Сердечно-сосудистая система здоровых детей разного возраста. Систолический и минутный объем кровотока в покое и при мышечной работе у тренированных и нетренированных спортсменов

Систолическим _объемом называется количество крови, выбрасываемой желудочками сердца при каждом его сокращении. Эта величина зависит от количества крови, притекающей к сердцу, и от силы сердечных сокращений. В состоянии покоя у взрослых здоровых людей систолический объем крови составляет в среднем 60-80 мл. При систоле желудочков выбрасывается не вся кровь, содержащаяся в них, а лишь около половины. Остающаяся в желудочке кровь называется резервным объемом.- Благодаря наличию резервного объема, систолический объем крови увеличивается сразу же после начала работы. Кроме того, имеется остаточный объем крови, который не выбрасывается из желудочков сердца даже при самом сильном его сокращении. При мышечной деятельности и систолический объем крови увеличивается до 100-150 мл (в отдельных случаях до 180-200 мл). Наибольших величин он достигает при относительно легкой работе. При повышении же ее мощности он либо перестает увеличиваться (рис. 64), либо даже начинает несколько снижаться. \

Количество крови, выбрасываемое сердцем в течение одной минуты называется минутным объемом крови.Величина его зависит от частоты сердцебиения и систолического объема крови. В состоянии покоя у взрослых людей минутный объем крови составляет в среднем 5-6 л.

Он зависит от размеров тела. Поэтому для сравнительной его оценки вычисляют так называемый сердечный индекс : величину минутного объема крови делят на площадь поверхности тела человека, которая в зависимости от роста и веса колеблется в пределах 1,5-2 м2. Следовательно, сердечный индекс у взрослых составляет около 2,5-3,5 л/мин/м2.

При легкой работе минутный объем крови увеличивается до 10-15 л/мин. У тренированных спортсменов при очень напряженной мышечной деятельности он может достигать и более 40 л/мин. Например, при беге на тредбане с предельной скоростью наблюдали увеличение минутного объема крови до 42,3 л. При этом систолический объем крови несколько превышал 200 мл, а частота сердцебиения была равна 200 уд/ мин.

Увеличение минутного объема крови при мышечной деятельности обеспечивает повышенную потребность органов и тканей в кровоснабжении. Однако в этом процессе значительную роль играет и перераспределение циркулирующей крови. Большая часть ее устремляется в расширенные при работе сосуды скелетных мышц. в органах же, не принимающих активного участия в работе, сосуды суживаются и кровоснабжение их уменьшается (табл. 2). Перераспределение крови наиболее ярко выражено при тяжелой работе. Количество крови, поступающей к скелетным мышцам в состоянии покоя, составляет около 20 % всего объема циркулирующей крови. При легкой работе мышечный кровоток увеличивается до 45 %, при тяжелой - до 88 %. Одновременно уменьшается приток крови к пищеварительным органам и почкам. Кровоснабжение сердца при тяжелой работе увеличивается в 4 раза по сравнению с величиной покоя. Кожный кровоток увеличивается при легкой работе и при работе средней тяжести, при тяжелой же работе он уменьшается.

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

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

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

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

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

Факторы, влияющине на систолический объём и минутный объём:

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

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

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

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

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

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

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

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

Ударный и минутный объемы кровообращения (сердца)

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

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

Изменение величины МОК происходит двумя путями:

через изменение величины УО;

через изменение частоты сердечных сокращений.

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

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

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

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

3. Систолический и минутный объём крови

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

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

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

«Детская торакальная хирургия», В.И.Стручков

Популярные статьи раздела

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

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

Систолический объем крови

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

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

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

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

Предыдущая25262728293031323334353637383940Следующая

Некоторых показателей гемодинамики

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

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

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

Расчет гемодинамики проводят по Савицкому.

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

ПД=СД-ДД (мм рт.ст.)

СДД=ПД/3+ДД (ммрт.ст.)

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

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

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

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СЕРДЦА

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

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

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

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

СОК=100+0,5 ПД-0,6 ДД - 0.6 В (мл)

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

МОК=СОК*ЧСС

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

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

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

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

СИ=МОК/ПТ (л/мин/м 2)

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

Предыдущая12345678910Следующая

ПОСМОТРЕТЬ ЕЩЕ:

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

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

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

Регуляция работы сердца.

