Основные гемодинамические величины в покое и в условиях функциональных нагрузок

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Н. ВЕРНАДСКОГО

Специальность: Физическая реабилитация.

Курсовая работа

По физиологии

На тему: «Основные гемодинамические величины в покое и в условиях функциональных нагрузок»

Выполнила: студентка III курса

Заочного отделения

Группа №Р301

Левицкая Е.В.

Принял: Солдатов А.А

Севастополь 2005.

Введение

Для тренера, инструктора ЛФК, реабилитолога важно знать и правильно понимать то, как целенаправленно воздействовать на организм человека для повышения его здоровья. Целью данной работы является изучение основных гемодинамических величин. Важно знать механизмы физиологической адаптации организма к физическим нагрузкам, особенно, изменения в кровеносной и сердечно-сосудистой системах. Задачей тренера является овладение современными теоретическими и практическими знаниями для достижения максимальных результатов в спорте, для воспитания здорового подрастающего поколения. Начиная работу по описанию основных гемодинамических величин в покое и в условиях функциональных нагрузок, ознакомимся с основами гемодинамики и основными принципами кровообращения.

ГЕМОДИНАМИКА (от гемо - греч. haima, род. п. haimatos - кровь, часть сложных слов, означающая: принадлежащий, относящийся к крови...- и динамика), движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по сосудам, так как она постоянно стремится оттуда, где давление её выше, туда, где оно ниже), зависит от сопротивления току крови стенок сосудов (их радиуса и длины) и вязкости самой крови. Кровоток, или объём крови, протекающий за единицу времени через сосуды каждого из двух кругов кровообращения, прямо пропорционален давлению и обратно пропорционален сопротивлению.

О гемодинамике судят по минутному объему кровотока сердца (сердечному выбросу). Классическая гемодинамика рассматривает сердце как центральный двигатель, который гонит кровь в артерии, переправляя питательные вещества в районы, где происходит непрерывный обмен между кровью и тканями[1]. Здоровое сильное сердце- это важное условие нормальной деятельности человеческого организма. Чем большее количество крови протекает через сосудистую систему за единицу времени, тем обильнее снабжение органов кислородом и питательными веществами, тем больше продуктов жизнедеятельности оттекает от тканей. При физической работе потребность органов в кислороде возрастает. Сердечные сокращения усиливаются и учащаются. Такую работу может обеспечить сильная сердечная мышца, способная выбрасывать в кровяное русло большое количество крови. Потребление кислорода миокардом может максимально увеличиться в 4-5 раз по отношению к уровню покоя, достигая 1,0-1,5 л/мин. При регулярной мышечной работе особенно утолщается стенка левого желудочка , он увеличивает силу своих сокращений и выбрасывает при каждом из них в большой круг кровообращения значительно больше крови, чем при относительном покое организма. Увеличение снабжения органов кровью у тренированных людей происходит не столько за счёт учащения сердечных сокращений, сколько за счёт значительного возрастания их силы. При напряжённой мышечной работе сердечный выброс может увеличиться в 5-6 раз по отношению к уровню покоя и достигать 24л/мин у мужчин и 18 л/мин у женщин[8]. Стенки сердца нетренированного человека значительно тоньше и сила их сокращений гораздо меньше. Пока такой человек находится в состоянии относительного покоя, работа его сердечной мышцы достаточна для снабжения кровью всех органов. Но когда нагрузка на организм возрастает, сила сокращений сердца может увеличиваться лишь в незначительной степени. Зато они становятся очень частыми. При напряжённой мышечной работе, например при продолжительном беге, сердце нетренированного человека может удвоить и даже утроить число сокращений в минуту. В сердечной мышце развивается утомление. Её сокращения становятся всё более слабыми, и количество крови, выбрасываемой в сосудистую систему, не в состоянии удовлетворить возросшие потребности организма. Перегрузка сердца ведёт к его ослаблению и может вызвать сердечное заболевание.

