Глава 11. Физиология сердечно-сосудистой системы
Основное значение сердечно-сосудистой системы состоит в снабжении кровью органов и тканей. Сердечно-сосудистая система состоит из сердца, кровеносных и лимфатических сосудов.
Сердце человека - это полый мышечный орган, разделенный вертикальной перегородкой на левую и правую половины, а горизонтальной на четыре полости: два предсердия и два желудочка. Сердце окружено как мешком соединительнотканной оболочкой - перикардом. В сердце существуют два вида клапанов: атриовентрикулярные (отделяющие предсердия от желудочков) и полулунные (между желудочками и крупными сосудами - аортой и легочной артерией). Основная роль клапанного аппарата состоит в препятствии обратному току крови.
В камерах сердца берут свое начало и заканчиваются два круга кровообращения.
Большой круг начинается аортой, которая отходит от левого желудочка. Аорта переходит в артерии, артерии в артериолы, артериолы в капилляры, капилляры в венулы, венулы в вены. Все вены большого круга собирают свою кровь в полые вены: верхнюю - от верхней части туловища, нижнюю - от нижней. Обе вены впадают в правое предсердие.
Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, где начинается малый круг кровообращения. Кровь из правого желудочка поступает в легочный ствол, который несет кровь в легкие. Легочные артерии ветвятся до капилляров, затем кровь собирается в венулы, вены и поступает в левое предсердие где и заканчивается малый круг кровообращения. Основная роль большого круга - это обеспечение обмена веществ организма, основная роль малого круга - насыщение крови кислородом.
Основными физиологическими функциями сердца являются: возбудимость, способность проводить возбуждение, сократимость, автоматизм.
Под сердечным автоматизмом понимают способность сердца сокращаться под воздействием импульсов возникающих в нем самом. Эту функцию выполняет атипичная сердечная ткань которая состоит из: синоаурикулярного узла, атриовентрикулярного узла, пучка Гисса. Особенностью автоматизма сердца является то, что вышележащий участок автоматизма подавляет автоматизм нижележащего. Ведущим водителем ритма является синоаурикулярный узел.
Под сердечным циклом понимают одно полное сокращение сердца. Сердечный цикл состоит из систолы (период сокращения) и диастолы (период расслабления). Систола предсердий обеспечивает поступление крови в желудочки. Затем предсердия переходят в фазу диастолы, которая продолжается в течение всей систолы желудочков. Во время диастолы желудочки наполняются кровью.
Ритм сердца - это количество сердечных сокращений за одну минуту.
Аритмия - нарушение ритма сердечных сокращений, тахикардия - учащение частоты сердечных сокращений (ЧСС), возникает часто при усилении влияния симпатической нервной системы, брадикардия - урежение ЧСС, возникает часто при усилении влияния парасимпатической нервной системы.
Экстрасистолия - это внеочередное сердечное сокращение.
Сердечные блокады - нарушение функции проводимости сердца, обусловленные поражением атипичных сердечных клеток.
К показателям сердечной деятельности относят: ударный объем - количество крови, которое выбрасывается в сосуды при каждом сокращении сердца.
Минутный объем - это количество крови, которое сердце выбрасывает в легочный ствол и аорту в течение минуты. Минутный объем сердца увеличивается при физической нагрузке. При умеренной нагрузке минутный объем сердца повышается как за счет роста силы сердечных сокращений, так и за счет частоты. При нагрузках большой мощности только за счет роста ЧСС.
Регуляция сердечной деятельности осуществляется за счет нейрогуморальных воздействий, изменяющих интенсивность сокращений сердца и приспосабливающих его деятельность к потребностям организма и условиям существования. Влияние нервной системы на деятельность сердца осуществляется за счет блуждающего нерва (парасимпатический отдел ЦНС) и за счет симпатических нервов (симпатический отдел ЦНС). Окончания этих нервов изменяют автоматизм синоаурикулярного узла, скорость проведения возбуждения по проводящей системе сердца, интенсивность сердечных сокращений. Блуждающий нерв при возбуждении уменьшает ЧСС и силу сердечных сокращений, снижает возбудимость и тонус сердечной мышцы, скорость проведения возбуждения. Симпатические нервы наоборот учащают ЧСС, увеличивают силу сердечных сокращений, повышают возбудимость и тонус сердечной мышцы, а также скорость проведения возбуждения. Гуморальные влияния на сердце реализуются гормонами, электролитами, и другими биологически активными веществами, являющимися продуктами жизнедеятельности органов и систем. Ацетилхолин (АЦХ) и норадреналин (НА) - медиаторы нервной системы - оказывают выраженное влияние на работу сердца. Действие АЦХ аналогично действию парасимпатической, а норадреналина действию симпатической нервной системы.
