Циркуляция массы крови в замкнутой системе сосудов осуществляется в основном при помощи сердца, так как оно является силой, создающей давление.

Функции сердца - резервуарная и нагнетательная. В период диастолы в нем накапливается очередная порция крови, а во время систолы часть этой крови выбрасывается в большой (аорту) или малый (легочную артерию) круги кровообращения.

Максимальный объем крови, находящийся в сердце, перед началом систолы желудочков составляет 140-180 мл. Этот объем получил название конечно-диастолический . Он характеризует максимальные возможности сердца как насоса.

В период систолы из желудочков выбрасывается порция крови по 60-80 мл. Этот объем получил название - систолический . Чем он больше и чем чаще происходят сокращения сердца, тем выше производительность сердца как насоса. Систолический объем новорожденных составляет примерно 3-4 мл. (В литературе часто используют синоним "ударный объем" или "сердечный выброс").

Для нормирования этого показателя его рассчитывают на площадь тела: СО:1,76 м 2 . Такой показатель называется ударным индексом . В норме он равен примерно 41 мл/м 2 у взрослого человека.

За 1 минуту у взрослого человека выбрасывается в среднем 4,5 - 5,0 л крови. Этот показатель носит название минутный объем кровообращения или минутный объем крови (МОК). Рассчитывается по формуле: МОК = ЧССхСО. ЧСС у новорожденных 140 уд/мин, поэтому у них МОК в среднем - 500 мл/мин. В расчете на площадь поверхности за 1 минуту сердце взрослого человека выбрасывает в каждый круг около 3 л/м 2 крови (МОК:1,76 м 2). Этот показатель получил название сердечный индекс .

После изгнания крови в желудочке остается примерно 70 мл крови. Этот объем получил название конечно-систолический . Он всегда имеется, т.к. сердце не способно выбросить всю содержащую­ся в желудочках кровь. Данный объем характеризует способность сердца увеличить свою производительность. При повышении сократимости сердца возрастает систолический объем за счет конечно- систолического. Поэтому конечно-систолический объем принято делить на два отдельных объема: остаточный и резервный .

Остаточный - это тот объем, который остается в сердце даже после самого мощного сокращения.

Резервный - это тот объем крови, который может выбрасываться из желудочка при усиленной его работе, в дополнение к систолическому объему в условиях покоя.

В настоящее время имеется достаточно большое количество методов для определения СО и МОК.

Наиболее точный метод определения МОК был предложен в 1870 г Фиком. Для этого определяют разницу между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови и объем кислорода, потребляемый за минуту. Сложность метода заключается в том, что кровь необходимо забирать зондом из правого предсердия.

Поэтому в настоящее время предпочитают косвенные методы определения МОК. Например, метод Стюарта - Гамильтона, основанный на определении в крови скорости распространения специально введенного вещества (индифферентные красители или радиоизотопы).

Внешнее проявление сердечной деятельности

Во время сокращения сердечной мышцы некоторые параметры его деятельности можно зарегистрировать. В частности выделяют механические, звуковые (акустические) и электрические проявления сердечной деятельности.

