показателям артериального давления, измеренного неинвазивно (методом Короткова). Результаты сравнивали методом вариационной статистики и проводили корреляционный анализ. В группе пациентов, оперированных по поводу ишемической болезни сердца и пороков сердца после их устранения, были обнаружены следующие результаты (табл.1). При анализе данных, полученных инвазивным и неинвазивным способами, у лиц различных возрастных групп была установлена достоверная (р<0,05) сильная (r>0,7) прямая корреляционная связь между показателями ударного индекса, полученными инвазивно и определенными расчетным методом Старра. Однако, несмотря на сильную корреляционную связь между УИ, определенным инвазивно и неинвазивно, существует разница в абсолютных значениях. При этом у лиц I периода зрелого возраста УИ, определенный термодилюционным способом, превышал УИ, определенный способом Старра, в 1,25, у лиц II периода зрелого возраста - в 1,55, а у лиц пожилого возраста - в 1,7. Таким образом, учитывая высокий параллелизм между расчетным и измеренным инвазивно ударным индексом, а также разницу в получаемых результатах, предлагается введение в формулу Старра дополнительного коэффициента k, который отражает разницу в значениях ударного индекса, определенного инвазивно и неинвазивно, и вычисляется путем деления средних значений УИ, полученных инвазивно, на средние значения УИ, определенные расчетным способом. Следовательно, формула Старра должна иметь следующий вид:
УОС=(90,97+(0,54ПД)-(0,57АДд)-0,61B)k,
где ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое артериальное давление, В - возраст в годах, k - коэффициент, зависящий от возраста пациентов. В группе пациентов, оперированных по поводу пороков сердца до их устранения, нами получены следующие результаты (табл.1). При анализе данных, полученных инвазивным и неинвазивным способами, у лиц различных возрастных групп была установлена достоверная (р<0,05) сильная и средняя (r>0,7) прямая корреляционная связь между показателями ударного индекса, полученными инвазивно и определенными расчетным методом Старра. Однако, несмотря на сильную корреляционную связь между УИ, определенным инвазивно и неинвазивно, существует разница в абсолютных значениях. При этом у лиц I периода зрелого возраста УИ, определенный способом Старра, превышал УИ, определенный термодилюционным способом, в 1,33, у лиц II периода зрелого возраста - в 1,44, а у лиц пожилого возраста - в 1,5. Таким образом, формула Старра должна иметь следующий вид:
УОС=(90,97+(0,54ПД)-(0,57АДд)-0,61В)/k,
где ПД - пульсовое давление, АДд - диастолическое артериальное давление, В -возраст в годах, k - коэффициент, зависящий от возраста пациентов. Вводимый коэффициент k отражает разницу в значениях ударного индекса, определенного инвазивно и неинвазивно, и вычисляется путем деления средних значений УИ, полученных расчетным способом, на средние значения УИ, определенные инвазивно. Пример 1. История болезни 755/77. Больная Козинцева С.Ю., 20 лет, вес - 58 кг, S тела - 1,61 м 2 . Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. У пациента определяли минутный объем сердца способом термодилюции, после чего рассчитывали ударный объем сердца путем деления величины минутного объема сердца на частоту сердечных сокращений и ударный индекс, являющийся отношением значений УОС к площади поверхности тела. При этом УИ до устранения порока составил 28 мл/м 2 . Параллельно определение УОС и УИ производилось расчетным способом Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,33 -1) по показателям артериального давления, измеренного неинвазивно (способом Короткова): УОС= (90,97+0,5442-0,5767-0,6120): 1,33= 48 мл, УИ=48/1,61=30 мл/м 2 . Как видно из предложенного примера, значения УИ, определенные термодилюционным способом, соответствуют значениям УИ, полученным с помощью модифицированного способа Старра. В данном примере значение УИ свидетельствует о нарушении сократительной функции сердца (в норме УИ по данным различных авторов составляет 33-60 мл/м 2) и требует медикаментозной коррекции. Пример 2. История болезни 6100/537. Больной Сергиенко Е.В., 21 год, вес - 64 кг, S тела - 1,71 м 2 . Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 32 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,33 -1) УИ: УOC=(90,97+0,5447-0,5764-0,6121):1,33=50 мл, УИ= 50/1,71= 30 мл/м 2 . Как и в предыдущем примере, УИ пациента находится за пределами нижней границы нормы, что требует проведения кардиотропной терапии. Пример 3. История болезни 705/60. Больной Чиханов О.В., 35 лет, вес - 65 кг, S тела - 1,72 м 2 . Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 23 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,33 -1) УИ: УОС= (90,97+0,5450-0,5788-0,6135):1,33=35 мл, УИ=35/1,72=20 мл/м 2 . В данном примере полученные значения УИ свидетельствуют о значительном снижении сократительной функции сердца и требуют неотложной медикаментозной коррекции. Пример 4. История болезни 3846/414. Больной Донденко O.K., 36 лет, вес - 67 кг, S тела - 1,75 м 2 . Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 15 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,44 -1) УИ: УОС= (90,97+0,5448-0,5795-0,6136): 1,44=28 мл, УИ= 28/1,75= 6 мл/м 2 . Значения УИ в данном примере существенно снижены по сравнению с нормальными величинами. Безотлагательно должны быть приняты мероприятия, направленные на повышение сократительной способности миокарда. Пример 5. История болезни 1247/125. Больная Гулева В.Н., 55 лет, вес - 75 кг, S тела - 1,86 м 2 . Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 15 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,44 -1) УИ:УОС = (90,97+0,5457-0,5792-0,6155):1,44 = 25 мл, УИ= 25/1,86= 13 мл/м 2 . Как и в предыдущем примере, значения УИ значительно ниже нормальных величин и требуется немедленная кардиотропная терапия. Пример 6. История болезни 138/1. Больной Шуев Б.Л.., 60 лет, вес - 81 кг, S тела - 1,94 м 2 . Диагноз - порок аортального клапана с преобладанием недостаточности. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 12 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,44 -1) УИ: УОС=(90,97+0,5453-0,5785-0,6160):1,44=24 мл, УИ= 24/1,94=12 мл/м 2 . Как инвазивно, так и неинвазивно определенное значение УИ находится далеко за пределами нижней границы нормы и требует медикаментозной коррекции. Пример 7. История болезни 350/33. Больная Немчинова Л.Д., 56 лет, вес - 71 кг, S тела - 1,81 м 2 . Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 14 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,5 -1) УИ: УОС = (90,97+0,5444-0,5781-0,6156):1,5 = 23 мл, УИ= 23/1,81= 13 мл/м 2 . Полученные значения УИ свидетельствуют о существенном нарушении сократительной функции сердца и лечебные мероприятия должны быть направлены на ее увеличение. Пример 8. История болезни 5243/459. Больной Криушин Н.И., 61 год, вес - 69 кг, S тела - 1,78 м 2 . Диагноз - комбинированный порок митрального клапана. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 11 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,5 -1) УИ: УOC = (90,97+0,5442-0,5784-0,6161):1,5 = 19 мл, УИ= 19/1,78= 11 мл/м 2 . Полученные в данном примере значения УИ в три раза меньше нижней границы нормы. Следовательно, требуется немедленное медикаментозное воздействие на сократительную функцию сердца. Пример 9. История болезни 186/3. Больная Братова А.В., 20 лет, вес - 57 кг, S тела - 1,60 м 2 . Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. При исследовании гемодинамики методом термодилюции во время анестезии после устранения порока УИ= 63 мл/м 2 . Параллельно, используя формулу Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25), был рассчитан УИ:УOC = (90,97+0,5466-0,5767-0,6120)1,25 = 95 мл, УИ= 95/1,60= 60 мл/м 2 . Значения УИ, определенные инвазивно и расчетным способом, свидетельствуют о нормальном ударном выбросе пациента. Пример 10. История болезни 2932/283. Больной Омнченко Н.В., 21 год, вес - 63 кг, S тела - 1,69 м 2 . Диагноз - порок митрального клапана с преобладанием стеноза. УИ после устранения порока, определенный термодилюционным методом, составил 40 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25) УИ: УОС = (90,97+0,5446-0,5778-0,6121)1,25 = 73 мл, УИ=73/1,69=43 мл/м 2 . В данном примере УИ, определенный двумя способами, находится в пределах нормы и не требует медикаментозных вмешательств. Пример 11. История болезни 707/61. Больной Гичьян Л.Н., 35 лет, вес - 71 кг, S тела - 1,81 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 34 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,25) УИ: УОС = (90,97+0,5439-0,5777-0,6135)1,25 = 59 мл, УИ=59/1,81=32 мл/м 2 . Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения. Пример 12. История болезни 2874/276. Больной Бобрышев В.В., 36 лет, вес - 84 кг, S тела - 1,97 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 47 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5458-0,5776-0,6136)1,55 = 88 мл, УИ=88/1,97=45 мл/м 2 . Значения УИ находятся в пределах нормы и не требуют медикаментозной коррекции. Пример 13. История болезни 4776/404. Больная Завада А.А., 55 лет, вес - 75 кг, S тела - 1,86 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 32 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5458-0,5787-0,6155)1,55 = 61 мл, УИ=61/1,86=33 мл/м 2 . Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения. Пример 14. История болезни 1278/129. Больной Василевский, 60 лет, вес - 69 кг, S тела - 1,78 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 25 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k= 1,55) УИ: УОС = (90,97+0,5444-0,5782-0,6160)1,55 = 49 мл, УИ=49/1,78=27 мл/м 2 . Значения УИ находятся за пределами нижней границы нормы, свидетельствуя о снижении сократительной функции сердца. В данном примере пациенту требуется проведение кардиотропной терапии. Пример 15. История болезни 2460/255. Больная Норова Л.Х., 56 лет, вес - 72 кг, S тела - 1,82 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 33 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,7) УИ:УОС = (90,97+0,5439-0,5774-0,6156)1,7 = 61 мл, УИ=61/1,82=33 мл/м 2 . Значения УИ находятся на нижней границе нормы и требуется дальнейший мониторинг сократительной функции сердца, во избежание ее дальнейшего снижения. Пример 16. История болезни 2097/219. Больной Казарин И.Н., 61 год, вес - 79 кг, S тела - 1,91 м 2 . Диагноз - ИБС. УИ, определенный термодилюционным методом, составил 22 мл/м 2 . По формуле Старра с введенным в нее поправочным коэффициентом k (для данного случая k=1,7) УИ:УОС = (90,97+0,5452-0,5795-0,6161)1,7 = 47 мл, УИ= 43/1,91= 24 мл/м 2 . В данном примере полученные значения УИ свидетельствуют о значительном снижении сократительной функции сердца и требуют неотложной медикаментозной коррекции. Таким образом, выявленные показатели УИ соответствуют таковым, но определенным инвазивно. Знание же УИ позволяет предупреждать и предотвращать нарушения сократительной способности сердца. Медико-социальный эффект - повышение точности определения показателей центральной гемодинамики, что дает возможность своевременно установить нарушения функционирования системы кровообращения и предотвратить их дальнейшее развитие.

