Сердечный выброс и артериальное давление
Около 80-85% общего объема циркулирующей крови находится в большом круге кровообращения, остальная часть — в малом (легочном).
Сердечный выброс (СВ) — это общее количество крови, выбрасываемой сердцем в единицу времени. Обычно выброс оценивают за 1 мин (минутный объем). Объем крови, выбрасываемый за одно сокращение, называется ударным объемом. Минутный объем равен ударному объему, помноженному на частоту сокращений сердца.
В среднем у взрослых СВ составляет 5 л/мин, варьируясь в зависимости от массы тела и конституции. Более точным показателем является сердечный индекс, равный сердечному выбросу (СВ), отнесенному к площади поверхности тела (в м 2 ). У человека средней упитанности площадь поверхности тела составляет приблизительно 1,7 м 2 , а сердечный индекс соответственно равен 3 л/м 2 /мин.
При сокращении мышц вены в них сжимаются, что немедленно приводит к увеличению притока крови к правому желудочку (мышечному насосу). Увеличение оттока венозной крови из мышц нижних конечностей способствует быстрому заполнению сердца и, кроме того, повышает давление перфузии в нижних конечностях за счет снижения давления в венах голени и ступни.
Активация мышечного насоса сопровождается изменениями в посткапиллярных сосудах (в основном в венах) системного кровообращения.
Физические упражнения вызывают рефлекторное увеличение напряжения стенок венозных сосудов как в работающих, так и в неработающих конечностях. Это напряжение сохраняется в течение всей нагрузки и пропорционально степени ее тяжести.
Работа левого желудочка, перекачивающего при среднем давлении 100 мм рт. ст. (135 Г/см 2 ) 5 л (5000 см 3 ) крови, в 1 мин составляет: 5000 х 135 = 675 000 Г ■ см = 6,75 кГ • м.
Коэффициент полезного действия (КПД) сердца
Равный отношению совершенной работы к затраченной энергии, составляет всего 14-25%, что говорит о значительных потерях энергии.
При физической нагрузке и тренировке к.п.д. сердца может увеличиться.
При повышении АД нагрузка на сердце увеличивается, а кпд уменьшается. Поэтому для облегчения работы сердца желательно, чтобы кровяное давление было сравнительно низким, а сердечный выброс — большим.
На рисунке показано различие в регуляции сердечного выброса: на фоне сохраненного регуляторного влияния автономной нервной системы (сплошная красная линия) и при полном отсутствии нервных влияний (пунктирная синяя линия). Расширение периферических сосудов вызывалось динитрофенолом, который увеличивал уровень метаболизма во всех тканях организма в 4 раза. Обратите внимание, что сохранение нервного контроля предотвращает падение артериального давления, несмотря на расширение периферических сосудов, но способствует увеличению сердечного выброса почти в 4 раза.
Однако при отсутствии нервного контроля, когда все рефлексы, поддерживающие артериальное давление, не функционируют, расширение сосудов динитрофенолом приводит к значительному снижению артериального давления, и сердечный выброс на этом фоне увеличивается только в 1,6 раза (вместо увеличения в 4 раза).
Таким образом, поддержание нормального артериального давления с помощью рефлекторных механизмов является обязательным условием для увеличения сердечного выброса на фоне расширения периферических сосудов и увеличения венозного возврата.
Влияние нервной системы, направленное на увеличение артериального давления при физической нагрузке. Во время физической нагрузки усиление метаболизма в сокращающихся скелетных мышцах оказывает прямое влияние на артериолы и вызывает их расширение. Это необходимо для адекватного снабжения мышц кислородом и питательными веществами. Расширение артериол приводит к значительному снижению общего периферического сопротивления. Однако нервная система немедленно компенсирует эти сдвиги. Дело в том, что двигательные центры головного мозга одновременно посылают импульсы и к скелетным мышцам, и к центрам автономной нервной системы, регулирующим гемодинамику. Происходит сужение крупных вен, увеличение частоты и силы сердечных сокращений. Все эти изменения способствуют повышению артериального давления, что, в свою очередь, приводит к увеличению кровотока в скелетных мышцах.
