Кровяное (артериальное) давление

Существует градиент давления, направленный от артерий к ар-териолам и капиллярам и от периферических вен к центральным (рис. 15.3). Кровяное давление уменьшается в следующем направ-

лении: аорта - артериолы - капилляры - венулы - крупные вены -полые вены. Благодаря этому градиенту кровь течет от сердца к артериолам, затем к капиллярам, венулам, венам и обратно к серд­цу. Максимальное давление, достигаемое в момент выброса крови из сердца в аорту, называется систолическим (СД). Когда после выталкивания крови из сердца аортальные клапаны захлопывают­ся, давление падает до величины, соответствующей так называе­мому диастолическому давлению (ДД). Разница между систоличе­ским и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением.

Колебания кровяного давления обусловлены пульсирующим характером кровотока и высокой эластичностью и растяжимостью кровеносных сосудов. В отличие от изменчивых систолического и диастолического давлений, среднее давление относительно посто­янно. В большинстве случаев его можно считать равным сумме ди­астолического и 1/3 пульсового (Б. Фолков, Э. Нил, 1976):

Скорость распространения пульсовой волны зависит от разме­ра и упругости сосуда. В аорте она составляет 3-5 м/с, в средних артериях (подключичной и бедренной) - 7-9 м/с, в мелких арте- ,» риях конечностей - 15-40 м/с.

Среднее артериальное давление - один из самых важных па­раметров гемодинамики:

Наблюдения показывают, что при физическом утомлении сред­нее АД повышается на 10-30 мм рт. ст.

Систолический объем (5) и минутный объем (М) рассчи­тывают по формуле Лилиенштранда и Цандера:

где Ра" - пульсовое давление; Д - среднее давление (половина сум­мы максимального и минимального давлений);

где 5 - систолический объем; Р - ЧСС.

При исследовании АД представляет интерес измерение следу­ющих показателей: минимального артериального давления, сред­него динамического, максимального, ударного и пульсового.

Под минимальным или диастолическим давлением понимают наименьшую величину, которой достигает давление крови к концу диастолического периода. Минимальное давление зависит от сте-

пени проходимости или величины оттока крови через систему пре-капилляров, ЧСС и упруговязких свойств артериальных сосудов. Среднее динамическое давление - это давление, которое было бы способно при отсутствии пульсовых колебаний давления дать та­кой же гемодинамический эффект, какой наблюдается при есте­ственном, колеблющемся давлении крови, т. е. среднее давление выражает энергию непрерывного движения крови. Среднее дина­мическое давление определяют по следующим формулам:

1. Формула Хикэма:

где Р_т - среднее динамическое артериальное давление (мм рт. ст.); А - пульсовое давление (мм рт. ст.); Р_а - минимальное или диасто-лическое артериальное давление (мм рт. ст.).

2. Формула Вецлера и Богера:

где Р₅ - систолическое, или максимальное, давление, Р_й - диасто-лическое, или минимальное, артериальное давление (мм рт. ст.).

3. Довольно распространена формула:

где А - пульсовое давление; Р_й - диастолическое давление (мм рт. ст.).

Максимальное или систолическое давление - величина, от­ражающая весь запас потенциальной и кинетической энергии, ко­торым обладает движущаяся масса крови на данном участке сосу­дистой системы. Максимальное давление складывается из бокового систолического давления и ударного (гемодинамический удар). Боковое систолическое давление действует на боковую стенку ар­терии в период систолы желудочков. Гемодинамический удар со­здается при внезапном появлении препятствия перед движущимся в сосуде потоком крови, при этом кинетическая энергия на корот­кий момент превращается в давление. Гемодинамический удар яв­ляется результатом действия инерционных сил, определяемых как прирост давления при каждой пульсации, когда сосуд сжат. Вели­чина гемодинамического удара у здоровых людей равна 10-20 мм рт. ст.

Истинное пульсовое давление представляет собой разницу меж­ду боковым и минимальным артериальным давлением.