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.

Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и ударного (систолического) объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.

Количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту, называют минутным объемом крови (МОК). Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют ударным (систолическим) объемом крови (УОК).

Минутный объем крови у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Ударный объем крови можно легко рассчитать, разделив МОК на число сердечных сокращений.

Большое значение в изменении величины минутного и ударного объемов крови имеет тренировка. При выполнении одной и той же работы у тренированного человека значительно возрастает величина систолического и минутного объемов сердца при незначительном увеличении числа сердечных сокращений; у нетренированного человека, наоборот, значительно увеличивается частота сердечных сокращений и почти не изменяется систолический объем крови.

УОК увеличивается при повышении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема растет и МОК.

Ударный объем сердца

Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем, называемый также систолическим объемом.

Ударный объем (УО) - количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу (иногда используется название систолический выброс).

Поскольку большой и малый круги кровообращения соединены последовательно, то в устоявшемся режиме гемодинамики ударные объемы левого и правого желудочков обычно равны. Лишь на короткое время в период резкого изменения работы сердца и гемодинамики между ними может возникать небольшое различие. Величина УО взрослого человека в покое составляетмл, а при физической нагрузке может возрастать до 120 мл (у спортсменов до 200 мл).

Формула Старра (систолический объем):

где СО - систолический объем, мл; ПД - пульсовое давление, мм рт. ст.; ДД - диастолическое давление, мм рт. ст.; В - возраст, годы.

В норме СО в покое -мл, а при нагрузке -мл.

Конечный диастолический объем

Конечно-диастолический объем (КДО) - это количество крови, находящееся в желудочке в конце диастолы (в покое околомл, но в зависимости от пола, возраста может колебаться в пределахмл). Он формируется тремя объемами крови: оставшейся в желудочке после предыдущей систолы, притекшей из венозной системы во время общей диастолы и перекачанной в желудочек во время систолы предсердий.

Таблица. Конечно-диастолический объем крови и её составные части

Конечно-систолический объем крови, остающейся в полости желудочков к концу систолы (КСО, в покос менее 50% от КДО или околомл)

Конечно-днастолический объем крови (КДО

Венозный возврат - объем крови, притекшей в полость желудочков из вен во время диастолы (в покое околомл)

Дополнительный объем крови, поступающей в желудочки во время систолы предсердий (в покое около 10% от КДО или до 15 мл)

Конечный систолический объем

Конечно-систолический объем (КСО) - это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50%, от величины конечно-диастолического объема илимл. Часть этого объема крови является резервным объемом, который может изгоняться при увеличении силы сердечных сокращений (например, при физической нагрузке, увеличении тонуса центров симпатической нервной системы, действии на сердце адреналина, тиреоидных гормонов).

Ряд количественных показателей, измеряемых в настоящее время при УЗИ или при зондировании полостей сердца, используют для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относят показатели фракции выброса, скорости изгнания крови в фазу быстрого изгнания, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка) и ряд сердечных индексов.

Фракция выброса (ФВ) - выраженное в процентах отношение ударного объема к конечно-диастолическому объему желудочка. Фракция выброса у здорового человека в покое составляет 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%.

Скорость изгнания крови измеряется методом Допплера при УЗИ сердца.

Скорость прироста давления в полостях желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показа- геля в норме составляет мм рт. ст./с.

Снижение фракции выброса ниже 50%, снижение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельствуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.

Минутный объем кровотока

Минутный объем кровотока (МОК) - показатель насосной функции сердца, равный объему крови, изгоняемой желудочком в сосудистую систему за 1 минуту (применяется также название минутный выброс).

Поскольку УО и ЧСС левого и правого желудочка равны, то их МОК также одинаков. Таким образом, через малый и большой круги кровообращения за один и гот же промежуток времени протекает одинаковый объем крови. В покос МОК равен 4-6 л, при физической нагрузке он может достигатьл, а у спортсменов - 30 л и более.

Методы определения минутного объема кровообращения

Прямые методы: катетеризация полостей сердца с введением датчиков - флоуметров.

где МОК - минутный объем кровообращения, мл/мин; VO 2 - потребление кислорода за 1 мин, мл/мин; СaO 2 - содержание кислорода в 100 мл артериальной крови; CvO 2 - содержание кислорода в 100 мл венозной крови

где J - количество введенного вещества, мг; С - средняя концентрация вещества, вычисленная по кривой разведения, мг/л; Т-длительность первой волны циркуляции, с

• Ультразвуковая флоуметрия
• Тетраполярная грудная реография

Сердечный индекс

Сердечный индекс (СИ) - отношение минутного объема кровотока к площади поверхности тела (S):

где МОК - минутный объем кровообращения, л/мин; S - площадь поверхности тела, м 2 .

В норме СИ = 3-4 л/мин/м 2 .

Благодаря работе сердца обеспечивается движение крови по системе кровеносных сосудов. Даже в условиях жизнедеятельности без физических нагрузок за сутки сердце перекачивает до 10 т крови. Полезная работа сердца затрачивается на создание давления крови и придание ей ускорения.

