Ударный объем сердца при сердечной недостаточности

Сердечная мышца сокращается за всю жизнь человека до 4 миллиардов раз, обеспечивая поступление в ткани и органы до 200 миллионов л крови. Так называемый сердечный выброс в физиологических условиях составляет от 3,2 до 30 л/минуту. Кровоток в органах изменяется, увеличиваясь вдвое, в зависимости от силы их функционирования, которая определяется и характеризуется несколькими гемодинамическими показателями.

Ударный (систолический) объем крови (УОК) — это количество биологической жидкости, которое сердце выбрасывает за одно сокращение. Этот показатель взаимосвязан с рядом других. К ним относятся минутный объем крови (МОК) — количество, выбрасываемое одним желудочком за 1 минуту, а также число сердечных сокращений (ЧСС) — это сумма сжатий сердца за единицу измерения времени.

Формула для расчета МОК выглядит следующим образом:

МОК = УО * ЧСС

К примеру, УО равен 60 мл, а ЧСС в 1 минуту — 70, тогда МОК составляет 60 * 70 = 4200 мл.

Чтобы определить ударный объем сердца, нужно МОК разделить на ЧСС.

К другим гемодинамическим показателям относятся конечный диастолический и систолический объем. В первом случае (КДО) — это количество крови, заполняющее желудочек в конце диастолы (в зависимости от пола и возраста — в диапазоне от 90 до 150 мл).

Конечный систолический объем (КСО) — величина, оставшаяся после систолы. В состоянии покоя он составляет меньше 50% от диастолического, примерно 55-65 мл.

Фракция выброса (ФВ) — это показатель эффективности работы сердца с каждым ударом. Процент от объема крови, который поступает в аорту из желудочка во время сокращения. У здорового человека этот показатель в норме и в покое составляет 55-75%, а при физической нагрузке достигает 80%.

Минутный объем крови без напряжения равняется 4,5-5 л. При переходе к интенсивным физическим упражнениям показатель увеличивается до 15 л/минуту и более. Таким образом кардиальная система удовлетворяет потребности тканей и органов в питательных веществах и кислороде для поддержания метаболизма.

Гемодинамические показатели крови зависят от тренированности. Значение систолического и минутного объема человека со временем возрастает при незначительном повышении числа сердечных сокращений. У нетренированных людей увеличивается ЧСС и почти не изменяется систолический выброс. Повышение УОК зависит от возрастания притока крови к сердцу, после этого меняется и МОК.

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 — 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.

В первой части статьи я показал работу сердца, сосудов и фазы сердечного цикла. Во второй части рассмотрим ударный объем сердца, работу сердца при повышенной частоте сердечных сокращений.

С каждым сокращением сердца у взрослого человека (в состоянии покоя) в аорту и легочный ствол выбрасывается 50-70 мл крови, в минуту – 4-5 л. При большом физическом напряжении минутный объем может достигать 30 – 40 л. Другими словами, сердце спортсмена растягивается до таких размеров, которое может за одно сокращение прокачивать более 200 мл крови. Например, сердце у профессионального легкоатлета при работе в течение минуты на пульсе 180 уд./мин. может прокачать 36 л. крови. Это 4-е ведра по 10 литров!

У каждого человека УО индивидуален, зависит от наследственных данных и тренированности. У женщин, например, УО на 10-15% меньше, чем у мужчин.

У человека со спортивным сердцем (имеющее больший УО) выше показатель выносливости, особенно к продолжительным физическим нагрузкам (марафон, велоспорт, плавание на длинные дистанции).

Какой эффект на сердце оказывает физическая нагрузка?

1. Увеличивается частота сердечных сокращений (ЧСС)
2. Увеличивается ударный объем (УО)
3. Повышается систолическое давление
4. Понижается диастолическое давление и сопротивляемость периферических сосудов
5. Увеличивается частота дыхания
6. Усиливается коронарный кровоток
7. Происходит перераспределение крови (кровь будет в работающей мышце)

Эффект от аэробных нагрузок (долгосрочный)

1. Спортивное сердце (увеличение размеров и силы сокращения)
2. Снижение пульса
3. Увеличение количества капилляров в мышцах

Ударный объем при физической нагрузке.

Наверняка некоторые замечали, бежишь-бежишь 20-30 минут пульс высокий, а после со 150-155 уд./мин. он падает до 135 уд./мин. при той же интенсивности. Это показатель того, что сердце вышло на норму своего УО, сосуды и капилляры организма включились в работу.