На рис. 15.4 приведены значения артериального давления у здоровых людей в возрасте от 15 до 60 лет и старше. С возрастом

у мужчин систолическое и диастолическое давления растут равно­мерно, у женщин же зависимость давления от возраста сложнее: от 20 до 40 лет давление у них увеличивается незначительно, и ве­личина его меньше, чем у мужчин; после 40 лет, с наступлением менопаузы, показатели давления быстро возрастают и становятся выше, чем у мужчин.

У страдающих ожирением АД выше, чем у людей с нормальной массой тела. При физической нагрузке систолическое и диастоли­ческое АД, сердечный выброс и частота сердечных сокращений

повышаются, равно как и при ходьбе в умеренном темпе. При куре­нии систолическое давление может возрасти на 10-20 мм рт. ст. В покое и во время сна АД существенно снижается, особенно если оно было повышенным.

Артериальное давление повышается у спортсменов перед стар­том, иногда даже за несколько дней до соревнований.

На артериальное давление влияют главным образом три факто­ра: а) частота сердечных сокращений (ЧСС); б) изменение перифе­рического сопротивления сосудистого русла и в) изменение удар­ного объема или сердечного выброса крови.

УДАРНЫЙ ОБЪЕМ СЕРДЦА (УОС)

При переходе от состояния покоя к нагрузке УОС быстро уве­личивается и достигает стабильного уровня во время интенсивной ритмичной работы длительностью 5—10 мин. Максимальная вели­чина ударного объема сердца наблюдается при ЧСС 130 уд/мин. В дальнейшем с увеличением нагрузки скорость прироста ударно­го объема крови резко уменьшается и при мощности работы, пре­вышающей 1000 кгм/мин, составляет лишь 2-3 мл крови на каж­дые 100 кгм/мин увеличения нагрузки (Р. Аз1гапй е* а1., 1964).

При длительных и нарастающих нагрузках ударный объем уже не увеличивается (В. Веуе§аг1 е! а1., 1960), но даже несколько уменьшается (см. табл. 15.1). Поддержание необходимого уровня кровообращения обеспечивается большей частотой сердечных со­кращений. Сердечный выброс увеличивается главным образом за счет более полного опорожнения желудочков, т. е. путем исполь­зования резервного объема крови (5. К|е11Ьегу е* а1., 1949; Е. Азгтш^еп, М. №е1зеп, 1955; и др.).

МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ СЕРДЦА (МОС)

Одним из главных показателей функции сердца является вели­чина минутного объема крови (МОК), выбрасываемой в систему большого круга кровообращения. МОК может меняться в широких пределах: от 4-5 л/мин в покое, до 25-30 л/мин при тяжелой физической нагрузке.

МОС определяется ударным объемом сердца и частотой сердеч­
ных сокращений, зависит от положения тела человека, его пола,
возраста, тренированности, условий внешней среды и многих дру­
гих факторов. -

Во время физической нагрузки средней интенсивности в поло­жении сидя и стоя МОС примерно на 2 л/мин меньше, чем при выполнении той же нагрузки в положении лежа. Объясняется это скоплением крови в сосудах нижних конечностей из-за действия силы притяжения.

При интенсивной нагрузке минутный объем сердца может воз­растать в 6 раз по сравнению с состоянием покоя, коэффициент утилизации кислорода - в 3 раза. В результате доставка 0₂ к тка­ням увеличивается приблизительно в 18 раз, что позволяет при интенсивных нагрузках у тренированных лиц достичь возрастания метаболизма в 15-20 раз по сравнению с уровнем основного обме­на (А. Оиугоп, 1969).

В возрастании минутного объема крови при физической нагруз­ке важную роль играет так называемый механизм мышечного на­соса. Сокращение мышц сопровождается сжатием в них вен (рис. 15.5), что немедленно приводит к увеличению оттока веноз­ной крови из мышц нижних конечностей. Посткапиллярные сосу­ды (в основном вены) системного сосудистого русла (печень, селе­зенка и др.) также действуют как часть общей резервной системы, и сокращение их стенок увеличивает отток венозной крови (В.И.Дубровский, 1973, 1990, 1992; Л. 5ЬерЬег<1, 1966). Все это способствует усиленному притоку крови к правому желудочку и" быстрому заполнению сердца (К. МагспоИ, 3. Зперпога¹, 1972).