На придание ускорения порциям выбрасываемой крови желудочки тратят около 1% от общей работы и энергетических затрат сердца. Поэтому при расчетах этой величиной можно пренебречь. Почти вся полезная работа сердца затрачивается на создание давления - движущей силы кровотока. Работа (А), выполняемая левым желудочком сердца за время одного сердечного цикла, равна произведению среднего давления (Р) в аорте на ударный объем (УО):

В покое за одну систолу левый желудочек совершает работу около 1 Н/м (1 Н = 0,1 кг), а правый желудочек приблизительно в 7 раз меньшую. Это обусловлено низким сопротивлением сосудов малого круга кровообращения, в результате чего кровоток в легочных сосудах обеспечивается при среднем давлениимм рт. ст., в то время как в большом круге кровообращения среднее давление составляетмм рт. ст. Таким образом, левому желудочку для изгнания УО крови необходимо затрачивать приблизительно в 7 раз большую работу, чем правому. Это и обусловливает развитие большей мышечной массы левого желудочка, по сравнению с правым.

Выполнение работы требует энергетических затрат. Они идут не только на обеспечение полезной работы, но и на поддержание основных жизненных процессов, транспорт ионов, обновление клеточных структур, синтез органических веществ. Коэффициент полезного действия сердечной мышцы находится в пределах 15-40%.

Энергия АТФ, необходимая для жизнедеятельности сердца, получается преимущественно в ходе окислительного фосфорилирования, осуществляемого с обязательным потреблением кислорода. При этом в митохондриях кардиомиоцитов могут окисляться разнообразные вещества: глюкоза, свободные жирные кислоты, аминокислоты, молочная кислота, кетоновые тела. В этом отношении миокард (в отличие от нервной ткани, использующей для получения энергии глюкозу) является «всеядным органом». На обеспечение энергетических потребностей сердца в условиях покоя в 1 мин требуетсямл кислорода, что составляет около 10% от общего потребления кислорода организмом взрослого человека за то же время. Из протекающей по капиллярам сердца крови извлекается до 80% кислорода. В других органах этот показатель гораздо меньше. Доставка кислорода является наиболее слабым звеном в механизмах, обеспечивающих снабжение сердца энергией. Это связано с особенностями сердечного кровотока. Недостаточность доставки кислорода к миокарду, связанная с нарушением коронарного кровотока, является самой распространенной патологией, приводящей к развитию инфаркта миокарда.

Фракция выброса

где СО - систолический объем, мл; КДО - конечный диастолический объем, мл.

Фракция выброса в покое составляет%.

Скорость кровотока

Согласно законам гидродинамики количество жидкости (Q), протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (Р 1) и в конце (Р 2) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости:

Если применить это уравнение к сосудистой системе, то следует иметь в виду, что давление в конце данной системы, т.е. в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю. В этом случае уравнение можно записать так:

где Q - количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р - величина среднего давления в аорте; R - величина сосудистого сопротивления.

Из этого уравнения следует, что Р = Q*R, т.е. давление (Р) в устье аорты прямо пропорционально объему крови, выбрасываемому сердцем в артерии в минуту (Q), и величине периферического сопротивления (R). Давление в аорте (Р) и минутный объем крови (Q) можно измерить непосредственно. Зная эти величины, вычисляют периферическое сопротивление - важнейший показатель состояния сосудистой системы.

Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда. Любой из таких сосудов можно уподобить трубке, сопротивление которой определяется по формуле Пуазейля:

где L - длина трубки; η - вязкость протекающей в ней жидкости; Π - отношение окружности к диаметру; r - радиус трубки.

Разность кровяного давления, определяющая скорость движения крови по сосудам, у человека велика. У взрослого человека максимальное давление в аорте составляет 150 мм рт. ст., а в крупных артериях -мм рт. ст. В более мелких артериях кровь встречает большее сопротивление и давление здесь значительно падает - домм. рт ст. Самое резкое уменьшение давления отмечается в артериолах и капиллярах: в артериолах оно составляетмм рт. ст., а в капиллярах -мм рт. ст. В венах давление уменьшается до 3-8 мм рт. ст., в полых венах давление отрицательное: -2-4 мм рт. ст., т.е. на 2-4 мм рт. ст. ниже атмосферного. Это связано с изменением давления в грудной полости. Во время вдоха, когда давление в грудной полости значительно уменьшается, снижается и кровяное давление в полых венах.

Из приведенных данных видно, что кровяное давление в разных участках кровяного русла неодинаково, и оно уменьшается от артериального конца сосудистой системы к венозному. В крупных и средних артериях оно уменьшается незначительно, приблизительно на 10%, а в артериолах и капиллярах - на 85%. Это свидетельствует о том, что 10% энергии, развиваемой сердцем при сокращении, расходуется на продвижение крови в крупных артериях, а 85% - на ее продвижение по артериолам и капиллярам (рис. 1).

Рис. 1. Изменение давления, сопротивления и просвета сосудов на различных участках сосудистой системы

Основное сопротивление току крови возникает в артериолах. Систему артерий и артериол называют сосудами сопротивления или резистивными сосудами.

Артериолы представляют собой сосуды малого диаметра -мкм. Стенка их содержит толстый слой циркулярно расположенных гладких мышечных клеток, при сокращении которых просвет сосуда может значительно уменьшаться. При этом резко повышается сопротивление артериол, что затрудняет отток крови из артерий, и давление в них повышается.

Падение тонуса артериол увеличивает отток крови из артерий, что приводит к уменьшению артериального давления (АД). Наибольшим сопротивлением среди всех участков сосудистой системы обладают именно артериолы, поэтому изменение их просвета является главным регулятором уровня общего артериального давления. Артериолы - «краны кровеносной системы». Открытие этих «кранов» увеличивает отток крови в капилляры соответствующей области, улучшая местное кровообращение, а закрытие - резко ухудшает кровообращение данной сосудистой зоны.

