Как определить ударный объем сердца в миллилитрах. Объем и динамика

13.4.3. Ударный объем, частота сердечных
сокращений и сердечный выброс

Сердечным выбросом называют количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в единицу времени. У млекопитающих сердечным выбросом считают выброс левого или правого желудочка, но не их обоих вместе взятых. Количество крови, изгоняемое из желудочка за одно сокращение, называется ударным объемом . Средний ударный объем можно рассчитать, разделив сердечный выброс на частоту сердечных сокращений.

Ударный объем представляет собой разность между объемом крови в желудочке непосредственно перед сокращением (конечно-диастолический объем ) и в конце сокращения (конечно-систолический объем ). Значит, ударный объем может меняться в результате изменения либо конечно-диастолическо-го, либо конечно-систолического объема. Конечно-диастолический объем зависит от следующих факторов:

Давления наполнения в венах;
Давления, развиваемого при сокращении предсердия;
Растяжимости стенки желудочка;
Времени наполнения желудочка.

В свою очередь конечно-систолический объем зависит от:

Давления, развиваемого при систоле желудочка;
Давления в выходящей из желудочка магистральной артерии (аорте или легочной артерии).

Э. Стaрлинг обнаружил, что повышение конечно-диастолического объема в результате увеличения венозного давления наполнения приводит к возрастанию ударного объема изолированного сердца млекопитающего. Конечно-систолический объем при этом также взрастает, но не в такой степени, как конечно-диастолический. Значит, поведение сердечной мышцы сходно с поведением скелетной: в определенном диапазоне длины растяжение расслабленной мышцы приводит к увеличению усилия, которое она развивает при сокращении. Старлинг показал также, что при увеличении артериального давления конечно-диастолический и конечно-систолический объемы возрастают, а ударный меняется мало . При этом повышение механической работы, необходимое для поддержания прежнего ударного объема в условиях повышенного артериального давления, также обусловлено большим растяжением сердечной мышцы во время диастолы.

Ранее Отто Франк описал зависимость "длина-усилие" для миокарда лягушки и показал, что если увеличивать растяжение миокарда перед сокращением, то развиваемое при сокращении усилие сначала возрастает до некоего максимума, а затем - если еще больше растягивать миокард-убывает. Хотя ни Старлинг, ни Франк не изучали механическую работу миокарда, увеличение работы желудочка при повышении его конечно-диастолического объема (или венозного давления наполнения) называется механизмом Франка - Стерлинга . Кривые зависимости внешней работы желудочка от венозного давления наполнения носят название кривых Старлинга (рис. 13-14).

На самом деле связь между венозным давлением наполнения и работой желудочка невозможно описать одной кривой Старлинга. Дело в том, что на механические (также, как и на электрические) свойства сердца влияет целый ряд факторов, в частности импульсация в сердечных нервах и состав крови. Так, зависимость работы сердца от венозного давления наполнения сильно изменяется при раздражении симпатических нервов, иннервирующих сердце (рис. 13-14).

Катехоламины, адреналин и медиатор симпатических нервов - норадреналин - увеличивают силу сокращения желудочков. При этом возрастают как скорость, так и полнота изгнания крови из желудочков. Действие же холинергических волокон блуждающих нервов на скорость и объем выброса гораздо менее выражено. Это связано с тем, что холинергическая иннервация желудочков немного слабее, чем мощная адренергичсская иннервация.

Кривые Стерлинга, отражающие зависимость между ударным объемом и венозным давлением наполнения (в данном случае средним давлением в левом предсердии) при различной интенсивности раздражения симпатических нервов. Цифры соответствуют частоте раздражения в Гц. (Sarnoff, Mitchell. 1962.)

При действии на сердце симпатических нервов происходит целый ряд взаимосвязанных процессов. Частота сердечных сокращений увеличивается из-за влияния симпатических нервов на пейсмекерные клети. Скорость проведения возбуждения по сердцу возрастает, что приводит к более синхронному сокращению желудочков. Повышается скорость образования АТР, а также скорость превращения химической энергии в механическую. Это сопровождается увеличением работы желудочков, при котором скорость изгнания из них крови во время систолы увеличивается, и поэтому больший ударный объем изгоняется за меньшее время. Таким образом, хотя при раздражении симпатических нервов возрастает частота сердечных сокращений и уменьшается время, за которое желудочки должны выбросить кровь и вновь наполниться, ударный объем в очень широком диапазоне частоты сокращений может меняться очень мало. Так, у млекопитающих физическая нагрузка сопровождается значительным повышением частоты сердечных сокращений при небольших изменениях ударного объема. Лишь при очень высокой частоте сокращений последний снижается (рис. 13-15). Данное явление объясняется тем, что возбуждение симпатических нервов приводит к более быстрому опустошению желудочков, а это (в условиях повышенного венозного давления наполнения) сопровождается ускорением заполнения сердца при возрастании частоты его сокращений. Такой эффект наблюдается почти во всем физиологическом диапазоне ритма сердца. В то же время существует некий предел, дальше которого диастола укорачиваться уже не может. Это связано как с максимально возможной скоростью наполнения и опустошения желудочков,

