Показателями, характеризующими сократительную активность сердца , являются величина минутного объема кровотока, величина систолического объема и частота сердечных сокращений.
Минутный объем
Минутный объем сердца (или сердечный выброс) - это количество крови, выбрасываемое за 1 мин желудочками. У взрослого человека в покое он равен в среднем 4,5-5 л. Сердечный выброс правого и левого желудочков в среднем одинаковый, т.е. объем крови, проходящий через левое сердце, равен объему, проходящему через правое сердце. Если бы это было не так, то кровь из одного круга кровообращения постепенно уходила и накапливалась бы в другом круге кровообращения. При значительной физической нагрузке минутный объем сердца доходит до 30 л.
Систолический объем
Систолический объем сердца - это количество крови, выбрасываемое желудочками сердца при одном сокращении. Его величину можно получить, разделив минутный объем сердца на число сердечных сокращений в минуту. Систолический объем сердца в покое у взрослого человека равен в среднем 40-70 мл.
Частота сердечных сокращений
Частота сердечных сокращений - это количество сокращений сердца в минуту. Его величина равна в среднем 70 ударов в мин. При мышечной работе частота сердечных сокращений увеличивается до 120 и более ударов в мин. К сходному увеличению этого параметра приводит эмоциональный стресс (волнение, страх и т.д.).
Ритм сердца и факторы, влияющие на него. Ритм сердца, т. е. количество сокращений в 1 мин, зависит главным образом от функционального состояния блуждающих и симпатических нервов. При возбуждении симпатических нервов частота сердечных сокращений возрастает. Это явление носит название тахикардии. При возбуждении блуждающих нервов частота сердечных сокращений уменьшается - брадикардии. Ритм сердца может изменяться под влиянием гуморальных воздействий, в частности температуры крови, притекающей к сердцу. Местное раздражение теплом области правого предсердия (локализация ведущего узла) ведет к учащению ритма сердца при охлаждении этой области сердца наблюдается противоположный эффект. Местное раздражение теплом или холодом других участков сердца не отражается на частоте сердечных сокращений. Однако оно может изменить скорость проведения возбуждений по проводящей системе сердца и отразиться на силе сердёчных сокращений.
Частота сердечных сокращений у здорового человека находится в зависимости от возраста.
Что же является показателями сердечной деятельности?
Показатели сердечной деятельности. Показателями работы сердца являются систолический и минутный объем сердца.
Систолический, или ударный, объем сердца – тот объем крови, который поступает из желудочка за одну систолу. Величина систолического объема зависит от размеров сердца, состояния миокарда и организма. У взрослого здорового человека при относительном покое систолический объем каждого желудочка составляет приблизительно 70-80 мл. Таким образом, при сокращении желудочков в артериальную систему поступает 120-160 мл крови.
Минутный объем сердца – это количество крови, которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту за 1 мин. Минутный объем сердца - это произведение величины систолического объема на частоту сердечных сокращений в 1 мин. В среднем минутный объем составляет 3-5 л. Систолический и минутный объем сердца характеризует деятельность всего аппарата кровообращения.
Оценка функционального состояния организма с учетом уровня их двигательной активности
Известно, что существует этапность в становлении механизмов регуляции сердечнососудистой системы, которая проявляется в характере ее реакции на одно и то же воздействие в разных периодах постнатального развития (Фролькис В. В., 1975). В связи с этим, в динамике особенности показателей вегетативной регуляции СР у лиц младшего и среднего школьного возраста в сформированных группах с разным уровнем двигательной активности. Особенности изменения регуляции СР при разном уровне двигательной активности преимущественно обусловлены не возрастом школьника, а тонусом ВНС. Это согласовывалось с представлением о том, что исходный вегетативный тонус является одной из одной из важных характеристик, определяющих тип реагирования (Казначеев В. П., 1980). В силу этого, особенности изменения параметров СР в группах у школьников разного возраста, были связаны в основном с тем, что в старшем школьном возрасте среди лиц с несвойственной для них регуляцией преобладают лица с симпатикотонией, а в младшем школьном возрасте – с ваготонией.
Поскольку изменения регуляции СР имеют общую динамику для лиц с одинаковым тонусом ВНС не зависимо от их возраста, то, следовательно, если учитывать исходный тонус ВНС при анализе реагирования организма на двигательную деятельность, нет необходимости для выделения возрастных групп. Поэтому для анализа изменений ФС организма у школьников в каждой из групп с разной двигательной активностью было выделено три подгруппы лиц с разным исходным тонусом ВНС – эйтоники, симпатотоники и ваготоники.
В группе 1 (с меньшей нагрузкой) выяснилось, что у лиц с эйтонией отсутствовали достоверные изменения ФС. При этом у 39% лиц с эйтонией оно характеризовалось удовлетворительной адаптацией, у 33% - напряжением механизмов адаптации и у 28% - неудовлетворительной адаптацией.
Можно предположить, что мышечная нагрузка в этой группе не оказала влияние на лиц с эйтонией вследствие своей незначительности. Однако следует отметить, что по литературным данным (Искакова З. Б., 1991; Антропова М. В. и др., 1997), к концу учебного года у школьников развивается напряжение систем регуляции, а поскольку завершение наших исследований произошло в середине второй половины учебного года, то можно говорить о нивелировании данного напряжения за счет двигательной активности. Это свидетельствовало о стабилизирующем влиянии двигательной активности на характеристики вегетативной регуляции.
