Minutowa objętość krwi: wzór. Indeks sercowy

Główną fizjologiczną funkcją serca jest pompowanie krwi do układu naczyniowego.

Ilość krwi wyrzucanej przez komorę serca na minutę jest jednym z najważniejszych wskaźników stanu funkcjonalnego serca i nazywa się minutowa objętość przepływu krwi, Lub minutowa objętość serca. To samo dotyczy prawej i lewej komory. Kiedy dana osoba jest w spoczynku, objętość minutowa wynosi średnio 4,5-5,0 litrów. Dzieląc objętość minutową przez liczbę uderzeń serca na minutę, możesz obliczyć objętość skurczowa przepływ krwi Przy częstości akcji serca 70-75 na minutę objętość skurczowa wynosi 65-70 ml krwi. W praktyce klinicznej stosowane jest oznaczanie minimalnej objętości przepływu krwi u człowieka.

Najdokładniejszą metodę określania minimalnej objętości przepływu krwi u człowieka zaproponował Fick (1870). Polega na pośrednim obliczeniu rzutu serca, które odbywa się poprzez znajomość: 1) różnicy pomiędzy zawartością tlenu we krwi tętniczej i żylnej; 2) objętość tlenu zużywanego przez osobę na minutę. Powiedzmy
że w ciągu 1 minuty przez płuca do krwi przedostaje się 400 ml tlenu
100 ml krwi wchłania w płucach 8 ml tlenu; dlatego przyswoić sobie wszystko
ilość tlenu, która dostała się do krwi przez płuca na minutę (w naszym przypadku
co najmniej 400 ml), konieczne jest, aby przez płuca przeszło 100 * 400/8 = 5000 ml krwi. Ten

ilość krwi to minutowa objętość przepływu krwi, która w tym przypadku wynosi 5000 ml.

Stosując metodę Ficka konieczne jest pobranie krwi żylnej z prawej strony serca. W ostatnich latach krew żylną pobiera się od osoby z prawej połowy serca za pomocą sondy wprowadzonej do prawego przedsionka przez żyłę ramienną. Ta metoda pobierania krwi nie jest powszechnie stosowana.

Opracowano szereg innych metod określania objętości minutowej, a zatem i skurczowej. Obecnie powszechnie stosowane są niektóre farby i substancje radioaktywne. Substancja wstrzyknięta do żyły przechodzi przez prawe serce, krążenie płucne, lewe serce i dostaje się do tętnic ogólnoustrojowych, gdzie określa się jej stężenie. Początkowo rośnie falami, a następnie opada. Po pewnym czasie, gdy porcja krwi zawierająca jej maksymalną ilość przejdzie przez lewe serce po raz drugi, jej stężenie w krwi tętniczej ponownie nieznacznie wzrasta (tzw. fala recyrkulacyjna). Rejestruje się czas od momentu podania substancji do początku recyrkulacji i rysuje się krzywą rozcieńczenia, czyli zmiany stężenia (wzrost i spadek) stężenia badanej substancji we krwi. Znając ilość substancji wprowadzonej do krwi i zawartej w krwi tętniczej oraz czas potrzebny na przejście całej ilości wstrzykniętej substancji przez układ krążenia, możemy obliczyć objętość minutową (MV) krwi przepływ w l/min korzystając ze wzoru:

gdzie I jest ilością podanej substancji w miligramach; C to jego średnie stężenie w miligramach na 1 litr, obliczone z krzywej rozcieńczenia; T- czas trwania pierwszej fali cyrkulacyjnej w sekundach.

Obecnie zaproponowano pewną metodę reografia integralna. Reografia (impendancja) to metoda rejestracji oporu elektrycznego tkanek ciała ludzkiego wobec prądu elektrycznego przepływającego przez ciało. Aby uniknąć uszkodzenia tkanek, stosuje się prądy o ultrawysokiej częstotliwości i bardzo małej sile. Opór krwi jest znacznie mniejszy niż opór tkanek, dlatego zwiększenie dopływu krwi do tkanek znacznie zmniejsza ich opór elektryczny. Jeśli zarejestrujemy całkowity opór elektryczny klatki piersiowej w kilku kierunkach, to okresowe gwałtowne jego spadki nastąpią w momencie, gdy serce wyrzuca skurczową objętość krwi do aorty i tętnicy płucnej. W tym przypadku wielkość spadku oporu jest proporcjonalna do wielkości wyrzutu skurczowego.

Mając to na uwadze i korzystając ze wzorów uwzględniających wielkość ciała, cechy konstytucyjne itp., za pomocą krzywych reograficznych można określić wartość skurczowej objętości krwi, a następnie pomnożyć ją przez liczbę uderzeń serca, aby otrzymać wartość rzutu serca .

Objętość skurczowa (udarowa) serca to ilość krwi wyrzucanej przez każdą komorę podczas jednego skurczu. Oprócz tętna, CO ma istotny wpływ na wartość IOC. U dorosłych mężczyzn CO może wahać się od 60-70 do 120-190 ml, a u kobiet - od 40-50 do 90-150 ml (patrz tabela 7.1).

CO to różnica między objętością końcoworozkurczową i końcowoskurczową. Zatem wzrost CO może nastąpić zarówno poprzez większe wypełnienie jam komór w fazie rozkurczowej (zwiększenie objętości końcoworozkurczowej), jak i poprzez wzrost siły skurczu i zmniejszenie ilości krwi pozostającej w komorach pod koniec rozkurczu skurczu (zmniejszenie objętości końcowoskurczowej). Zmiany CO podczas pracy mięśni. Już na samym początku pracy, ze względu na względną bezwładność mechanizmów prowadzących do zwiększenia ukrwienia mięśni szkieletowych, powrót żylny narasta stosunkowo wolno. W tym czasie wzrost CO następuje głównie na skutek wzrostu siły skurczu mięśnia sercowego i zmniejszenia objętości końcowoskurczowej. W miarę kontynuacji pracy cyklicznej w pozycji pionowej, w wyniku znacznego zwiększenia przepływu krwi przez pracujące mięśnie i aktywacji pompy mięśniowej, zwiększa się powrót żylny do serca. W rezultacie objętość końcoworozkurczowa komór u osób nietrenujących wzrasta ze 120-130 ml w spoczynku do 160-170 ml, a u dobrze wytrenowanych sportowców nawet do 200-220 ml. Jednocześnie wzrasta siła skurczu mięśnia sercowego. To z kolei prowadzi do pełniejszego opróżnienia komór podczas skurczu. Objętość końcowoskurczowa podczas bardzo ciężkiej pracy mięśni może spaść do 40 ml u osób nietrenujących i do 10-30 ml u osób wytrenowanych. Oznacza to, że wzrost objętości końcoworozkurczowej i spadek objętości końcowoskurczowej prowadzą do znacznego wzrostu CO (ryc. 7.9).