При выполнении физической работы МОС постепенно увели­чивается до стабильного уровня, который зависит от интенсивнос­ти нагрузки и обеспечивает необходимый уровень потребления кислорода. После прекращения нагрузки МОС постепенно умень­шается. Лишь при легких физических нагрузках увеличение ми­нутного объема кровообращения происходит за счет увеличения ударного объема сердца и ЧСС. При тяжелых физических нагруз­ках оно обеспечивается главным образом за счет увеличения час­тоты сердечных сокращений.

МОС зависит и от вида физических нагрузок. Например, при максимальной работе руками МОС составляет лишь 80% от значе­ний, получаемых при максимальной работе ногами в положении сидя (Л. ЗтепсШег^ет е! а1., 1967).

СОСУДИСТОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Под влиянием физических нагрузок существенно изменяется сосудистое сопротивление. Увеличение мышечной активности при­водит к усилению кровотока через сокращающиеся мышцы, при-

чем местный кровоток увеличивается в 12-15 раз по сравнению с нормой (А. Оиутоп е! а1., "№. 5т.атзЬу, 1962). Одним из важнейших факторов, способствующих усилению кровотока при мышечной работе, является резкое уменьшение сопротивления в сосудах, что приводит к значительному снижению общего периферического со­противления (см. табл. 15.1). Снижение сопротивления начинает­ся через 5-10 с после начала сокращения мышц и достигает макси­мума через 1 мин или позже (А. Оиу!оп, 1969). Это связано с рефлекторным расширением сосудов, недостатком кислорода в клетках стенок сосудов работающих мышц (гипоксия). Во время работы мышцы поглощают кислород быстрее, чем в спокойном со­стоянии.

Величина периферического сопротивления различна на разных участках сосудистого русла. Это обусловлено прежде всего изме­нением диаметра сосудов при разветвлении и связанными с ним изменениями характера движения и свойств движущейся по ним крови (скорость кровотока, вязкость крови и др.). Основное сопро­тивление сосудистой системы сосредоточено в ее прекапиллярной части - в мелких артериях и артериолах: 70-80% общего падения давления крови при движении ее от левого желудочка до правого предсердия приходится на этот участок артериального русла. Эти. сосуды называются поэтому сосудами сопротивления или резистив-ными сосудами.

Кровь, представляющая собой взвесь форменных элементов в коллоидно-солевом растворе, обладает определенной вязкостью. Выявлено, что относительная вязкость крови уменьшается с уве­личением скорости ее течения, что связывают с центральным рас­положением эритроцитов в потоке и их агрегацией при движении

Замечено также, что чем менее эластична артериальная стенка (т. е. чем труднее она растягивается, например при атеросклеро­зе), тем большее сопротивление приходится преодолевать сердцу для проталкивания каждой новой порции крови в артериальную систему и тем выше поднимается давление в артериях при систоле.

РЕГИОНАЛЬНЫЙ КРОВОТОК

Кровоток в органах и тканях при значительной физической на­грузке существенно изменяется. Работающие мышцы требуют уси­ления обменных процессов и значительного увеличения доставки кислорода. Кроме того, усиливается терморегуляция, так как до­полнительное тепло, вырабатываемое сокращающимися мышцами, должно быть отведено к поверхности тела. Увеличение МОС само

по себе не может обеспечить адекватное кровообращение при зна­чительной работе. Чтобы условия для обменных процессов были благоприятными, наряду с увеличением минутного объема сердца требуется еще и перераспределение регионального кровотока. В табл. 15.2 и на рис. 15.6 представлены данные о распределении кровотока в покое и во время физических нагрузок различной ве­личины.

В состоянии покоя кровоток в мышце составляет около 4 мл/мин на 100 г мышечной ткани, а при интенсивной динамической работе возрастает до 100-150 мл/мин на 100 г мышечной ткани (В.И. Дубровский, 1982; 3. Зспеггег, 1973; и др.).

