Ударный объем крови (УОК)

Количество крови, выбрасываемое из желудочка сердца за одно сердечное сокращение, называется ударным объемом крови (УО). В покое величина ударного объема крови у взрослого человека составляет 50-90 мл и зависит от массы тела, объема камер сердца и силы сокращения сердечной мышцы. Резервным объемом называется часть крови, которая в покое после сокращения остается в желудочке, но при физической нагрузке и в стрессовых ситуациях выбрасывается из желудочка.

Именно величина резервного объема крови в значительной степени способствует увеличению ударного объема крови при выполнении физических нагрузок. Увеличению УО при физических нагрузках способствует также повышение венозного возврата крови к сердцу. При переходе из состояния покоя к выполнению физической нагрузки ударный объем крови растет. Повышение величины УО идет до достижения его максимума, который определяется величиной объема желудочка. При очень интенсивной нагрузке ударный объем крови может уменьшаться, так как из-за резкого укорочения длительности диастолы желудочки сердца не успевают полностью наполняться кровью.

При переходе от состояния покоя к нагрузке УО быстро увеличивается и достигает стабильного уровня во время интенсивной ритмичной работы длительностью 5-10 мин, например при физических тренировках.

Максимальная величина ударного объема наблюдается при ЧСС 130 уд/мин. В дальнейшем с увеличением нагрузки скорость прироста ударного объема крови резко уменьшается и при мощности работы, превышающей 1000 кгм/мин, составляет лишь 2-3 мл крови на каждые 100 кгм/ мин увеличения нагрузки. При длительных и нарастающих нагрузках ударный объем уже не увеличивается, но даже несколько уменьшается. Поддержание необходимого уровня кровообращения обеспечивается большей частотой сердечных сокращений. Сердечный выброс увеличивается главным образом за счет более полного опорожнения желудочков, т. е. путем использования резервного объема крови.

Минутный объем крови (МОК) показывает, какое количество крови выбрасывается из желудочков сердца в течение одной минуты. Рассчитывается величина минутного объема крови по следующей формуле:

Минутный объем крови (МОК) = УО х ЧСС.

Поскольку у здоровых взрослых людей ударный объем крови (здесь и далее при сравнении параметров нетренированных людей и спортсменов смотрите Таблицу 1) составляет в покое 50-90 мл, а частота сердечных сокращений находится в диапазоне 60-90 уд/мин, то величина минутного объема крови в покое находится в пределах 3,5-5 л/мин.

Таблица 1. Различия в резервных возможностях организма у нетренированного человека и спортсмена (по Н.В. Муравову).

Показатель	Нетренированный человек	Соотношение	Спортсмен	Соотношение
в покое А	после максимальной нагрузки Б		в покое А	после максимальной нагрузки В
Сердечнососудистая система
1. Частота сердечных сокращений в минуту
2. Систолический объем крови
3. Минутный объем крови (л)

У спортсменов величина минутного объема крови в покое такая же, поскольку величина ударного объема у них несколько выше (70-100 мл), а частота сердечных сокращений - ниже (45-65 уд/мин). При выполнении физической нагрузки минутный объем крови растет за счет повышения величины ударного объема крови и частоты сердечных сокращений, По мере повышения величины выполняемой физической нагрузки ударный объем крови достигает своего максимума и остается затем на этом уровне при дальнейшем повышении нагрузки. Рост минутного объема крови в таких условиях происходит за счет дальнейшего повышения частоты сердечных сокращений. После прекращения выполнения физической нагрузки значения показателей центральной гемодинамики (МОК, УО и ЧСС) начинают уменьшаться и через определенное время достигают исходного уровня.

У здоровых нетренированных людей величина минутного объема крови при физической нагрузке может повышаться до 15-20 л/мин. Такая же величина МОК при физической нагрузке отмечается у спортсменов, развивающих координацию, силу или скорость.