Изменения частоты сердечных сокращений, ударного объема и разницы по кислороду между артериями и венами при физической нагрузке у здорового человека. Сердечный выброс увеличивается преимущественно за счет частоты сердечных сокращений, а не ударного объема; исключение составляет нагрузка с очень высоким уровнем потребления кислорода, при которой частота сердечных сокращений уже не может повышаться и увеличивается ударный объем. (Rushmer, 1965b.)

так и с особенностями коронарного кровообращения. Дело в том, что при сердечных сокращениях коронарные капилляры сжимаются, и поэтому при систоле кровоток в миокарде резко падает, тогда как в стадии диастолы он столь же резко возрастает. Поэтому, когда диастола становится короче, время для перфузии сердца, а следовательно, и для доставки к нему питательных веществ уменьшается.

Как уже говорилось, увеличение сердечного выброса при физической нагрузке у млекопитающих часто бывает обусловлено сильным повышением частоты сердечных сокращений при небольших изменениях ударного объема (рис. 13 - 15). Однако после симпатической денервации сердца физическая нагрузка сопровождается таким же возрастанием сердечного выброса, но уже за счет изменений не частоты, а ударного объема. Очевидно, что в этом случае сердечный выброс увеличивается из-за повышения венозного возврата. Симпатические нервы обеспечивают не столько повышение сердечного выброса само по себе, сколько увеличение частоты сердечных сокращений при поддержании на постоянном уровне ударного объема. Тем самым исключаются большие колебания давления, неизбежные при увеличении ударного объема, а сам ударный объем поддерживается на оптимальном (или близком к нему) для работы сердца уровне. Таким образом, симпатические нервы играют важную роль во взаимоотношениях между частотой сердечных сокращений и ударным объемом, однако в увеличении сердечного выброса при физической нагрузке участвуют и другие факторы.

На самом деле это явление было обнаружено Г. В. Анрeпом в лаборатории Старлинга и носит название эффекта Анрепа.- Прим. мрев.

Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и ударного (систолического) объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.

Количество крови, выбрасываемое сердцем за минуту, называют минутным объемом крови (МОК). Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют ударным (систолическим) объемом крови (УОК).

Минутный объем крови у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Ударный объем крови можно легко рассчитать, разделив МОК на число сердечных сокращений.

Большое значение в изменении величины минутного и ударного объемов крови 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 крови.

УОК увеличивается при повышении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема растет и МОК.

Ударный объем сердца

Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем, называемый также систолическим объемом.

Ударный объем (УО) - количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу (иногда используется название систолический выброс).

Поскольку большой и малый круги кровообращения соединены последовательно, то в устоявшемся режиме гемодинамики ударные объемы левого и правого желудочков обычно равны. Лишь на короткое время в период резкого изменения работы сердца и гемодинамики между ними может возникать небольшое различие. Величина УО взрослого человека в покое составляетмл, а при физической нагрузке может возрастать до 120 мл (у спортсменов до 200 мл).

Формула Старра (систолический объем):

где СО - систолический объем, мл; ПД - пульсовое давление, мм рт. ст.; ДД - диастолическое давление, мм рт. ст.; В - возраст, годы.

В норме СО в покое -мл, а при нагрузке -мл.

Конечный диастолический объем

Конечно-диастолический объем (КДО) - это количество крови, находящееся в желудочке в конце диастолы (в покое околомл, но в зависимости от пола, возраста может колебаться в пределахмл). Он формируется тремя объемами крови: оставшейся в желудочке после предыдущей систолы, притекшей из венозной системы во время общей диастолы и перекачанной в желудочек во время систолы предсердий.