В интенсивно работающих мышцах кровоток возрастает в 15-20 раз, причем количество функционирующих капилляров может увеличиться в 50 раз. Кровоток усиливается в начале нагрузки, а затем достигает стабильного уровня. Период адаптации зависит от

интенсивности нагрузки и обычно длится от 1 до 3 мин. Хотя ско­рость кровотока в работающих мышцах увеличивается в 20 раз, аэробный обмен может возрастать в 100 раз за счет повышения утилизации 0₂ с 20-25 до 80%. Удельный вес кровотока в мышцах может возрасти с 21% в покое до 88% при максимальных нагруз­ках (см. таблицу 15.2).

Во время физической нагрузки кровообращение перестраива­ется в режим максимального удовлетворения потребностей в кис­лороде работающих мышц, но если количество получаемого рабо­тающей мышцей кислорода меньше требуемого, то обменные процессы в ней протекают частично анаэробно. В результате воз­никает кислородный долг, который возмещается уже после окон­чания работы.

Известно, что анаэробные процессы в 2 раза менее эффектив­ны, чем аэробные.

Кровообращение каждой сосудистой области имеет свою спе­цифику. Остановимся на коронарном кровообращении, которое

существенно отличается от других видов кровотока. Одной из его особенностей является сильно развитая сеть капилляров. Их чис­ло в сердечной мышце на единицу объема превышает в 2 раза коли­чество капилляров, приходящихся на такой же объем скелетной мышцы. При рабочей гипертрофии число сердечных капилляров еще более возрастает. Столь обильным кровоснабжением частич­но объясняется способность сердца извлекать из крови кислорода больше, чем другие органы.

Резервные возможности кровообращения миокарда этим не исчерпываются. Известно, что в скелетной мышце в состоянии покоя функционируют далеко не все капилляры, тогда как число раскрытых капилляров в эпикарде составляет 70%, а в эндокар­де - 90%. Тем не менее, при возросшей потребности миокарда в кислороде (скажем, при физической нагрузке) эта потребность удовлетворяется в основном за счет усиления коронарного крово­тока, а не лучшей утилизации кислорода. Усиление коронарного кровотока обеспечивается увеличением емкости коронарного рус­ла в результате снижения тонуса сосудов. В обычных условиях то­нус коронарных сосудов высок, при его снижении емкость сосудов может возрасти в 7 раз.

Коронарный кровоток во время физической нагрузки возраста­ет пропорционально увеличению минутного объема сердца (МОС). В покое он составляет около 60-70 мл/мин на 100 г миокарда, при нагрузке может усиливаться более чем в 5 раз. Даже в покое ути­лизация кислорода миокардом очень велика (70-80%) и любое повышение потребности в кислороде, возникающее при физических нагрузках, может обеспечиваться только увеличением коронарно­го кровотока.

Легочный кровоток во время физической нагрузки значитель­но возрастает, и происходит перераспределение крови. Содержа­ние крови в легочных капиллярах повышается с 60 мл в покое до 95 мл при напряженной нагрузке (Р. Коп^Моп, 1945), а в целом в системе легочных сосудов - с 350-800 мл до 1400 мл и более (К. Апаегзеп е! аЦ 1971).

При интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2-3 раза, и скорость прохождения крови через капиллярное ложе легких возрастает в 2-2,5 раза (К. Лоппзоп е! а1., 1960).

Установлено, что в покое часть капилляров в легких не функци­онирует.

Изменение кровотока во внутренних органах играет важнейшую роль в перераспределении регионарного кровообращения и улуч­шении кровоснабжения работающих мышц при значительных фи-

зических нагрузках. В покое кровообращение во внутренних орга­нах (печень, почки, селезенка, пищеварительный аппарат) состав­ляет около 2,5 л/мин, т. е. около 50% минутного объема сердца. По мере увеличения нагрузок величина кровотока в этих органах постепенно уменьшается, и его показатели при максимальной фи­зической нагрузке могут свестись к 3-4% минутного объема серд­ца (см. табл. 15.2). Например, печеночный кровоток при тяжелой физической нагрузке снижается на 80% (Ь. Ко\уе11 е\ а1., 1964). В почках во время мышечной работы кровоток уменьшается на 30-50%, причем это уменьшение пропорционально интенсивности нагрузки, а в отдельные периоды очень кратковременной интен­сивной работы почечный кровоток может даже прекратиться (Ь. КасН^ип, 5. КаЫпзоп, 1949; .1. СазМогз 1967; и др.).