Кровь течёт по различным кровеносным сосудам с разной скоростью. Капиллярная сеть в нашем теле настолько разветвлена, что ширина всех этих тончайших сосудов вместе в 500 раз превышает просветы аорты. Вот почему скорость движения крови в капиллярах очень мала. Она равна примерно 0,5-1,2 мм в секунду.[5] Благодаря этому кровь успевает отдавать клеткам тела кислород и питательные вещества, а также насыщаться продуктами жизнедеятельности клеток. Капилляры собираются в вены, и общая ширина кровяного русла постепенно уменьшается. Поэтому движение крови в венах по мере приближения к сердцу становится более быстрым. Просветы каждой из двух полых вен по величине близки к просвету аорты. Значит скорость тока крови в них вдвое меньше, чем в аорте. Вот почему в единицу времени к сердцу по обеим полым венам притекает столько же крови, сколько выбрасывается им в аорту. «Закон равновесия между объёмом артериальной крови и объёмом венозной крови представляет собой основу всей гемодинамики. » [1] Если в течение только одного часа приток венозной крови уменьшался бы лишь на один грамм при каждой диастоле, то была бы нехватка в 70-80 г в минуту, т.е. от 4 до 5 л в час (80*60=4800), сердце опустело бы. Сердечные сокращения прекратились бы [1]. Кроме того, благодаря перераспределению крови в организме, интенсивная работа одного из органов не вызывает сколько-нибудь значительного увеличения частоты и силы сокращений сердца. Все эти процессы контролируются нервной и эндокринной системами.

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что основными гемодинамическими компонентами организма являются кровь, сердце, сосуды, а основными характеристиками их работы являются состав крови, частота сердечных сокращений (ЧСС), систолический объём (СО), сердечный выброс (СВ), артериальное давление (АД) и другие.

1. Основные гемодинамические величины в покое и в условиях функциональных нагрузок

«Основными показателями центральной гемодинамики являются минутный и ударный объёмы крови и периферическое сопротивление».[2] Между минутным объёмом крови и периферическим сопротивлением всегда должно быть точное соответствие, от этого зависит нормальный уровень артериального давления. Важнейшим показателем состояния сердечно- сосудистой системы является частота сердечных сокращений. Систематическая тренировка обуславливает ряд существенных изменений крови. Наиболее важными из них являются увеличение объёма крови и её плазмы, прирост концентрации эритроцитов и гемоглобина, повышение щелочного резерва крови. Эти изменения связаны с величиной максимального потребления кислорода, который в свою очередь характеризует мощность упражнений. Кроме мощности упражнения изменения всех гемодинамических величин связано со многими факторами: возрастом, полом и тренированностью спортсмена, длиной дистанции, временем выполнения упражнения, эмоциональным состоянием и природными условиями. Степень изменения гемодинамических показателей зависит в значительной мере от их исходных величин в состоянии покоя.

1.1 Основная терминология и принятые сокращения

В таблице 1 приведены основные гемодинамические характеристики, которые рассмотрены в данной работе, и отмечены общепринятые сокращения.

Таблица1.Основные гемодинамические характеристики

1.2 Частота сердечных сокращений

Частота сердечных сокращений (далее ЧСС) является, несомненно, самым важным показателем функциональной активности сердечнососудистой системы. Организм способен управлять ею быстро, гибко и точно.

В спортивной медицине различают четыре фазы динамики сердечной деятельности: «мышечный покой, переходный процесс врабатывания, устойчивое состояние (Steady-state) или относительно стабильная фаза и переходный процесс восстановления»[3] .

1.2.1 ЧСС в состоянии относительного мышечного покоя

Колебания ритма сердца в условиях мышечного покоя связано с дыхательными движениями, внешними раздражителями, психическим состоянием человека.