При продолжительной физической нагрузке 40-60% от максимума (или 120-150 уд./мин. при беге) растягивается камера левого/правого желудочка, так как поступает максимальное количество крови в таком режиме. Если камера желудочка растянулась (фаза диастолы), то соответственно дальше оно должно максимально сократиться (фаза систолы), чтобы вытолкнуть кровь.

Работа сердца при повышенной ЧСС.

В случае, когда нагрузка увеличивается, при работе в 4-5-й пульсовой зоне (ПЗ), то сердцебиение увеличивается, пульс тоже. Учащается фаза систолы и диастолы (сокращения и расслабления). Почему мы не можем бежать на пульсе 170 -180 уд./мин так же долго, как на пульсе 150 уд./мин.? Дело в следующем…

УО при повышенной ЧСС будет снижаться, будет нарушаться кислородный обмен между мышечными тканями (верхними/ нижними конечностями), что будет ограничивать выполнение работы.

Соответственно, в таком режиме (анаэробного гликолиза) спортсмен не сможет долго показывать высокий результат. При уменьшении питательных веществ и кислорода поступающих к мышцам, как мы знаем, организм в анаэробном режиме начинает использовать глюкозу, гликоген мышц выделяя при этом пируват, лактат который выходит в кровь. Вместе с лактатом увеличивается количество ионов водорода (H+). И вот избыток Н+ разрушает белок и миофибриллы. В небольшом количестве он способствует увеличению силы, а в избытке, при сильном закислении, только вредит организму. Если Н+ много и они долго находятся в крови, то это также снижает аэробные возможности спортсмена, выносливость, так как разрушает митохондрии.

Но приятная новость в том, что при помощи грамотных интервальных тренировок, темповых тренировок мы можем увеличивать буферные возможности организма, увеличивая МПК и отодвигая ПАНО.

Интервальные тренировки, особенно у профессиональных спортсменов и даже любителей, которые работают на результат, связаны с большими интервалами по 1000 м и выше, и эти тренировки очень изматывают не только физическое состояние, но также и нервную систему. Если их часто делать, то это может привести к перетренированности, воспалениям, болезням, травмам. На мой взгляд, в зависимости от периода подготовки спортсмена и уровня спортсмена достаточно 1-2 разноплановых интервальных тренировок в неделю или даже 1 раз в 2 недели.

Чем чаще ЧСС, тем сильнее сдвигается биохимия в сторону анаэробного обмена, тем меньше по времени мы можем выполнять ту или иную работу. Чем выше ЧСС, тем больше нужно потреблять кислорода и энергии мышцам. В итоге сердечная мышца будет недополучать питания, что будет приводить к ишемизации (нарушению сердечного кровообращения) сердца.

Для того, чтобы повысить выносливость, мало только увеличить ударный объем сердца (УО). Здесь также имеет значение состояние мышц, капиляризация и развитость кровеносной системы. Развиваются данные качества в процессе тренировок.

Интервальные тренировки тоже бывают разные: короткие интенсивные и продолжительные (не в полную силу). Первые могут длиться 10-20 минут, а вторые 40-60 минут и более. Чем интенсивнее интервал, тем выше частота сердечных сокращений (пульс), тем сильнее накачивается мышца сердца, снижается эластичность.

Надо понимать, что интервальная тренировка на максимальном ЧСС допустима, если вы профессиональный спортсмен и готовитесь к соревнованиям. Продолжительная нагрузка в таком режиме является нежелательной для здоровья, так как ведет к закислению не только мышц, но и сердца.

Тренировки со слишком высоким пульсом приводят к гипертрофии сердечной мышцы и снижению ударного объёма, и как следствие может привести к сердечной недостаточности и даже летальному исходу. Поэтому грамотное составление тренировочного плана и понимание специфики тренировочных упражнений позволяет последовательно и равномерно развивать функции организма без вреда для здоровья.

Чем грозит здоровью спортсмена длительный бег на высоком пульсе или как предохраняет нас организм от печальных последствий?

1) Сначала появляется утомляемость организма, затем забиваются работающие мышцы (руки, ноги), становятся ватными.

2) Рвотный рефлекс, тошнота, как реакция на закисление организма.

3) Отключение ЦНС, потеря сознания.

4) Остановка сердца.

Мы с вами теперь умные и доводить себя до состояния 4-го пункта не будем.