У большинства лиц с симпатикотонией (73%) ФС организма достоверно улучшилось и стало характеризоваться удовлетворительной адаптацией. Тоже наблюдалось у 50% лиц с ваготонией. Однако у 30% лиц с ваготонией сохранилось ФС, характеризовавшееся напряжением механизмов адаптации, и у 20% - неудовлетворительной адаптацией.
Проведенный анализ показал, что в группе 1 (с меньшей нагрузкой) значительно изменилось по сравнению с началом исследования соотношение лиц с разным ФС. Существенно увеличилась доля лиц с удовлетворительной адаптацией, и значительно сократилось число лиц с напряжением механизмов адаптации и неудовлетворительной адаптацией. Наблюдаемая динамика ФС в группе с низкой мышечной нагрузкой, по-видимому, была связана не с тренировочным эффектом, а с развитием в организме благоприятных неспецифических адаптационных реакций. Это согласуется с исследованиями ряда авторов (Гаркави Л. Х., Квакина Е. Б, Уколова М. А., 1990; Ульянов В. И., 1995; Fleshner M., 1999).
В результате особенностями ФС организма в группе 2 (с большей нагрузкой) выяснилось, что достоверные изменения ФС произошли только у лиц с эйтонией. Количество эйтоников с удовлетворительной адаптацией увеличилось с 30% до 70%. Полностью исчезли лица, характеризующиеся неудовлетворительной адаптацией.
Среди лиц с симпатикотонией и ваготонией достоверных изменений ФС не произошло. При этом у большинства лиц (74%) с симпатикотонией сохранилось ФС, характеризующееся напряжением механизмов адаптации. Выборка лиц с ваготонией состояли из трех, близких по размерам, частей: лица с удовлетворительной адаптацией - 31%, с напряжением механизмов адаптации – 29%, с неудовлетворительной адаптацией – 40%.
Отсутствие улучшения ФС у лиц с ваготонией и симпатикотонией в группе 2 (с большей нагрузкой) указывало на то, что для них требуется более тщательное планирование двигательной активности в зависимости от ФС организма.
Таким образом, это свидетельствует о том, что формирование адаптивных реакций существенно зависело от индивидуальных особенностей вегетативной регуляции и объема мышечной нагрузки. Так в группе с меньшими нагрузками формирование адаптивных реакций в меньшей степени зависело от характера дифференцированности типа вегетативной регуляции. В то же время в группе с большей нагрузкой удовлетворительная адаптация формировалась только у лиц с достаточно пластичной вегетативной регуляцией, а у лиц с жестко определенным типом регуляции адаптивные изменения наблюдались в значительно меньшей степени.
Полученные результаты развивают представление о формировании механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма в онтогенезе и могут быть использованы для оценки адекватности различных видов воздействия индивидуальным адаптационным возможностям организма.
Нарушения сердечного ритма
Нарушения сердечного ритма – это очень сложный раздел кардиологии. Сердце человека работает всю жизнь. Оно сокращается и расслабляется от 50 до 150 раз в минуту. В фазу систолы сердце сокращается, обеспечивая ток крови и доставку кислорода и питательных веществ по всему организму. В фазу диастолы оно отдыхает. Поэтому очень важно, чтобы сердце сокращалось через одинаковые промежутки времени. Если укорачивается период систолы, сердце не успевает полноценно обеспечить организм движением крови и кислородом. Если сокращается период диастолы – сердце не успевает отдохнуть. Нарушение сердечного ритма - это нарушение частоты, ритмичности и последовательности сокращений сердечной мышцы. Сердечная мышца – миокард состоит из мышечных волокон. Различают два вида этих волокон: рабочий миокард или сократительный, обеспечивающий сокращение проводящий миокард создающий импульс к сокращению рабочего миокарда и обеспечивающий проведение этого импульса. Сокращения сердечной мышцы обеспечиваются электрическими импульсами, возникающими в синоаурикулярном или синусовом узле, который находится в правом предсердии. Затем электрические импульсы распространяются по проводящим волокнам предсердий к атриовентрикулярному узлу, расположенному в нижней части правого предсердия. Из атриовентрикулярного узла начинается пучок Гиса. Он идет в межжелудочковой перегородке и делится на две ветви – правую и левую ножки пучка Гиса. Ножки пучка Гиса в свою очередь делятся на мелкие волокна – волокна Пуркинье по которым электрический импульс достигает мышечных волокон. Мышечные волокна сокращаются под действием электрического импульса в систолу и расслабляются при его отсутствии в диастолу. Частота нормального (синусового) ритма сокращения около от 50 сокращений во время сна, в покое, до 150-160 при физической и психоэмоциональной нагрузке, при воздействии высоких температур.