В естественных условиях клетки миокарда постоянно находятся в состоянии ритмического возбуждения. В задней стенке правого предсердия, вблизи вхождения в него верхней полой вены расположен сино- атриальный узел. По сравнению с другими частями проводящей системы сердца, он имеет более высокую частоту ритма возбуждения (около 70 импульсов в минуту). Возникающие в этом узле импульсы распространяются на предсердие и желудочки, стимулируя их. Поэтому сино-атриальный узел называется водителем ритма первого порядка сердца. Он определяет частоту сердечных сокращений в покое.[8]

ЧСС новорождённого составляет в покое 135-140 уд/мин, в 7 лет-85-90 уд/мин, в 14-15 лет приближается к данным взрослых и составляет 70-80 уд/мин. [3] ЧСС покоя у молодых нетренированных мужчин около 60-70 уд/мин. У женщин она выше (около75уд/мин).

В зависимости от направленности тренировочного процесса происходят изменения ЧССпокоя. Для каждого вида спорта имеется некоторая оптимальная ЧСС. В таблице 2 приведены данные о ЧСС, полученные при регистрации ЭКГ в покое в положении лёжа.

Таблица 2. Сравнительные данные о частоте сердечных сокращений в состоянии мышечного покоя у представителей разного вида спорта.

Какая бы не была ЧСС у данного спортсмена, при нарастании тренированности она умеренно понижается, а при детренированности увеличивается. Физиологические изменения в организме, вызванные тренировкой выносливости, у женщин те же, что и у мужчин. Так, ЧССмакс снижается в связи с усилением перасимпатических влияний.

Отклонения ЧСС у спортсменов встречаются довольно часто, и не связаны ни с какими заболеваниями. Подобное наблюдается у высококвалифицированных спортсменов, тренирующихся в видах спорта на выносливость (лыжники, гребцы, велогонщики, бегуны на длинные дистанции и т.д.). ЧСС может снижаться до 60-40уд/мин, обычно по утрам, что связано с многолетними тренировками. Это следует оценивать как признак высокой функциональной способности сердца. Но если такие цифры возникли быстро, в течение 1-2 недель, и этому предшествовали усиленные тренировки в болезненном состоянии, то они могут быть признаками острой перегрузки сердца. «Снижение ЧСС (брадикардия) является специфическим эффектом тренировки выносливости (ЧСС в покое может быть ниже 30уд/мин, «рекордная» ЧСС покоя-21 уд/мин).»[4] При одинаковом сердечном выбросе у спортсменов, тренирующих выносливость, ЧССпокоя на 10-20 уд/мин ниже, чем у неспортсменов или спортсменов скоростно-силовых видов спорта. В покое у нетренированных мужчин среднее значение ЧСС равно 70 уд/мин, у тренированных-55 уд/мин, а у выдающихся спортсменов-50 уд/мин. Механизмы спортивной брадикардии покоя разнообразны. Основную роль играет усиление парасимпатических тормозных влияний на сердце. Определённое значение имеет ослабление возбуждающих симпатических влияний, уменьшение выделения адреналина и норадреналина из коры надпочечников и снижение чувствительности сердца к этим симпатическим медиаторам. Снижение ЧСС у выносливых спортсменов компенсируется за счёт увеличения систолического объёма. Чем ниже ЧСС в покое, тем больше систолический объём.

При повышенной температуре воздуха (например, в жаркий день на солнце) у человека, находящегося в состоянии покоя, усиливается кожный кровоток, увеличивается сердечный выброс за счёт повышения ЧСС. При пониженных температурах ЧСС покоя остаётся неизменной, а скорость потребления кислорода повышается параллельно с увеличением сердечного выброса, за счёт увеличения систолического объёма.

У детей повышение температуры способствует увеличению ЧСС, понижение - уменьшению. У юных спортсменов, особенно тренирующихся в упражнениях на выносливость, в условиях относительного покоя, как и у взрослых, проявляется брадикардия. Однако выражена она меньше.

В горах понижается не только температура и относительная влажность, но и содержание кислорода и давление. В условиях пониженного давления ЧСС увеличивается.

Итак, из всех гемодинамических показателей наиболее простым и нашедшим широкое применение является исследование ЧСС.