Кровеносные сосуды. В сосудистой системе различают: магистральные (крупные эластические артерии), резистивные (мелкие артерии, артериолы, прекапиллярные сфинктеры и посткапиллярные сфинктеры, венулы), капилляры (обменные сосуды), емкостные сосуды (вены и венулы), шунтирующие сосуды.
Под артериальным давлением (АД) понимают давление в стенках кровеносных сосудов. Величина давления в артериях ритмически колеблется, достигая наиболее высокого уровня в период систолы и снижается в момент диастолы. Это объясняется тем, что выбрасываемая при систоле кровь встречает сопротивление стенок артерий и массы крови, заполняющей артериальную систему, давление в артериях повышается и возникает некоторое растяжение их стенок. В период диастолы АД понижается и поддерживается на определенном уровне за счет эластического сокращения стенок артерий и сопротивления артериол, благодаря чему продолжается продвижение крови в артериолы, капилляры и вены. Следовательно, величина АД пропорциональна количеству крови, выбрасываемой сердцем в аорту (т.е. ударному объему) и периферическому сопротивлению. Различают систолическое (САД), диастолическое (ДАД), пульсовое и среднее АД.
Систолическое АД - это давление обусловленное систолой левого желудочка (100 - 120 мм рт.ст.). Диастолическое давление - определяется тонусом резистивных сосудов в период диастолы сердца (60-80 мм рт.ст.). Разность между САД и ДАД называется пульсовым давлением. Среднее АД равняется сумме ДАД и 1/3 пульсового давления. Среднее АД выражает энергию непрерывного движения крови и постоянно для данного организма. Повышение артериального давления называют гипертензией. Понижение АД называют гипотензией. АД выражают в миллиметрах ртутного столба. Нормальное систолическое давление колеблется в пределах 100-140 мм рт.ст., диастолическое давление 60-90 мм рт.ст.
Обычно давление измеряется в плечевой артерии. Для этого на обнаженное плечо обследуемого накладывают и закрепляют манжетку, которая должна прилегать настолько плотно, чтобы между ней и кожей проходил один палец. Край манжетки, где имеется резиновая трубка, должен быть обращен книзу и располагаться на 2-3 см выше локтевой ямки. После закрепления манжетки обследуемый удобно укладывает руку ладонью вверх, мышцы руки должны быть расслаблены. В локтевом сгибе находят по пульсации плечевую артерию, прикладывают к ней фонендоскоп, закрывают вентиль сфигмоманометра и накачивают воздух в манжету и манометр. Высота давления воздуха в манжете, сдавливающей артерию, соответствует уровню ртути на шкале прибора. Воздух нагнетается в манжету до тех пор, пока давление в ней не превысит примерно на 30 мм рт.ст. Тот уровень, при котором перестает определятся пульсация плечевой или лучевой артерии. После этого вентиль открывают и начинают медленно выпускать воздух из манжеты. Одновременно фонендоскопом выслушивают плечевую артерию и следят за показанием шкалы манометра. Когда давление в манжете станет чуть ниже систолического, над плечевой артерией начинают выслушиваться тоны, синхронные с деятельностью сердца. Показание манометра в момент первого появления тонов отмечают как величину систолического давления. Эта величина обычно указывается с точностью до 5 мм (например 135, 130, 125 мм рт.ст. и т.д.). При дальнейшем снижении давления в манжете тоны постепенно ослабевают и исчезают. Это давление диастолическое.
АД у здоровых людей подвержено значительным физиологическим колебаниям в зависимости от физической нагрузки, эмоционального напряжения, положения тела, времени приема пищи и др. факторов. Наиболее низкое давление бывает утром, натощак, в покое, т.е в тех условиях, в которых определяется основной обмен, поэтому такое давление называется основным или базальным. При первом измерении уровень АД может оказаться выше, чем в действительности, что связано с реакцией клиента на процедуру измерения. Поэтому рекомендуется не снимая манжеты и лишь выпуская из нее воздух, измерить давление несколько раз и учитывать последнюю наименьшую цифру. Кратковременное повышение АД может наблюдаться при большой физической нагрузке, особенно у нетренированных лиц, при психическом возбуждении, употреблении алкоголя, крепкого чая, кофе, при неумеренном курении и сильных болях.