Таким образом, артериолы играют двоякую роль:

• участвуют в поддержании необходимого организму уровня общего артериального давления;
• участвуют в регуляции величины местного кровотока через тот или иной орган или ткань.

Величина органного кровотока соответствует потребности органа в кислороде и питательных веществах, определяемой уровнем активности органа.

В работающем органе тонус артериол уменьшается, что обеспечивает повышение притока крови. Чтобы общее АД при этом не снизилось в других (неработающих) органах, тонус артериол повышается. Суммарная величина общего периферического сопротивления и общий уровень АД остаются примерно постоянными, несмотря на непрерывное перераспределение крови между работающими и неработающими органами.

Объемная и линейная скорость движения крови

Объемной скоростью движения крови называют количество крови, протекающей в единицу времени через сумму поперечных сечений сосудов данного участка сосудистого русла. Через аорту, легочные артерии, полые вены и капилляры за одну минуту протекает одинаковый объем крови. Поэтому к сердцу всегда возвращается такое же количество крови, какое было им выброшено в сосуды во время систолы.

Объемная скорость в различных органах может изменяться в зависимости от работы органа и величины ею сосудистой сети. В работающем органе может увеличиваться просвет сосудов и вместе с ним - объемная скорость движения крови.

Линейной скоростью движения крови называют путь, пройденный кровью за единицу времени. Линейная скорость (V) отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной (Q), деленной на площадь сечения кровеносного сосуда:

Ее величина зависит от просвета сосудов: линейная скорость обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосуда. Чем шире суммарный просвет сосудов, тем медленнее движение крови, а чем он уже, тем больше скорость движения крови (рис. 2). По мере разветвления артерий скорость движения в них уменьшается, так как суммарный просвет ветвей сосудов больше, чем просвет исходного ствола. У взрослого человека просвет аорты составляет приблизительно 8 см 2 , а сумма просветов капилляров враз больше - см 2 . Следовательно, линейная скорость движения крови в аорте враз больше, чем в 500 мм/с, а в капиллярах - только 0,5 мм/с.

Рис. 2. Знамения АД (А) и линейной скорости кровотока (Б) в различных участках сосудистой системы

Показатели работы сердца. Ударный и минутный объем сердца

Сердечно-сосудистая система. Часть 6.

В этой части речь идет об основной работе сердца, об одном из показателей функционального состояния сердца - величине минутного и систолического объемов.

Систолический и минутный объемы сердца. Работа сердца.

Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определенное количество крови. В этом основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и систолического объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.

Минутный и систолический объем сердца.

Количество крови, выбрасываемое сердцем в сосуды за минуту, называют минутным объемом сердца. Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют систолическим объемом сердца.

Минутный объем сердца у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Систолический объем можно легко рассчитать, разделив минутный объем на число сердечных сокращений.

Величина минутного и систолического объемов подвергается большим индивидуальным колебаниям и зависит от различных условий: функционального состояния организма, температуры тела, положения тела в пространстве и др. Она значительно изменяется под влиянием физической нагрузки. При большой мышечной работе величина минутного объема увеличивается в 3-4 и даже в 6 раз и может составить 37,5 л при 180 сердечных сокращениях в минуту.

Большое значение в изменении величины минутного и систолического объемов сердца имеет тренировка. При выполнении одной и той же работы у тренированного человека значительно возрастает величина систолического и минутного объемов сердца при незначительном увеличении числа сердечных сокращений. У нетренированного человека, наоборот, значительно увеличивается частота сердечных сокращений и почти не изменяется систолический объем сердца.

Работа сердца.

Давление крови в легочных артериях приблизительно в 5 раз меньше, чем в аорте, поэтому правый желудочек совершает во столько же раз меньшую работу.

Работа, выполняемая сердцем, рассчитывается по формуле: W=Vp+mv 2 /2g,

где V - объем выброшенной сердцем крови (минутный или систолический), p - давление крови в аорте (сопротивление), m - масса выбрасываемой крови, v - скорость, с которой выталкивается кровь, g - ускорение свободно падающего тела.

По данной формуле работа сердца слагается из работы, направленной на преодоление сопротивления сосудистой системы (это отражает первое слагаемое) и работы, направленной на придание скорости (второе слагаемое). В обычных условиях работы сердца второе слагаемое по сравнению с первым очень мало (составляет 1%) и поэтому им пренебрегают. Тогда работа сердца может быть рассчитана по формуле: W=Vp, т.е. вся она направлена на преодоление сопротивления в сосудистой системе. В среднем сердце за сутки выполняет работу околокгс м. Работа сердца тем больше, чем больше приток крови.

Работа сердца возрастает и в том случае, если увеличивается сопротивление в сосудистой системе (например, повышается давление крови в артериях вследствие сужения капилляров). При этом сначала силы сокращений сердца недостаточно, чтобы выбросить всю кровь против возросшего сопротивления. В течение нескольких сокращений в сердце остается какое-то количество крови, которое способствует растяжению волокон сердечной мышцы. Вследствие этого наступает момент, когда сила сокращения сердца увеличивается и выбрасывается вся кровь, т.е. увеличивается систолический объем сердца, а следовательно, увеличивается и систолическая работа. Максимальную величину, на которую увеличивается объем сердца во время диастолы, называют резервными или запасными силами сердца. Эта величина возрастает в процессе тренировки сердца.