1.2.2 ЧСС перед стартом и в процессе врабатывания

Врабатывание, как начальная фаза рабочего периода, определяется только при аэробных нагрузках. Переход от состояния покоя к максимально быстрым движениям осуществляется со стороны локомоторного аппарата почти мгновенно, менее чем за 1 секунду. ЧСС также очень быстро реагирует на такое возмущение, её резкое учащение начинается через 1-2сек после старта. ЧСС растёт быстрее, чем СВ и АД. Длительность переходного процесса врабатывания зависит от мощности физической нагрузки. Чем выше мощность, тем быстрее врабатывание. Причина этого состоит в том, что при мощной нагрузке в организме образуется значительный кислородный дефицит, составные элементы которого (метаболиты) являются стимуляторами роста функций. Чем квалифицированнее спортсмен, тем быстрее у него происходит врабатывание.

У нетренированного человека через несколько минут после начала напряжённой работы часто возникает особое состояние, называемое «мёртвой точкой» (иногда оно отмечается и у спортсменов). Чрезмерно интенсивное начало работы повышает вероятность появления этого состояния. Объективными признаками состояния «мёртвой точки» служат частое дыхание, высокая ЧСС и др.

Уровень и характер предстартовых сдвигов часто соответствует особенностям тех функциональных изменений, которые происходят во время выполнения самого упражнения. Например, ЧСС перед стартом в среднем тем выше, чем короче дистанция предстоящего бега, т.е. чем выше ЧСС во время выполнения упражнения.

У высококлассных спортсменов условно рефлекторная стимуляция сердца может достигать значительной степени. Например, многолетние наблюдения над ведущими фехтовальщиками показали, что величина ЧСС уже в предстартовом состоянии достигает 120 уд/мин.[2] При этом выявилось, что если спортсмен, к началу поединка не достигает привычных для себя цифр ЧСС, то он проигрывает первые схватки. Самые высокие предстартовые сдвиги ЧСС наблюдаются перед особо ответственными соревнованиями, достигая 160 уд/мин.[2] Предстартовые реакции сильно выражены при упражнениях субмаксимальной анаэробной (анаэробно-аэробной с преобладанием анаэробного компонента энергообеспечения) мощности (бег на 800м, плавание на 200м, бег на коньках 1000-1500м, заезды на 1км на велотреке), минимальное время упражнения от 1 до 2 мин. Мощность и предельная продолжительность этих упражнений таковы, что ЧСС в процессе выполнения может быть близка к максимальной для данного спортсмена. ЧСС на старте 120-130 уд/мин; при упражнениях максимальной анаэробной мощности (бег на 60-100м,спринтерская велогонка на треке, плавание на 50м, минимальная продолжительность упражнений- несколько секунд)- ЧСС до старта составляет около 140-150[7] уд/мин и во время упражнения продолжает расти, достигая наибольших значений сразу после финиша-80-90% от максимальной(160-180уд/мин)[3]; при упражнениях околомаксимальной анаэробной мощности( бег на 200-400м, плавание на 100м, бег на коньках на 500м, минимальная продолжительность 20-50сек)- ЧСС 150-160уд/мин[7]. Наибольших значений она достигает сразу после финиша или на финише (80-90% от максимальной). «У спринтеров, горнолыжников ЧСС на старте может достигать 160 уд/мин. Это связано с усилением деятельности симпатоадреналовой системы, активируемой лимбической системой головного мозга (гипоталамусом, лимбической долей коры). Активность этих систем увеличивается ещё до начала работы, о чём свидетельствуют, в частности, повышение концентрации норадреналина и адреналина».[5] При аэробных упражнениях предстартовая ЧСС - не более 100 уд/мин[7].