Регулирующее влияние на активность синусового узла оказывают эндокринная система, посредством содержащихся в крови гормонов и вегетативная нервная система – ее симпатический и парасимпатический отделы. Электрический импульс в синусовом узле возникает благодаря разнице концентраций электролитов внутри и вне клетки и их перемещению через клеточную мембрану. Основные участники этого процесса – калий, кальций, хлор и в меньшей степени натрий. Причины нарушений сердечного ритма изучены не полностью. Считается, что основными двумя причинами служат изменения нервной и эндокринной регуляции или функциональные нарушения, и аномалии развития сердца, его анатомической структуры – органические нарушения. Часто это бывают комбинации этих основных причин. Увеличение частоты сердечных сокращений более 100 в минуту называется синусовой тахикардией. Сокращения мышцы сердца при этом полноценные и сердечные комплексы на электрокардиограмме не изменяются, просто регистрируется учащенный ритм. Это может быть реакция здорового человека на стресс или физическую нагрузку, но может быть и симптомом сердечной недостаточности, различных отравлений, заболеваний щитовидной железы. Урежение частоты сердечных сокращений реже 60 в минуту называется синусовой брадикардией. Сердечные комплексы на ЭКГ также не изменяются. Такое состояние может возникнуть у хорошо тренированных физически людей (спортсменов). Брадикардией сопровождаются также заболевания щитовидной железы, опухоли мозга, отравления грибами, переохлаждение и т.д. Нарушения проводимости и ритма сердца – это очень частые осложнения сердечнососудистых заболеваний. Чаще всего из нарушений сердечного ритма встречаются:
Экстрасистолия (внеочередное сокращение)
Мерцательная аритмия (полностью неправильный ритм)
Пароксизмальная тахикардия (резкое учащение сердечного ритма от 150 до 200 ударов в минуту).
Классификация нарушений ритма очень сложная. Аритмии и блокады могут возникать в любом месте проводящей системы сердца. От места возникновения аритмий или блокад зависит и их вид.
Экстрасистолии или мерцательные аритмии ощущаются пациентом как сердцебиения, сердце бьется чаще обычного или появляются перебои в сердце.
Если же пациент ощущает замирание, остановку сердца и при этом у него бывают головокружения и потери сознания, вероятнее всего у пациента блокада сердечного ритма или брадикардия (урежение пульса). При обнаружении у пациента какого-либо нарушения сердечного ритма необходимо провести полное обследование для уточнения причины возникновения аритмии. Основным методом диагностики нарушений сердечного ритма служит электрокардиограмма. ЭКГ помогает определить вид аритмии. Но некоторые аритмии возникают эпизодически. Поэтому для их диагностики применяется холтеровское мониторирование. Это исследование обеспечивает запись электрокардиограммы в течение нескольких часов или суток. При этом пациент ведет обычный образ жизни и ведет дневник, где отмечает по часам выполняемые им действия (сон, отдых, физические нагрузки). При расшифровке ЭКГ данные электрокардиограммы сопоставляются с данными дневника. Выясняют частоту, длительность, время возникновения аритмий и связь их с физической нагрузкой, одновременно анализируют признаки недостаточности кровоснабжения сердца. Эхокардиография позволяет выявить болезни способствующие развитию аритмий - пролабирование клапанов, врожденные и приобретенные пороки сердца, кардиомиопатии и т.д. Применяются и более современные методы исследования:
Эндокардиальные (из внутренней полости сердца)
Чрезпищеводные электрофизиологические методы исследования
Статистика неумолимо рапортует: люди резко снижают свою двигательную активность к 30 годам. Впоследствии дела обычно еще хуже. Чрезмерная жировая прослойка, одышка даже при небольших физических напряжениях, неловкие, скованные движения… Так начинается преждевременное старение организма. А если копнем глубже? «Ржавчина» на сосудах, ограничение движений в суставах, начинают «прилипать» болезни…
К сожалению, в нашем обществе многие привыкли к такому возрастному повороту событий и даже относят эти изменения к своеобразным проявлениям благополучия.
Остановитесь! Эту якобы «естественную» реакцию организма, связанную с малоподвижным образом жизни, можно и нужно замедлить. Достаточно всего лишь увеличить объем физических нагрузок и время, выделяемое на них – по сравнению с теми объемом и временем, пределы которых вы соблюдали последние 10 лет. Подчеркиваю: увеличивайте объем и время, но не интенсивность.
Сердце и мотор. Счет 6:1
Сердце – полый мышечный орган, основная задача которого – за счет сокращений перекачивать кровь и доставлять ее ко всем клеткам организма. За минуту у взрослого человека таких сокращений происходит 60-80. На час жизни приходится 80 × 60 = 4800 сокращений, на сутки 4800 × 24 = 115200, на год 115200 × 365 = 4 204 8000. То есть к 70 годам количество сокращений сердца набирает около 3 млрд.
Сравним с двигателем автомобиля. Обычно он позволяет пройти машине без капремонта 120 тыс. км – три кругосветных путешествия, на всякий случай. При скорости движения 60 км/ч срок службы мотора составит всего 2 тыс. часов, это 480 млн. циклов.
Сопоставим результаты для нашего сердца и автомобильного двигателя. 6:1! Даже при самых скромных подсчетах перевес разительный. Теперь-то понимаете, какую колоссальную работу делает наше маленькое сердечко?
Научно доказано, что сердце имеет огромные приспособительные возможности. Они основаны на его способности в разы увеличивать как частоту сокращений, так и количество крови, выбрасываемой в сосуды при каждом сокращении.
Под влиянием физических нагрузок КПД здорового нетренированного сердца увеличивается в 2,5–3 раза по сравнению с состоянием покоя.
Задумайтесь над тем, какие чудеса способны творить регулярные физические тренировки!
Какой же объем физической активности нужен человеку, который не стремится участвовать в Олимпийских играх, а занимается лишь для того, чтобы держать себя в нормальных кондициях, позволяющих не снижать качество жизни?
