Сердце и его физиологические свойства
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………………..
Глава 1. Обзор литературы………………………………………
1.1. Сердце и его физиологические свойства…………….
1.2. .Гемодинамика……………………………………
1.3. Регуляция сердечно-сосудистой системы………………………
Глава 2. Задачи, методы и организация исследования……………………
2.1. Задачи исследования……………………………………………
2.2. Методы исследования………………………………………………….
2.3. Организация исследования……………………………..…
Глава 3. Результаты исследования и их обсуждения……………………
Выводы……………………………………………………………………………
Практические рекомендации………………………………………………………………………
Список литературы…………………………………………………………………………
Приложения………………………………………………………………………
Введение
Актуальность темы курсовой работы
При изучении функционального состояния сердечно-сосудистой системы наибольшее значение имеет фиксация и оценка внешних проявлений деятельности сердца, а именно: регистрация биоэлектрических явлений в сердечной мышц, анализ звуковых особенностей работы сердца, регистрация механического движения сердца при систоле и диастоле, наблюдение за движением крови по полостям сердца и сосудов.
Динамика ЧСС является важным критерием оценки функционального состояния спортсмена, поэтому изучение сердечнососудистой системы является важным вопросом в физиологии, а также этот вопрос должн быть важен тренеру.
Цель исследования
Изучить динамику изменения ЧСС под влиянием физической нагрузки.
Задачи исследования
1. Изучить научно-методическую литературу по физиологическим свойствам сердечно-сосудистой системы.
2. Исследовать изменения ЧСС при физической работе.
Структура и объем курсовой работы
Работа выполнена в объеме 26 страниц компьютерного текста. Включает введение, три главы, вывод. В работе использовано 15 литературных источников.
Глава 1. Обзор литературы
Кровообращение – физиологический процесс непрерывного направленного движения крови в организме в результате деятельности сердца и сосудов. Благодаря кровообращению осуществляется газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями, гуморальная регуляция различных функций организма, перераспределение образующегося в организме тепла от ядра тела к поверхностным его частям. (Солодков А.С., 2005)
Система кровообращения включает в себя сердце и сосуды. При изучении функционального состояния сердечно-сосудистой системы наибольшее значение имеет фиксация и оценка внешних проявлений деятельности сердца, а именно: регистрация биоэлектрических явлений в сердечной мышце, анализ звуковых особенностей работы сердца, регистрация механического движения сердца при систоле и диастоле, наблюдение за движением крови по полостям сердца и сосудам.
Сердце и его физиологические свойства
Сердце – это полый мышечный орган, разделенный продольной перегородкой на правую и левую половины.(Сологуб Е.Б.,2010г)
Сердце у человека четырехкамерное и представляет собой биологический насос, перемещающий кровь по артериям и создающий в них относительно высокое давление. То есть сердце является источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосудам.
Правая и левая половины сердца состоят из предсердия и желудочка, отделенных фиброзными перегородками. (Аулик И.В., 1990г)
Односторонний ток крови из предсердий в желудочки и оттуда в аорту и легочные артерии обеспечиваются соответствующими клапанами, открытие и закрытие которых зависит от градиента давлений по обе их стороны.
Каждый отдел сердца имеет разную толщину стенок, в зависимости от их функциональной деятельности. Так у левого желудочка она составляет 10-15 мм, у правого 5-8 мм, у предсердий – 2-3 мм. Масса сердца обычного человека равна 250-300 г, а объем желудочков – 250-300 мл. Снабжается сердце кровью через коронарные артерии, начинающиеся у места выхода аорты. Кровь через них поступает только во время расслабления миокарда, ее объем в покое составляет 200-300 мл/мин, а при напряженной физической нагрузке может достигать 1000 мл/мин.
Выделяют ряд свойств сердечной мышцы: автоматия, возбудимость, проводимость, сократимость. (Сологуб Е.Б.,2010г)
Автоматия сердца. Автоматией сердца называется его способность к ритмическому сокращению без внешних раздражителей по влиянием импульсов, возникающих в самом организме.( Н.В. Кудрявцева, 210г)
Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое предсердие, где находится синоатриальный узел (узел Кис-Фляка), являющимся главным водителем ритма сердца. Далее возбуждение по предсердиям распространяется до атриовентрикулярного узла (узел Ашоф-Тавара), расположенного в межпредсердной перегородке правого предсердия, затем по пучку Гисса, его ножкам и волокнам Пуркинье оно проводится к мускулатуре желудочков.