Уменьшение кровотока во внутренних органах является важным фактором, регулирующим гемодинамику при физических нагрузках и, в частности, оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких, а также регулирование повышенной теплоотдачи, особенно при тренировках в зонах жаркого и влажного климата.

Кровоток в коже в покое составляет около 500 мл/мин, что со­ответствует 10% минутного объема сердца. Он подвержен значи­тельным изменениям, связанным с окружающей средой, физиче­скими нагрузками и другими факторами. Под влиянием физических нагрузок сосуды кожи расширяются и кровоток возрастает в 3-4 раза, что создает оптимальные условия для теплоотдачи.

ГАЗЫ И РН КРОВИ, ГЕМАТОКРИТ

Газы и рН крови во время физических нагрузок на субмакси­мальном уровне существенно не изменяются. Усиленная легочная вентиляция во время работы обеспечивает нормальный или повы­шенный показатель 0₂ в альвеолах. Напряжение 0₂, С0₂ в тканях и щелочной резерв также существенно не меняются. Повышенная потребность, в тканевом дыхании удовлетворяется целым рядом компенсаторных механизмов. В частности, возрастает утилизация 0₂ за счет более полного восстановления гемоглобина (НЬ). Уско­рение кровотока и раскрытие капилляров в работающих мышцах способствуют доставке тканям большего количества кислорода и лучшему выведению углекислого газа. Поступление в кровяное русло новых эритроцитов обеспечивает увеличение кислородной емкости крови.

Только при тяжелой физической работе, когда в мышцах в до­полнение к аэробным процессам возникают и анаэробные, повы-

шается содержание молочной кислоты в крови, возрастает рС0₂, уменьшается щелочной резерв, а в результате понижается рН крови.

Под влиянием мышечной работы возрастает гематокрит (Нет), в результате чего увеличивается способность артериальной крови транспортировать кислород. Увеличение кислородной емкости ар­териальной крови при переходе из состояния покоя к физической нагрузке в среднем составляет 1,3 мл на 100 мл.

Общее количество гемоглобина зависит от его концентрации и общего объема крови. Последний связан с размерами тела и в боль­шой степени зависит от физической активности (табл. 15.3).

Как видно из табл. 15.3, одним из механизмов адаптации систе­мы транспортировки кислорода при повышенной физической актив­ности является увеличение объема крови и общего количества ге­моглобина. Если общее количество гемоглобина у взрослых мужчин при концентрации его 158 г/л в объеме крови 5180 мл составляет около 820 г, то бегун-стайер при такой же концентрации гемогло-

бина будет иметь его общее количество 924,3 г. Общее количестве кислорода, связанного кровью, у них будет приблизительно 1100 * 1240 мл соответственно.

Наблюдения показывают, что у спортсменов общее количестве гемоглобина, объем сердца и объем крови по отношению к весу телг выше, чем у лиц, занимающихся спортом (5. ЩеНЬег^ е! а1., 1949 Т. Зрзтгапс!, 1955; и др.). У спортсменов способность крови транс портировать кислород выше. Она выражается максимальной ве личиной поглощения (усвоения) кислорода или количеством кис лорода, доставляемым к тканям за одно сокращение сердцг (Р.О. Азтгапс!, 1952; и др.).

Наряду с благоприятным влиянием на гемодинамику возраста­ние гематокрита (Нет) при физической нагрузке имеет и отрица­тельное значение, так как повышение концентрации эритроцитов приводит к увеличению вязкости крови, что затрудняет кровоток и ускоряет время свертывания. В этой связи при тренировках, и осо­бенно во время соревнований, при посещении сауны (бани) пока­зан прием жидкости (питье), лучше напитков, содержащих микро­элементы, соли,витамины.