Основная цель оздоровительной тренировки – увеличение работоспособности сердца и сосудов.
А поскольку сердце является самым уязвимым звеном в тренируемом теле, наблюдение за его состоянием представляется особенно важным. Почему? Во-первых, знание резервных возможностей сердца позволяет сделать безопасными и эффективными ваши нагрузки. Во-вторых, контроль за развивающимися в процессе занятий изменениями в сердечно-сосудистой системе позволяет оценить, насколько успешно вы «перевариваете» нагрузки.
Перед началом систематических занятий мы, кардиологи, проверяем исходный уровень тренированности сердечно-сосудистой и дыхательной системы. Для этого существуют определенные пробы оценки пульса, давления, частоты дыхания и даже контроля эмоций.
Ниже приведены нагрузочные пробы, которые любой человек может применять самостоятельно в домашних условиях.
Пробы с контролем пульса. Приседаем, подпрыгиваем, ходим по лестнице
Начнем с пульса как основного показателя работоспособности сердца. Нормы для мужчин трудоспособного возраста – 50-60 уд./мин в спокойном состоянии, для женщин, как ни странно звучит, – величина меньше.
Прежде чем перейду к описанию проб, предупреждение для людей с проблемами сердца. Вам – небольшая поблажка: можете сразу сделать лишь половину приседаний (подскоков) и лишь потом, при условии учащения пульса не более, чем на 50 %, продолжайте до общерекомендуемой нагрузки.
Лестничная проба.
Поднимаемся на 4 этаж, не спеша, без остановок и сразу считаем пульс. Если частота сердечных сокращений (ЧСС):
- < 100 уд./мин – всё отлично,
- < 120 – хорошо,
- < 140 – удовлетворительно.
- А вот если > 140 – бейте в барабан, это плохо.
Следующий этап испытания. Подъем на 7 этаж – уже с учетом времени. Сначала поднимемся за 2 минуты и считаем пульс:
- если ЧСС > 140 уд./мин, это пока ваш предел. Начинайте работать над собой.
- если ЧСС < 140 уд./мин, считаем пульс еще раз через 2 мин. За 2 мин пульс должен вернуться к исходному – при хорошем уровне тренированности. Если же все-таки не вернется – у вас есть повод работать над собой.
Проба с приседаниями.
Становимся прямо и считаем пульс. Затем не спеша приседаем раз 20, вытягивая руки вперед, держа туловище прямо и широко разводя колени в стороны. Опять считаем пульс, а точнее, процент его прироста:
- увеличение ЧСС после нагрузки на 25 % и менее говорит об отличном состоянии организма;
- прирост на 25-50 % тоже неплох, но считается уже просто
- значения 50-65 % (удовлетворительно) и > 75 % (плохо) свидетельствуют о вашей нетренированности.
Еще вариант пробы с приседаниями.
Считаем пульс в покое за 10 сек, за следующие 30 сек приседаем 20 раз и считаем пульс опять. Так повторяем каждые 10 сек до момента, когда ЧСС вернется к исходной величине.
Если вы тренированы, учащение пульса за первые 10 сек будет не более чем на 5-7 ударов, а возвращение к исходным цифрам произойдет в течение 1,5-2,5 мин, при отличной тренированности хватит и 40-60 сек. Если вы не уложились в эти временные интервалы, вам есть над чем работать.
Проба с подскоками.
Сразу считаем пульс, затем становимся прямо, руки на пояс. Ваша задача состоит в том, чтобы за 30 сек сделать 60 небольших подскоков на носках. Затем снова считаем пульс. Оцениваем значения так же, как и в предыдущей пробе.
Пробы с контролем пульса. Лежим – встаем. Стоим – ложимся
Роль нервной системы, как регулятора работы сердца и сосудов, отражают тесты с переменой положения тела.
Ортостатическая проба (сначала лежим, потом встаем).
Считаем пульс в положении лежа за 10 сек, умножаем на 6, получаем исходный пульс. Медленно встаем, пересчитываем пульс в положении стоя.
Ориентируемся на разницу – не более 10-14 уд./мин. Если ваш результат < 20 уд./мин, вы уложились в общепринятый норматив, и ваш организм хорошо восстанавливается после физической нагрузки. Если разница > 20 уд./мин – это плохо.
Клиностатическая проба (сначала стоим, потом ложимся).
Проба основана на обратной реакции организма: при перемене положения тела из вертикального в горизонтальное. Рекомендуемая разница – не более 4-10 уд./мин. Оценка результата аналогична оценке в предыдущей пробе.
Пробы с контролем давления
Второй важный показатель, который вы можете измерить при тренировках дома, – артериальное давление (АД).
Измеряем до тренировки, после тренировки, еще минут через 20-30, плюс при ухудшении самочувствия.
Минутный объем крови.
Зная цифры АД и пульса, можно приблизительно подсчитать минутный объем крови, выбрасываемый сердцем. Для этого разницу между максимальным и минимальным значениями АД умножаем на ЧСС.
Ориентируемся на уровень 2600. Если значение превышено, задумайтесь, не переборщили ли вы с нагрузками.
Даже коэффициент выносливости возможно определить дома! Просто умножьте ЧСС на 10, а затем разделите на разность максимального и минимального АД. Допустимая норма – 16. Увеличение показателя свидетельствует об ослаблении работы сердца и сосудов.