Автоматия обусловлена изменением мембранных потенциалов и водителе ритма, что связано со сдвигом концентрации ионов калия и натрия по обе стороны деполяризованных клеточных мембран. На характер проявления автоматии влияет содержание солей кальция в миокарде, рH внутренней среды и ее температура, некоторые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин).
Возбудимость сердца. Проявляется в возникновении возбуждения при действии на него электрических, химических, термических и других раздражителей. В основе процесса возбуждения лежит проявление отрицательного электрического потенциала в первоначально возбужденном участке, при этом сила раздражителя должна быть не менее пороговой.
Сердце реагирует на раздражитель по закону «Все или ничего». (Солодков А.С., 2005). Получается, что сердце либо совсем не отвечает на раздражение, либо все-таки отвечает, но с сокращением максимальной силы. Однако этот закон проявляется не всегда. Степень сокращения сердечной мышцы зависит не только от силы раздражителя. Но и от величины ее предварительного растяжения, а также от температуры и состава питающей ее крови.
Возбудимость миокарда непостоянно. В начальном периоде возбуждения сердечная мышца рефрактерна к повторным раздражителям, что составляет фазу абсолютной рефрактерности, равную по времени систоле сердца (0,2-0,3 с). Вследствие достаточно длительного периода абсолютной рефрактерности сердечная мышца не может сокращаться по типу тетануса, что имеет исключительно важное значение для координации работы предсердий и желудочков.
С началом расслабления возбудимость сердца начинает восстанавливаться и наступает фаза относительной рефрактерности. Поступление в этот момент дополнительного импульса способно вызвать внеочередное сокращение сердца – экстрасистолу. При этом период, следующий за экстрасистолой, длится больше времени, чем обычно, и называется компенсаторной паузой. После фазы относительной рефрактерности наступает период повышенной возбудимости. По времени он совпадает с диастолическим расслаблением и характеризуется тем, что импульсы даже небольшой силы могут вызывать сокращение сердца.
Проводимость сердца. Обеспечивает распространение возбуждения от клеток водителей ритма по всему миокарду(рис). Проведение возбуждения по сердцу осуществляется электрическим путем. Потенциал действия, возникающий в одной мышечной клетке, является раздражителем для других. Проводимость в разных участках сердца неодинакова и зависит от структурных особенностей миокарда и проводящей системы, толщины миокарда, а также от температуры, уровня гликогена, кислорода и микроэлементов в сердечной мышце.
Сократимость сердца. Обуславливает увеличение напряжения или укорочение ее мышечных волокон при возбуждении. Возбуждение и сокращение являются функциями разных структурных элементов мышечного волокна. Возбуждение – функция поверхностной клеточной мембраны, а сокращение – функция миофибрилл. (В. В. Селивёрстова, 2010 г). Связь между возбуждением и сокращением, сопряжение их деятельности достигается при участии особого образования внутримышечного волокна – саркоплазматического ретикулума.
Сила сокращения сердца прямо пропорциональна длине его мышечных волокон , т. е. степени их растяжения при изменении величины потока венозной крови. Иными словами, чем больше сердце растянуто во время диастолы, тем оно сильнее сокращается во время систолы. Эта особенностей сердечной мышцы получила название закона сердца Франка-Старлинга. (Сологуб Е.Б.,2010г)
Поставщиками энергии для сокращения сердца служат АТФ и КрФ, восстановление которых осуществляется окислительным и гликолитическим фосфорилированием. При этом предпочтительными являются аэробные реакции.
В процессе возбуждения и сокращения миокарда в нем возникают биотоки и сердце становится электрогенератором. Ткани тела, обладая высокой электропроводностью, позволяют регистрировать усиленные электрические потенциалы с различных участков его поверхности. Запись биотоков сердца называется электрокардиографией.
При анализе ЭКГ определяют величину зубцов и длину интервалов между ними. В каждом сердечном цикле различают зубцы P,Q,R,S,T (рис). Зубец Р отражает возбуждение предсердий, P-Q – время проведения возбуждения от предсердия к желудочкам (0,12-0,20 с). Комплекс зубцов QRS (0,06-0,09с) характеризует возбуждение желудочков, а интервал S-T (0,36-0,40с), называемый электрической систолой, отражает распространение электрических процессов в миокарде, т. е .возбуждение. Время возбуждения миокарда зависит от продолжительности сердечного цикла, которую удобнее всего определять по интервалу R-R.