Ударный и минутный объем сердца/крови: суть, от чего зависят, расчет

Сердце - один из главных «тружеников» нашего организма. Ни на минуту не останавливаясь в течение жизни, оно перекачивает гигантское количество крови, обеспечивая питанием все органы и ткани тела. Важнейшими характеристиками эффективности кровотока являются минутный и ударный объем сердца, величины которых определяются множеством факторов как со стороны самого сердца, так и регулирующих его работу систем.

Минутный объем крови (МОК) - величина, характеризующая количество крови, которое отправляет миокард в кровеносную систему в течение минуты. Он измеряется в литрах в минуту и равняется примерно 4-6 литрам в состоянии покоя при горизонтальном положении тела. Это значит, что всю кровь, содержащуюся в сосудах тела, сердце способно перекачать за минуту.

Ударный объем сердца

Ударный объем (УО) - это тот объем крови, который сердце выталкивает в сосуды за одно свое сокращение. В состоянии покоя у среднестатистического человека он составляет околомл. Этот показатель напрямую связан с состоянием сердечной мышцы и ее способностью сокращаться с достаточной силой. Увеличение ударного объема происходит при возрастании пульса (до 90 и более мл). У спортсменов эта цифра намного выше, чем у нетренированных лиц даже при условии примерно одинаковой частоты сердечных сокращений.

Объем крови, который миокард может выбросить в магистральные сосуды, не постоянен. Он определяется запросами органов в конкретных условиях. Так, при интенсивной физической нагрузке, волнении, в состоянии сна органы потребляют разное количество крови. Отличаются и влияния на сократимость миокарда со стороны нервной и эндокринной систем.

При повышении частоты сокращений сердца, возрастает сила, с которой миокард выталкивает кровь, и объем жидкости, попадающей в сосуды, благодаря значительному функциональному резерву органа. Резервные возможности сердца довольно высоки: у нетренированных людей при нагрузке сердечный выброс в минуту достигает 400%, то есть минутный объем выбрасываемой сердцем крови возрастает до 4 раз, у спортсменов этот показатель и того выше, у них минутный объем увеличивается в 5-7 раз и достигает 40 литров в минуту.

Физиологические особенности сердечных сокращений

Объем крови, перекачиваемый сердцем в минуту (МОК), определяется несколькими составляющими:

• Ударным объемом сердца;
• Частотой сокращений в минуту;
• Объемом возвращенной по венам крови (венозный возврат).

К концу периода расслабления миокарда (диастола) в полостях сердца накапливается определенный объем жидкости, но не вся она потом попадает в системный кровоток. Только часть ее уходит в сосуды и составляет ударный объем, который по количеству не превышает половины всей крови, поступившей в камеру сердца при ее расслаблении.

Оставшаяся в полости сердца кровь (примерно половина или 2/3) - это резервный объем, необходимый органу в тех случаях, когда потребности в крови возрастают (при физической нагрузке, эмоциональном напряжении), а также небольшое количество остаточной крови. За счет резервного объема при возрастании частоты пульса увеличивается и МОК.

Имеющаяся в сердце после систолы (сокращения) кровь называется конечно-диастолическим объемом, но и она не может быть полностью эвакуирована. После выброса резервного объема крови в полости сердца все равно останется какое-то количество жидкости, которое не будет вытолкнуто оттуда даже при максимальной работе миокарда - остаточный объем сердца.

Сердечный цикл; ударный, конечный систолический и конечный диастолический объемы сердца

Таким образом, всю кровь сердце при сокращении не выбрасывает в системный кровоток. Сначала из него выталкивается ударный объем, при необходимости - резервный, а после этого остается остаточный. Соотношение этих показателей указывает на интенсивность работы сердечной мышцы, силу сокращений и эффективность систолы, а также на способность сердца обеспечить гемодинамику в конкретных условиях.

МОК и спорт

Основной причиной изменения минутного объема кровообращения в здоровом организме считают физические нагрузки. Это могут быть занятия в тренажерном зале, пробежка, быстрая ходьба и т. д. Другим условием физиологического возрастания минутного объема можно считать волнение и эмоции, особенно, у тех, кто остро воспринимает любую жизненную ситуацию, реагируя на это учащением пульса.

При выполнении интенсивных спортивных упражнений ударный объем увеличивается, но не до бесконечности. Когда нагрузка достигла приблизительно половины от максимально возможной, ударный объем стабилизируется и принимает относительно постоянное значение. Такое изменение выброса сердца связывают с тем, что при ускорении пульса укорачивается диастола, а значит, камеры сердца не будут заполняться максимально возможным количеством крови, поэтому показатель ударного объема рано или поздно перестанет нарастать.

С другой стороны, работающие мышцы потребляют большое количество крови, которая не возвращается в момент спортивных занятий обратно к сердцу, уменьшая, таким образом, венозный возврат и степень заполнения камер сердца кровью.

Главным механизмом, определяющим норму ударного объема, считается растяжимость миокарда желудочков. Чем значительнее растянулся желудочек, тем больше крови в него поступит и тем выше будет сила, с которой он ее отправит в магистральные сосуды. При увеличении интенсивности нагрузки на уровень ударного объема в большей степени, чем растяжимость, влияет сократимость кардиомиоцитов - второй механизм, регулирующий значение ударного объема. Без хорошей сократимости даже максимально заполненный желудочек не сможет увеличить свой ударный объем.

Следует отметить, что при патологии миокарда механизмы, регулирующие МОК, приобретают несколько иное значение. К примеру, перерастяжение стенок сердца в условиях декомпенсированной сердечной недостаточности, миокардиодистрофии, при миокардитах и других заболеваниях не вызовет увеличения ударного и минутного объемов, так как миокард не имеет достаточной для этого силы, в результате систолическая функция снизится.