У представителей игровых видов спорта (футбол, баскетбол, хоккей и т.д.) и единоборств (борьба, бокс, фехтование и т.д.) величина МОК при нагрузке находится в диапазоне 25-30 л/мин, а у спортсменов элитного уровня достигает максимальных значений (35-38 л/мин) за счет большой величины удар¬ного объема (150-190 мл) и высокой частоты сердечных сокращений (180-200 уд/мин).

Во время физической нагрузки средней интенсивности в положении сидя и стоя МОК 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 может возрастать в 6 раз по сравнению с состоянием покоя, коэффициент утилизации кислорода - в 3 раза. В результате доставка О 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.

В возрастании минутного объема крови при физической нагрузке важную роль играет так называемый механизм мышечного насоса. Сокращение мышц сопровождается сжатием в них вен, 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. Все это способствует усиленному притоку крови к правому желудочку и быстрому заполнению сердца.

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

МОК зависит и от вида физических нагрузок. Например, при максимальной работе руками МОК составляет лишь 80% от значений, получаемых при максимальной работе ногами в положении сидя.

Адаптация организма здоровых людей к физической нагрузке происходит оптимальным способом, за счет повышения величины как ударного объема крови, так и частоты сердечных сокращений. У спортсменов используется самый оптимальный вариант адаптации к нагрузке, поскольку благодаря наличию большого резервного объема крови при нагрузке происходит более значительное повышение ударного объема. У кардиологических больных при адаптации к физической нагрузке отмечается неоптимальный вариант, поскольку из-за отсутствия резервного объема крови адаптация происходит только за счет повышения частоты сердечных сокращений, что вызывает появление клинических симптомов: сердцебиения, одышки, болей в области сердца и т.д.

Для оценки адаптационных возможностей миокарда в функциональной диагностике используется показатель функционального резерва (ФР). Показатель функционального резерва миокарда указывает, во сколько раз минутный объем крови при выполнении физической нагрузки превышает уровень покоя.

Если у обследуемого наибольший минутный объем крови при нагрузке составляет 28 л/мин, а в покое равен 4 л/мин, то его функциональный резерв миокарда равен семи. Такая величина функционального резерва миокарда свидетельствует о том, что при выполнении физической нагрузки миокард обследуемого способен повысить свою производительность в 7 раз.

Многолетние занятия спортом способствуют повышению функционального резерва миокарда. Наибольший функциональный резерв миокарда отмечается у представителей видов спорта на развитие выносливости (8-10 раз). Несколько меньше (6-8 раз) функциональный резерв миокарда у спортсменов игровых видов спорта и у представителей единоборств. У спортсменов, развивающих силу и скорость, функциональный резерв миокарда (4-6 раз) мало отличается от такового у здоровых нетренированных лиц. Снижение функционального резерва миокарда менее четырех раз свидетельствует о снижении насосной функции сердца при выполнении физической нагрузки, что может свидетельствовать о развитии перегрузки, перетренировки или болезни сердца. У кардиологических больных снижение функционального резерва миокарда обусловлено отсутствием резервного объема крови, что не позволяет увеличить ударный объем крови при нагрузке, и снижением сократительной способности миокарда, ограничивающим насосную функцию сердца.

Во время физических нагрузок функциональные показатели работы сердца изменяются. Увеличивается частота сердечных сокращений, возрастает ударный объем сердца, меняются показатели кровотока, увеличивается частота дыхания, происходят изменения и в других органах. Очень важно, чтобы показатели работы сердца не выходили за предельные нормы, особенно это касается людей, имеющих заболевания сердечнососудистой системы.