Внутрисердечные (интракардиальные) механизмы регуляции

9. Систолический и минутный объем сердца.

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

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

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

а) Эффект Анрепа (зависимость сила-скорость).

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

б) Лестница Боудича (хроноинотропная зависимость).

Увеличение силы сокращения сердечной мышцы при увеличении ЧСС

Внесердечные (экстракардиальные) механизмы регуляции деятельности сердца

I. Нервные механизмы

А. Влияние вегетативной нервной системы

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

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

В. Рефлекторные влияния на сердце.

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

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

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

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

II. Гуморальная регуляция работы сердца.

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

Гормоны коры надпочечников (кортикостероиды) — положительное инотропное действие.

Гормоны коры щитовиднойжелезы (тиреоидные гормоны) — положительное хронотропное.

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

Функциональные группы сосудов:

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

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

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

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

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

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

6. Сосуды возврата (средние и крупные вены).

Определение минутного объема сердца

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(см. таблицу).

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

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

(см. таблицу).

Возрастные изменения пульса и артериального давления (по Вецлеру)

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

Показатели работы сердца. МОК

После нагрузки повышение не менее чем на 0,2.

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

Проба по Биргаузу часто применяется в качестве предоперационной пробы кровообращения.

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

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

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

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

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

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.

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

Работа сердца.

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.

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 около 10000 кгс 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.

Количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артерии в минуту является важным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для обоих желудочков и в покое равен 4,5–5 л.

Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем , называемый также систолическим объемом или систолическим выбросом . Ударный объем – количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу. (Если разделить МОК на ЧСС в минуту получим систолический объем (СО) кровотока.) При сокращении сердца равном 75 ударов в мин он составляет 65–70 мл, при работе увеличивается до 125 мл. У спортсменов в покое он составляет 100 мл, при работе возрастает до 180 мл. Определение МОК и СО широко применяется в клинике.

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

Объем крови полости желудочка, который она занимает перед его систолой составляет конечно-диастолический объем (120–130 мл).

Конечно-систолический объем (КСО) – это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50% от КДО, или 50-60 мл. Часть этого объема крови является резервным объемом.

Резервный объем реализуется при увеличении СО при нагрузках. В норме он составляет 15–20% от конечно-диастолического.

Объем крови в полостях сердца, остающийся при полной реализации резервного объема, при максимальной систоле составляет остаточный объем. СО и МОК величины непостоянные. При мышечной деятельности МОК возрастает до 30–38 л за счет учащения сокращений сердца и увеличения СОК.

Ряд показателей используется для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относятся: фракция выброса, скорость изгнания крови в фазу быстрого наполнения, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка)/

Скорость изгнания крови изменяется методом Доплера при УЗИ сердца.

Скорость прироста давления в полостях считается желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показателя в норме составляет 2000-2500 мм рт ст /с.

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

Величина МОК, деленная на площадь поверхности тела в м 2 определяется как сердечный индекс (л/мин/м 2).

СИ = МОК/S (л/мин×м 2)

Он является показателем насосной функции сердца. В норме сердечный индекс составляет 3–4 л/мин×м 2 .

МОК, УОК и СИ объединяют общим понятием сердечный выброс.

Если известен МОК и АД в аорте (или легочной артерии) можно определить внешнюю работу сердца

Р = МОК × АД

Р - работа сердца в мин в килограмометрах (кг/м).

МОК - минутный объем крови (л).

АД - давление в метрах водного столба.

При физическом покое внешняя работа сердца составляет 70–110 Дж, при работе увеличивается до 800 Дж, для каждого желудочка в отдельности.

Таким образом, работа сердца определяется 2-мя факторами:

1. Количеством притекающей к нему крови.

2. Сопротивлением сосудов при изгнании крови в артерии (аорту и легочную артерию). Когда сердце не может при данном сопротивлении сосудов перекачать всю кровь в артерии, возникает сердечная недостаточность.

Различают 3 варианта сердечной недостаточности:

1. Недостаточность от перегрузки, когда к сердцу с нормальной сократительной способностью предъявляются чрезмерные требования при пороках, гипертензии.

2. Недостаточность сердца при повреждении миокарда: инфекции, интоксикации, авитаминозы, нарушение коронарного кровообращения. При этом снижается сократительная функция сердца.