W zależności od mocy pracy (zużycia O2) zachodzą dość charakterystyczne zmiany w CO. U osób niewyszkolonych CO wzrasta maksymalnie w stosunku do jego poziomu w spoczynku o 50-60%. U większości osób podczas pracy na ergometrze rowerowym stężenie CO osiąga swoje maksimum podczas obciążeń przy zużyciu tlenu na poziomie 40-50% maksymalnej pojemności tlenowej (patrz rys. 7.7). Innymi słowy, wraz ze wzrostem intensywności (mocy) pracy cyklicznej mechanizm zwiększania IOC wykorzystuje przede wszystkim bardziej ekonomiczny sposób zwiększania wyrzutu krwi z serca przy każdym skurczu. Mechanizm ten wyczerpuje swoje rezerwy przy tętnie 130-140 uderzeń/min.

U osób nieprzeszkolonych maksymalne wartości CO zmniejszają się wraz z wiekiem (patrz ryc. 7.8). Osoby powyżej 50 roku życia wykonujące pracę przy takim samym zużyciu tlenu jak 20-latkowie mają o 15-25% mniej CO2. Można założyć, że związany z wiekiem spadek CO jest wynikiem zmniejszenia funkcji skurczowej serca i najwyraźniej zmniejszenia szybkości relaksacji mięśnia sercowego.

Objętość krwi udarowej (SV)

Ilość krwi wyrzucanej z komory serca podczas jednego uderzenia serca nazywana jest objętością wyrzutową (SV). W spoczynku objętość wyrzutowa krwi u osoby dorosłej wynosi 50-90 ml i zależy od masy ciała, objętości komór serca i siły skurczu mięśnia sercowego. Objętość rezerwowa to część krwi, która pozostaje w komorze w spoczynku po skurczu, ale jest wydalana z komory podczas wysiłku i stresujących sytuacji.

Jest to ilość rezerwowej objętości krwi, która w istotny sposób przyczynia się do zwiększenia objętości wyrzutowej podczas wysiłku fizycznego. Zwiększeniu objętości wyrzutowej podczas wysiłku fizycznego sprzyja również zwiększenie powrotu krwi żylnej do serca. Podczas przechodzenia ze stanu spoczynku do wykonywania aktywności fizycznej zwiększa się objętość wyrzutowa krwi. Wzrost wartości SV następuje aż do osiągnięcia maksimum, które wyznacza objętość komory. Przy bardzo intensywnych ćwiczeniach objętość wyrzutowa krwi może się zmniejszyć, ponieważ z powodu gwałtownego skrócenia czasu rozkurczu komory serca nie mają czasu na całkowite wypełnienie krwią.

Przy przejściu ze stanu spoczynku do wysiłku SV szybko wzrasta i osiąga stabilny poziom podczas intensywnej, rytmicznej pracy trwającej 5-10 minut, np. podczas treningu fizycznego.

Maksymalną wartość objętości wyrzutowej obserwuje się przy częstości akcji serca wynoszącej 130 uderzeń/min. Następnie wraz ze wzrostem obciążenia tempo przyrostu objętości wyrzutowej krwi gwałtownie maleje i przy mocy roboczej przekraczającej 1000 kgm/min wynosi już tylko 2-3 ml krwi na każde 100 kgm/min wzrostu obciążenia. Przy długotrwałych i rosnących obciążeniach objętość skoku nie zwiększa się, ale nawet nieco maleje. Utrzymanie wymaganego poziomu krążenia krwi zapewnia wyższe tętno. Pojemność minutowa serca wzrasta głównie w wyniku pełniejszego opróżnienia komór, czyli wykorzystania rezerwowej objętości krwi.

Minutowa objętość krwi (MBV) pokazuje, ile krwi jest wyrzucane z komór serca w ciągu jednej minuty. Minutową objętość krwi oblicza się za pomocą następującego wzoru:

Minutowa objętość krwi (MBV) = SV x tętno.

Ponieważ u zdrowych dorosłych objętość wyrzutowa krwi (dalej, porównując parametry osób nietrenujących i sportowców, patrz tabela 1) w spoczynku wynosi 50–90 ml, a częstość akcji serca mieści się w zakresie 60–90 uderzeń/min , wartość minutowej objętości krwi w spoczynku mieści się w przedziale 3,5-5 l/min.

Tabela 1. Różnice w możliwościach rezerwowych organizmu u osoby nieprzeszkolonej i sportowca (wg N.V. Muravova).

U sportowców minimalna objętość krwi w spoczynku jest taka sama, ponieważ ich objętość wyrzutowa jest nieco większa (70-100 ml), a tętno niższe (45-65 uderzeń/min). Podczas wykonywania aktywności fizycznej minimalna objętość krwi wzrasta w wyniku wzrostu wartości objętości wyrzutowej krwi i częstości akcji serca. Wraz ze wzrostem ilości wykonywanej aktywności fizycznej objętość wyrzutowa krwi osiąga maksimum, a następnie pozostaje na tym poziomie poziomie przy dalszym wzroście obciążenia. Zwiększenie minimalnej objętości krwi w takich warunkach następuje na skutek dalszego wzrostu częstości akcji serca. Po zaprzestaniu aktywności fizycznej wartości ośrodkowych parametrów hemodynamicznych (MOC, SV i tętno) zaczynają spadać i po pewnym czasie osiągają poziom wyjściowy.