По показателям ЭКГ можно судить об автоматии , возбудимости и проводимости сердечной мышцы; сократимость определяется чаще всего с помощью механокардиографии. Особенности автоматии сердца проявляются в изменениях частоты и ритма зубцов, возбудимости – динамикой ритма и вольтажом зубцов, а проводимости - продолжительностью интервалов ЭКГ. Сократимость характеризуется высотой и колебаниями зубцов механокардиограммы.
Ритм работы сердца зависит от пола, возраста, массы тела, тренированности. У молодых и здоровых людей частота сердечных сокращений является оптимальной в пределах 60-80- ударов в минуту. ЧСС менее 60 ударов в минуту называется брадикардией, а более 90 ударов в минуту – тахикардией. У здоровых людей может наблюдаться синусовая аритмия, при которой разница в продолжительности сердечных циклов в покое составляет 0,2-0,3с и более. Иногда аритмия связана с фазами дыхания, она обусловлена преобладающими влияниями блуждающего или симпатического нервов. В этом случае сердцебиения учащаются при вдохе и урежаются при выдохе.
Безостановочное движение крови по сосудам обусловлено ритмическими сокращениями сердца, которые чередуются с его сокращением. Сокращение сердечной мышцы называют систолой, а ее расслабление - диастолой. Во время диастолы камеры сердца наполняются кровью, а во время систолы происходит изгнание крови из сердца в аорту(Солодкова А.С., 2006г)
Период, включающий систолу и диастолу, составляет сердечный цикл. Он состоит из трех фаз: систолы предсердий, систолы желудочков, общей диастолы сердца. Длительность сердечного цикла зависит от ЧСС. Например, при сердечном ритме 75уд/мин она составляет 0,8 с, при этом систола предсердия равна на 0,1с, систола желудочков – 0,33 с и общая диастола сердца – 0,37 с. Левый и правый желудочки при каждом сокращении сердца человека изгоняют соответственно в аорту и легочные артерии примерно 60-80 мл крови; этот объем называется систолическим, или ударным, объемом крови (УОК). Умножив УОК на ЧСС, можно вычислить минутный объем крови (МОК)
МОК=УОК*ЧСС,
который составляет с среднем 4,5-5 л. Важным показателем является сердечный индекс – отношение МОК к площади поверхности тела; эта величина у взрослых людей в среднем рана 2,5-3,5 л/мин/м2. При мышечной деятельности систолический объем может возрасти до 100-150 мл и более, МОК до 30-35 л.
Гемодинамика
Кровообращение – физиологический процесс непрерывного направленного движения крови в организме в результате деятельности сердца и сосудов. Благодаря кровообращению осуществляется газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями, гуморальная регуляция различных функций организма, перераспределение образующегося в организме тепла от ядра тела к поверхностным его частям. (Солодков А.С., 2005)
В сосудистой системе различают несколько видов сосудов: распределительные, объемные, собирательные.
Распределительные сосуды – это аорта и наиболее крупные артерии, в которых ритмически пульсирующий, изменчивый кровоток трансформируется в более равномерный и плавный. К этой группе также относятся более мелкие артерии и артериолы, которые, подобно кранам, регулируют кровоток в капиллярах. (Солодков А.С., 2005)
Обменные сосуды – это сеть мельчайших капилляров, через тонкие стенки которых происходит обмен между кровью тканями. (Солодков А.С., 2005)
Собирательные ( емкостные) сосуды представляют собой венозный отдел сердечно-сосудистой системы, вмещающий от 60 до 80 % всей крови. (Солодков А.С., 2005)
Кроме того, существуют шунтирующие сосуды, которые представлены в виде артериовенозных анастомозов, обеспечивающих прямую связь между мелкими артериями и венами в обход капиллярного ложа.
Движение крови по сосудам происходит в соответствиями с законами гидродинамики и определяется главным образом двумя факторами: градиентом давления в начале и в конце сосуда в артериальном и венозном русле, что способствует продвижению крови по сосуду, а также сопротивлением, обусловленным трением частиц крови о стенки сосудов, препятствующим ее току.
Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца, его сократительная способность. Сопротивление кровотоку зависит от диаметра сосудов, их длины и тонуса, а также от объема циркулирующей крови и ее вязкости. При уменьшении диаметра сосуда в два раза сопротивление в нем возрастает в 16 раз. Сопротивление кровотоку в артериях в 106 раз превышает сопротивление ему в аорте.
Различают объемную и линейную скорости движения крови.
Объемной скоростью кровотока называют количество крови, которое протекает за минуту через всю кровеносную систему. Эта величина соответствует МОК и измеряется в миллилитрах в минуту. Как общая, так и местная объемные скорости кровотока непостоянны и существенно меняются при физических нагрузках.