3. Смешанная форма недостаточности - при ревматизме, дистрофических изменениях в миокарде и др.

Весь комплекс проявлений деятельности сердца регистрируется с помощью различных физиологических методик - кардиографий: ЭКГ, электрокимография, баллистокардиография, динамокардиография, верхушечная кардиография, ультразвуковая кардиография и др.

Диагностическим методом для клиники является электрическая регистрация движения контура сердечной тени на экране рентгеновского аппарата. К экрану у краев контура сердца прикладывают фотоэлемент, соединенный с осциллографом. При движениях сердца изменяется освещенность фотоэлемента. Это регистрируется осциллографом в виде кривой сокращения и расслабления сердца. Такая методика называется электрокимографией .

Верхушечная кардиограмма регистрируется любой системой, улавливающей малые локальные перемещения. Датчик укрепляется в 5 межреберье над местом сердечного толчка. Характеризует все фазы сердечного цикла. Но зарегистрировать все фазы удается не всегда: сердечный толчок по разному проецируется, часть силы прикладывается к ребрам. Запись у разных лиц и у одного лица может отличаться, влияет степень развития жирового слоя и др.

Используются в клинике также методы исследования, основанные на использовании ультразвука - ультразвуковая кардиография.

Ультразвуковые колебания при частоте 500 кГц и выше глубоко проникают через ткани будучи образованными излучателями ультразвука, приложенными к поверхности грудной клетки. Ультразвук отражается от тканей различной плотности - от наружной и внутренней поверхности сердца, от сосудов, от клапанов. Определяется время достижения отраженного ультразвука до улавливающего прибора.

Если отражающая поверхность перемещается, то время возвращения ультразвуковых колебаний изменяется. Этот метод можно использовать для регистрации изменений конфигурации структур сердца при его деятельности в виде кривых, записанных с экрана электроннолучевой трубки. Эти методики называются неинвазивными.

К инвазивным методикам относятся:

Катетеризация полостей сердца . В центральный конец вскрытой плечевой вены вводят эластичный зонд-катетер и проталкивают к сердцу (в его правую половину). В аорту или левый желудочек вводят зонд через плечевую артерию.

Ультразвуковое сканирование - источник ультразвука вводится в сердце с помощью катетера.

Ангиография представляет собой исследование движений сердца в поле рентгеновских лучей и др.

Механические и звуковые проявления сердечной деятельности. Тоны сердца, их генез. Поликардиография. Сопоставление во времени периодов и фаз сердечного цикла ЭКГ и ФКГ и механических проявлений сердечной деятельности.

Сердечный толчок. При диастоле сердце принимает форму эллипсоида. При систоле оно приобретает форму шара, продольный диаметр его уменьшается, поперечный увеличивается. Верхушка при систоле приподнимается и прижимается к передней грудной стенке. В 5 межреберье возникает сердечный толчок, который может быть зарегистрирован (верхушечная кардиография ). Изгнание крови из желудочков и ее движение по сосудам, вследствие реактивной отдачи вызывает колебания всего тела. Регистрация этих колебаний называется баллистокардиографией . Работа сердца сопровождается также звуковыми явлениями.

Тоны сердца. При выслушивании сердца определяются два тона: первый - систолический, второй - диастолический.

Систолический тон низкий, протяжный (0,12 с). В его генезе участвуют несколько наслаивающихся компонентов:

1. Компонент закрытия митрального клапана.

2. Закрытия трехстворчатого клапана.

3. Пульмональный тон изгнания крови.

4. Аортальный тон изгнания крови.

Характеристику I тона определяет напряжение створчатых клапанов, напряжение сухожильных нитей, сосочковых мышц, стенок миокарда желудочков.

Компоненты изгнания крови возникают при напряжении стенок магистральных сосудов. I тон хорошо прослушивается в 5-ом левом межреберье. При патологии в генезе I тона участвуют:

1. Компонент открытия аортального клапана.

2. Открытие пульмонального клапана.

3. Тон растяжения легочной артерии.

4. Тон растяжения аорты.

Усиление I тона может быть при:

1. Гипердинамии: физические нагрузки, эмоции.

При нарушении временных отношений между систолой предсердий и желудочков.

При плохом наполнении левого желудочка (особенно при митральном стенозе, когда клапаны не полностью открываются). Третий вариант усиления I тона имеет существенное диагностическое значение.