Норма частоты сердечных сокращений (ЧСС) в минуту у взрослых

Основные показатели работы сердца у взрослых людей следующие:

норма частоты сердечных сокращений в покое - 65 уд./мин: у тренированных людей - 50 - 60 уд./мин, у нетренированных - 70-80 уд./мин;
с возрастом ЧСС уменьшается;
частота сердечных сокращений в минуту у женщин на 5 - 6 ударов больше, чем у мужчин;
ЧСС увеличивается на 10 %, когда вы садитесь и на 20 % в положении стоя;
во время сна ЧСС уменьшается на 5-7 уд./мин;
после еды, особенно белковой, в течение 3 часов ЧСС увеличивается на 3-5 уд./мин;

Частота сердечных сокращений у взрослых растет пропорционально температуре окружающей среды (при повышении температуры тела на 10 С ЧСС увеличивается на 10 уд./мин) и интенсивности физической нагрузки.

Нормы ударного и минутного объема сердца

У физически активного человека по сравнению с «лежебокой» при разнице ЧСС в 20 уд./ мин сердце бьется за 1 час на 30 000 ударов реже, а за один год - более чем на 1 300 000 ударов.

В состоянии покоя (во время диастолы, расслабления) объем крови в желудочке состоит из трех составляющих:

систолического (ударного) объема, выбрасываемого во время сокращения сердца;
резервного объема, увеличивающего ударный при усилении сократительной функции миокарда (например, при физической нагрузке);
остаточного объема, который не выбрасывается из желудочка даже при максимальном сокращении миокарда.

При увеличении физической нагрузки норма ударного объема сердца возрастает за счет резервного объема. Когда резервный объем крови будет исчерпан, рост ударного объема прекратится, а при очень больших нагрузках даже уменьшится, так как не будет эффективного наполнения сердца.

Детренированное сердце работает неэкономно и на любую нагрузку отвечает преимущественно повышением ЧСС, а не увеличением ударного выброса. Регулярная физическая нагрузка постепенно повышает мощность сердца, которое, сокращаясь относительно реже, но сильнее, способно обеспечить нормальное кровоснабжение всех включенных в нагрузку мышц.

Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение выбрасывает в аорту 50 - 70 мл крови. Регулярные физические тренировки улучшают функцию сердца и увеличивают ударный объем до 90 - 1 10 мл в покое.

Минутный объем сердца определяется ударным объемом и ЧСС. При физической нагрузке МОС растет за счет того, что при активном сокращении мышц происходит сжатие вен, увеличивается отток крови из всех органов и сердце быстрее заполняется кровью. МОС в начале работы постепенно увеличивается за счет ударного объема и адекватного прироста ЧСС, а при достижении определенной мощности становится стабильным.

Виды кровотока и его нормы: скорость и показатели кровотока

Чтобы создать благоприятные условия для обменных процессов при физических нагрузках, кроме увеличения минутного объема сердца, требуется перераспределение кровотока в органах и тканях. Видов кровотока несколько, среди них выделяют мышечный, коронарный, мозговой и легочный.

Кровоток в мышцах. При физической нагрузке увеличиваются ЧСС, объем крови, который выталкивается из сердца в сосуды, давление крови. Все это необходимо для того, чтобы к работающим мышцам, которые пронизаны тонкими кровеносными сосудами (капиллярами), поступало больше кислорода. Часть из них работает, а другая «спит». Во время физической работы капилляры «просыпаются» и тоже включаются в работу. В результате увеличивается поверхность, через которую происходит обмен кислородом между кровью и тканью. Именно это специалисты считают основным фактором, обеспечивающим высокую работоспособность сердца.

Удельный вес кровотока в мышцах по отношению к общему кровотоку в организме увеличивается с 20 % в покое до 80 % при максимальных нагрузках.

Коронарный кровоток:

снабжает кровью сердечную мышцу через правую и левую коронарные артерии;
показатели коронарного кровотока в покое - 60-70 мл/мин на 100 г миокарда;
при нагрузке увеличивается более чем в 5 раз;
скорость коронарного кровотока регулируют обменные процессы в миокарде и величина давления в аорте.