Частота дыхания
В процессе занятий физическими упражнениями важно следить за частотой дыхания. Особенно это касается лиц, имеющих одышку при физической активности. Рекомендую держать этот показатель на уровне 16 раз в минуту. Только не надо считать его навязчиво. Вы можете измерять частоту дыхания 1-2 раза в неделю как дополнение к остальным тестам.
12-минутный тест (тест Купера)
При условии здорового сердца – для оценки тренирующей роли ходьбы подойдет 12-минутный тест или тест Купера .
Беговая дорожка на стадионе. Фото: deborahrodriguez.net
При его выполнении можно идти, а можно и бежать. Важно то, какую дистанцию вы при этом осилили за 12 минут. Совершаемые действия не должны вызывать сильную одышку, в противном случае остановитесь и восстановите дыхание. Результат оценивайте по таблице.
Что потребуется для теста? Шагомер и беговая дорожка, в идеале – стадионная. При отсутствии шагомера поможет произведенный заранее подсчет количества шагов в 100 м или 200 м.
Самое важное в выполнении теста – оценить силы. Если у вас больное сердце, лучше отдайте предпочтение тесту с 6-тиминутной ходьбой (см. Инфарктник. Первые шаги). Если сердце здорово, но вы хотите убедиться в этом наверняка, накануне обследуйтесь у терапевта. Если считаете, что и то, и другое – не про вас, тогда лучше сначала потренируйтесь, а потом уже приступайте к тестированию.
Контроль эмоций
Не менее важны эмоциональные критерии правильной тренированности организма. Сюда отнесем ощущение бодрости, крепкий сон, хороший аппетит, желание продолжать в том же духе.
Бодрый и выспавшийся – это человек, который регулярно себя нагружает и испытывает желание продолжать занятия.
Логично, что любая физическая нагрузка приводит к появлению утомления и мышечных болей. Сохранение при этом бодрости, как показателя привыкания к непривычным нагрузкам, может свидетельствовать о нормальной тренированности. Напротив, спад сил, повышенная утомляемость, появление безразличия и апатии сигналят о переутомлении.
Смена двигательного режима потребует от вас довольно высокого уровня самоорганизации. Конечно, просто валяться на диване, пользоваться при любой возможности лифтом и подъезжать на транспорте каждый раз, когда нужно преодолеть метров 300, намного легче, нежели побудить себя регулярно физически активничать. Начинать или не начинать тренироваться – решение только за вами. А коли уж решите, сразу учитесь получать удовольствие от движения, прислушиваясь к тому, как реагирует организм. Тогда соблюдение регулярности тренировок никогда не станет бременем.
Показатели работоспособности сердца в покое и при мышечной работе
|
Положение и вид мышечной работы |
Организм |
Необходимый минутный объем для питания, л |
Систолический объем, мл | |
|
Быстрая ходьба |
Нетренированный Тренированный | |||
|
Быстрый бег |
Нетренированный Тренированный |
В положении лежа и при быстрой ходьбе сердце нетренированного человека для того, чтобы обеспечить необходимый минутный объем крови, вынуждено сокращаться с большей частотой, так как систолический объем у него меньше.
При быстром беге сердце нетренированного человека, имея недостаточный систолический объем крови, даже при ЧСС 200 ударов в минуту (предельная возможность) не может обеспечить минутный объем в 30 л крови, который необходим человеку при быстром беге. Поэтому нетренированный человек через несколько минут, а иногда и секунд после начала интенсивного бега, чувствует большое утомление и прекращает бег. Если же человек находится в условиях, когда прекратить бег невозможно и продолжает его, - наступает обморочное состояние.
Сердце тренированного человека может показывать удивительную работоспособность. При интенсивной физической работе систолический объем двух желудочков равен 400 мл (200+200), при ЧСС 200 ударов в минуту минутный объем крови может возрастать до 80 л.
Долго ли сердце может выдержать такую работу? При марафонском беге (42 км195 м), например, сердце тренированного человека, спортсмена-марафонца, сокращается с частотой 170-190 раз в минуту, производит 20 тыс. сокращений.
При обследовании лыжников-гонщиков, участников соревнований на дистанции 100 км было обнаружено, что за время прохождения дистанции (8 ч 22 мин) сердце спортсмена перекачало 35 т крови - целую железнодорожную цистерну!
И сердце при правильной тренировке от такой работы не изнашивается, а, наоборот, укрепляется. Здесь действует закон живых тканей: чем больше берешь (в разумных пределах), тем больше остается. Этому закону есть физиологическое обоснование. Секрет высокой работоспособности сердца тренированного человека - в сохранении строгого ритма работы и в том, что мышца тренированного сердца более густо пронизана кровеносными сосудами. Следовательно, в сердце лучше осуществляется питание мышечной ткани и ее работоспособность успевает восстанавливаться во время кратчайших пауз сократительного цикла.
ЧСС, или артериальный пульс, является весьма информативным показателем работоспособности сердечнососудистой системы и всего организма.
В процессе спортивной тренировки частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения.
Урежение пульса, если оно не связано с заболеванием, увеличивает абсолютное время паузы в работе сердца, во время которой сердечная мышца отдыхает.
Средние значения ЧСС (уд./мин) для мужчин:
нетренированных 70-80;
тренированных 50-60.
Средние значения ЧСС (уд./мин) для женщин:
нетренированных 75-85;
тренированных 60-70.