Сердце человека, как и всех амниот, развивается под глоткой из двух парных эпителиальных зачатков, независимых от сосудов еще в тот период, когда эктодермальный слой зародыша представляет часть стенки желточного пузырька (в конце 3-й недели эмбрионального развития). Превращение зародышевого трехслойного щитка в цилиндрическое тело зародыша и образование кишечной трубки способствовали слиянию парных закладок сердца в прямую трубку, заполненную кровью (рис. 379). Первоначально трубка состоит из эндокарда и миокарда, поэтому с раннего эмбрионального периода она начинает пульсировать и по строению подобна пульсирующим сосудам аннелид или немертин. Яйцеклетка человека имеет мало желтка и эмбрион лишен запаса питательных веществ, что предопределяет раннее развитие сердечно-сосудистой системы эмбриона, устанавливающей связь со слизистой оболочкой матки. С вентральной стороны от сердца мезодермальные листки стенок тела также сближаются и вокруг сердечной трубки замыкаются в перикардиальную полость. Сердечная трубка связана с кишечной трубкой дорсальным мезокардием, который затем исчезнет и передний конец сердечной трубки будет поддерживаться ветвями аорты, а задний - венами. Средняя часть сердечной трубки свободно располагается в перикардиальной полости, соответствуя ее длине. Сердечная трубка растет быстро и не умещается в перикардиальной полости, что приводит к ее S-образному искривлению. Изогнутая сердечная трубка расширена так, что венозный отдел (куда вливаются венозные сосуды) находится слева и снизу, а артериальный отдел - справа и сверху (рис. 380). При дальнейшем удлинении сердечной трубки венозный отдел поднимается выше и располагается позади артериального. Стенка венозного отдела трубки более тонкая, чем стенка артериального отдела, который спускается ниже и ложится впереди венозного отдела. В этот период развития сердца отмечается первичная дифференцировка его частей на венозную пазуху, предсердие с двумя ушками, желудочек и артериальный ствол. Подобное сердце напоминает двухкамерное сердце рыб.

379. Схема развития сердца. Слияние эндокардиальных трубок.

380. Образование изгибов в эндокардиальной трубке при формировании отделов и камер сердца в конце I месяца развития (по Devis).

1 - глотка;
2 - первая дуга аорты;
3 - артериальный ствол;
4 - желудочек;
5 - перикардиальная полость;
6 - предсердие.

Образование четырехкамерного сердца завершается на 5-й неделе эмбрионального развития после формирования сердечных перегородок. Первая перегородка возникает на внутренней поверхности общего предсердия в виде серповидного выступа, который никогда полностью не изолирует предсердия друг от друга. Оставшееся овальное отверстие важно для кровотока во внутриутробном периоде и закрывается только после рождения. Полость правого и левого предсердий сообщается с общим желудочком атриовентрикулярным каналом. Сердце с двумя предсердиями и одним желудочком по строению напоминает трехкамерное сердце амфибий или рептилий. Перегородка в общем желудочке сердца образуется на протяжении 5-й недели внутриутробного развития. Она в виде складки растет от верхушки сердца вверх и встречается с перегородкой предсердий в области атриовентрикулярного канала, который в этом случае разделяется на правый (венозный) и левый (артериальный) каналы. Вместе с ростом перегородок из выростов эндокарда образуются створки сердечных клапанов.

В артериальном конусе между корнями IV и VI дуг аорты возникает перегородка, которая соединяется с перегородкой желудочков и предсердий. Из этого стыка формируется перепончатая часть межжелудочковой перегородки. По мере роста перегородки артериального конуса обособляется канал аорты, соединенный с IV жаберной дугой, а канал легочного ствола продолжается в VI дугу аорты, являющуюся родоначальником сосудов малого круга кровообращения.

5. Основные этапы развития сердца.

К концу 3-й недели перенатального развития в мезенхиме задней части головного конца зародыша под глоткой появляются две продольные трубки. Они сближаются и сливаются друг с другом, образуя эндокард, из наружного слоя, эпимиокарда, возникающего из мезодермы, позднее развиваются миокард и эпикард. Сердечная закладка окруженаперикардиальной полостью, образовавшейся при разделении целома зародыша. Вначале сердечная трубка связана с кишечником дорсальным мезокардием, который затем исчезает. Передний конец сердца связан с ветвями аорты, а задний – с желточными венами. Зачаток сердца уже сокращается и проталкивает кровь благодаря наличию в его задней части специальных клеток водителей ритма. На более поздних стадиях они сформируют синусно-предсердный узел.

