Биомеханика сердца и сосудов
Сердечный выброс находится также в большей зависимости от частоты сердечных сокращений. Установлено, что оптимальные величины сердечного выброса при условии постоянства давления в правом предсердии наблюдаются при частоте 80-90 сокращений сердца в минуту. При резком учащении сердечного ритма, так же как и при его замедлении, например, при полной поперечной блокаде, сердечный выброс уменьшается.
Физическая нагрузка влияет на сердечный выброс (СВ) и частоту сокращений сердца (табл. 1). Факторы, увеличивающие частоту сокращений сердца (физическая нагрузка, эмоциональное возбуждение и т. п.), как правило, увеличивают и СВ. У спортсменов при физической нагрузке частота сокращений сердца возрастает не в такой сильной степени, как у нетренированных людей при таком же приросте сердечного выброса. Это означает, что во время физической нагрузки у этих людей увеличивается ударный объем.
Таблица 1 Влияние физической нагрузки на сердечный выброс
и частоту сокращений сердца у человека
Состояние | Частота сокращений сердца в 1 мин | Сердечный выброс, л/мин |
Покой | 60 | 5,5 |
Умеренная нагрузка | 100 | 10,9 |
Интенсивная нагрузка | 138 | 15,0 |
Сердечный выброс с возрастом меняется. Так, до десяти лет сердечный индекс быстро возрастает, а затем к старости постепенно уменьшается (табл. 2).
Таблица 2 Изменение сердечного индекса с возрастом
Возраст, годы | Сердечный индекс, л/мин/м2 |
10 | 4,3 |
20 | 3,6 |
40 | 3,0 |
60 | 2,7 |
80 | 2,5 |
На сердечный выброс влияют заболевания и нарушения, при которых уменьшается приток крови к сердцу по венам (венозный возврат). При значительном уменьшении объем крови (например, при кровотечениях) венозный возврат и вследствие этого сердечный выброс падает. При расширении и ослаблении сердца (например, при застойной сердечной недостаточности) сердечный индекс также уменьшается из-за снижения сократимости миокарда.
Кровяное давление
Кровяное давление, гидродинамическое давление крови в сосудах; возникает вследствие работы сердца, нагнетающего кровь в сосудистую систему, и сопротивления сосудов. Величина кровяного давления. в артериях, венах и капиллярах различна и является одним из показателей функционального состояния организма. Артериальное давление претерпевает ритмические колебания, нарастая при сокращении сердца (систоле) и снижаясь в период его расслабления (диастолы). Каждая новая порция крови, выбрасываемая сердцем, растягивает эластичные стенки аорты и центральных артерий. Во время сердечной паузы растянутые стенки артерий спадаются и проталкивают кровь через артериолы, капилляры и вены. У человека и у многих млекопитающих максимальное (систолическое) давление составляет около 120 мм рт. ст., а минимальное (диастолическое) — около 70 мм рт. ст. Разность между этими двумя значениями (амплитуда изменений давления при каждом сокращении сердца) называется пульсовым давлением. При физических и эмоциональных напряжениях происходит кратковременное повышение артериального давления, что представляет собой физиологическую приспособительную реакцию. Измерение артериального давления может быть произведено прямым (кровавым) способом — введением в сосуд канюли, соединённой с манометром трубой (впервые такое измерение осуществил в 1733 англичанин С. Гейлс), или косвенным (бескровным) методом — с помощью сфигмоманометра. У человека артериальное давление обычно измеряют на руке, выше локтя; определяемое при этом значение соответствует кровяное давление только в этой артерии, а не во всём теле человека. Однако получаемые цифры позволяют судить о величине кровяного давления у обследуемого.
Рис. 9. Давление крови в различных участках кровеносной системы. Пунктиром отмечено среднее давление между систолическим и диастолическим. Венозное давление вблизи сердца падает ниже нуля (ниже атмосферного давления).
При прохождении крови через капилляры кровяное давление снижается примерно от 40 мм рт. cт. у окончания артериол до 10 мм рт. cт. у перехода капилляров в венулы. Это снижение кровяного давления обусловлено трением крови о стенки мелких сосудов; оно поддерживает ток крови в них. Величина капиллярного давления зависит от тонуса артериол и венозного давления и в значительной степени определяет условия обмена веществ между кровью и тканями. В венах происходит дальнейшее падение кровяного давления, которое в устье полых вен становится ниже атмосферного, что связано с присасывающим действием отрицательного давления в грудной клетке (рис. 9). Измеряют венозное давление прямым способом, вводя в вену иглу, соединённую с манометром. Уровень и колебания кровяного давления воздействуют на барорецепторы сосудистой системы; так возникают нервные и гуморальные реакции, направленные на поддержание кровяного давления на свойственном данному организму уровне и саморегуляцию кровообращения.
У человека кровяное давление в артериях в среднем составляет: систолическое (максимальное) 115—125 мм рт. ст., диастолическое (минимальное) 70—80 мм рт. cт. С возрастом средние величины кровяного давления меняются (табл. 3).
Таблица 3 Изменение Артериального давления с возрастом
Возраст, годы | Артериальное давление, мм рт. ст. | |
Систолическое | Диастолическое | |
16-20 | 100-120 | 70-80 |
20-40 | 120-130 | 70-80 |
40-60 | До 140 | До 90 |
Св. 60 | До 150 | До 90 |