Линейной скоростью кровотока называют скорость движения частиц крови вдоль сосудов. Эта величина, измеренная в см в 1 с, прямо пропорциональна объемной скорости кровотока и обратно пропорциональна площади сечения кровеносного русла. Линейная скорость неодинакова: она больше в центре сосуда и меньше около его стенок, выше в аорте и крупных артериях и ниже в венах. Самая низкая скорость кровотока – в капиллярах, общая площадь сечения которых в 600-800 раз больше площади сечения аорты. О средней линейной скорости кровотока можно судить по времени полного кругооборота крови. В состоянии покоя оно составляет 21-23 с, при тяжелой работе снижается до 8-10 с.
При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под большим давлением. Вследствие сопротивления кровеносных сосудов ее передвижению в них создается давление, которое называется кровяным давлением. (Шансков М.А.,2011г).
Величина кровяного давления неодинакова в разных отделах сосудистого русла. Наибольшее давление – в аорте и крупных артериях. В мелких артериях, артериолах, капиллярах и венах оно постепенно снижается; в полых венах давление крови меньше атмосферного.
На протяжении сердечного цикла давление в артериях неодинаково: оно выше в момент систолы и ниже при диастоле. Наибольшее давление называют систолическим, а наименьшее - диостолическим. Колебания кровяного давления при систоле и диастоле сердца происходят в аорте и артериях; в артериолах и венах давление крови постоянно на всем протяжении сердечного цикла.
Среднее артериальное давление представляет собой ту величину давления, которое могло бы обеспечить течение крови в артериях без колебаний давления при систоле и диастоле. Это давление выражает энергию непрерывного течения крови, показатели которого близки к уровню диастолического давления.
Величина артериального давления зависит от силы миокарда, величины МОК, длины, емкости и тонуса сосудов, вязкости крови. Уровень систолического давления зависит от силы сокращения миокарда. Отток крови из артерий связан с сопротивлением в периферических сосудах. Их тонусом, что в существенной мере определяет уровень диастолического давления.
Давление в артериях будет тем выше, чем сильнее сокращение сердца и чем больше периферическое сопротивление.(Сологуб Е.Б.,2010г)
У человека артериальное давление может быть измерено двумя способами: прямым и косвенным. Прямой способ – создает неприятные ощущения для испытуемого. При прямом способ в артерию вводится полая игла, соединенная с манометром. Это наиболее точный способ. Косвенный способ – наиболее популярный среди всех жителей Земного шара, называется он манжеточный. Этот способ в 1896 году был предложен Рива-Роччи и основан на определении величины давления, необходимой для полного сжатия артерии манжетой, и прекращения в ней тока крови. Этим методом можно определить лишь величину систолического давления.
В состоянии покоя у взрослого здорового человека систолическое давление в плечевой артерии составляет 110-120 мм рт. ст., диастолическое – 60-80 мм рт. ст.. По данным Всемирной организации здравоохранения , артериальное давление до 140/90 мм рт. ст. является норматическим, выше этих величин – гипертоническим, а ниже 160/60 мм рт. ст. – гипотоническим. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением, или пульсовой амплитудой; ее величина в среднем равна 40-50 мм рт. ст. У людей пожилого возраста кровяное давление выше, чем у молодых; у детей оно ниже, чем у взрослых.
В капиллярах происходит обмен веществ между кровью и тканями. В организме человека количество капилляров немало. Их больше там, где интенсивнее метаболизм. Например, на единицу площади сердечной мышцы капилляров приходится в два раза больше, чем скелетной. Кровяное давление в разных капиллярах колеблется от 8 до 40 мм рт. ст.; скорость кровотока в них небольшая – 0,3-0,5 мм/с.
Кровоснабжение сердца осуществляется коронарными , или венечными, сосудами. В сосудах сердца кровоток происходит преимущественно во время диастолы. В период систолы желудочков сокращение миокарда настолько сдавливает расположенные в нем артерии. Что кровоток в них резко снижается.
В покое через коронарные сосуды протекает в минуту 200-250 мл крови, а это около 5% МОК. Во время физической работы коронарный кровоток может возрасти до3-4 мл/мин. Кровоснабжение миокарда в 10-15 раз интенсивнее, чем тканей других органов. Через левую венечную артерию осуществляются 85% коронарного кровотока, через правую – 15%. Венечные артерии являются концевыми и имеют мало анастомозов, поэтому их резкий спазм или закупорка приводят к тяжелым последствиям.