Итак, если происходит местное расширение сосудов в тканях, что ведет к увеличению венозного возврата и сердечного выброса, именно нервная система играет ведущую роль, предотвращая падение артериального давления до катастрофически низкого уровня. Более того, при выполнении физической нагрузки нервная система обеспечивает увеличение артериального давления даже сверх нормального уровня, что приводит к увеличению сердечного выброса еще на 30-100%.
У здоровых людей сердечный выброс имеет на удивление постоянную величину. Однако многочисленные патологические нарушения могут привести к значительному увеличению или уменьшению сердечного выброса.
В левой части рисунке представлены клинические случаи, для которых общим является увеличение сердечного выброса по сравнению с нормой. Главной чертой этих патологических состояний можно назвать хроническое снижение общего периферического сопротивления. Ни в одном из них высокий сердечный выброс не связан с дополнительной стимуляцией самого сердца, о чем пойдет речь далее. Здесь перечислим лишь те условия, которые ведут к уменьшению периферического сопротивления и увеличению сердечного выброса.
1. Бери-бери. Заболевание вызвано дефицитом в рационе витамина B1 (тиамина). Недостаток витамина снижает способность тканей использовать некоторые питательные вещества в процессе метаболизма. В этой связи местные механизмы, регулирующие тканевой кровоток, вызывают расширение периферических сосудов в качестве компенсации. Иногда общее периферическое сопротивление снижается наполовину по сравнению с нормой. Следовательно, уровень венозного возврата и сердечного выброса будет увеличен в 2 раза по сравнению с нормой в течение длительного времени.
2. Артериовенозное соустье (шунт). Ранее мы упоминали о том, что везде, где существует артериовенозный шунт между крупной артерией и крупной веной, значительный объем крови протекает прямо из артерии в вену. Это приводит к резкому снижению общего периферического сопротивления и, следовательно, к увеличению венозного возврата и сердечного выброса.
3. Гипертиреоз. При гиперфункции щитовидной железы метаболизм в большинстве органов и тканей организма значительно возрастает. В тканях увеличивается потребление кислорода, накапливаются метаболиты, выделяются местные сосудорасширяющие факторы. В результате происходит заметное уменьшение общего периферического сопротивления, а венозный возврат и сердечный выброс увеличиваются на 40-80% по сравнению с нормой.
4. Анемия. При анемии существенно понижают общее периферическое сопротивление два периферических фактора. Один из них — уменьшение вязкости крови, связанное с уменьшением количества эритроцитов. Другой фактор — уменьшение доставки кислорода тканям, что приводит к расширению периферических сосудов. Вследствие этого значительно возрастает сердечный выброс. Любые другие факторы, вызывающие длительное уменьшение общего периферического сопротивления, увеличивают сердечный выброс.
Источник
Количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артерии в минуту является важным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы (ССС) и называется минутным объемом крови (МОК). Он одинаков для обоих желудочков и в покое равен 4,5–5 л.
Важную характеристику насосной функции сердца дает ударный объем, называемый также систолическим объемом или систолическим выбросом. Ударный объем – количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу. (Если разделить МОК на ЧСС в минуту получим систолический объем (СО) кровотока.) При сокращении сердца равном 75 ударов в мин он составляет 65–70 мл, при работе увеличивается до 125 мл. У спортсменов в покое он составляет 100 мл, при работе возрастает до 180 мл. Определение МОК и СО широко применяется в клинике.
Фракция выброса (ФВ) – выраженное в процентах отношение ударного объема сердца к конечно-диастолическому объему желудочка. ФВ в покое у здорового человека 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%.
Объем крови полости желудочка, который она занимает перед его систолой составляет конечно-диастолический объем (120–130 мл).