Растет сердечная трубка неравномерно, быстрее окружающих тканей и органов, вследствие чего изгибается и в ней возникают разграниченные клапанами предсердие и желудочек (стадия двукамерного сердца). Желудочек переходит в короткую брюшную аорту. Предсердие к концу первого, а желудочек к концу второго месяца внутриутробного развития разделяются продольными перегородками на правые и левые полости, но в межпредсердной перегородке остается овальное отверстие, через которое одно предсердие сообщается с другим вплоть до рождения. По мере роста предсердий венозный синус включается в состав правого предсердия.

Образование межжелудочковой перегородки начинается от верхушки сердца. Она растет вверх, где встречается с перегородкой предсердий. Таким образом происходит разделение сердца на правую (венозную) и левую (артериальную) половины. Одновременно с ростом перегородок образуются предсердно-желудочковые клапаны. В артериальном конусе возникает продольная перегородка, являющаяся продолжением межпредсердной перегородки. В результате происходит разделение аорты и легочного ствола. На их границе с артериальными конусами желудочков возникают полулунные клапаны.

Так как легкие плода не развиты, большая часть крови, выходящая из правого желудочка в легочный ствол по артериальному (боталлову) протоку переходит в аорту. В легкие попадает незначительный объем крови, обеспечивающий их развитие. Кроме того, наличие подобной системы позволяет полноценно развиваться правому желудочку. Несмотря на наличие межпредсердного отверстия, полного смешения крови в сердце не происходит. В то же время боталлов проток впадает в нисходящую часть дуги аорты. Сосуды, отходящие от дуги аорты к голове и верхним конечностям, несут кровь, обогащенную кислородом. Ниже места впадения артериального протока кровь становится смешанной.

Сердце 10-недельного зародыша очень велико и составляет примерно 10% массы его тела. По мере роста плода относительный вес сердца постепенно падает, но и у новорожденного он все еще больше (0,8%), чем у взрослого человека (0,5%). В течение первых месяцев внутриутробного развития сердце передвигается с места своей первоначальной закладки – области шеи – в грудную полость.

6. Особенности кровообращения плода и его изменения после рождения.

Все, что необходимо для развития , плод получает из крови матери. Кровь по маточной артерии проникает в плаценту. Из плаценты артериальная кровь посту­пает в пупочную вену, v . umbilicalis , плода, которая направляется к нижнему краю печени, ложится в борозду пупочной вены и на уровне ворот пе­чени делится на две ветви. Первая ветвь впадает в воротную вену, а вторая ветвь - венозный проток, ductus uenosus , - в одну из печеночных или в нижнюю полую вену. Далее через печеночные вены кровь поступает в нижнюю полую вену, где смешивается с ве­нозной кровью, оттекающей от нижней части туловища плода. По нижней полой вене смешанная кровь попадает в правое пред­сердие, а из него через овальное отверстие межпредсердной перегородки - в левое предсердие. Из левого предсердия кровь попадает в левый желудочек, а затем по аорте и отходящим от нее артериям на­правляется к органам и тканям тела плода.

Венозная кровь от верхней части тела плода поступает в правое предсердие по верхней полой вене. Через правое предсердно-желудочковое отверстие эта кровь проходит в правый же­лудочек, из него в легочный ствол, а далее течет по крупному артериальному протоку, ductus arteriosus , непо­средственно в аорту. В аорте к смешанной крови, поступившей из ле­вого желудочка, прибавляются новые порции венозной крови. Эта смешанная кровь оттекает по ветвям аорты ко всем органам и стенкам тела плода.

Обогащение крови плода кислородом и питательными ве­ществами происходит в плаценте, куда смешанная кровь из аор­ты следует через внутренние подвздошные артерии, а далее по ее ветвям - парной пупочной артерии, a . umbilicalis, - в пла­центу.