Пульсом называют ритмические колебания стенки артерий, обусловленные сокращением сердца, выбросом крови в артериальную систему и изменением в ней давления в течение систолы и диастолы.
Распространение пульсовой волны связано со способностью стенок артерий к эластическому растяжению и спадению. Как правило, пульс начинают исследовать на лучевой артерии, поскольку она располагается поверхностно, непосредственно под кожей и хорошо прощупывается между шиловидным отростком лучевой кости и сухожилием внутренней лучевой мышцы. При пальпации пульса кисть исследуемого охватывают правой рукой в области лучезапястного сустава так, что бы 1 палец располагался на тыльной стороне предплечья, а остальные на передней его поверхности. Нащупав артерию, прижимают ее к подлежащей кости. Пульсовая волна под пальцами ощущается в виде расширения артерии. Пульс на лучевых артериях может быть неодинаковым, поэтому в начале исследования нужно пальпировать его на обеих лучевых артериях одновременно, двумя руками.
Исследование артериального пульса дает возможность получать важные сведения о работе сердца и состоянии кровообращения. Это исследование проводится в определенном порядке. Вначале надо убедиться что пульс одинаково прощупывается на обеих руках. Для этого пальпируют одновременно две лучевые артерии и сравнивают величину пульсовых волн на правой и левой руках (в норме она одинакова). Величина пульсовой волны на одной руке может оказаться меньше, чем на другой, и тогда говорят о различном пульсе. Он наблюдается при односторонних аномалиях строения или расположения артерии, ее сужении, сдавлении опухолью, рубцами др. Различный пульс будет возникать не только при изменении лучевой артерии, но и при аналогичных изменениях вышерасположенных артерий - плечевой, подключичной. Если выявлен различный пульс, дальнейшее его исследование проводят на той руке, где пульсовые волны лучше выражены.
Определяются следующие свойства пульса: ритм, частота, напряжение, наполнение, величина и форма. У здорового человека сокращения сердца и пульсовой волны следуют друг за другом через равные промежутки времени, т.е. пульс ритмичен. В нормальных условиях частота пульса соответствует частоте сердечных сокращений и равна 60-80 ударов в минуту. Частоту пульса подсчитывают в течении 1 мин. В положении лежа пульс в среднем на 10 ударов меньше, чем стоя. У физически развитых людей частота пульса ниже 60 уд/мин, а у тренированных спортсменов до 40-50 уд/мин, что указывает на экономичную работу сердца. В состоянии покоя частота сердечных сокращений (ЧСС) зависит от возраста, пола, позы. С возрастом она уменьшается.
Пульс у находящегося в состоянии покоя здорового человека ритмичный, без перебоев, хорошего наполнения и напряжения. Ритмичным считается такой пульс, когда количество ударов за 10 с отмечается от предыдущего подсчета за такой же период времени не более, чем на один удар. Для подсчета пользуются секундомером или обычными часами с секундной стрелкой. Чтобы получить сравниваемые данные, измеряйте пульс всегда в одном и том же положении (лежа, сидя или стоя). Например, утром измеряйте пульс сразу после сна лежа. Перед занятием и после них - сидя. Определяя величину пульса следует помнить, что сердечно- сосудистая система очень чувствительна к различным влияниям (эмоциональным, физическим нагрузкам и др.). Вот почему наиболее спокойный пульс регистрируется утром, сразу после пробуждения, в горизонтальном положении. Перед тренировкой он может существенно повышаться. Во время занятий контроль за ЧСС можно проводить путем подсчета пульса за 10 с. Учащение пульса в покое на следующий день после тренировки (особенно при плохом самочувствии, нарушении сна, нежелание тренироваться и т.д.) свидетельствует об утомлении. Для лиц, регулярно занимающихся физическими упражнениями, ЧСС в покое более 80 уд/мин расценивается как признак утомления. В дневнике самоконтроля записывается число ударов пульса и отмечается его ритмичность.