Таблица. Конечно-диастолический объем крови и её составные части

Конечно-систолический объем крови, остающейся в полости желудочков к концу систолы (КСО, в покос менее 50% от КДО или околомл)

Конечно-днастолический объем крови (КДО

Венозный возврат - объем крови, притекшей в полость желудочков из вен во время диастолы (в покое околомл)

Дополнительный объем крови, поступающей в желудочки во время систолы предсердий (в покое около 10% от КДО или до 15 мл)

Конечный систолический объем

Конечно-систолический объем (КСО) - это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50%, от величины конечно-диастолического объема илимл. Часть этого объема крови является резервным объемом, который может изгоняться при увеличении силы сердечных сокращений (например, при физической нагрузке, увеличении тонуса центров симпатической нервной системы, действии на сердце адреналина, тиреоидных гормонов).

Ряд количественных показателей, измеряемых в настоящее время при УЗИ или при зондировании полостей сердца, используют для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относят показатели фракции выброса, скорости изгнания крови в фазу быстрого изгнания, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка) и ряд сердечных индексов.

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

Скорость изгнания крови измеряется методом Допплера при УЗИ сердца.

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

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

Минутный объем кровотока

Минутный объем кровотока (МОК) - показатель насосной функции сердца, равный объему крови, изгоняемой желудочком в сосудистую систему за 1 минуту (применяется также название минутный выброс).

Поскольку УО и ЧСС левого и правого желудочка равны, то их МОК также одинаков. Таким образом, через малый и большой круги кровообращения за один и гот же промежуток времени протекает одинаковый объем крови. В покос МОК равен 4-6 л, при физической нагрузке он может достигатьл, а у спортсменов - 30 л и более.

Методы определения минутного объема кровообращения

Прямые методы: катетеризация полостей сердца с введением датчиков - флоуметров.

где МОК - минутный объем кровообращения, мл/мин; VO 2 - потребление кислорода за 1 мин, мл/мин; СaO 2 - содержание кислорода в 100 мл артериальной крови; CvO 2 - содержание кислорода в 100 мл венозной крови

где J - количество введенного вещества, мг; С - средняя концентрация вещества, вычисленная по кривой разведения, мг/л; Т-длительность первой волны циркуляции, с

Ультразвуковая флоуметрия
Тетраполярная грудная реография

Сердечный индекс

Сердечный индекс (СИ) - отношение минутного объема кровотока к площади поверхности тела (S):

где МОК - минутный объем кровообращения, л/мин; S - площадь поверхности тела, м 2 .

В норме СИ = 3-4 л/мин/м 2 .

Благодаря работе сердца обеспечивается движение крови по системе кровеносных сосудов. Даже в условиях жизнедеятельности без физических нагрузок за сутки сердце перекачивает до 10 т крови. Полезная работа сердца затрачивается на создание давления крови и придание ей ускорения.

На придание ускорения порциям выбрасываемой крови желудочки тратят около 1% от общей работы и энергетических затрат сердца. Поэтому при расчетах этой величиной можно пренебречь. Почти вся полезная работа сердца затрачивается на создание давления - движущей силы кровотока. Работа (А), выполняемая левым желудочком сердца за время одного сердечного цикла, равна произведению среднего давления (Р) в аорте на ударный объем (УО):

В покое за одну систолу левый желудочек совершает работу около 1 Н/м (1 Н = 0,1 кг), а правый желудочек приблизительно в 7 раз меньшую. Это обусловлено низким сопротивлением сосудов малого круга кровообращения, в результате чего кровоток в легочных сосудах обеспечивается при среднем давлениимм рт. ст., в то время как в большом круге кровообращения среднее давление составляетмм рт. ст. Таким образом, левому желудочку для изгнания УО крови необходимо затрачивать приблизительно в 7 раз большую работу, чем правому. Это и обусловливает развитие большей мышечной массы левого желудочка, по сравнению с правым.

Выполнение работы требует энергетических затрат. Они идут не только на обеспечение полезной работы, но и на поддержание основных жизненных процессов, транспорт ионов, обновление клеточных структур, синтез органических веществ. Коэффициент полезного действия сердечной мышцы находится в пределах 15-40%.

Энергия АТФ, необходимая для жизнедеятельности сердца, получается преимущественно в ходе окислительного фосфорилирования, осуществляемого с обязательным потреблением кислорода. При этом в митохондриях кардиомиоцитов могут окисляться разнообразные вещества: глюкоза, свободные жирные кислоты, аминокислоты, молочная кислота, кетоновые тела. В этом отношении миокард (в отличие от нервной ткани, использующей для получения энергии глюкозу) является «всеядным органом». На обеспечение энергетических потребностей сердца в условиях покоя в 1 мин требуетсямл кислорода, что составляет около 10% от общего потребления кислорода организмом взрослого человека за то же время. Из протекающей по капиллярам сердца крови извлекается до 80% кислорода. В других органах этот показатель гораздо меньше. Доставка кислорода является наиболее слабым звеном в механизмах, обеспечивающих снабжение сердца энергией. Это связано с особенностями сердечного кровотока. Недостаточность доставки кислорода к миокарду, связанная с нарушением коронарного кровотока, является самой распространенной патологией, приводящей к развитию инфаркта миокарда.