Возросший объем крови при физической работе помогает обеспечить питанием очень нуждающийся в этом миокард, доставить кровь к работающим мышцам, а также кожным покровам для правильной терморегуляции.

По мере усиления нагрузки увеличивается доставка крови к коронарным артериям, поэтому прежде чем приступить к тренировкам на выносливость, следует провести разминку и разогрев мышц. У здоровых людей пренебрежение этим моментом может пройти незаметно, а при патологии сердечной мышцы возможны ишемические изменения, сопровождающиеся болью в сердце и характерными электрокардиографическими признаками (депрессия сегмента ST).

Как определить показатели систолической функции сердца?

Величины систолической функции миокарда вычисляются по различным формулам, с помощью которых специалист судит о работе сердца с учетом частоты его сокращений.

фракция выброса сердца

Систолический объем сердца, отнесенный к площади поверхности тела (м²), будет составлять сердечный индекс. Площадь поверхности тела вычисляется по специальным таблицам либо формуле. Помимо сердечного индекса, МОК и ударного объема, важнейшей характеристикой работы миокарда считается фракция выброса, которая показывает, какой процент конечно-диастолической крови уходит из сердца при систоле. Ее рассчитывают, поделив ударный объем на конечно-диастолический и умножив на 100%.

Вычисляя указанные характеристики, врач должен принять во внимание все факторы, способные изменить каждый показатель.

На конечно-диастолический объем и заполнение сердца кровью оказывают влияние:

1. Количество циркулирующей крови;
2. Масса крови, попадающей в правое предсердие из вен большого круга;
3. Частота сокращений предсердий и желудочков и синхронность их работы;
4. Длительность периода расслабления миокарда (диастолы).

Повышению минутного и ударного объема способствуют:

• Увеличение количества циркулирующей крови при задержке воды и натрия (не спровоцированных сердечной патологией);
• Горизонтальное положение тела, когда закономерно увеличивается венозный возврат к правым частям сердца;
• Психо-эмоциональное напряжение, стресс, сильное волнение (за счет возрастания пульса и усиления сократимости венозных сосудов).

Снижение сердечного выброса сопровождает:

1. Кровопотерю, шоки, обезвоживание;
2. Вертикальное положение тела;
3. Возрастание давления в грудной полости (обструктивные болезни легких, пневмоторакс, сильный сухой кашель) или сердечной сумке (перикардиты, скопление жидкости);
4. Гиподинамию;
5. Обмороки, коллапс, прием препаратов, вызывающих резкое падение давления и расширение вен;
6. Некоторые виды аритмий, когда камеры сердца сокращаются не синхронно и недостаточно заполняются кровью в диастолу (фибрилляция предсердий), выраженная тахикардия, когда сердце не успевает заполниться необходимым объемом крови;
7. Патологию миокарда (кардиосклероз, инфаркт, воспалительные изменения, миокардиодистрофии, дилатационная кардиомиопатия и др.).

На показатель ударного объема левого желудочка оказывает влияние тонус вегетативной нервной системы, частота пульса, состояние сердечной мышцы. Такие частые патологические состояния, как инфаркт миокарда, кардиосклероз, дилатация сердечной мышцы при декомпенсированной недостаточности органа способствуют снижению сократимости кардиомиоцитов, поэтому сердечный выброс вполне закономерно будет снижаться.

Прием лекарственных препаратов тоже определяет показатели функции сердца. Адреналин, норадреналин, сердечные гликозиды повышают сократимость миокарда и увеличивают МОК, тогда как бета-адреноблокаторы, барбитураты, некоторые противоаритмические средства снижают сердечный выброс.

Таким образом, на показатели минутного и УО влияют множество факторов, начиная от положения тела в пространстве, физической активности, эмоций и заканчивая самой разной патологией сердца и сосудов. При оценке систолической функции врач опирается на общее состояние, возраст, пол обследуемого, наличие или отсутствие структурных изменений миокарда, аритмий и др. Только комплексный подход может помочь правильно оценить эффективность работы сердца и создать такие условия, при которых оно будет сокращаться в оптимальном режиме.

gabiya.ru

Шпаргалка по Сестринскому делу от "GABIYA"

Главное меню

Навигация по записям

9. Систолический и минутный объем сердца.

Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определенное количество крови-это основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и систолического объемов.

Количество крови, выбрасываемое сердцем в сосуды за минуту-это минутный объем сердца. Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение- это систолический объем сердца.

Минутный объем сердца у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков.

Величина минутного и систолического объемов подвергается большим индивидуальным колебаниям и зависит от различных условий: функционального состояния организма, температуры тела, положения тела в пространстве и др.

Большое значение в изменении величины минутного и систолического объемов сердца имеет тренировка.

Систолический объем увеличивается при увеличении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема увеличивается и минутный объем крови.

Минутный объем здорового человека и при физиологических условиях зависит от целого ряда факторов. Мышечная работа повышает его в 4-5 раза, в крайних случаях на короткое время в 10 раз. Приблизительно через 1 час после приема пищи минутный объем становится на 30-40% больше, чем был до этого, и примерно только через 3 часа достигает исходной величины. Страх, испуг, волнение - за счет выработки большого количества адреналина - повышают минутный объем. При низкой температуре сердечная деятельность более экономичная, чем при более высокой температуре. Колебания температуры 26° С не оказывают существенного влияния на минутный объем. При температуре до 40° С он увеличивается медленно, а выше 40° С - очень быстро. На минутный объем влияет также и положение тела. При лежачем положении он уменьшается, а в стоячем - увеличивается.