Легочный кровоток:

норма легочного кровотока определяется положением тела. В покое: лежа - 15 % общего объема крови, стоя - на 20 % меньше, чем лежа;
сердечно-легочный кровоток увеличивается при физической нагрузке и перераспределяется за счет увеличения легочного компонента (с 600 мл до 1400 мл) и уменьшения сердечного;
при интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2-3 раза и скорость прохождения крови через легкие возрастает в 2-2,5 раза.

Кровоток во внутренних органах. В покое кровообращение во внутренних органах составляет 50% минутного объема сердца. При увеличении физической нагрузки оно уменьшается и на пике составляет всего 3-4%. Этим обеспечивается оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких.

Удельный вес кровотока во внутренних органах уменьшается с 50% в покое до 3-4% при максимальных нагрузках.

Особенности частоты дыхания при физических нагрузках

Глубина и частота дыхания при физических нагрузках увеличивается за счет интенсивности сокращений дыхательных мышц: диафрагмы и межреберных. Чем больше они тренированы, тем эффективнее происходит вентиляция легких, которая повышается с увеличением нагрузки и потребности в кислороде. При максимальных нагрузках она может возрасти в 20 - 25 раз по сравнению с состоянием покоя за счет возрастания частоты (до 60 - 70 в минуту) и объема (с 15 до 50 % жизненной емкости легких) дыхания. У тренированных людей жизненная емкость легких, циркулирующий объем воздуха, максимальная вентиляция увеличиваются, а частота дыхания в покое уменьшается. Особенность дыхания при физической нагрузке заключается в том, что регулярные тренировки позволяют увеличить максимальное потребление кислорода на 15 - 30 %.

После вдоха кислород, проходя через верхние дыхательные пути и легкие, попадает в кровь. Малая доля кислорода растворяется в плазме крови, большая его часть связывается со специальным белком - гемоглобином, который содержится в эритроцитах. Именно он переносит кислород к работающим мышцам.

Потребление кислорода растет с интенсивностью нагрузки. Однако наступает момент, когда дыхание при физической нагрузке уже не сопровождается увеличением потребления кислорода. Этот уровень называется максимальным потреблением кислорода.

Углекислый газ, который мы выделяем при выдохе, является важнейшим регулятором функции внутренних органов. Его недостаток приводит к спазмам бронхов, сосудов, кишечника и может быть одной из причин стенокардии, артериальной гипертонии, бронхиальной астмы, язвы желудка, колита. Для того чтобы не было дефицита углекислоты в организме, не рекомендуется дышать очень глубоко. Полезным считается «поверхностное» дыхание, при котором сохраняется желание вдохнуть глубже.

Статья прочитана 30 095 раз(a).

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.

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 около 50-70 мл. 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.
В период спортивной тренировки возрастает и ударный, и минутный объемы, но лишь влияния симпатической иннервации для этого мало. Повысить МОК помогает параллельно увеличивающийся венозный возврат за счет активных и глубоких вдохов, насосного действия сокращающихся скелетных мышц, повышения тонуса вен и кровотока по артериям мышц.
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 , 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:

Количество циркулирующей крови;

Масса крови, попадающей в правое предсердие из вен большого круга;

Частота сокращений предсердий и желудочков и синхронность их работы;

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:

Кровопотерю, шоки, обезвоживание;

Вертикальное положение тела;

Возрастание давления в грудной полости (обструктивные болезни легких, пневмоторакс, сильный сухой кашель) или сердечной сумке (перикардиты, скопление жидкости);

Обмороки, коллапс, прием препаратов, вызывающих резкое падение давления и расширение вен;

Некоторые виды , когда камеры сердца сокращаются не синхронно и недостаточно заполняются кровью в диастолу (фибрилляция предсердий), выраженная тахикардия, когда сердце не успевает заполниться необходимым объемом крови;

Патологию миокарда ( , инфаркт, воспалительные изменения, 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, повышают сократимость миокарда и увеличивают МОК, тогда как , барбитураты, некоторые 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.

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.

Ударный объем крови формула. Способ определения ударного объема сердца