Для оценки физической работоспособности используют данные о характере и продолжительности процессов, полученных в результате выполнения различных функциональных проб с регистрацией ЧСС после нагрузки. В качестве таких проб можно использовать следующие упражнения.
Не очень физически подготовленные люди, а также дети делают 20 глубоких и равномерных приседаний за 30 с (приседая, вытянуть руки вперед, вставая - опустить), затем сразу же, сидя, подсчитывают пульс за 10с в течение 3 мин. Если пульс восстанавливается к концу первой минуты - отлично, к концу 2-й - хорошо, к концу 3-й - удовлетворительно. При этом пульс учащается не более чем на 50-70% от исходной величины. Если в течение 3 мин пульс не восстанавливается - неудовлетворительно. Бывает что учащение пульса происходит на 80% и более по сравнению с исходным, что указывает на снижение функционального состояния сердечно-сосудистой системы.
При хорошей физической подготовленности используют бег на месте в течение 3 мин в умеренном темпе (180 шагов в минуту) с высоким подниманием бедра и движениями рук, как при обычном беге. Если пульс учащается не более чем на 100% и восстанавливается на 2-3 минуте - отлично, на 4-й - хорошо, на 5-й - удовлетворительно. Если пульс возрастает более чем на 100%, а восстановление происходит более чем за 5 минут, то такое состояние оценивается как неудовлетворительное.
Пробы с приседаниями или с дозированным бегом на месте не следует проводить сразу после еды или после занятий. По ЧСС во время занятий можно судить о величине и интенсивности физической нагрузки для данного человека и режим работы (аэробный, анаэробный) в котором проводится тренировка.
Микроциркуляторное звено является центральным в сердечно-сосудистой системе. Оно обеспечивает основную функцию крови - транскапиллярный обмен. Микроциркуляторное звено представлено мелкими артериями, артериолами, капиллярами, венулами, мелкими венами. Транскапиллярный обмен происходит в капиллярах. Он возможен благодаря особому строению капилляров, стенка которых обладает двухсторонней проницаемостью. Проницаемость капилляров - это активный процесс, который обеспечивает оптимальную среду для нормальной жизнедеятельности клеток организма. Кровь из микроциркуляторного русла попадает в вены. В венах давление низкое от 10-15 мм.рт.ст в мелких до 0 мм.рт.ст. в крупных. Движению крови по венам способствует ряд факторов: работа сердца, клапанный аппарат вен, сокращение скелетных мышц, присасывающая функция грудной клетки.
При физической нагрузке существенно возрастают потребности организма, в частности в кислороде. Наблюдается условнорефлекторное усиление работы сердца, поступление части депонированной крови в общий круг кровообращения, увеличивается выброс адреналина мозговым веществом надпочечников. Адреналин стимулирует работу сердца, суживает сосуды внутренних органов, что ведет к подъему АД, росту линейной скорости кровотока через сердце, мозг, легкие. Значительно во время физической активности возрастает кровоснабжение мышц. Причиной этого является интенсивный обмен веществ в мышце, что способствует скоплению в ней продуктов метаболизма (углекислого газа, молочной кислоты и др.), которые обладают выраженным сосудорасширяющим эффектом и способствуют более мощному раскрытию капилляров. Расширение диаметра сосудов мышц не сопровождается падением артериального давления в результате активации прессорных механизмов в ЦНС, а так же повышенной концентрации глюкокортикоидов и катехоламинов в крови. Работа скелетных мышц усиливает венозный кровоток, что способствует быстрому венозному возврату крови. А повышение содержания продуктов метаболизма в крови, в частности углекислоты ведет к стимуляции дыхательного центра, увеличению глубины и частоты дыхания. Это в свою очередь увеличивает отрицательное давление грудной клетки, важнейшего механизма способствующего увеличению венозного возврата к сердцу.
Литература
1. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология. М., Высшая школа,1985 год
2. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология. - М., Просвещения, 1975.
3. Хрипкова А.Г. Анатомия, физиология и гигиена человека. - М., Просвещения, 1978.
4. Хрипкова А.Г., Антропова М.В., Фарбер Д.А. Возрастная физиология и школьная гигиена. - М., Просвещения, 1990.
5. Матюшонок М.Г. и др. Физиология и гигиена детей и подростков. - Минск,1980 год
6. Леонтьева Н.Н., Маринова К.В. Анатомия и физиология детского организма (1 и 2 части). М., Просвещение, 1986.