Основная работа сердца заключается в нагнетании крови в сосуды против сопротивления (давления), которое в них развивается. Предсердия и желудочки выполняют различную работу. Предсердия, сокращаясь, нагнетают кровь в расслабленные желудочки. Эта работа не требует их большого напряжения, так как давление крови в желудочках повышается постепенно по мере поступления в них крови из предсердий.

Значительно большую работу выполняют желудочки, особенно левый. Из левого желудочка кровь выталкивается в аорту, где давление крови велико. При этом желудочек должен сократиться с такой силой, чтобы преодолеть это сопротивление, для чего давление крови в нем должно стать выше, чем в аорте. Только при этом вся находящаяся в нем кровь будет выброшена в сосуды.

Работа сердца возрастает и в том случае, если увеличивается сопротивление в сосудистой системе (например, повышается давление крови в артериях вследствие сужения капилляров). При этом сначала силы сокращений сердца недостаточно, чтобы выбросить всю кровь против возросшего сопротивления. В течение нескольких сокращений в сердце остается какое-то количество крови, которое способствует растяжению волокон сердечной мышцы. Вследствие этого наступает момент, когда сила сокращения сердца увеличивается и выбрасывается вся кровь, т.е. увеличивается систолический объем сердца, а следовательно, увеличивается и систолическая работа. Максимальную величину, на которую увеличивается объем сердца во время диастолы, называют резервными или запасными силами сердца. Эта величина возрастает в процессе тренировки сердца._______________________________________________

Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца при каждом сокращении, называется систолическим объемом (СО), или ударным. В среднем он составляетмл крови. Количество крови, выбрасываемой правым и левым желудочками, одинакова.

Зная частоту сердечных сокращений и систолический объем, можно определить минутный объем кровообращения (МОК), или сердечный выброс:

МОК = СО ЧСС. - формула

В состоянии покоя у взрослого человека минутный объем кровотока в среднем составляет 5 литров. При физических нагрузках систолический объем может увеличиваться вдвое, а сердечный выброс достигатьлитров.

Систолический объем и сердечный выброс характеризуют нагнетательную функцию сердца.

Если объем крови, поступающей в камеры сердца, увеличивается, то соответственно возрастает и сила его сокращения. Увеличение силы сердечных сокращений зависит от растяжения сердечной мышцы. Чем больше она растянута, тем сильнее сокращается.

Физиолог Старлинг установил «Закон сердца» (закон Франка-Старлинга): при повышении наполнения сердца кровью во время диастолы и, соответственно, при увеличении растяжения сердечной мышцы сила сердечных сокращений возрастает.

(син.: систолический объем крови, систолический объем сердца, ударный объем крови)

объем крови (в мл ), выбрасываемый желудочком сердца за одну систолу.

• - хирургическая операция наложения соустья между полостью перикарда и брюшной полостью при хронической коронарной недостаточности...

  Медицинская энциклопедия

• - нарушение сократительной функции сердца, заключающееся в регулярном чередовании относительно сильных сокращений с более слабыми; иногда А. с. относят к аритмиям сердца...

  Медицинская энциклопедия

• - ограниченное выпячивание истонченного участка стенки сердца. В подавляющем большинстве случаев развивается в результате инфаркта миокарда...

  Медицинская энциклопедия

• - различные расстройства функций автоматизма, возбудимости и проводимости миокарда, часто приводящие к нарушению нормальной последовательности или частоты сердечных сокращений...

  Медицинская энциклопедия

• - общее название нарушений формирования импульса возбуждения или его проведения по миокарду; А. с. обычно проявляется нарушением ритма сердечных сокращений...

  Медицинская энциклопедия

• - см. Стимуляция сердца атриовентрикулярная...

  Медицинская энциклопедия

• - замедление или полное прекращение прохождения импульсов возбуждения по проводящей системе сердца. Замедление проведения импульса называют неполной Б. с., а прекращение его проведения - полной...

  Медицинская энциклопедия

• - см. Аритмия мерцательная...

  Медицинская энциклопедия

• - закругленная суженная часть сердца, обращенная вниз, вперед и влево; образована стенкой левого желудочка...

  Медицинская энциклопедия

• - повышенная мощность сердечных сокращений и работы сердца; наблюдается, например, при диффузном токсическом зобе, пороках сердца; у здоровых людей наблюдается Г. с., адекватная увеличенной физической нагрузке...

  Медицинская энциклопедия

• - увеличение амплитуды сердечных сокращений с соответствующим увеличением ударного объема крови...

  Медицинская энциклопедия

• - количество крови, выбрасываемое желудочками сердца за единицу времени...

  Медицинская энциклопедия

• - разновидность изолированной декстрокардии, при которой сердце повернуто вокруг продольной оси вправо так, что верхушка сердца расположена за грудиной вблизи средней линии...

  Медицинская энциклопедия

• - показатель функции сердца: объем крови, выбрасываемой желудочком за 1 мин.: выражается в л/мин или...

  Медицинская энциклопедия

• - см. Ударный объем сердца...

  Медицинская энциклопедия

• - 1) -ая, -ое. 1. Относящийся к нанесению или получению удара. Ударный механизм. Ударный взрыватель снаряда. Ударный музыкальный инструмент. Ударная волна взрыва. || лингв. То же, что ударенный. Ударный гласный...

  Малый академический словарь

"Уда́рный объём се́рдца" в книгах

Объем услуг