Глава 2. Сердечно-сосудистая система

К сердечно-сосудистой системе (ССС) относятся сердце, кровеносные сосуды, система микроциркуляции. Высокий запрос сокращающихся мышц в кислороде приводит к предельной интенсивности работы ССС.

Функция сердца — насосная, обеспечение движения крови по сосудам, транспорта кислорода и питательных веществ ко всем органам и тканям организма человека, в первую очередь к основному потребителю кислорода и питательных веществ при физической нагрузке — скелетной мускулатуре.

Доставка кислорода к периферическим тканям зависит от количества кислорода в определенном объеме крови и уровня кровотока. Хотя объем кровотока к отдельным органам различен, в периферическихтканяхон в целом равен сердечному выбросу (СВ). Системная доставка О₂ (DO₂) рассчитывается как DO₂ = СВ (л/мин) х СаО₂ (мл/л).

Доставка кислорода падает при уменьшении сердечного выброса или снижении объемного содержания кислорода в артериальной крови. Это характерно для многих критических и терминальных состояний: при выраженных проявлениях сердечной недостаточности (СН), повышении внутрилегочного шунтирования крови, централизации кровообращения, при различных пороках сердца, кардиохирургических и других длительных и травматичных вмешательствах. Любое нарушение кровообращения будет ухудшать доставку О₂.

В зависимости от состояния организма (покой, нагрузка или заболевание) меняется фракционное распределение сердечного выброса (СВ) к органам (Рисунок 1). При выполнении нагрузки умеренной и средней интенсивности у здоровых людей увеличение сердечного выброса осуществляется, как правило, за счет прироста ударного объема. При дальнейшем увеличении мощности нагрузки СВ увеличивается за счет повышения частоты сердечных сокращений (ЧСС).

Частота сердечных сокращений при работе субмаксимальной мощности может достигать 180-200 ударов в минуту (в покое — 60-80 уд/мин). С увеличением возраста снижается максимальная ЧСС. Должные значения ЧСС для лиц любого возраста могут быть вычислены по формуле: ЧСС_тах = 210 — (0,65 х в), где В — возраст в годах.

VO₂max в значительной мере зависит от функционирования сердца, что демонстрируется в уравнении Фика (Рисунок 9). Протекающая в легочных сосудах кровь поглощает 200 мл кислорода за 1 мин. Венозная кровь, поступающая в правые отделы сердца, содержит 160 мл кислорода на 1 л крови, в то время как артериальная кровь, покидающая левые отделы сердца, содержит200 мл кислорода на 1 л крови. Используя эти данные, можно рассчитать, что каждый литр крови, протекая по легочным сосудам, поглощает 40 мл кислорода. Общее количество кислорода, поглощенно го кровьюв легочных капиллярах за1мин,равно 200мл. Разделив 200 на 40, определим, сколько литров крови должно пройти через легкие за минуту, чтобы поглотить 200 мл кислорода. Итак, количество крови, протекающее через легкие за 1 мин, равно 5 л, что и составляет величину сердечного выброса.

Сердечный выброс можно рассчитать по формуле:

Примечание: СВ —сердечный выброс, О₂—кислород

Поглощение кислорода часто нормируется на массу тела и выражается в единицах мл О₂/кг/мин. Один метаболический эквивалент (МЕТ) —это поглощение кислорода в состоянии покоя в положении сидя, который равен 3,5 мл/кг/мин.

Расширение сосудов в несколько раз увеличивает кровоток через работающие мышцы. За счет увеличения деятельности сердца, расширения сосудов и других механизмов кровоток через работающие мышцы может вырасти в 20-25 раз.

Снижение ЧСС_max, происходящее у людей с возрастом, в значительной степени обуславливает уменьшение сердечного выброса и связанное с этим уменьшение VO_2max, поглощаемого при выполнении физической нагрузки максимальной мощности.

Ударный объем (УО), или сердечный выброс, —объем крови, выбрасываемой сердцем за одно сокращение, в покое составляет 50-70 мл, на пике физической нагрузки достигает 150-200 мл. Время полного кругооборота крови в покое составляет 30-50 с, на пике физической нагрузки —10-12 с.

У здоровых людей при выполнении физической нагрузки снижается периферическое сосудистое сопротивление, повышаются ударный объем и ЧСС, что в результате приводит к увеличению сердечного выброса. Сердечный выброс может возрастать с4-6 л в покое до 20 л и более при ФН максимальной мощности, СВ = УО * ЧСС.

Систолическое артериальное давление (САД) может повыситься до 180-240 мм рт. ст. (в покое — 115-125 мм рт. ст.). Падение систолического артериального давления в процессе выполнения физической нагрузки — ненормальное явление. Диастолическое артериальное давление (ДАД) в норме не превышает 90 мм рт. ст. Диастолическое артериальное давление при выполнении физической нагрузки может понизиться на 10-30 мм рт. ст.