U zdrowych, niewytrenowanych osób minimalna objętość krwi podczas wysiłku fizycznego może wzrosnąć do 15-20 l/min. Tę samą wielkość IOC podczas aktywności fizycznej obserwuje się u sportowców rozwijających koordynację, siłę czy szybkość.

Dla przedstawicieli sportów zespołowych (piłka nożna, koszykówka, hokej itp.) i sztuk walki (zapasy, boks, szermierka itp.) wartość IOC pod obciążeniem mieści się w przedziale 25-30 l/min, a dla poziomu elitarnego sportowcy osiągają maksymalne wartości (35-38 l/min) ze względu na dużą objętość wyrzutową (150-190 ml) i wysokie tętno (180-200 uderzeń/min).

Podczas wysiłku fizycznego o umiarkowanej intensywności w pozycji siedzącej i stojącej IOC jest o około 2 l/min mniejsze niż przy wykonywaniu tego samego obciążenia w pozycji leżącej. Wyjaśnia to gromadzenie się krwi w naczyniach kończyn dolnych pod wpływem siły grawitacji.

Podczas intensywnych ćwiczeń objętość minutowa może wzrosnąć 6-krotnie w porównaniu ze stanem spoczynku, a stopień wykorzystania tlenu może wzrosnąć 3-krotnie. W rezultacie dostarczanie O 2 do tkanek wzrasta około 18 razy, co pozwala podczas intensywnego wysiłku u osób wytrenowanych osiągnąć 15-20-krotne zwiększenie metabolizmu w porównaniu do poziomu podstawowej przemiany materii.

Ważną rolę w zwiększaniu minimalnej objętości krwi podczas wysiłku fizycznego odgrywa tzw. mechanizm pompy mięśniowej. Skurczowi mięśni towarzyszy ucisk na znajdujące się w nich żyły, co natychmiast prowadzi do zwiększonego odpływu krwi żylnej z mięśni kończyn dolnych. Naczynia pozakapilarne (głównie żyły) ogólnoustrojowego łożyska naczyniowego (wątroba, śledziona itp.) również pełnią funkcję rezerwy ogólnej, a obkurczenie ich ścian wzmaga odpływ krwi żylnej. Wszystko to przyczynia się do zwiększonego przepływu krwi do prawej komory i szybkiego napełniania serca.

Podczas wykonywania pracy fizycznej IOC stopniowo wzrasta do stabilnego poziomu, który zależy od intensywności obciążenia i zapewnia wymagany poziom zużycia tlenu. Po zatrzymaniu obciążenia IOC stopniowo maleje. Jedynie podczas lekkiego wysiłku fizycznego następuje zwiększenie minimalnej objętości krwi w wyniku zwiększenia objętości wyrzutowej i częstości akcji serca. Podczas dużego wysiłku fizycznego zapewnia się go głównie poprzez zwiększenie częstości akcji serca.

IOC zależy również od rodzaju aktywności fizycznej. Przykładowo przy maksymalnej pracy ramion IOC wynosi tylko 80% wartości uzyskanych przy maksymalnej pracy nóg w pozycji siedzącej.

Przystosowanie organizmu osób zdrowych do aktywności fizycznej następuje w sposób optymalny, dzięki wzrostowi zarówno wartości objętości krwi wyrzutowej, jak i częstości akcji serca. Sportowcy stosują najbardziej optymalną opcję adaptacji do stresu, ponieważ ze względu na obecność dużej rezerwowej objętości krwi podczas ćwiczeń następuje bardziej znaczący wzrost objętości wyrzutowej. U pacjentów kardiologicznych, przystosowując się do aktywności fizycznej, obserwuje się suboptymalną opcję, ponieważ z powodu braku rezerwowej objętości krwi adaptacja następuje tylko z powodu zwiększenia częstości akcji serca, co powoduje pojawienie się objawów klinicznych: kołatanie serca, duszność , ból w okolicy serca itp.

Do oceny zdolności adaptacyjnych mięśnia sercowego w diagnostyce funkcjonalnej wykorzystuje się wskaźnik rezerwy funkcjonalnej (FR). Wskaźnik rezerwy czynnościowej mięśnia sercowego wskazuje, ile razy minutowa objętość krwi podczas aktywności fizycznej przekracza poziom spoczynkowy.

Jeżeli maksymalna minutowa objętość krwi pacjenta podczas wysiłku wynosi 28 l/min, a w spoczynku 4 l/min, wówczas jego rezerwa funkcjonalna mięśnia sercowego wynosi siedem. Ta wartość rezerwy czynnościowej mięśnia sercowego wskazuje, że podczas wykonywania aktywności fizycznej mięsień sercowy pacjenta jest w stanie zwiększyć swoją wydajność 7-krotnie.

Długotrwała aktywność sportowa pomaga zwiększyć rezerwę funkcjonalną mięśnia sercowego. Największą rezerwę funkcjonalną mięśnia sercowego obserwuje się u przedstawicieli sportu dla rozwoju wytrzymałości (8-10 razy). Rezerwa funkcjonalna mięśnia sercowego jest nieco mniejsza (6-8 razy) u sportowców zespołowych i przedstawicieli sztuk walki. U sportowców rozwijających siłę i szybkość rezerwa funkcjonalna mięśnia sercowego (4-6 razy) niewiele różni się od rezerwy u zdrowych, nietrenujących osób. Zmniejszenie rezerwy czynnościowej mięśnia sercowego mniej niż czterokrotnie wskazuje na zmniejszenie funkcji pompowania serca podczas wysiłku fizycznego, co może wskazywać na rozwój przeciążenia, przetrenowania lub choroby serca. U pacjentów kardiologicznych zmniejszenie rezerwy czynnościowej mięśnia sercowego wynika z braku rezerwowej objętości krwi, co nie pozwala na zwiększenie objętości wyrzutowej krwi podczas wysiłku i zmniejszenia kurczliwości mięśnia sercowego, ograniczając funkcję pompowania serca .

GŁÓWNE WSKAŹNIKI PRACY SERCA.