Фракция выброса

где СО - систолический объем, мл; КДО - конечный диастолический объем, мл.

Фракция выброса в покое составляет%.

Скорость кровотока

Согласно законам гидродинамики количество жидкости (Q), протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (Р 1) и в конце (Р 2) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости:

Если применить это уравнение к сосудистой системе, то следует иметь в виду, что давление в конце данной системы, т.е. в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю. В этом случае уравнение можно записать так:

где Q - количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р - величина среднего давления в аорте; R - величина сосудистого сопротивления.

Из этого уравнения следует, что Р = Q*R, т.е. давление (Р) в устье аорты прямо пропорционально объему крови, выбрасываемому сердцем в артерии в минуту (Q), и величине периферического сопротивления (R). Давление в аорте (Р) и минутный объем крови (Q) можно измерить непосредственно. Зная эти величины, вычисляют периферическое сопротивление - важнейший показатель состояния сосудистой системы.

Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда. Любой из таких сосудов можно уподобить трубке, сопротивление которой определяется по формуле Пуазейля:

где L - длина трубки; η - вязкость протекающей в ней жидкости; Π - отношение окружности к диаметру; r - радиус трубки.

Разность кровяного давления, определяющая скорость движения крови по сосудам, у человека велика. У взрослого человека максимальное давление в аорте составляет 150 мм рт. ст., а в крупных артериях -мм рт. ст. В более мелких артериях кровь встречает большее сопротивление и давление здесь значительно падает - домм. рт ст. Самое резкое уменьшение давления отмечается в артериолах и капиллярах: в артериолах оно составляетмм рт. ст., а в капиллярах -мм рт. ст. В венах давление уменьшается до 3-8 мм рт. ст., в полых венах давление отрицательное: -2-4 мм рт. ст., т.е. на 2-4 мм рт. ст. ниже атмосферного. Это связано с изменением давления в грудной полости. Во время вдоха, когда давление в грудной полости значительно уменьшается, снижается и кровяное давление в полых венах.

Из приведенных данных видно, что кровяное давление в разных участках кровяного русла неодинаково, и оно уменьшается от артериального конца сосудистой системы к венозному. В крупных и средних артериях оно уменьшается незначительно, приблизительно на 10%, а в артериолах и капиллярах - на 85%. Это свидетельствует о том, что 10% энергии, развиваемой сердцем при сокращении, расходуется на продвижение крови в крупных артериях, а 85% - на ее продвижение по артериолам и капиллярам (рис. 1).

Рис. 1. Изменение давления, сопротивления и просвета сосудов на различных участках сосудистой системы

Основное сопротивление току крови возникает в артериолах. Систему артерий и артериол называют сосудами сопротивления или резистивными сосудами.

Артериолы представляют собой сосуды малого диаметра -мкм. Стенка их содержит толстый слой циркулярно расположенных гладких мышечных клеток, при сокращении которых просвет сосуда может значительно уменьшаться. При этом резко повышается сопротивление артериол, что затрудняет отток крови из артерий, и давление в них повышается.

Падение тонуса артериол увеличивает отток крови из артерий, что приводит к уменьшению артериального давления (АД). Наибольшим сопротивлением среди всех участков сосудистой системы обладают именно артериолы, поэтому изменение их просвета является главным регулятором уровня общего артериального давления. Артериолы - «краны кровеносной системы». Открытие этих «кранов» увеличивает отток крови в капилляры соответствующей области, улучшая местное кровообращение, а закрытие - резко ухудшает кровообращение данной сосудистой зоны.

Таким образом, артериолы играют двоякую роль:

участвуют в поддержании необходимого организму уровня общего артериального давления;
участвуют в регуляции величины местного кровотока через тот или иной орган или ткань.

Величина органного кровотока соответствует потребности органа в кислороде и питательных веществах, определяемой уровнем активности органа.

В работающем органе тонус артериол уменьшается, что обеспечивает повышение притока крови. Чтобы общее АД при этом не снизилось в других (неработающих) органах, тонус артериол повышается. Суммарная величина общего периферического сопротивления и общий уровень АД остаются примерно постоянными, несмотря на непрерывное перераспределение крови между работающими и неработающими органами.

