Во1ЬЬу и I. ЗапсШогй, 1929).
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
Человеческий организм может совершать различные виды механической работы с помощью системы скелетных мышц, на долю которых приходится до 40 % массы тела. Мышечная работа носит статический (поддержание осанки, позы) и динамический характер, причем при статической работе переносимость нагрузки зависит от функционального состояния тех или иных мышечных групп, а при динамической, помимо этого, и от эффективности механизмов, поставляющих энергию (сердечно-сосудистая и дыхательная системы, кровь), а также от их взаимодействия с другими органами.
В состоянии покоя уровень метаболизма скелетных мышц невелик, а при максимальных динамических нагрузках он может возрастать более чем в 50 раз (Е. Азтиззеп с соавт., 1939). Это вызывает необходимость значительной активизации функций различных органов для поддержания необходимого уровня обменных процессов. Переносимость физических нагрузок отражает функциональное состояние организма и в первую очередь состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Физические упражнения приводят к повышению уровня обменных процессов, возрастающему по мере увеличения нагрузок. Как уже говорилось, коэффициент безопасности для транспорта кислорода равен 3, поэтому более чем трехкратное увеличение метаболизма привело бы к выраженному кислородному голоданию тка-
ней, если бы оно не сопровождалось усилением деятельности сердца. При интенсивной нагрузке минутный объем сердца может возрастать по сравнению с состоянием покоя в 6 раз, коэффициент утилизации кислорода — в 3 раза. В результате доставка кислорода 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 (А. Оиу{оп, 1969).
Физические нагрузки приводят к изменениям основных показателей функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Знание этих закономерностей необходимо для суждения о функциональном состоянии организма.
Под влиянием мышечной работы изменение сердечной деятельности обычно происходит в два этапа. Первый из них — это период врабатывания, во время которого основные параметры кровообращения постепенно изменяются от величины покоя до величины, соответствующей данному уровню нагрузки. Длительность этого периода невелика (от 30 с до 2—2'/2 мин). Он в свою очередь подразделяется на периоды стартовой реакции и начальной стабилизации.
Второй этап — устойчивое состояние (з!еас1у 81а1е) — характеризуется установившимся режимом сердечной деятельности при данном уровне нагрузки.
Остановимся на изменениях основных показателей гемодинами-ки под влиянием физических нагрузок.
ЧАСТОТА СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Она выше в вертикальном положении по сравнению с горизонтальным (табл. 1), уменьшается с возрастом.
В среднем частота сердцебиений составляет около 65 в 1 мин, однако наблюдаются ее значительные колебания. У женщин этот показатель на 7—8 выше.
Частота сердцебиений подвержена суточным колебаниям. Во время сна она снижается на 2—7, а в течение 3 ч после приема пищи — возрастает, особенно, если пища богата белками, что связано с увеличением поступления крови к органам брюшной полости. Температура окружающей среды оказывает влияние на частоту сердечных сокращений, которая увеличивается в линейной зависимости от эффективной температуры.
У тренированных лиц частота сердечных сокращений в покое ниже, чем у нетренированных, и составляет около 50—55 в 1 мин.
По сравнению с положением лежа в положении сидя частота сердцебиений возрастает на 10 %, стоя — на 20—30 % (Н. Мопой, М. РоШег, 1973).
Физическая нагрузка приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, необходимому для обеспечения возрастания ми-
Таблица I. Гемодинамика в покое и при нагрузке в зависимости от положения тела
Макси-
В покое Средняя нагрузка мальная
нагрузка
Показатели лежа на лежа на
спине стоя спине стоя стоя
Минутный объем сердца,
л/мин 5,6 5,1 19,0 17,0 26,0
Ударный объем сердца, мл 90 80 164 151 145
Частота сердечных сокраще-
ний, уд/мнн 60 65 116 113 135
Системное систолическое арте-
риальное давление, мм рт. ст. 120 130 165 175 215
Легочное систолическое арте-
риальное давление, мм рт. ст. 20 19 36 33 50
Артериовенозиая разница по
кислороду, мл/л 70 64 92 92 150
Общее периферическое сопро-
тивление, дин/с/см-5 И90 1270 485 555 415
Работа левого желудочка,
кг/мин 6,3 7,8 29,7 27,3 47,7
Потребление О2, мл/мин 250 280 1750 1350 3200
Гематокрит 44 44 48 48 52
Примечание. Таблица составлена К. Апйегзеп с соавторами (1971) по данным литературы. Исследования проводились у взрослых лип молодого возраста, ведущих сидячий образ жизни.
нутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей, позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов.
Отмечается линейная зависимость между частотой сердечных сокращений и интенсивностью работы в пределах 50—90 % максимальной переносимости нагрузок (рис. 1). Хотя, конечно, имеются значительные индивидуальные различия, связанные с полом, возрастом, условиями окружающей среды и физической подготовленностью человека.
При легкой физической нагрузке первоначально частота сердечных сокращений значительно увеличивается, однако постепенно она снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки. При более интенсивных и длительных нагрузках имеется тенденция к увеличению частоты сердечных сокращений, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста и других факторов. В возрасте 20 лет максимальная частота сердечных сокращений — около 200, а к 64 годам она снижается примерно до 160 (К. Апйегзеп с соавт., 1971) в связи с общим снижением биологических функций с возрастом.
Мощность мышечной работы определяет частоту сердечных сокращений, которая увеличивается в линейной зависимости от величины нагрузки. Обычно при уровне нагрузки 1000 кгм/мин часто-
10
та сердцебиений достигает 160—170 в 1 мин. С учетом того, что в покое частота сердцебиений равна 60— 70 уд/мин, ее повышение составляет приблизительно 1 уд/мин при возрастании мощности 10 кгм/мин (Н. Мопой, М. РоШег, 1973). По мере дальнейшего повышения нагрузки (более 1000 кгм/мин) сердечные сокращения ускоряются более умеренно, и постепенно они достигают максимальной величины—170—200 в 1 мин. Дальнейшее повышение нагрузки уже не сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений.
Следует отметить, что работа сердца при очень большой частоте сокращений становится менее эффективной, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем (А. Н. Крестовников, 1951; В. Л. Карпман, 1964). Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной частоты сердечных сокращений являются истощающими и в практических целях используются, пожалуй, лишь в спортивной медицне. По рекомендации ВОЗ, считаются допустимыми нагрузки, при которых частота сердечных сокращений достигает 170 в 1 мин, и этот предел обычно используется при определении переносимости физических нагрузок и функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем (Т.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕМОДИНАМИКИ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ
Человеческий организм может совершать различные виды механической работы с помощью системы скелетных мышц, на долю которых приходится до 40 % массы тела. Мышечная работа носит статический (поддержание осанки, позы) и динамический характер, причем при статической работе переносимость нагрузки зависит от функционального состояния тех или иных мышечных групп, а при динамической, помимо этого, и от эффективности механизмов, поставляющих энергию (сердечно-сосудистая и дыхательная системы, кровь), а также от их взаимодействия с другими органами.
В состоянии покоя уровень метаболизма скелетных мышц невелик, а при максимальных динамических нагрузках он может возрастать более чем в 50 раз (Е. Азтиззеп с соавт., 1939). Это вызывает необходимость значительной активизации функций различных органов для поддержания необходимого уровня обменных процессов. Переносимость физических нагрузок отражает функциональное состояние организма и в первую очередь состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Физические упражнения приводят к повышению уровня обменных процессов, возрастающему по мере увеличения нагрузок. Как уже говорилось, коэффициент безопасности для транспорта кислорода равен 3, поэтому более чем трехкратное увеличение метаболизма привело бы к выраженному кислородному голоданию тка-
ней, если бы оно не сопровождалось усилением деятельности сердца. При интенсивной нагрузке минутный объем сердца может возрастать по сравнению с состоянием покоя в 6 раз, коэффициент утилизации кислорода — в 3 раза. В результате доставка кислорода 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 (А. Оиу{оп, 1969).
Физические нагрузки приводят к изменениям основных показателей функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Знание этих закономерностей необходимо для суждения о функциональном состоянии организма.
Под влиянием мышечной работы изменение сердечной деятельности обычно происходит в два этапа. Первый из них — это период врабатывания, во время которого основные параметры кровообращения постепенно изменяются от величины покоя до величины, соответствующей данному уровню нагрузки. Длительность этого периода невелика (от 30 с до 2—2'/2 мин). Он в свою очередь подразделяется на периоды стартовой реакции и начальной стабилизации.
Второй этап — устойчивое состояние (з!еас1у 81а1е) — характеризуется установившимся режимом сердечной деятельности при данном уровне нагрузки.
Остановимся на изменениях основных показателей гемодинами-ки под влиянием физических нагрузок.