После рождения в сосудистой системе новорожденного про­исходят существенные изменения: осуществляется резкий пере­ход от плацентарного кровообращения к легочному. Начинают функционировать легкие, легочные артерии и вены. Перевязан­ные после рождения пупочные сосуды запустевают: ствол пу­почной вены превращается в круглую связку печени, а пупоч­ные артерии - в правую и левую латеральные пупочные связ­ки; просвет артерий сохраняется только в начальном их отделе. Эти пупочные связки располагаются на задней поверхности пе­редней стенки живота. Венозный проток превращается в веноз­ную связку, а артериальный проток, который у плода соединял легочный ствол с вогнутой частью дуги аорты, становится арте­риальной связкой, соединяющей легочный ствол (или левую ле­гочную артерию) с дугой аорты.

Во время физических нагрузок функциональные показатели работы сердца изменяются. Увеличивается частота сердечных сокращений, возрастает ударный объем сердца, меняются показатели кровотока, увеличивается частота дыхания, происходят изменения и в других органах. Очень важно, чтобы показатели работы сердца не выходили за предельные нормы, особенно это касается людей, имеющих заболевания сердечнососудистой системы.

Норма частоты сердечных сокращений (ЧСС) в минуту у взрослых

Основные показатели работы сердца у взрослых людей следующие:

• норма частоты сердечных сокращений в покое - 65 уд./мин: у тренированных людей - 50 - 60 уд./мин, у нетренированных - 70-80 уд./мин;
• с возрастом ЧСС уменьшается;
• частота сердечных сокращений в минуту у женщин на 5 - 6 ударов больше, чем у мужчин;
• ЧСС увеличивается на 10 %, когда вы садитесь и на 20 % в положении стоя;
• во время сна ЧСС уменьшается на 5-7 уд./мин;
• после еды, особенно белковой, в течение 3 часов ЧСС увеличивается на 3-5 уд./мин;

Частота сердечных сокращений у взрослых растет пропорционально температуре окружающей среды (при повышении температуры тела на 10 С ЧСС увеличивается на 10 уд./мин) и интенсивности физической нагрузки.

Нормы ударного и минутного объема сердца

У физически активного человека по сравнению с «лежебокой» при разнице ЧСС в 20 уд./ мин сердце бьется за 1 час на 30 000 ударов реже, а за один год - более чем на 1 300 000 ударов.

В состоянии покоя (во время диастолы, расслабления) объем крови в желудочке состоит из трех составляющих:

• систолического (ударного) объема, выбрасываемого во время сокращения сердца;
• резервного объема, увеличивающего ударный при усилении сократительной функции миокарда (например, при физической нагрузке);
• остаточного объема, который не выбрасывается из желудочка даже при максимальном сокращении миокарда.

При увеличении физической нагрузки норма ударного объема сердца возрастает за счет резервного объема. Когда резервный объем крови будет исчерпан, рост ударного объема прекратится, а при очень больших нагрузках даже уменьшится, так как не будет эффективного наполнения сердца.

Детренированное сердце работает неэкономно и на любую нагрузку отвечает преимущественно повышением ЧСС, а не увеличением ударного выброса. Регулярная физическая нагрузка постепенно повышает мощность сердца, которое, сокращаясь относительно реже, но сильнее, способно обеспечить нормальное кровоснабжение всех включенных в нагрузку мышц.

Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение выбрасывает в аорту 50 - 70 мл крови. Регулярные физические тренировки улучшают функцию сердца и увеличивают ударный объем до 90 - 1 10 мл в покое.

Минутный объем сердца определяется ударным объемом и ЧСС. При физической нагрузке МОС растет за счет того, что при активном сокращении мышц происходит сжатие вен, увеличивается отток крови из всех органов и сердце быстрее заполняется кровью. МОС в начале работы постепенно увеличивается за счет ударного объема и адекватного прироста ЧСС, а при достижении определенной мощности становится стабильным.

Виды кровотока и его нормы: скорость и показатели кровотока

Чтобы создать благоприятные условия для обменных процессов при физических нагрузках, кроме увеличения минутного объема сердца, требуется перераспределение кровотока в органах и тканях. Видов кровотока несколько, среди них выделяют мышечный, коронарный, мозговой и легочный.