Główną funkcją serca jest pompowanie krwi do układu naczyniowego. Funkcja pompowania serca charakteryzuje się kilkoma wskaźnikami. Jednym z najważniejszych wskaźników pracy serca jest minutowa objętość krążenia krwi (MCV) – ilość krwi wyrzucanej przez komory serca na minutę. IOC lewej i prawej komory jest taki sam. Synonimem koncepcji IOC jest termin „ rzut serca ” (CO). IOC jest integralnym wskaźnikiem pracy serca, zależnym od wartości objętości skurczowej (SV) – ilości krwi (ml; l) wyrzucanej przez serce w jednym skurczu oraz częstości akcji serca. Zatem IOC (l/min) = CO (l) x tętno (bpm). W zależności od charakteru aktywności danej osoby w danym czasie (cechy pracy fizycznej, postawy, stopnia stresu psycho-emocjonalnego itp.) udział tętna i CO w zmianach IOC jest różny. Przybliżone wartości tętna, CO i IOC w zależności od pozycji ciała, płci, sprawności fizycznej i poziomu aktywności fizycznej przedstawiono w tabeli. 7.1.

Tętno

Tętno spoczynkowe. Tętno jest jednym z najbardziej pouczających wskaźników stanu nie tylko układu sercowo-naczyniowego, ale także całego ciała jako całości. Od urodzenia do 20-30 roku życia tętno w spoczynku spada ze 100-110 do 70 uderzeń/min u młodych, nietrenujących mężczyzn i do 75 uderzeń/min u kobiet. Następnie wraz z wiekiem tętno nieznacznie wzrasta: u osób w wieku 60-76 lat w stanie spoczynku w porównaniu do osób młodych o 5-8 uderzeń/min.

Tętno podczas pracy mięśni. Jedynym sposobem na zwiększenie dopływu tlenu do pracujących mięśni jest zwiększenie objętości krwi dostarczanej do nich w jednostce czasu. W tym celu MKOl musi wzrosnąć. Ponieważ tętno bezpośrednio wpływa na wartość IOC, zwiększenie tętna podczas pracy mięśni jest obligatoryjnym mechanizmem mającym na celu zaspokojenie znacząco rosnących potrzeb metabolicznych. Zmiany tętna podczas pracy przedstawiono na ryc. 7.6.

Jeśli moc pracy cyklicznej wyraża się ilością zużytego tlenu (jako procent maksymalnego zużycia tlenu – MOC), wówczas tętno wzrasta liniowo w zależności od mocy pracy (zużycie O2, ryc. 7.7). U kobiet, przy takim samym zużyciu tlenu jak u mężczyzn, tętno jest zwykle o 10-12 uderzeń/min wyższe.

Obecność wprost proporcjonalnej zależności między mocą pracy a tętnem sprawia, że ​​tętno jest ważnym wskaźnikiem informacyjnym w praktycznych działaniach trenera i nauczyciela. W przypadku wielu rodzajów aktywności mięśniowej tętno jest dokładnym i łatwym do określenia wskaźnikiem intensywności wykonywanej aktywności fizycznej, fizjologicznego kosztu pracy oraz charakterystyki okresów rekonwalescencji.

Ze względów praktycznych konieczna jest znajomość tętna maksymalnego u osób różnej płci i wieku. Wraz z wiekiem zmniejszają się wartości tętna maksymalnego zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet (ryc. 7.8.). Dokładną wartość tętna każdej osoby można wyznaczyć jedynie eksperymentalnie, rejestrując tętno podczas pracy ze wzrastającą mocą na ergometrze rowerowym. W praktyce do przybliżonej oceny tętna maksymalnego danej osoby (bez względu na płeć) stosuje się wzór: HRmax = 220 – wiek (w latach).

Skurczowa objętość serca

Objętość skurczowa (udarowa) serca to ilość krwi wyrzucanej przez każdą komorę podczas jednego skurczu. Oprócz tętna, CO ma istotny wpływ na wartość IOC. U dorosłych mężczyzn CO może wahać się od 60-70 do 120-190 ml, a u kobiet - od 40-50 do 90-150 ml (patrz tabela 7.1).

CO to różnica między objętością końcoworozkurczową i końcowoskurczową. Zatem wzrost CO może nastąpić zarówno poprzez większe wypełnienie jam komór w fazie rozkurczowej (zwiększenie objętości końcoworozkurczowej), jak i poprzez wzrost siły skurczu i zmniejszenie ilości krwi pozostającej w komorach pod koniec rozkurczu skurczu (zmniejszenie objętości końcowoskurczowej). Zmiany CO podczas pracy mięśni. Już na samym początku pracy, ze względu na względną bezwładność mechanizmów prowadzących do zwiększenia ukrwienia mięśni szkieletowych, powrót żylny narasta stosunkowo wolno. W tym czasie wzrost CO następuje głównie na skutek wzrostu siły skurczu mięśnia sercowego i zmniejszenia objętości końcowoskurczowej. W miarę kontynuacji pracy cyklicznej w pozycji pionowej, w wyniku znacznego zwiększenia przepływu krwi przez pracujące mięśnie i aktywacji pompy mięśniowej, zwiększa się powrót żylny do serca. W rezultacie objętość końcoworozkurczowa komór u osób nietrenujących wzrasta ze 120-130 ml w spoczynku do 160-170 ml, a u dobrze wytrenowanych sportowców nawet do 200-220 ml. Jednocześnie wzrasta siła skurczu mięśnia sercowego. To z kolei prowadzi do pełniejszego opróżnienia komór podczas skurczu. Objętość końcowoskurczowa podczas bardzo ciężkiej pracy mięśni może spaść do 40 ml u osób nietrenujących i do 10-30 ml u osób wytrenowanych. Oznacza to, że wzrost objętości końcoworozkurczowej i spadek objętości końcowoskurczowej prowadzą do znacznego wzrostu CO (ryc. 7.9).