ЧАСТОТА СЕРДЕЧНЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Она выше в вертикальном положении по сравнению с горизонтальным (табл. 1), уменьшается с возрастом.
В среднем частота сердцебиений составляет около 65 в 1 мин, однако наблюдаются ее значительные колебания. У женщин этот показатель на 7—8 выше.
Частота сердцебиений подвержена суточным колебаниям. Во время сна она снижается на 2—7, а в течение 3 ч после приема пищи — возрастает, особенно, если пища богата белками, что связано с увеличением поступления крови к органам брюшной полости. Температура окружающей среды оказывает влияние на частоту сердечных сокращений, которая увеличивается в линейной зависимости от эффективной температуры.
У тренированных лиц частота сердечных сокращений в покое ниже, чем у нетренированных, и составляет около 50—55 в 1 мин.
По сравнению с положением лежа в положении сидя частота сердцебиений возрастает на 10 %, стоя — на 20—30 % (Н. Мопой, М. РоШег, 1973).
Физическая нагрузка приводит к увеличению частоты сердечных сокращений, необходимому для обеспечения возрастания ми-
Таблица I. Гемодинамика в покое и при нагрузке в зависимости от положения тела
Макси-
В покое Средняя нагрузка мальная
нагрузка
Показатели лежа на лежа на
спине стоя спине стоя стоя
Минутный объем сердца,
л/мин 5,6 5,1 19,0 17,0 26,0
Ударный объем сердца, мл 90 80 164 151 145
Частота сердечных сокраще-
ний, уд/мнн 60 65 116 113 135
Системное систолическое арте-
риальное давление, мм рт. ст. 120 130 165 175 215
Легочное систолическое арте-
риальное давление, мм рт. ст. 20 19 36 33 50
Артериовенозиая разница по
кислороду, мл/л 70 64 92 92 150
Общее периферическое сопро-
тивление, дин/с/см-5 И90 1270 485 555 415
Работа левого желудочка,
кг/мин 6,3 7,8 29,7 27,3 47,7
Потребление О2, мл/мин 250 280 1750 1350 3200
Гематокрит 44 44 48 48 52
Примечание. Таблица составлена К. Апйегзеп с соавторами (1971) по данным литературы. Исследования проводились у взрослых лип молодого возраста, ведущих сидячий образ жизни.
нутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей, позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов.
Отмечается линейная зависимость между частотой сердечных сокращений и интенсивностью работы в пределах 50—90 % максимальной переносимости нагрузок (рис. 1). Хотя, конечно, имеются значительные индивидуальные различия, связанные с полом, возрастом, условиями окружающей среды и физической подготовленностью человека.
При легкой физической нагрузке первоначально частота сердечных сокращений значительно увеличивается, однако постепенно она снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной нагрузки. При более интенсивных и длительных нагрузках имеется тенденция к увеличению частоты сердечных сокращений, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. Эта величина зависит от тренированности, возраста и других факторов. В возрасте 20 лет максимальная частота сердечных сокращений — около 200, а к 64 годам она снижается примерно до 160 (К. Апйегзеп с соавт., 1971) в связи с общим снижением биологических функций с возрастом.
Мощность мышечной работы определяет частоту сердечных сокращений, которая увеличивается в линейной зависимости от величины нагрузки. Обычно при уровне нагрузки 1000 кгм/мин часто-
10
та сердцебиений достигает 160—170 в 1 мин. С учетом того, что в покое частота сердцебиений равна 60— 70 уд/мин, ее повышение составляет приблизительно 1 уд/мин при возрастании мощности 10 кгм/мин (Н. Мопой, М. РоШег, 1973). По мере дальнейшего повышения нагрузки (более 1000 кгм/мин) сердечные сокращения ускоряются более умеренно, и постепенно они достигают максимальной величины—170—200 в 1 мин. Дальнейшее повышение нагрузки уже не сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений.
Следует отметить, что работа сердца при очень большой частоте сокращений становится менее эффективной, так как значительно сокращается время наполнения желудочков и уменьшается ударный объем (А. Н. Крестовников, 1951; В. Л. Карпман, 1964). Тесты с возрастанием нагрузок до достижения максимальной частоты сердечных сокращений являются истощающими и в практических целях используются, пожалуй, лишь в спортивной медицне. По рекомендации ВОЗ, считаются допустимыми нагрузки, при которых частота сердечных сокращений достигает 170 в 1 мин, и этот предел обычно используется при определении переносимости физических нагрузок и функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем (Т.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66