Кровяное давление - давление крови внутри кровеносных сосудов на их стенки. Измеряют кровяное давление в плечевойартерии,поэтому его называют артериальным давлением (АД), которое является также весьма информативнымпоказателем состояния сердечнососудистой системыи всего организма.
Различают максимальное (систолическое) артериальноедавление (АД), которое создается при систоле (сокращении) левого желудочка сердца, и минимальное (диастолическое)АД, котороеотмечается в момент его диастолы (расслабления).
Пульсовое давление (пульсовая амплитуда) - разница между максимальным и минимальным АД.Давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
В норме для студенческого возраста в покое максимальное АД находится в пределах 100-130; минимальное - 65-85,пульсовое давление - 40-45 мм рт. ст.
Стойкое повышение максимального АД в покое до 140-150 мм рт. ст. и более свидетельствует о гипертонической болезни, которая почти всегда является следствием сниженияэластичности стенок кровеносных сосудов. Реакция АД представлена в таблице.
Пульсовое давление при физической работе увеличивается,его уменьшение является неблагоприятным показателем (наблюдается у нетренированных людей). Снижениедавления может быть следствием ослабления деятельности сердца или чрезмерного сужения периферическихкровеносных сосудов.
Полный кругооборот крови по сосудистой системе в покое осуществления за 21-22 секунд, при физической работе - за 5 секунд и меньше.
При физической работе в результате увеличения скорости движения крови по сосудистой системе значительно повышается снабжение тканей тела питательными веществами и кислородом.
Особенно полезны циклические физические упражнения в условиях гигиенически чистого открытого воздуха, например, в лесопарке.
После прохождения через капилляры кровь попадает в вены и по ним возвращается к сердцу. Движение крови по венам затруднено, во-первых, по причине их удаленности от сердца и падения в них кровяного давления до 15-5 мм рт. ст., во-вторых, в большинстве случаев кровь движется по венам вверх против действия силы тяжести.
В венах имеются клапаны, обеспечивающие движение крови только по направлению к сердцу.
При длительном неподвижном положении тела венозная кровь, бедная питательными веществами и кислородом и насыщенная продуктами распада клеток, под влиянием силы тяжести может скапливаться (застаиваться) в различных органах и частях тела.
Стенки венозных сосудов тонкие, и скапливание излишнего объема крови в них может привести к деформации и расширению вен.
Застойные явления венозной крови вредно отражаются на функциях соответствующих органов в целом.
При динамической циклической мышечной работе движению крови в венах способствует дыхательный насос. Действие дыхательного насоса заключается в том, что при вдохе давление в грудной клетке понижается и даже может достигать отрицательных значений. Поэтому при учащении дыхания во время динамических, преимущественно циклических движений, увеличивается присасывающее действие грудной клетки, что способствует продвижению крови по венозным сосудам к сердцу.
При статических усилиях, сопровождающихся натуживанием, давление внутри грудной клетки, наоборот, повышается, что затрудняет кровообращение и снижает приток крови к сердцу по венам. В результате уменьшения объема крови, выбрасываемой в сосудистое русло, снижается АД, ухудшается кровоснабжение всех органов. Длительное или сильное натуживание резко ухудшает кровоснабжение головного мозга, что может привести к обморочному состоянию.
Поэтому при выполнении силовых статических упражнений надо стремиться не задерживать дыхание, а при занятиях с тяжестями (штанга, гири) и поднимании значительного веса необходимо осуществлять страховку.
При длительном, рационально построенном тренировочном процессе организм квалифицированных спортсменов адаптируется к статическим усилиям с задержкой дыхания, например, в тяжелой атлетике, и отрицательных последствий у спортсменов не наблюдается.
Мышечным насосом называют механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц.
Когда участок вены между двумя клапанами наполнен кровью, сокращение расположенных рядом с ним мышц, сопровождаемое их утолщением, сдавливает вену и проталкивает порцию крови вверх, к сердцу, так как движению крови вниз, в противоположную от сердца сторону, препятствует закрывшийся клапан. При последующем расслаблении мышц данный участок вены расправляется и засасывает снизу через открывшийся клапан новую порцию крови. Сверху участок вены перекрывается клапаном, и кровь в обратном от сердца направлении не поступает в данный участок вены, а новая порция крови проталкивается по направлению к сердцу и т.д. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях, когда ритмично чередуется их сокращение и расслабление, помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе.
Чем чаще сокращаются и расслабляются мышцы, чем полнее их сокращение и расслабление, тем большую помощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эффективно он работает в таких упражнениях, как плавание, бег на лыжах и т.д.
Роль мышечного насоса ярко проявляется в явлении, которое называется гравитационным шоком.
Если спортсмен, например, после финиша бега, сразу остановится, то кровь под действием силы тяжести задержится в крупных венозных сосудах мышц ног, в которых прекратится действие мышечного насоса, и венозные сосуды будут широко раскрыты. Следовательно, сердце будет получать, и направлять в сосудистое русло недостаточное количество крови. Давление крови и кровоснабжение головного мозга резко понижаются, человек бледнеет, появляется головокружение, и может наступить обморочное состояние.
Чтобы избежать наступления гравитационного шока, необходимо соблюдать следующее правило: после интенсивного бега или других циклических упражнений на соревнованиях или тренировочных занятиях переходить в состояние покоя, т.е. останавливаться, следует постепенно. Сначала необходимо, снижая скорость бега, пробежать 50-100 м, а затем в течение 3-5 мин передвигаться шагом, постепенно замедляя ходьбу.