Объемная и линейная скорость движения крови

Объемной скоростью движения крови называют количество крови, протекающей в единицу времени через сумму поперечных сечений сосудов данного участка сосудистого русла. Через аорту, легочные артерии, полые вены и капилляры за одну минуту протекает одинаковый объем крови. Поэтому к сердцу всегда возвращается такое же количество крови, какое было им выброшено в сосуды во время систолы.

Объемная скорость в различных органах может изменяться в зависимости от работы органа и величины ею сосудистой сети. В работающем органе может увеличиваться просвет сосудов и вместе с ним - объемная скорость движения крови.

Линейной скоростью движения крови называют путь, пройденный кровью за единицу времени. Линейная скорость (V) отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной (Q), деленной на площадь сечения кровеносного сосуда:

Ее величина зависит от просвета сосудов: линейная скорость обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосуда. Чем шире суммарный просвет сосудов, тем медленнее движение крови, а чем он уже, тем больше скорость движения крови (рис. 2). По мере разветвления артерий скорость движения в них уменьшается, так как суммарный просвет ветвей сосудов больше, чем просвет исходного ствола. У взрослого человека просвет аорты составляет приблизительно 8 см 2 , а сумма просветов капилляров враз больше - см 2 . Следовательно, линейная скорость движения крови в аорте враз больше, чем в 500 мм/с, а в капиллярах - только 0,5 мм/с.

Рис. 2. Знамения АД (А) и линейной скорости кровотока (Б) в различных участках сосудистой системы

Показатели работы сердца. Ударный и минутный объем сердца

Сердечно-сосудистая система. Часть 6.

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.

Работа сердца.

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 околокгс 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.

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 околомл. 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.

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 фракция выброса, 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);
Гиподинамию;
Обмороки, коллапс, прием препаратов, вызывающих резкое падение давления и расширение вен;
Некоторые виды аритмий, 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 (кардиосклероз, инфаркт, воспалительные изменения, миокардиодистрофии, дилатационная кардиомиопатия 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, сердечные гликозиды повышают сократимость миокарда и увеличивают МОК, тогда как бета-адреноблокаторы, барбитураты, некоторые противоаритмические средства 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.

gabiya.ru

Шпаргалка по Сестринскому делу от "GABIYA"

Главное меню

Навигация по записям

9. Систолический и минутный объем сердца.

Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определенное количество крови-это основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и систолического объемов.

Количество крови, выбрасываемое сердцем в сосуды за минуту-это минутный объем сердца. Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение- это систолический объем сердца.

Минутный объем сердца у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков.

Большое значение в изменении величины минутного и систолического объемов сердца имеет тренировка.

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

Минутный объем здорового человека и при физиологических условиях зависит от целого ряда факторов. Мышечная работа повышает его в 4-5 раза, в крайних случаях на короткое время в 10 раз. Приблизительно через 1 час после приема пищи минутный объем становится на 30-40% больше, чем был до этого, и примерно только через 3 часа достигает исходной величины. Страх, испуг, волнение - за счет выработки большого количества адреналина - повышают минутный объем. При низкой температуре сердечная деятельность более экономичная, чем при более высокой температуре. Колебания температуры 26° С не оказывают существенного влияния на минутный объем. При температуре до 40° С он увеличивается медленно, а выше 40° С - очень быстро. На минутный объем влияет также и положение тела. При лежачем положении он уменьшается, а в стоячем - увеличивается.

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.

Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца при каждом сокращении, называется систолическим объемом (СО), или ударным. В среднем он составляетмл крови. Количество крови, выбрасываемой правым и левым желудочками, одинакова.

Зная частоту сердечных сокращений и систолический объем, можно определить минутный объем кровообращения (МОК), или сердечный выброс:

МОК = СО ЧСС. - формула

В состоянии покоя у взрослого человека минутный объем кровотока в среднем составляет 5 литров. При физических нагрузках систолический объем может увеличиваться вдвое, а сердечный выброс достигатьлитров.

Систолический объем и сердечный выброс характеризуют нагнетательную функцию сердца.

Если объем крови, поступающей в камеры сердца, увеличивается, то соответственно возрастает и сила его сокращения. Увеличение силы сердечных сокращений зависит от растяжения сердечной мышцы. Чем больше она растянута, тем сильнее сокращается.

Физиолог Старлинг установил «Закон сердца» (закон Франка-Старлинга): при повышении наполнения сердца кровью во время диастолы и, соответственно, при увеличении растяжения сердечной мышцы сила сердечных сокращений возрастает.

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 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. 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

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).

Понравилась статья? Поделитесь ей

Распечатать статью