Ослабление I тона возможно при недостаточности митрального клапана, когда створки неплотно смыкаются, при поражении миокарда и др.

II тон - диастолический (высокий, короткий 0,08 с). Возникает при напряжении замкнутых полулунных клапанов. На сфигмограмме его эквивалент - инцизура . Тон тем выше, чем выше давление в аорте и легочной артерии. Хорошо прослушивается во 2-межреберье справа и слева от грудины. Он усиливается при склерозе восходящей аорты, легочной артерии. Звучание I и II тонов сердца наиболее близко передает сочетание звуков при произнесении словосочетании «ЛАБ-ДАБ».

Организм детей и подростков отличается от организма взрослых не только размерами, но л особенностями строения и функционального состояния органов и систем. Процесс физического развития детей протекает неравномерно: периоды усиленного роста сменяются его замедлением, изменяются энергетические и обменные процессы. Для каждого возраста характерны свои особенности анатомического строения тела и состояния сосудистой системы.

До рождения плод обеспечивается кислородом за счет материнской крови. При этом в верхнюю часть туловища поступает более насыщенная кислородом кровь, чем в нижнюю. В результате этого происходит интенсивное развитие головного мозга и верхних конечностей.

В момент рождения сосудистое русло легочного кровотока раскрывается, и организм ребенка переходит на легочное дыхание. Это единственный путь для поступления кислорода в организм новорожденного.

В первые же дни после рождения овальное отверстие, находящееся между правым и левым предсердиями, закрывается, а еще через 5-7 месяцев зарастает, и венозная кровь правого предсердия уже не смешивается с артериальной кровью левого. У многих детей с диагнозом «детский церебральный паралич» незаращение овального отверстия происходит значительно позднее.

Вес сердца новорожденного удваивается к 7 месяцам и утраивается на втором году жизни. Соотношение между массой правого и левого желудочков постепенно изменяется. К 4-му месяцу жизни младенца вес правого желудочка составляет только половину веса левого, что объясняется усиленным ростом последнего. На первом году жизни предсердия опережают в росте желудочки. В этот же период диаметр крупных сосудов и отверстия между предсердиями и желудочками увеличиваются значительно быстрее, чем в последующие годы.

В течение первых двух лет происходит быстрый рост мышечных волокон, и миокард (мышца сердца) имеет уже более совершенное строение. В первые месяцы жизни характер кровоснабжения сердечной мышцы остается неизменным, и лишь после года появляются сосуды более крупного размера. В соответствии с ростом и развитием всего организма увеличивается и масса сердца. Со второго года скорость роста предсердий затормаживается. Хотя темпы роста сердца в этом периоде постепенно замедляются, все же вес сердца и его объем к 6-7 годам увеличивается в 5 раз.

У детей младшего школьного возраста (7-11 лет) увеличение объема сердца по сравнению с суммарным просветом сосудов замедляется, а просвет артерий и капилляров относительно больше, чем у взрослых. Этим объясняется низкое артериальное давление (АД). Объем крови, выбрасываемый в сосудистое русло при каждом сокращении сердца (ударный объем — УО), небольшой — 23 мл. Поэтому для обеспечения организма нужным количеством кислорода, который доставляется мышцам и другим органам кровью, сердце ребенка в минуту должно сокращаться чаще, чем сердце взрослого. В течение этого периода микростроение миокарда и нервной системы завершается, и они по структуре напоминают сердце взрослого человека.

При выполнении физической нагрузки УО увеличивается мало, так как объем сердца небольшой и сила сокращения сердечной мышцы невелика. По отношению к состоянию покоя минутный объем крови (УО, умноженный на частоту сердечных сокращений за 1 минуту) у детей 7-10 лет может повышаться в 4—5 раз за счет увеличения частоты сердечных сокращений (ЧСС). Максимальная частота пульса при напряженной мышечной работе может достигать 220 уд./мин. Артериальное давление высоких величин не достигает, так как у детей этого возраста небольшой объем сердца, слабая сердечная мышца и широкий просвет сосудов.

Физическая нагрузка вызывает большое напряжение деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем и неэкономичное расходование энергетических ресурсов. Поэтому детям этого возраста рекомендуются физические нагрузки умеренной интенсивности, а к выполнению интенсивной кратковременной работы следует относиться с большой осторожностью.