Кровоток в мышцах. При физической нагрузке увеличиваются ЧСС, объем крови, который выталкивается из сердца в сосуды, давление крови. Все это необходимо для того, чтобы к работающим мышцам, которые пронизаны тонкими кровеносными сосудами (капиллярами), поступало больше кислорода. Часть из них работает, а другая «спит». Во время физической работы капилляры «просыпаются» и тоже включаются в работу. В результате увеличивается поверхность, через которую происходит обмен кислородом между кровью и тканью. Именно это специалисты считают основным фактором, обеспечивающим высокую работоспособность сердца.

Удельный вес кровотока в мышцах по отношению к общему кровотоку в организме увеличивается с 20 % в покое до 80 % при максимальных нагрузках.

Коронарный кровоток:

• снабжает кровью сердечную мышцу через правую и левую коронарные артерии;
• показатели коронарного кровотока в покое - 60-70 мл/мин на 100 г миокарда;
• при нагрузке увеличивается более чем в 5 раз;
• скорость коронарного кровотока регулируют обменные процессы в миокарде и величина давления в аорте.

Легочный кровоток:

• норма легочного кровотока определяется положением тела. В покое: лежа - 15 % общего объема крови, стоя - на 20 % меньше, чем лежа;
• сердечно-легочный кровоток увеличивается при физической нагрузке и перераспределяется за счет увеличения легочного компонента (с 600 мл до 1400 мл) и уменьшения сердечного;
• при интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2-3 раза и скорость прохождения крови через легкие возрастает в 2-2,5 раза.

Кровоток во внутренних органах. В покое кровообращение во внутренних органах составляет 50% минутного объема сердца. При увеличении физической нагрузки оно уменьшается и на пике составляет всего 3-4%. Этим обеспечивается оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких.

Удельный вес кровотока во внутренних органах уменьшается с 50% в покое до 3-4% при максимальных нагрузках.

Особенности частоты дыхания при физических нагрузках

Глубина и частота дыхания при физических нагрузках увеличивается за счет интенсивности сокращений дыхательных мышц: диафрагмы и межреберных. Чем больше они тренированы, тем эффективнее происходит вентиляция легких, которая повышается с увеличением нагрузки и потребности в кислороде. При максимальных нагрузках она может возрасти в 20 - 25 раз по сравнению с состоянием покоя за счет возрастания частоты (до 60 - 70 в минуту) и объема (с 15 до 50 % жизненной емкости легких) дыхания. У тренированных людей жизненная емкость легких, циркулирующий объем воздуха, максимальная вентиляция увеличиваются, а частота дыхания в покое уменьшается. Особенность дыхания при физической нагрузке заключается в том, что регулярные тренировки позволяют увеличить максимальное потребление кислорода на 15 - 30 %.

После вдоха кислород, проходя через верхние дыхательные пути и легкие, попадает в кровь. Малая доля кислорода растворяется в плазме крови, большая его часть связывается со специальным белком - гемоглобином, который содержится в эритроцитах. Именно он переносит кислород к работающим мышцам.

Потребление кислорода растет с интенсивностью нагрузки. Однако наступает момент, когда дыхание при физической нагрузке уже не сопровождается увеличением потребления кислорода. Этот уровень называется максимальным потреблением кислорода.

Углекислый газ, который мы выделяем при выдохе, является важнейшим регулятором функции внутренних органов. Его недостаток приводит к спазмам бронхов, сосудов, кишечника и может быть одной из причин стенокардии, артериальной гипертонии, бронхиальной астмы, язвы желудка, колита. Для того чтобы не было дефицита углекислоты в организме, не рекомендуется дышать очень глубоко. Полезным считается «поверхностное» дыхание, при котором сохраняется желание вдохнуть глубже.

Статья прочитана 30 391 раз(a).

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.).