Кровеносная и дыхательная системы совместно выполняют одну из важнейших функций - осуществляют обмен кислородом и углекислотой между тканями тела и атмосферным воздухом.
Дыхательная система обеспечивает насыщение кровикислородом и выведение из нее углекислого газа. Кровеносная система обеспечивает контакт обогащенной кислородом крови с тканями тела. Кислород поступает в ткани, а в кровь из тканей переходит в углекислый газ - один из продуктов распада в процессе жизнедеятельности клеток. В легких кровь освобождается от углекислого газа и вновь насыщается кислородом.
Следовательно, эти системы являются звеньями одной цепи. Их деятельность строго координирована. Если, например, при физической работе повышается частота дыхания, то, соответственно, возрастает ЧСС. Таким же образом синхронно изменяются и другие показатели работоспособности сердечнососудистой и дыхательной систем.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ СЕРДЦА.
Основной функцией сердца является нагнетание крови в систему сосудов. Насосная функция сердца характеризуется несколькими показателями. Одним из важнейших показателей работы сердца является минутный объем кровообращения (МОК) - количество крови, выбрасываемое желудочками сердца в минуту. МОК левого и правого желудочков одинаков. Синонимом понятия МОК является термин «сердечный выброс» (СВ). МОК - это интегральный показатель работы сердца, зависящий от величины систолического объема (СО) - количества крови (мл; л), выбрасываемого сердцем за одно сокращение, и ЧСС. Таким образом, МОК (л/мин) = СО (л) х ЧСС (уд/мин). В зависимости от характера деятельности человека в данный момент времени (особенности физической работы, поза, степень психоэмоционального напряжения и др.) доля вклада ЧСС и СО в изменения МОК различна. Ориентировочные величины ЧСС, СО и МОК в зависимости от положения тела, пола, физической подготовленности и уровня физической активности представлены в табл. 7.1.
Частота сердечных сокращений
ЧСС в покое. ЧСС - один из самых информативных показателей состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом. Начиная с рождения и до 20-30 лет ЧСС в покое снижается со 100-110 до 70 уд/мин у молодых нетренированных мужчин и до 75 уд/мин у женщин. В дальнейшем, с увеличением возраста, ЧСС незначительно возрастает: у 60-76-летних в покое по сравнению с молодыми на 5-8 уд/мин.
ЧСС при мышечной работе. Единственной возможностью повысить доставку кислорода к работающим мышцам является увеличение объема крови, поступающей к ним в единицу времени. Для этого должен возрасти МОК. Поскольку ЧСС прямо влияет на величину МОК, то повышение ЧСС при мышечной работе является обязательным механизмом, направленным на удовлетворение значительно возрастающих нужд метаболизма. Изменения ЧСС при работе показаны на рис. 7.6.
Если мощность циклической работы выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления кислорода - МПК), то ЧСС возрастает в линейной зависимости от мощности работы (потребления Ог, рис. 7.7). У женщин при условии равного с мужчинами потребления Ог ЧСС обычно на 10-12 уд/мин выше.
Наличие прямо пропорциональной зависимости между мощностью работы и величиной ЧСС делает частоту пульса важным информативным показателем в практической деятельности тренера и педагога. При многих видах мышечной деятельности ЧСС - точный и легкоопределяемый показатель интенсивности выполняемых физических нагрузок, физиологической стоимости работы, особенностей протекания периодов восстановления.
Для практических нужд необходимо знать величину максимальной ЧСС у лиц разного пола и возраста. С возрастом максимальные величины ЧСС как у мужчин, так и у женщин снижаются (рис. 7.8.). Точную величину ЧСС у каждого конкретного человека можно определить лишь опытным путем, регистрируя частоту пульса во время работы возрастающей мощности на велоэргометре. Практически для ориентировочного суждения о максимальной ЧСС человека (независимо от пола) используют формулу: ЧССмаКс = 220 - возраст (в годах).
Систолический объем сердца
Систолический (ударный) объем сердца - это количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одно сокращение. Наряду с ЧСС СО оказывает существенное влияние на величину МОК. У взрослых мужчин СО может меняться от 60-70 до 120-190 мл, а у женщин - от 40-50 до 90-150 мл (см. табл. 7.1).
СО - это разность между конечно-диастолическим и конечно-систолическим объемами. Следовательно, увеличение СО может происходить как посредством большего заполнения полостей желудочков в диастолу (увеличение конечно-диастолического объема), так и посредством увеличения силы сокращения и уменьшения количества крови, остающейся в желудочках в конце систолы (уменьшение конечно-систолического объема). Изменения СО при мышечной работе. В самом начале работы из-за относительной инертности механизмов, приводящих к увеличению кровоснабжения скелетных мышц, венозный возврат возрастает сравнительно медленно. В это время увеличение СО происходит в основном благодаря увеличению силы сокращения миокарда и уменьшению конечно-систолического объема. По мере продолжения циклической работы, выполняемой в вертикальном положении тела, благодаря значительному увеличению потока крови через работающие мышцы и активации мышечного насоса, возрастает венозный возврат к сердцу. Вследствие этого конечно-диастолический объем желудочков у нетренированных лиц со 120-130 мл в покое повышается до 160-170 мл, а у хорошо тренированных спортсменов даже до 200-220 мл. В это же время происходит увеличение силы сокращения сердечной мышцы. Это, в свою очередь, приводит к более полному опорожнению желудочков во время систолы. Конечно-систолический объем при очень тяжелой мышечной работе может уменьшиться у нетренированных до 40 мл, а у тренированных до 10-30 мл. То есть увеличение конечно-диастолического объема и уменьшение конечно-систолического приводят к значительному повышению СО (рис. 7.9).
