В этой части речь идет об основной работе сердца, об одном из показателей функционального состояния сердца - величине минутного и систолического объемов.
Систолический и минутный объемы сердца. Работа сердца.
Сердце, осуществляя сократительную деятельность, во время систолы выбрасывает в сосуды определенное количество крови. В этом основная функция сердца. Поэтому одним из показателей функционального состояния сердца является величина минутного и систолического объемов. Исследование величины минутного объема имеет практическое значение и применяется в физиологии спорта, клинической медицине и профессиональной гигиене.
Минутный и систолический объем сердца.
Количество крови, выбрасываемое сердцем в сосуды за минуту, называют минутным объемом сердца. Количество крови, которое выбрасывает сердце за одно сокращение, называют систолическим объемом сердца.
Минутный объем сердца у человека в состоянии относительного покоя равен 4,5-5 л. Он одинаков для правого и левого желудочков. Систолический объем можно легко рассчитать, разделив минутный объем на число сердечных сокращений.
Величина минутного и систолического объемов подвергается большим индивидуальным колебаниям и зависит от различных условий: функционального состояния организма, температуры тела, положения тела в пространстве и др. Она значительно изменяется под влиянием физической нагрузки. При большой мышечной работе величина минутного объема увеличивается в 3-4 и даже в 6 раз и может составить 37,5 л при 180 сердечных сокращениях в минуту.
Большое значение в изменении величины минутного и систолического объемов сердца имеет тренировка. При выполнении одной и той же работы у тренированного человека значительно возрастает величина систолического и минутного объемов сердца при незначительном увеличении числа сердечных сокращений. У нетренированного человека, наоборот, значительно увеличивается частота сердечных сокращений и почти не изменяется систолический объем сердца.
Систолический объем увеличивается при увеличении притока крови к сердцу. С увеличением систолического объема увеличивается и минутный объем крови.
Работа сердца.
Основная работа сердца заключается в нагнетании крови в сосуды против сопротивления (давления), которое в них развивается. Предсердия и желудочки выполняют различную работу. Предсердия, сокращаясь, нагнетают кровь в расслабленные желудочки. Эта работа не требует их большого напряжения, так как давление крови в желудочках повышается постепенно по мере поступления в них крови из предсердий.
Значительно большую работу выполняют желудочки, особенно левый. Из левого желудочка кровь выталкивается в аорту, где давление крови велико. При этом желудочек должен сократиться с такой силой, чтобы преодолеть это сопротивление, для чего давление крови в нем должно стать выше, чем в аорте. Только при этом вся находящаяся в нем кровь будет выброшена в сосуды.
Давление крови в легочных артериях приблизительно в 5 раз меньше, чем в аорте, поэтому правый желудочек совершает во столько же раз меньшую работу.
Работа, выполняемая сердцем, рассчитывается по формуле: W=Vp+mv2/2g,
где V - объем выброшенной сердцем крови (минутный или систолический), p - давление крови в аорте (сопротивление), m - масса выбрасываемой крови, v - скорость, с которой выталкивается кровь, g - ускорение свободно падающего тела.
По данной формуле работа сердца слагается из работы, направленной на преодоление сопротивления сосудистой системы (это отражает первое слагаемое) и работы, направленной на придание скорости (второе слагаемое). В обычных условиях работы сердца второе слагаемое по сравнению с первым очень мало (составляет 1%) и поэтому им пренебрегают. Тогда работа сердца может быть рассчитана по формуле: W=Vp, т.е. вся она направлена на преодоление сопротивления в сосудистой системе. В среднем сердце за сутки выполняет работу около 10000 кгс•м. Работа сердца тем больше, чем больше приток крови.
Работа сердца возрастает и в том случае, если увеличивается сопротивление в сосудистой системе (например, повышается давление крови в артериях вследствие сужения капилляров). При этом сначала силы сокращений сердца недостаточно, чтобы выбросить всю кровь против возросшего сопротивления. В течение нескольких сокращений в сердце остается какое-то количество крови, которое способствует растяжению волокон сердечной мышцы. Вследствие этого наступает момент, когда сила сокращения сердца увеличивается и выбрасывается вся кровь, т.е. увеличивается систолический объем сердца, а следовательно, увеличивается и систолическая работа. Максимальную величину, на которую увеличивается объем сердца во время диастолы, называют резервными или запасными силами сердца. Эта величина возрастает в процессе тренировки сердца.