К 11—12 годам высшая нервная деятельность достигает высокой степени развития, усиливается регулирующий контроль головного мозга за функционированием всего организма. Рост сердца несколько замедляется. В состоянии покоя за одно сокращение оно выбрасывает в среднем 31 мл крови, т.е. только половину УО взрослых людей. Величина минутного объема крови (МОК) в этом возрасте составляет 2650 мл/мин (у взрослых — 4000 мл/мин). Но ЧСС в покое у детей выше. Это связывают с более быстрой сокращаемостью сердечной мышцы и повышенной потребностью тканей растущего организма в кислороде. В этом возрасте частота пульса в покое достигает 38-90 уд./мин. У девочек всех возрастов она в среднем выше, чем у мальчиков.

Артериальное давление у 11-12-летних мальчиков составляет 91-116/48-68 мм рт. ст., у девочек — 95-117/51-73.

У детей и подростков относительно широкие просветы сосудов, что облегчает перемещение крови и создает условия для большей скорости кровотока и меньшего сопротивления периферических сосудов, чем у взрослых людей.

Функциональные возможности организма в возрасте 11-12 лет невелики. Реакция на физическую нагрузку связана с большим учащением пульса и дыхания, меньшим увеличением УО и меньшим подъемом АД при более замедленном восстановлении этих показателей до уровня покоя, чем в более старшем возрасте.

В 12—14 лет начинается период полового созревания — один из узловых этапов роста и развития организма. В это время активизируются железы внутренней секреции (половые, щитовидная железа, надпочечники и гипофиз). Они ускоряют темп физического развития, роста внутренних органов. Происходит интенсивное увеличение длины и массы тела, костной системы.

Повышенный энергетический обмен, обусловленный ростом opганов и тканей, требует усиления кровообращения. Быстрыми темпами развивается сердечно-сосудистая система: объем сердца у 12-летних равен 458 мл, а у 15-летних — уже 620 мл; утолщаются стенки сердца. Особенно интенсивно нарастает масса миокарда левого желудочка. В связи с этим увеличивается и минутный объем (до 3150 мл/мин), главным образом за счет большого систолического выброса, а не ЧСС.

Удлиняются фазы сердечного цикла, увеличивается время изгнания крови в аорту, т.е. повышается сократительная функция миокарда, что свидетельствует об экономизации деятельности сердца. Уменьшается ЧСС.

У подростков в сердце нередко выслушиваются шумы функционального характера, которые обусловлены расширением клапанных колец (отверстия между предсердиями и желудочками) и ускорением кровотока.

К 12 годам проводящая система сердца развита достаточно, но быстрый прирост мышечной массы сердца может привести к несоответствию между ними, что находит свое отражение на электрокардиограмме: регистрируется нарушение ритма сердца, возникает экстрасистолия (внеочередное его сокращение) и др.

Несмотря на то что диаметр крупных сосудов становится больше, соотношение между ними и объемом сердца изменяется. Возникает относительная узость сосудов, что обусловливает повышение сосудистого тонуса и АД.

Существенная особенность этого периода — различный темп развития органов и систем, что является предпосылкой для возникновения функциональных нарушений. Например, быстрое увеличение длины тела и мышечной массы у акселератов опережает развитие сердца; формируется гипоэволютивное (малое по размерам) сердце, которое хуже приспосабливается к физическим нагрузкам. Другой пример: подростки с замедленным половым развитием даже на небольшие физические напряжения отвечают большим учащением сердечных сокращений и повышением АД.

Таким образом, в период полового созревания подростки требуют индивидуального подхода при нормировании физических нагрузок. И хотя в подростковом возрасте значительно повышаются приспособительные возможности организма, сердечно-сосудистая система функционирует еще недостаточно экономично. Далеки от совершенства механизмы, регулирующие взаимоотношения между сердцем, сосудами и другими органами и системами. Поэтому в возрасте 14— 15 лет часто наблюдаются переутомление и перенапряжение.

Без понимания особенностей анатомического строения и функционирования сердечно-сосудистой системы здорового ребенка и его адаптации к физическим напряжениям невозможно правильно оценить состояние аппарата кровообращения больного ребенка и его реакцию на физические нагрузки.

Г.А. Гончарова