1.2.3 ЧСС устойчивого состояния

В современной функциональной диагностике эта фаза ЧСС в ответ на физическую нагрузку имеет первостепенное значение. Наступление устойчивого состояния ЧСС можно определять с помощью прибора кардиотахографа визуально. Физиологический уровень ЧСС зависит от тренированности данного спортсмена к выполняемой нагрузке. Чем выше тренированность, тем ниже у него ЧСС в фазе устойчивого состояния. Это самая важная закономерность при оценке адаптации к выполняемой физической нагрузке по ЧСС.

Измеряя ЧСС в фазе устойчивого состояния на каждой ступени нагрузки при ступенчатом её повышении, получим график зависимости ЧСС от выполняемой мощности нагрузки. (Рис.1) Однако устойчивое состояние не является абсолютно устойчивым, так как при длительных нагрузках одной и той же большой мощности ЧСС увеличивается.

Рис.1.Зависимлсть ЧСС от мощности нагрузки.

Максимальные показатели работы сердца регистрируются при выполнении максимальной аэробной нагрузки. У нетренированных мужчин среднее значение ЧСС равно 200 уд/мин, у тренированных - 195 уд/мин, а у выдающихся спортсменов - 190 уд/мин. Максимум ЧСС у спортсменок выше, чем у мужчин и ниже, чем у нетренированных женщин (195 против 205уд/мин)[3]. Такая высокая ЧСС может быть как следствием продолжительной многолетней тренировки, так и конституциональных (врождённых) особенностей. Сердечно сосудистая система испытывает влияние наследственных факторов. ЧСС покоя не очень подвержена этому влиянию, хотя у нетренированных людей ЧСС покоя ниже 60 уд/мин, как правило, наследственно обусловлена. Максимальная ЧСС генетически предопределена (коэффициент наследственности 0,9). Без различия для пола и возраста[3].

При немаксимальных аэробных нагрузках ЧСС у спортсменов, как и у нетренированных людей, повышается линейно с увеличением нагрузки или скорости потребления кислорода. При одинаковой нагрузке (одинаковой скорости потребления кислорода) ЧСС у спортсменов ниже, чем у не спортсменов. Чем выше тренированность, тем ниже ЧСС. Снижение ЧСС при выполнении любой не максимальной аэробной работы является наиболее постоянным и наиболее выраженным функциональным изменением в деятельности сердца, связанным с тренировкой выносливости. Сравнительно низкая ЧСС при относительно большом систолическом объёме указывает на эффективную работу. В отличии от брадикардии покоя, которая у тренированного человека является в основном результатом усиления парасимпатического торможения, относительная рабочая брадикардия связана с уменьшением симпатических возбуждающих влияний на сердце.

У детей при напряжённых физических упражнениях максимальная ЧСС находится в обратной зависимости от возраста: чем младше ребёнок, тем она выше. В качестве простого правила определения ЧССмакс в школьном возрасте может служить следующая формула: 220-возраст. Например, у 10-летних ребят ЧССмакс составляет в среднем около 210 уд/мин (220-10). Таким образом, ЧССпокоя и любая ЧССрабочая при одинаковых немаксимальных аэробных нагрузках и ЧССмакс у детей выше, чем у взрослых.

1.2.4ЧСС в переходный процесс восстановления

Переходный процесс восстановления ЧСС начинается с момента прекращения нагрузки. После прекращения физической нагрузки ЧСС обычно начинает понижаться. Однако при кратковременных и интенсивных нагрузках она может повышаться и после них. Например,при упражнениях максимальной анаэробной мощности ЧСС достигает наибольших значений сразу после финиша-160-180уд/мин[3]; При нарастании длительности нагрузок растёт ЧССмакс. После нагрузки, но обычно не больше 10 секунд, по «инерции» вегетативных механизмов устойчивое состояние может несколько секунд сохранять свой уровень. Но, чем выше адаптируемость спортсмена к данной нагрузке, тем быстрее восстанавливается ЧСС. Это главная физиологическая закономерность переходного процесса восстановления.[2] Показатели кардио-респираторной системы (ЧСС, ЧД, АД, ЛВ и т.д) возвращаются к уровню покоя за 3-10


8-09-2015, 20:02