Объем крови у лиц с различной физической активностью

(по SjBstrand, 1967)

Наряду с благоприятным влиянием на гемодинамику, возрастание гематокрита (Hct) при физической нагрузке имеет и отрицательное значение, так как повышение концентрации эритроцитов приводит к увеличению вязкости крови, что затрудняет кровоток и ускоряет время свертывания. В этой связи при тренировках, и особенно во время соревнований, при посещении сауны (бани) показан прием жидкости (питье), лучше напитков, содержащих микроэлементы, соли, витамины.

Внутрисердечная гемодинамика. При физических нагрузках возрастает потребность работающих мышц в Од, в связи с этим меняется сердечная гемодинамика. При тяжелой физической нагрузке систолическое давление в правом желудочке возрастает с 3,2 кПа до 5,9 кПа (с 24 до 44 мм рт. ст.). Согласно В. Bevergard et al. (1963), конечно-диастолическое давление в правом желудочке при нагрузке также повышается, а в пожилом возрасте это еще более выражено.

Электрическая активность сердца при физических нагрузках закономерно изменяется.

Сердечный цикл имеет следующие фазы (рис. 25); 1) систола предсердий; 2) фаза изометрического напряжения желудочков; 3) фаза быстрого изгнания; 4) фаза медленного изгнания; 5) фаза изометрического расслабления желудочков; 6) фаза быстрого наполнения; 7) фаза медленного наполнения.

Сердечный цикл начинается с систолы предсердий (1). В этой фазе кровь проталкивается через атриовентикулярные отверстия.

Затем следует фаза изометрического напряжения желудочков (2) при закрытых атриовентикулярных и аортальных клапанах. Наполненный кровью желудочек сокращается без изменения объема (см. кривую объема желудочка), однако внутрижелудоч-ковое давление быстро возрастает до величины, при которой открываются аортальные клапаны (конец второй и начало третьей фазы). Вслед за этим наступает фаза быстрого изгнания, и давление достигает максимума, после чего оно начинает падать (фаза медленного изгнания).

Во время фазы быстрого изгнания (3) объем желудочков быстро уменьшается, однако желудочки никогда не опорожняются полностью. В ходе фазы медленного изгнания (4) внутрижелу-дочковое давление падает, а объем желудочков уменьшается до минимальной величины. В этот момент аортальный клапан и клапан легочного ствола захлопываются, что препятствует как обратному забросу крови в желудочки, так и значительному падению давления в аорте и легочной артерии. Захлопывание полулунных клапанов знаменует начало фазы изометрического (без изменения объема) расслабления желудочков (5) и приводит к быстрому падению внутрижелудочкового давления до определенного низкого значения, при котором открываются правый и левый атриоветрикулярные клапаны и кровь начинает поступать из предсердий в желудочки (фаза быстрого наполнения) (6). За этим следует фаза медленного наполнения (7). Во время шестой и седьмой фаз объем желудочков возрастает, и когда он достигает исходного уровня, начинается сокращение предсердий — новый цикл..

Рис. 25. Кривые внутрижелудочкового давления, объема желудочка, венозного

пульса, фонокардиограмма и электрокардиограмма за один сердечный цикл

Описанные изменения внутрижелудочкового давления и объема желудочков тесно коррелируют с тонами сердца, венным пульсом и электрокардиограммой (ЭКГ).

Сила сокращения миокарда. При сокращении сердечной мышцы она укорачивается (изотоническое сокращение), а когда мышца уже не способна укоротиться, то говорят об изометрическом сокращении мышц. При таком сокращении в мышце развивается напряжение. Когда сердце сокращается при замкнутых клапанах, то сокращение происходит именно в изометрическом режиме в условиях постоянного объема, кровь из него не выбрасывается (фаза изометричского сокращения).

Сократимость сердечной мышцы. Термин «сократимость» отражает способность сердечной мышцы сокращаться и совершать работу при определенном растяжении ее волокон. На сократимость влияют такие факторы, как раздражение симпатических волокон или действие норадреналина, повышение концентрации кальция или воздействие другими агентами. Сила сокращения возрастает также при увеличении нагрузки на сердце вследствие повышения давления в аорте или увеличения частоты сокращений.

Масса и размеры, сердца человека в значительной степени зависят от его мышечной деятельности и состояния здоровья. Впервые увеличение сердца у спортсменов отметил S.W. Неп-schen (1899). Он расценил этот факт как свидетельство неблагоприятного влияния спорта. Он ввел термин «спортивное сердце» для обозначения патологических процессов в миокарде, развивающихся под влиянием физических упражнений. Однако позднее было доказано, что увеличение сердца под воздействием систематических тренировок (спортивная гипертрофия) необходимо для обеспечения высокой работоспособности (F. Deutsch, Z. Kauf, 1925; Н. Herxheimer, 1923, и др.).

В результате экспериментальных исследований и наблюдений было установлено, что под влиянием систематических физических нагрузок происходит умеренное расширение полостей желудочков. Увеличение размеров сердца, как и компенсаторная гипертрофия — обратимые явления, но при условии, что спортсмен, тренируясь, не перенес инфекционного заболевания, то есть тренировался здоровым. По прекращении систематических тренировок объем сердца постепенно уменьшается (П.А. Куршаков, 1947, и др.).