W zależności od mocy pracy (zużycia O2) zachodzą dość charakterystyczne zmiany w CO. U osób niewyszkolonych CO wzrasta maksymalnie w stosunku do jego poziomu w spoczynku o 50-60%. U większości osób podczas pracy na ergometrze rowerowym stężenie CO osiąga swoje maksimum podczas obciążeń przy zużyciu tlenu na poziomie 40-50% maksymalnej pojemności tlenowej (patrz rys. 7.7). Innymi słowy, gdy wzrasta intensywność (moc) pracy cyklicznej, mechanizm zwiększania IOC wykorzystuje przede wszystkim bardziej ekonomiczny sposób zwiększania wyrzutu krwi przez serce podczas każdego skurczu. Mechanizm ten wyczerpuje swoje rezerwy przy tętnie 130-140 uderzeń/min.

U osób nieprzeszkolonych maksymalne wartości CO zmniejszają się wraz z wiekiem (patrz ryc. 7.8). Osoby powyżej 50 roku życia wykonujące pracę przy takim samym zużyciu tlenu jak 20-latkowie mają o 15-25% mniej CO2. Można założyć, że związany z wiekiem spadek CO jest wynikiem zmniejszenia funkcji skurczowej serca i najwyraźniej zmniejszenia szybkości relaksacji mięśnia sercowego.

Minutowa objętość krążenia krwi

Ważnym wskaźnikiem stanu serca jest minutowa objętość przepływu krwi, czyli minutowa objętość krążeniowa (MCV). Często używany jest synonim pojęcia IOC – rzut serca (CO). Wartość IOC będąca pochodną CO i HR (IOC = CO x HR) zależy od wielu czynników (patrz tabela 7.1). Wśród nich wiodące są wielkość serca, stan metabolizmu energetycznego w spoczynku, położenie ciała w przestrzeni, poziom sprawności, wielkość stresu fizycznego lub psycho-emocjonalnego, rodzaj pracy (statyczna) lub dynamiczna) oraz objętość aktywnych mięśni.

W spoczynku w pozycji leżącej IOC u nietrenujących i wytrenowanych mężczyzn wynosi 4,0-5,5 l/min, a u kobiet 3,0-4,5 l/min (patrz tabela 7.1). Ze względu na fakt, że IOC zależy od wielkości ciała, w przypadku konieczności porównania IOC u osób o różnej masie ciała stosuje się wskaźnik względny – wskaźnik sercowy – stosunek wartości IOC (w l/min) do ciała powierzchnia (w m2). Powierzchnię ciała określa się za pomocą specjalnego nomogramu na podstawie danych o masie i wzroście danej osoby. U zdrowego człowieka w warunkach podstawowej przemiany materii wskaźnik sercowy wynosi zwykle 2,5–3,5 l/min/m2. W niektórych sytuacjach (na przykład przy niskich temperaturach otoczenia), nawet w warunkach odpoczynku fizycznego, metabolizm energetyczny w organizmie wzrasta. Prowadzi to do wzrostu częstości akcji serca i odpowiednio IOC.

W pozycji stojącej u wszystkich ludzi IOC jest zwykle o 25-30% mniejsze niż w pozycji leżącej (patrz tabela 7.1). Dzieje się tak dlatego, że w pozycji pionowej ciała w dolnej połowie ciała gromadzą się znaczne ilości krwi. W efekcie CO zauważalnie spada.

IOC i całkowita objętość krwi krążącej. Całkowita objętość krwi zawartej w naczyniach krwionośnych nazywana jest objętością krwi krążącej (CBV). BCC jest ważnym parametrem określającym ciśnienie, pod jakim serce napełnia się krwią w czasie rozkurczu, a co za tym idzie, wartość objętości skurczowej. Wartość BCC może ulegać znaczącym zmianom, gdy ciało człowieka przenosi się do pozycji pionowej, podczas obciążeń mięśniowych, pod wpływem czynników hormonalnych, zmian stopnia wytrenowania, temperatury otoczenia itp.

U osoby dorosłej około 84% całej krwi znajduje się w dużym kole, 9% w małym (płucnym) kole i 7% w sercu. Około 60-70% całej krwi znajduje się w naczyniach żylnych.

Zmiany IOC podczas pracy mięśni. W warunkach pracy mięśni zapotrzebowanie mięśni na tlen wzrasta proporcjonalnie do mocy wykonywanej pracy. W takim przypadku całkowite zużycie tlenu w organizmie może wzrosnąć 10-krotnie lub więcej. To całkiem naturalne, że wymaga to znacznego zwiększenia MKOl. Zależność pomiędzy wielkością zużycia tlenu (lub mocą roboczą) a IOC, aż do jego wartości granicznych, jest liniowa (patrz rys. 7.7). Jak już wspomniano, IOC zależy od wartości CO i tętna (IOC = CO x HR). Podczas pracy mięśni wzrost IOC wynika ze wzrostu zarówno CO, jak i HR. Konkretna wartość IOC zależy od wielu czynników. W szczególności przy tej samej mocy pracy w pozycji siedzącej lub stojącej IOC jest mniejszy niż podczas pracy w pozycji poziomej (ryc. 7.10). W przypadku ekstremalnych ćwiczeń aerobowych IOC u wytrenowanych mężczyzn i kobiet jest znacznie wyższy niż u nietrenujących mężczyzn. Maksymalne wartości IOC u niewytrenowanych mężczyzn i kobiet zmniejszają się wraz z wiekiem (patrz ryc. 7.8). Przy pozostałych czynnikach (płeć, wiek, trening, pozycja badanego, temperatura otoczenia i inne czynniki) IOC zależy od objętości aktywnej masy mięśniowej i charakteru wykonywanej pracy. Podczas pracy dynamicznej, w której zaangażowane są małe grupy mięśni (na przykład praca jedną lub dwiema rękami), IOC jest mniejszy niż przy pracy z większymi mięśniami nóg. Podczas pracy statycznej, w przeciwieństwie do pracy dynamicznej, IOC prawie się nie zmienia. Dzieje się tak dlatego, że krążenie krwi w mięśniach jest praktycznie zatrzymane. Dopływ krwi do serca albo się nie zmienia, albo nawet może się zmniejszyć. Niewielkie wzrosty IOC, które odnotowuje się podczas skurczów izometrycznych, wiążą się z zauważalnym wzrostem akcji serca stawka przy tego typu pracy.