Конечно-систолический объем (КСО) – это количество крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50% от КДО, или 50-60 мл. Часть этого объема крови является резервным объемом.
Резервный объем реализуется при увеличении СО при нагрузках. В норме он составляет 15–20% от конечно-диастолического.
Объем крови в полостях сердца, остающийся при полной реализации резервного объема, при максимальной систоле составляет остаточный объем. СО и МОК величины непостоянные. При мышечной деятельности МОК возрастает до 30–38 л за счет учащения сокращений сердца и увеличения СОК.
Ряд показателей используется для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относятся: фракция выброса, скорость изгнания крови в фазу быстрого наполнения, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка)/
Скорость изгнания крови изменяется методом Доплера при УЗИ сердца.
Скорость прироста давления в полостях считается желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показателя в норме составляет 2000-2500 мм рт ст /с.
Снижение фракции выброса ниже 50%, уменьшение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельсвуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.
Величина МОК, деленная на площадь поверхности тела в м 2 определяется как сердечный индекс (л/мин/м 2 ).
СИ = МОК/S (л/мин×м 2 )
Он является показателем насосной функции сердца. В норме сердечный индекс составляет 3–4 л/мин×м 2 .
МОК, УОК и СИ объединяют общим понятием сердечный выброс.
Если известен МОК и АД в аорте (или легочной артерии) можно определить внешнюю работу сердца
Р — работа сердца в мин в килограмометрах (кг/м).
МОК — минутный объем крови (л).
АД — давление в метрах водного столба.
При физическом покое внешняя работа сердца составляет 70–110 Дж, при работе увеличивается до 800 Дж, для каждого желудочка в отдельности.
Таким образом, работа сердца определяется 2-мя факторами:
1. Количеством притекающей к нему крови.
2. Сопротивлением сосудов при изгнании крови в артерии (аорту и легочную артерию). Когда сердце не может при данном сопротивлении сосудов перекачать всю кровь в артерии, возникает сердечная недостаточность.
Различают 3 варианта сердечной недостаточности:
1. Недостаточность от перегрузки, когда к сердцу с нормальной сократительной способностью предъявляются чрезмерные требования при пороках, гипертензии.
2. Недостаточность сердца при повреждении миокарда: инфекции, интоксикации, авитаминозы, нарушение коронарного кровообращения. При этом снижается сократительная функция сердца.
3. Смешанная форма недостаточности — при ревматизме, дистрофических изменениях в миокарде и др.
Весь комплекс проявлений деятельности сердца регистрируется с помощью различных физиологических методик — кардиографий: ЭКГ, электрокимография, баллистокардиография, динамокардиография, верхушечная кардиография, ультразвуковая кардиография и др.
Диагностическим методом для клиники является электрическая регистрация движения контура сердечной тени на экране рентгеновского аппарата. К экрану у краев контура сердца прикладывают фотоэлемент, соединенный с осциллографом. При движениях сердца изменяется освещенность фотоэлемента. Это регистрируется осциллографом в виде кривой сокращения и расслабления сердца. Такая методика называется электрокимографией.
Верхушечная кардиограмма регистрируется любой системой, улавливающей малые локальные перемещения. Датчик укрепляется в 5 межреберье над местом сердечного толчка. Характеризует все фазы сердечного цикла. Но зарегистрировать все фазы удается не всегда: сердечный толчок по разному проецируется, часть силы прикладывается к ребрам. Запись у разных лиц и у одного лица может отличаться, влияет степень развития жирового слоя и др.
Используются в клинике также методы исследования, основанные на использовании ультразвука — ультразвуковая кардиография.
Ультразвуковые колебания при частоте 500 кГц и выше глубоко проникают через ткани будучи образованными излучателями ультразвука, приложенными к поверхности грудной клетки. Ультразвук отражается от тканей различной плотности — от наружной и внутренней поверхности сердца, от сосудов, от клапанов. Определяется время достижения отраженного ультразвука до улавливающего прибора.