В зависимости от мощности работы (потребления О2) происходят довольно характерные изменения СО. У нетренированных людей СО максимально увеличивается по сравнению с его уровне м в покое на 50-60%. У большинства людей при работе на велоэргометре СО достигает своего максимума при нагрузках с потреблением кислорода на уровне 40-50% от МПК (см. рис. 7.7). Иначе говоря, при увеличении интенсивности (мощности) циклической работы в механизме увеличения МОК в первую очередь используется более экономичный путь увеличения выброса крови сердцем за каждую систолу. Этот механизм исчерпывает свои резервы при ЧСС, равной 130-140 уд/мин.
У нетренированных людей максимальные величины СО уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). У людей старше 50 лет, выполняющих работу с тем же уровнем потребления кислорода, что и 20-летние, СО на 15-25% меньше. Можно считать, что возрастное уменьшение СО является результатом снижения сократительной функции сердца и, по-видимому, уменьшения скорости расслабления сердечной мышцы.
Минутный объем кровообращения
Важным показателем состояния сердца является минутный объем кровотока, или минутный объем кровообращения (МОК). Нередко используют синоним понятия МОК - сердечный выброс (СВ). Величина МОК, являясь производной от СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС), зависит от многих факторов (см. табл. 7.1). Среди них ведущее значение имеют размеры сердца, состояние энергетического обмена в покое, положение тела в пространстве, уровень тренированности, величины физического или психоэмоционального напряжения, вид работы (статическая или динамическая), объем активных мышц.
В покое в положении лежа МОК у нетренированных и тренированных мужчин составляет 4,0-5,5 л/мин, а у женщин - 3,0-4,5 л/мин (см. табл. 7.1). В связи с тем, что МОК зависит от размера тела, при необходимости сравнения МОК у людей разного веса используют относительный показатель - сердечный индекс - отношение величины МОК (в л/мин) к площади поверхности тела (в м2). Площадь поверхности тела определяют по специальной номограмме, исходя из данных о весе и росте человека. У здорового человека в условиях основного обмена сердечный индекс обычно равен 2,5-3,5 л/мин/м2. В некоторых ситуациях (например, при низкой температуре окружающей среды) даже в условиях физического покоя возрастает энергетический обмен в организме. Это приводит к возрастанию ЧСС и, соответственно, МОК.
В положении стоя у всех людей МОК обычно на 25-30% меньше, чем лежа (см. табл. 7.1). Это связано с тем, что в вертикальном положении тела значительные объемы крови скапливаются в нижней половине туловища. Вследствие этого заметно уменьшается СО.
МОК и общий объем циркулирующей крови. Общий объем крови, находящейся в кровеносных сосудах, называется объемом циркулирующей крови (ОЦК). ОЦК - это важный параметр, определяющий давление, при котором происходит наполнение сердца кровью во время диастолы, а значит, и величину систолического объема. Величина ОЦК может претерпевать значительные изменения при переходе тела человека в вертикальное положение, при мышечных нагрузках, при воздействиях гормональных факторов, изменениях степени тренированности, окружающей температуры и т.д.
У взрослого человека около 84% всей крови находится в большом круге, 9% - в малом (легочном) круге и 7% - в сердце. Около 60-70% всей крови содержится в венозных сосудах.
Изменение МОК при мышечной работе. В условиях мышечной деятельности запросы мышц в кислороде возрастают пропорционально мощности выполняемой работы. При этом общее потребление организмом кислорода может возрастать в 10 и более раз. Вполне естественно, что это требует значительного увеличения МОК. Зависимость между величиной потребления кислорода (или мощностью работы) и МОК, вплоть до его предельных величин, носит линейный характер (см. рис. 7.7). Как уже отмечалось, МОК зависит от величины СО и ЧСС (МОК = СО х ЧСС). При мышечной работе увеличение МОК обусловлено возрастанием как СО, так и ЧСС. Конкретная величина МОК зависит от многих факторов. В частности, при одинаковой мощности работы в позе сидя или стоя МОК меньше, чем при работе в горизонтальном положении (рис. 7.10). При предельных аэробных нагрузках МОК у тренированных мужчин и женщин значительно выше, чем у нетренированных. Максимальные величины МОК у нетренированных мужчин и женщин уменьшаются с возрастом (см. рис. 7.8). При прочих равных условиях (пол, возраст, тренированность, положение исследуемого, окружающая температура и другие факторы) МОК зависит от объема активной мышечной массы и характера выполняемой работы. При динамической работе, в которой участвуют небольшие мышечные группы (например, работа одной или двумя руками), МОК меньше, чем при работе более"крупных мышц ног. При статической работе в отличие от динамической МОК почти не меняется. Это связано с тем, что кровообращение в мышцах практически прекращено. Приток крови к сердцу либо не меняется, либо даже может уменьшаться. Небольшие увеличения МОК, которые отмечают при изометрических сокращениях, связаны с заметным увеличением ЧСС при такого рода работе.