Uwalnia pewną ilość krwi do naczyń. W tym podstawowa funkcja serca. Dlatego jednym ze wskaźników stanu funkcjonalnego serca jest wartość objętości minutowej i udarowej (skurczowej). Badanie objętości minutowej ma znaczenie praktyczne i znajduje zastosowanie w fizjologii sportu, medycynie klinicznej i higienie zawodowej.

Nazywa się ilość krwi wyrzucanej przez serce na minutę minutowa objętość krwi(MKOl). Nazywa się ilość krwi, którą serce pompuje podczas jednego skurczu udarowa (skurczowa) objętość krwi(UOKiK).

Minimalna objętość krwi u osoby w stanie względnego spoczynku wynosi 4,5-5 litrów. To samo dotyczy prawej i lewej komory. Objętość wyrzutową można łatwo obliczyć, dzieląc IVC przez liczbę uderzeń serca.

Trening ma ogromne znaczenie w zmianie wartości minutowej i udarowej objętości krwi. Wykonując tę ​​samą pracę, przeszkolona osoba znacznie zwiększa rzut skurczowy i sercowy przy niewielkim wzroście liczby skurczów serca; wręcz przeciwnie, u osoby nieprzeszkolonej częstość akcji serca znacznie wzrasta, a skurczowa objętość krwi pozostaje prawie niezmieniona.

SV wzrasta wraz ze zwiększonym przepływem krwi do serca. Wraz ze wzrostem objętości skurczowej wzrasta również IOC.

Objętość udarowa serca

Ważną cechą funkcji pompowania serca jest objętość wyrzutowa, zwana także objętością skurczową.

Objętość udaru(SV) - ilość krwi wyrzucanej przez komorę serca do układu tętniczego w jednym skurczu (czasami używana jest nazwa wyrzut skurczowy).

Ponieważ duże i małe są połączone szeregowo, w ustalonym reżimie hemodynamicznym objętości wyrzutowe lewej i prawej komory są zwykle równe. Tylko przez krótki czas, w okresie ostrych zmian w funkcjonowaniu serca i hemodynamice, może pojawić się między nimi niewielka różnica. Wartość SV osoby dorosłej w spoczynku wynosi 55-90 ml, a podczas wysiłku fizycznego może wzrosnąć do 120 ml (dla sportowców do 200 ml).

Wzór Starra (objętość skurczowa):

SD = 90,97 + 0,54. PD - 0,57. DD - 0,61. W,

gdzie CO to objętość skurczowa, ml; PP — ciśnienie tętna, mm Hg. Sztuka.; DD - ciśnienie rozkurczowe, mm Hg. Sztuka.; B - wiek, lata.

Normalne CO w spoczynku wynosi 70-80 ml, a podczas wysiłku - 140-170 ml.

Końcowa objętość rozkurczowa

Objętość końcoworozkurczowa(EDV) to ilość krwi znajdującej się w komorze pod koniec rozkurczu (w spoczynku około 130-150 ml, ale w zależności od płci i wieku może wahać się w granicach 90-150 ml). Tworzą go trzy objętości krwi: krew pozostająca w komorze po poprzednim skurczu, wypływająca z układu żylnego podczas ogólnego rozkurczu i pompowana do komory podczas skurczu przedsionków.

Tabela. Końcoworozkurczowa objętość krwi i jej składniki

Końcowa objętość skurczowa

Objętość końcowoskurczowa(ECO) to ilość krwi pozostająca w komorze bezpośrednio po. W spoczynku wynosi mniej niż 50% objętości końcoworozkurczowej lub 50-60 ml. Część tej objętości krwi stanowi objętość rezerwową, którą można wydalić, gdy wzrasta siła skurczów serca (na przykład podczas aktywności fizycznej, wzrost napięcia ośrodków współczulnego układu nerwowego, działanie adrenaliny, hormonów tarczycy na sercu).

Do oceny kurczliwości mięśnia sercowego wykorzystuje się szereg wskaźników ilościowych, obecnie mierzonych za pomocą ultradźwięków lub sondowania jam serca. Należą do nich wskaźniki frakcji wyrzutowej, szybkość wydalania krwi w fazie szybkiego wyrzutu, szybkość wzrostu ciśnienia w komorze w okresie stresu (mierzona sondowaniem komory) oraz szereg wskaźników kardiologicznych.

Frakcja wyrzutowa(EF) to procentowy stosunek objętości wyrzutowej do objętości końcoworozkurczowej komory. Frakcja wyrzutowa u zdrowej osoby w spoczynku wynosi 50-75%, a podczas wysiłku fizycznego może osiągnąć 80%.

Szybkość wydalania krwi mierzona za pomocą ultrasonografii dopplerowskiej serca.

Szybkość wzrostu ciśnienia w jamach komór jest uważany za jeden z najbardziej wiarygodnych wskaźników kurczliwości mięśnia sercowego. W przypadku lewej komory normalna wartość tego wskaźnika żelowego wynosi 2000–2500 mmHg. st./s.

Spadek frakcji wyrzutowej poniżej 50%, zmniejszenie szybkości wydalania krwi i tempo wzrostu ciśnienia wskazują na zmniejszenie kurczliwości mięśnia sercowego i możliwość rozwoju niewydolności funkcji pompowania serca.

Minutowa objętość przepływu krwi

Minutowa objętość przepływu krwi(IOC) to wskaźnik funkcji pompowania serca, równy objętości krwi wydalanej przez komorę do układu naczyniowego w ciągu 1 minuty (tzw. minutowy wzrost).

MKOl = UO. Tętno.

Ponieważ objętość wyrzutowa i częstość akcji serca lewej i prawej komory są równe, ich IOC jest również taki sam. Zatem ta sama objętość krwi przepływa przez krążenie płucne i ogólnoustrojowe w tym samym czasie. Podczas koszenia IOC wynosi 4-6 litrów, podczas aktywności fizycznej może osiągnąć 20-25 litrów, a dla sportowców - 30 litrów lub więcej.