Если отражающая поверхность перемещается, то время возвращения ультразвуковых колебаний изменяется. Этот метод можно использовать для регистрации изменений конфигурации структур сердца при его деятельности в виде кривых, записанных с экрана электроннолучевой трубки. Эти методики называются неинвазивными.
К инвазивным методикам относятся:
Катетеризация полостей сердца. В центральный конец вскрытой плечевой вены вводят эластичный зонд-катетер и проталкивают к сердцу (в его правую половину). В аорту или левый желудочек вводят зонд через плечевую артерию.
Ультразвуковое сканирование — источник ультразвука вводится в сердце с помощью катетера.
Ангиография представляет собой исследование движений сердца в поле рентгеновских лучей и др.
Механические и звуковые проявления сердечной деятельности. Тоны сердца, их генез. Поликардиография. Сопоставление во времени периодов и фаз сердечного цикла ЭКГ и ФКГ и механических проявлений сердечной деятельности.
Сердечный толчок. При диастоле сердце принимает форму эллипсоида. При систоле оно приобретает форму шара, продольный диаметр его уменьшается, поперечный увеличивается. Верхушка при систоле приподнимается и прижимается к передней грудной стенке. В 5 межреберье возникает сердечный толчок, который может быть зарегистрирован (верхушечная кардиография). Изгнание крови из желудочков и ее движение по сосудам, вследствие реактивной отдачи вызывает колебания всего тела. Регистрация этих колебаний называется баллистокардиографией. Работа сердца сопровождается также звуковыми явлениями.
Тоны сердца. При выслушивании сердца определяются два тона: первый — систолический, второй — диастолический.
Систолический тон низкий, протяжный (0,12 с). В его генезе участвуют несколько наслаивающихся компонентов:
1. Компонент закрытия митрального клапана.
2. Закрытия трехстворчатого клапана.
3. Пульмональный тон изгнания крови.
4. Аортальный тон изгнания крови.
Характеристику I тона определяет напряжение створчатых клапанов, напряжение сухожильных нитей, сосочковых мышц, стенок миокарда желудочков.
Компоненты изгнания крови возникают при напряжении стенок магистральных сосудов. I тон хорошо прослушивается в 5-ом левом межреберье. При патологии в генезе I тона участвуют:
1. Компонент открытия аортального клапана.
2. Открытие пульмонального клапана.
3. Тон растяжения легочной артерии.
4. Тон растяжения аорты.
Усиление I тона может быть при:
1. Гипердинамии: физические нагрузки, эмоции.
При нарушении временных отношений между систолой предсердий и желудочков.
При плохом наполнении левого желудочка (особенно при митральном стенозе, когда клапаны не полностью открываются). Третий вариант усиления I тона имеет существенное диагностическое значение.
Ослабление I тона возможно при недостаточности митрального клапана, когда створки неплотно смыкаются, при поражении миокарда и др.
Целью нашей статьи было объяснение роли почек в долговременной регуляции артериального давления. В правой части рисунке показан почечный механизм регуляции объема и давления крови (он является тем же механизмом, который регулирует объем жидкости в организме). Механизму медленного реагирования требуется несколько часов, чтобы достичь заметного результата. Когда он, наконец, разовьется, механизм обратной связи, контролирующий давление, действует до бесконечности. Это означает, что почечный механизм обязательно вернет артериальное давление к нормальному уровню давления, который обеспечивает нормальное выведение почками соли и воды. Эта концепция уже знакома читателю, поскольку она обсуждалась в наших статьях.
Необходимо также помнить, что на уровень давления, регулируемый почечным механизмом контроля над объемом жидкости в организме, могут влиять различные факторы. Одним из них, как показано на рисунке, является альдо-стерон. Снижение артериального давления в течение нескольких минут приводит к увеличению секреции альдостерона, а затем в течение многих часов и дней альдостерон оказывает влияние на почечный механизм регуляции объема жидкости в организме. Особенно важным является взаимодействие ренин-ангиотензиновой системы с альдостероном и почечными механизмами регуляции. Например, потребление соли человеком может меняться изо дня в день в широких пределах.