Наиболее выражено увеличение абсолютных размеров сердца при тренировках на выносливость (A. Pijade, 1959; S. Muss-hoff et al, 1958, и др.). У физически малоактивных людей абсолютная величина объема сердца 740 см³, у спортсменов — 1010 см³. Примерно такая же разница (в среднем на 125 г) отмечена и в массе сердца (Н. Reindell et al., 1960, и др.).

У бегунов на средние и длинные дистанции МОК в покое составляет •в среднем 2,74 л/мин, у нетренированных лиц — 4,8 л/мин (Н. Mellerowicz, 1956, и др.).

У нетренированных лиц объем циркулярующей крови (ОЦК) меньше, чем у спортсменов (В.И. Дубровский, 1990, 1992; Schmidt et al., 1962; L. Oscai et al., 1968, и др.).

Определение минутного объема сердца (МОС) посредством сердечного индекса (л/м² поверхности тела) в минуту означает, что эта величина пропорциональна площади поверхности тела (Н. Taylor, К. Tiede, 1952). Сердечный индекс используют для отличия нормальных величин от патологических. Значение сердечного индекса у здоровых людей в расслабленном состоянии находится в пределах 3—4 л/мУмин (верхней и нижней границами нормы считается 2,5 и 4,5 л/мУмин).

В табл. 6 представлено примерное распределение минутного объема левого желудочка у здорового человека в покое в горизонтальном положении.

Таблица 6

Распределение кровотока и насыщения крови кислородом у здорового человека (вес 70 кг, поверхность тела 1,7 м²) в покое в благоприятной окружающей обстановке (по О. Wade. J. Bishop. 1962)

Отмечено, что кровоток в нижних конечностях при перемене положения тела из горизонтального в вертикальное снижается на 2/3.

Насыщение крови кислородом в горизонтальном и вертикальном положениях одинаково, но из каждого литра циркулирующей крови в вертикальном положении человека тканями должно быть получено больше кислорода (Y. Wang et al., 1960; J. Reeves at al., 1961, и др.).

Пассивное выведение туловища из горизонтального положения в вертикальное также сопровождается изменениями минутного объема крови, частоты сердечных сокращений и ударного объема сердца.

Насыщение артериальной крови кислородом находится в пределах 94-98% (В.И. Дубровский, 1973, 1990; R. Marshall, J. Shepherd, 1968, и др.).

Один грамм гемоглобина связывает 1,33 мл кислорода. 100 мл крови, содержащих 15 г НЬ, если кровь полностью насыщена, приносят 20 мл кислорода, или 19,4, если она насыщена только на 97%. Кроме того, в плазме 100 мл крови содержится 0,3 мл кислорода в растворенном состоянии, при обычном уровне напряжения кислорода, равном 90 мм рт. ст.

При дыхании 100%-м кислородом парциальное давление кислорода в артериях (рОд) увеличивается примерно до 500 мм РТ. ст., и приблизительно 1,5 мл кислорода в растворенном состоянии переносится плазмой. Поскольку этот кислород тут же поступает в ткани, из гемоглобина извлекается меньше кислорода, и артерио-венозная разница в насыщении кислородом уменьшается (табл. 7).

Таблица 7

Содержание кислорода и процентное насыщение кислородом артериальной и смешанной венозной крови у здорового человека в покое в положении лежа во время дыхания комнатным воздухом и 100%-м кислородом (содержание гемоглобина в 100 мл крови — 15 г)

(по R. Marshall, J.T. Shepherd, 1968)

Сердечный выброс и распределение крови. Около 80—85% общего объема циркулирующей крови находится в большом круге кровообращения, остальная часть — в малом (легочном).

Сердечный выброс (СВ) — это общее количество крови, выбрасываемой сердцем в единицу времени. Обычно выброс оценивают за 1 мин (миинутный объем). Объем крови, выбрасываемой за одно сокращение, называется ударным объемом. Минутный объем равен ударному объему, помноженному на частоту сокращений сердца.

В среднем у взрослых СВ составляет 5 л/мин, варьируясь в зависимости от масштаба и конституции. Более точным показателем является сердечный индекс, равный сердечному выбросу (СВ), отнесенному к площади поверхности тела (в м²). У человека средней упитанности площадь поверхности тела составляет приблизительно 1,7 м², а сердечный индекс соответственно равен 3 л/мУмин. '

Физическая нагрузка существенно влияет на сердечный выброс и частоту сердечных сокращений (табл. 8).

У тренированных лиц при физической нагрузке ЧСС возрастает не в такой степени, как у нетренированных (при таком же приросте сердечного выброса).

На сердечный выброс влияет ряд факторов: заболевания, возраст, тренированность и др. (табл. 9).

При миокардитах, кардиосклерозе и других болезненных со-стояниях сердечный индекс также уменьшается из-за снижения сократимости миокарда.

Таблица 8