Metody bezpośrednie: cewnikowanie jam serca z wprowadzeniem czujników - przepływomierzy.

Metody pośrednie:

• Metoda ficka:

gdzie IOC to minutowa objętość krwi w krążeniu, ml/min; VO 2 — zużycie tlenu w ciągu 1 minuty, ml/min; CaO 2 - zawartość tlenu w 100 ml krwi tętniczej; CvO 2 - zawartość tlenu w 100 ml krwi żylnej

• Metoda rozcieńczania wskaźnika:

gdzie J oznacza ilość podanej substancji, mg; C oznacza średnie stężenie substancji obliczone z krzywej rozcieńczenia, mg/l; T-czas trwania pierwszej fali cyrkulacyjnej, s

• Przepływomierz ultradźwiękowy
• Reografia czterobiegunowa klatki piersiowej

Indeks sercowy

Indeks sercowy(SI) - stosunek minutowej objętości przepływu krwi do powierzchni ciała (S):

SI = MOK / S(l/min/m2).

gdzie MOC to minutowa objętość krążenia krwi, l/min; S – powierzchnia ciała, m2.

Zwykle SI = 3-4 l/min/m2.

Praca serca zapewnia przepływ krwi przez układ naczyń krwionośnych. Nawet w warunkach życia bez aktywności fizycznej serce pompuje do 10 ton krwi dziennie. Użyteczna praca serca jest wydawana na wytwarzanie ciśnienia krwi i nadawanie mu przyspieszenia.

Komory zużywają około 1% całkowitej pracy i wydatków energetycznych serca na przyspieszanie części wyrzucanej krwi. Dlatego wartość tę można pominąć w obliczeniach. Prawie cała użyteczna praca serca poświęcona jest wytwarzaniu ciśnienia - siły napędowej przepływu krwi. Praca (A) wykonywana przez lewą komorę serca podczas jednego cyklu serca jest równa iloczynowi średniego ciśnienia (P) w aorcie i objętości wyrzutowej (SV):

W spoczynku podczas jednego skurczu lewa komora wykonuje około 1 N/m (1 N = 0,1 kg), a prawa komora wykonuje około 7 razy mniej pracy. Wynika to z niskiego oporu naczyń krążenia płucnego, w wyniku czego zapewniony jest przepływ krwi w naczyniach płucnych przy średnim ciśnieniu 13-15 mm Hg. Art., podczas gdy w krążeniu ogólnoustrojowym średnie ciśnienie wynosi 80-100 mm Hg. Sztuka. Zatem lewa komora musi włożyć około 7 razy więcej pracy niż prawa komora, aby usunąć krew. Determinuje to rozwój większej masy mięśniowej w lewej komorze w porównaniu do prawej.

Wykonywanie pracy wymaga energii. Służą nie tylko do zapewnienia użytecznej pracy, ale także do utrzymania podstawowych procesów życiowych, transportu jonów, odnowy struktur komórkowych i syntezy substancji organicznych. Sprawność mięśnia sercowego waha się w granicach 15-40%.

Energia ATP, niezbędna do życia serca, pozyskiwana jest głównie podczas fosforylacji oksydacyjnej, która odbywa się przy obowiązkowym zużyciu tlenu. Jednocześnie w mitochondriach kardiomiocytów mogą utleniać się różne substancje: glukoza, wolne kwasy tłuszczowe, aminokwasy, kwas mlekowy, ciała ketonowe. Pod tym względem mięsień sercowy (w przeciwieństwie do tkanki nerwowej, która wykorzystuje glukozę jako energię) jest „organem wszystkożernym”. Do zaspokojenia potrzeb energetycznych serca w warunkach spoczynkowych potrzeba 24-30 ml tlenu w ciągu 1 minuty, co stanowi około 10% całkowitego zużycia tlenu przez organizm dorosłego człowieka w tym samym czasie. Do 80% tlenu jest pobierane z krwi przepływającej przez naczynia włosowate serca. W innych narządach liczba ta jest znacznie niższa. Dostarczanie tlenu jest najsłabszym ogniwem mechanizmów dostarczających energię do serca. Wynika to z charakterystyki przepływu krwi przez serce. Niedostateczna podaż tlenu do mięśnia sercowego, związana z upośledzeniem przepływu krwi w naczyniach wieńcowych, jest najczęstszą patologią prowadzącą do rozwoju zawału mięśnia sercowego.

Frakcja wyrzutowa

Frakcja emisji = CO / EDV

gdzie CO to objętość skurczowa, ml; EDV — objętość końcoworozkurczowa, ml.

Frakcja wyrzutowa w spoczynku wynosi 50-60%.

Prędkość przepływu krwi

Zgodnie z prawami hydrodynamiki ilość cieczy (Q) przepływającej przez dowolną rurę jest wprost proporcjonalna do różnicy ciśnień na początku (P 1) i na końcu (P 2) rury i odwrotnie proporcjonalna do oporu ( R) do przepływu płynu:

Q = (P1-P2)/R.

Jeśli zastosujemy to równanie do układu naczyniowego, należy pamiętać, że ciśnienie na końcu tego układu, tj. w miejscu, gdzie żyła główna wchodzi do serca, blisko zera. W takim przypadku równanie można zapisać w następujący sposób:

Q = P/R,

Gdzie Q- ilość krwi wydalanej przez serce na minutę; R— wartość średniego ciśnienia w aorcie; R jest wartością oporu naczyniowego.

Z równania wynika, że ​​P = Q*R, tj. ciśnienie (P) u ujścia aorty jest wprost proporcjonalne do objętości krwi wyrzucanej przez serce do tętnic na minutę (Q) i wartości oporu obwodowego (R). Można bezpośrednio zmierzyć ciśnienie aortalne (P) i objętość minutową (Q). Znając te wartości, oblicza się opór obwodowy - najważniejszy wskaźnik stanu układu naczyniowego.

Na opór obwodowy układu naczyniowego składa się wiele indywidualnych oporów każdego naczynia. Każde z tych naczyń można porównać do rurki, której opór określa wzór Poiseuille'a:

Gdzie L— długość rury; η jest lepkością przepływającej w nim cieczy; Π jest stosunkiem obwodu do średnicy; r jest promieniem rury.