Потребление соли может снижаться до 1/10 нормального уровня или увеличиваться в 10-15 раз по сравнению с нормой, а регулируемый уровень среднего артериального давления изменится лишь на несколько миллиметров ртутного столба, если ренин-ангиотен-зин-альдостероновая система функционирует нормально. Однако при нарушении функций этой системы давление становится чрезвычайно зависимым от уровня потребления соли. Таким образом, регуляция артериального давления начинается с включения жизненно важных нервных механизмов, затем продолжается с участием поддерживающих механизмов небыстрого реагирования и, наконец, давление стабилизируется с помощью почечного механизма контроля над объемом жидкости в организме.
Этот долговременный механизм, в свою очередь, взаимодействует с ренин-ангиотензин-альдостероновой системой, нервной системой и рядом других механизмов, характерных для регуляции артериального давления в специфических условиях.
Сердечный выброс — это объем крови, который сердце перекачивает в аорту за 1 мин, а также объем крови, который протекает по сосудистому руслу за минуту. Сердечный выброс, по-видимому, является наиболее важным показателем гемодинамики. Венозный возврат — это объем крови, который поступает из вен в правое предсердие за минуту. Венозный возврат и сердечный выброс должны быть равны, за исключением нескольких сердечных сокращении, во время которых кровь временно накапливается в сердце и легких или, наоборот, покидает их.
Величина сердечного выброса широко варьирует в зависимости от уровня физической активности. На величину сердечного выброса непосредственно влияют следующие факторы: (1) уровень метаболизма; (2) уровень физической активности; (3) возраст; (4) масса тела.
У здоровых молодых мужчин сердечный выброс в покое составляет в среднем 5,6 л/мин. У женщин этот показатель равен примерно 4,9 л/мин. Учитывая возраст (тем более что с возрастом активность человека уменьшается) можно считать, что у взрослых в состоянии покоя сердечный выброс равен 5 л/мин.
Сердечный индекс. Экспериментальные исследования показывают, что сердечный выброс увеличивается пропорционально площади поверхности тела. В связи с этим сердечный выброс часто заменяют термином сердечный индекс, равным величине сердечного выброса, который приходится на 1 м2 площади поверхности тела. У обычного человека с массой тела 70 кг площадь поверхности тела составляет 1,7 м , следовательно, в норме средняя величина сердечного индекса у взрослого равна 3 л/мин/м2.
Влияние возраста на сердечный выброс. На рисунке показана величина сердечного индекса в разном возрасте. Этот показатель быстро увеличивается и к 10 годам превышает 4 л/мин/м , а затем постепенно к возрасту 80 лет уменьшается до 2,4 л/мин/м . В дальнейшем увидим, что сердечный выброс в течение жизни регулируется в зависимости от общего уровня метаболизма. Следовательно, в данном случае уменьшение сердечного индекса является показателем снижения активности человека с возрастом.
wikiHow работает по принципу вики, а это значит, что многие наши статьи написаны несколькими авторами. При создании этой статьи над ее редактированием и улучшением работали авторы-волонтеры.
Количество источников, использованных в этой статье: 13. Вы найдете их список внизу страницы.
Сердечный выброс, или минутный объем кровообращения, — это количество крови, которое сердце перекачивает за минуту (измеряется в литрах в минуту). Он показывает, насколько эффективно сердце поставляет в организм кислород и питательные вещества, и насколько хорошо оно функционирует по сравнению с остальной сердечно-сосудистой системой. Чтобы определить сердечный выброс, необходимо определить ударный объем и сердечный ритм. Это может сделать только врач с помощью эхокардиограммы.
Источник