Różnica w ciśnieniu krwi, które decyduje o szybkości przepływu krwi przez naczynia, jest u człowieka duża. U osoby dorosłej maksymalne ciśnienie w aorcie wynosi 150 mmHg. Art. oraz w dużych tętnicach - 120-130 mm Hg. Sztuka. W mniejszych tętnicach krew napotyka większy opór i ciśnienie tutaj znacznie spada – do 60-80 mm. Sztuka RT. Najostrzejszy spadek ciśnienia obserwuje się w tętniczkach i naczyniach włosowatych: w tętniczkach wynosi 20-40 mm Hg. Art. oraz w naczyniach włosowatych - 15-25 mm Hg. Sztuka. W żyłach ciśnienie spada do 3-8 mm Hg. Art., w żyle głównej ciśnienie jest ujemne: -2-4 mm Hg. Sztuka, tj. o 2-4 mm Hg. Sztuka. poniżej atmosferycznego. Dzieje się tak na skutek zmian ciśnienia w jamie klatki piersiowej. Podczas wdechu, gdy ciśnienie w jamie klatki piersiowej znacznie spada, zmniejsza się również ciśnienie krwi w żyle głównej.

Z powyższych danych jasno wynika, że ​​ciśnienie krwi w różnych częściach krwiobiegu nie jest takie samo i spada od tętniczego końca układu naczyniowego do żylnego. W dużych i średnich tętnicach zmniejsza się nieznacznie, o około 10%, a w tętniczkach i naczyniach włosowatych o 85%. Oznacza to, że 10% energii wytworzonej przez serce podczas skurczu jest zużywane na przemieszczanie krwi w dużych tętnicach, a 85% na jej przepływ przez tętniczki i naczynia włosowate (ryc. 1).

Ryż. 1. Zmiany ciśnienia, oporu i światła naczyń krwionośnych w różnych częściach układu naczyniowego

Główny opór przepływu krwi występuje w tętniczkach. Nazywa się układ tętnic i tętniczek naczynia oporu Lub naczynia oporowe.

Tętniczki to naczynia o małej średnicy - 15-70 mikronów. Ich ściana zawiera grubą warstwę ułożonych kołowo komórek mięśni gładkich, których skurcz może znacznie zmniejszyć światło naczynia. Jednocześnie gwałtownie wzrasta opór tętniczek, co komplikuje odpływ krwi z tętnic, a ciśnienie w nich wzrasta.

Zmniejszenie napięcia tętniczek zwiększa odpływ krwi z tętnic, co prowadzi do obniżenia ciśnienia krwi (BP). To tętniczki stawiają największy opór spośród wszystkich części układu naczyniowego, dlatego zmiany w ich świetle są głównym regulatorem poziomu całkowitego ciśnienia krwi. Tętniczki to „krany układu krążenia”. Otwarcie tych „kranów” zwiększa odpływ krwi do naczyń włosowatych odpowiedniego obszaru, poprawiając miejscowe krążenie krwi, a ich zamknięcie gwałtownie pogarsza krążenie krwi w tej strefie naczyniowej.

Zatem tętniczki odgrywają podwójną rolę:

• uczestniczyć w utrzymaniu wymaganego przez organizm poziomu całkowitego ciśnienia krwi;
• biorą udział w regulacji wielkości lokalnego przepływu krwi przez określony narząd lub tkankę.

Wielkość przepływu krwi w narządach odpowiada zapotrzebowaniu narządu na tlen i składniki odżywcze, określonemu przez poziom aktywności narządu.

W pracującym narządzie zmniejsza się napięcie tętniczek, co zapewnia wzrost przepływu krwi. Aby zapobiec spadkowi całkowitego ciśnienia krwi w innych (niefunkcjonujących) narządach, zwiększa się napięcie tętniczek. Całkowita wartość całkowitego oporu obwodowego i całkowitego poziomu ciśnienia krwi pozostają w przybliżeniu stałe, pomimo ciągłej redystrybucji krwi pomiędzy narządami pracującymi i niepracującymi.

Wolumetryczna i liniowa prędkość przepływu krwi

Prędkość objętościowa ruchy krwi to ilość krwi przepływającej w jednostce czasu przez sumę przekrojów poprzecznych naczyń danego odcinka łożyska naczyniowego. Ta sama objętość krwi przepływa przez aortę, tętnice płucne, żyłę główną i naczynia włosowate w ciągu jednej minuty. Dlatego do serca zawsze wraca ta sama ilość krwi, jaką wrzuciła do naczyń podczas skurczu.

Prędkość objętościowa w różnych narządach może się różnić w zależności od pracy narządu i wielkości jego sieci naczyniowej. W działającym narządzie światło naczyń krwionośnych może wzrosnąć, a wraz z nim objętość objętościowa przepływu krwi.

Prędkość liniowa ruchy krwi to droga, jaką przebywa krew w jednostce czasu. Prędkość liniowa (V) odzwierciedla prędkość ruchu cząstek krwi wzdłuż naczynia i jest równa prędkości objętościowej (Q) podzielonej przez pole przekroju poprzecznego naczynia krwionośnego:

Jego wartość zależy od światła naczyń: prędkość liniowa jest odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego naczynia. Im szersze jest całkowite światło naczyń, tym wolniejszy jest przepływ krwi, a im węższy, tym większa prędkość przepływu krwi (ryc. 2). W miarę rozgałęziania się tętnic prędkość ruchu w nich maleje, ponieważ całkowite światło gałęzi naczyń jest większe niż światło pierwotnego pnia. U osoby dorosłej światło aorty wynosi około 8 cm2, a suma światła naczyń włosowatych jest 500-1000 razy większa - 4000-8000 cm2. W konsekwencji liniowa prędkość przepływu krwi w aorcie jest 500-1000 razy większa niż 500 mm/s, a w naczyniach włosowatych tylko 0,5 mm/s.

Ryż. 2. Objawy ciśnienia krwi (A) i liniowej prędkości przepływu krwi (B) w różnych częściach układu naczyniowego