Реакции на физическую нагрузку у человека - динамика сердечно-сосудистой системы
Видео: VIP-ROFES (РОФЭС) - тестирование организма и психоэмоционального состояния
Адаптация сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке у собак была описана количественно и всесторонне в связи с возможностью непрерывной регистрации быстрых реакций на резкие воздействия. Информация относительно приспособительных реакций сердечно-сосудистой системы у человека не является ни такой всесторонней, ни такой динамичной. Имеющиеся в наличии данные дают возможность предположить, что реакции на физическую нагрузку у людей и собак имеют как много общего, так и много различий.
Сердечно-сосудистая реакция на физическую нагрузку у людей в значительной степени зависит от положения тела (как это было ранее отмечено и у собак) (см. рис. 7.7). У собак туловище располагается примерно горизонтально как в положении лежа, так и при беге. Быстрое уменьшение размеров и ударного объема у них, вероятно, не в такой мере как у людей связано с гравитационными эффектами. Физическая нагрузка в горизонтальном положении чаще всего выполняется либо в лабораторных условиях, либо в постели и не может рассматриваться как истинный образец типичной физической нагрузки. Однако моменты сходства с экспериментальными данными, полученными на выполняющих физические упражнения собаках, оправдывают упоминание о таком виде нагрузки. Например, Ross и сотр. [30] изучали реакции на физические упражнения у лежащих больных, минутный объем сердца при этом возрастал до 10 л-м2/мин. У всех исследуемых увеличение минутного объема сердца возникало почти исключительно за счет тахикардии (как и у собак). Ударный объем сохранялся по существу неизменным у четырех исследуемых, у двух слегка увеличился, и у одного уменьшился. У этих же людей были искусственные водители ритма, позволяющие вызывать тахикардию в покое, которая уменьшала ударный объем, подобно тому, как это видно на кривой, полученной в исследованиях на собаке (см. рис. 7.6). Если же упражнение выполнялось в условиях навязанной тахикардии, имитирующей тахикардию при данной степени физической нагрузки, то минутный объем сердца увеличивала вследствие возрастания ударного объема. Тот факт, что в случае подавления или исключения возможности развития тахикардии минутный объем сердца может возрастать за счет увеличения ударного объема свидетельствует о способности системы заменять один механизм регуляции другим. Однако эта демонстрация показывает то, что может происходить, а не то, что происходит в действительности в нормальных условиях, и должна рассматриваться как пример, выявляющий важную роль данного механизма путем его выключения.
Постоянство ударного объема, которое так четко наблюдалось у экспериментальных животных (см. рис. 7.7), побудило провести обзор литературы, чтобы определить как ведет себя ударный объем при физической нагрузке у людей [32]. В 8 различных исследованиях ударный объем лишь слегка изменялся в пределах широкого диапазона уровней физической нагрузки, тяжесть которой определялась по потреблению кислорода. Вполне возможно, по-видимому, что ударный объем у лежащего и расслабленного человека равен или близок максимальному уровню, обычно достигаемому во время тяжелой работы. Когда человек встает, ударный объем и размеры сердца у него всегда уменьшаются [33]. По сравнению с этим меньшим начальным объемом ударный объем быстро увеличивается даже при легком усилии, но по мере нарастания интенсивности внешней работы прогрессивное увеличение ударного объема отмечается не всегда [31].
Ударный объем (в процентах от максимального для данного человека) и частота сердечных сокращений в покое и во время градуированной физической нагрузки в положении сидя по отношению к максимальным уровням нагрузки.
Для женщин средний ударный объем в покое был 68 мл, а максимальное значение при физической нагрузке — 100 мл. Для мужчин эти значения были соответственно 88 и 134 мл. Фактически не было увеличения ударного объема при работе в диапазоне от /з максимального поглощения кислорода (частота сердечных сокращений около 100 уд/мин) до максимальных уровней работы (частота сердечных сокращений от i70 до 210 уд/мин) (по Astrand ot al., J. Appl. Physiol., 1964, 19, 268).
В общем, по-видимому, для людей в расслабленном состоянии типичным являются низкая частота сердечных сокращений, большие размеры желудочка и большие ударные объемы (максимальные или близкие к ним). Даже тяжелая физическая нагрузка в положении лежа вызывает небольшое или совсем не вызывает увеличения ударного объема. У спортсменов отмечается более низкая частота сердечных сокращений, большие объемы крови, более высокое давление наполнения желудочков, большие размеры желудочков и большие ударные объемы, чем у людей, ведущих сидячий образ жизни. Спортсмены также обычно реагируют на упражнения в лежачем положении преимущественно путем тахикардии при слабом увеличении ударного объема или без него [34].
При вставании сердечный ритм отчасти увеличивается, а ударный объем круто снижается примерно на 30—40% [34]. Wang, Marshall и Shepard [35] показали, что даже самая слабая физическая нагрузка — поочередное поднимание ног на 2 дюйма ( 5 см) от пола — была достаточной, чтобы восстановить ударный объем примерно до контрольных значений в лежачем положении. Увеличение усилия вплоть до значительных уровней вызывало небольшие увеличения ударного объема сверх того, что было при слабой нагрузке или в контрольных условиях в положении лежа (рис. 7.8).
РИС. 7.9.
Расстояние между двумя клипсами на левом желудочке (ЛЖ) и двумя клипсами на правом желудочке (ПЖ) во время контрольного периода и в различные временные интервалы после начала физической нагрузки. Столбики в основании рисунка обозначают максимальную производную (dP/dt) правожелудочкового пульсового давления (по Harrison D. С., Goldblatt A., Braunwald Е., Click G., Mason D. Т., Studies on cardiac demensions in intact, unanesthetized man I. Description of the techniques and their validation. —Circ. Res., 1963, 13, 448). (С разрешения Американского кардиологического общества).
Во время выполнения упражнений изменения размеров желудочков контролировать чрезвычайно трудно. При помощи серебряно-тантановых клипсов, вмонтированных в стенки правого и левого желудочков можно было измерять изменения их длины на рентгеновских пленках через интервалы по 0,2 с (рис. 7.9). При этих условиях конечно-систолические и конечно-диастолические размеры обоих желудочков уменьшались в начале физической работы и сохранялись на 5—6% меньшими, чем в покое, на протяжении всего периода упражнения [36]. Скорости изменения размеров и давлений в желудочках значительно увеличивались во время физической нагрузки. Эти ответы, зарегистрированные у людей при слабой физической нагрузке в положении лежа, очень похожи на изменения в работе желудочков, относимых прежде к эффектам симпатической стимуляции симпатомиметических аминов (см. рис. 3.29 и
- . По-видимому, можно думать, что производительность желудочков увеличивается под влиянием симпатической нервной системы и возможно, под влиянием циркулирующих в крови в нормальных условиях гормонов. Для более полной оценки изменений функции желудочков в условиях, близких к нормальным, необходимы соответствующие данные, полученные от здоровых людей, выполняющих физические нагрузки в вертикальном положении.
Видео: Проверка и мониторинг здоровья человека диагностическим прибором Рофес. Тестирование организма.
Распределение кровотока при физических нагрузках у человека. Данные о перемещении крови от неактивных мышц или висцеральных тканей к активно сокращающимся мышцам во время физической нагрузки, остаются спорными. Например, Brod [37] не выявил никакого явно выраженного изменения кровотока в почке или в сосудистом ложе брюшной полости при легкой работе. Большее уменьшение почечного кровотока возникало при одном представлении о тяжелой работе, неприятных ситуациях, счете в уме. Реакция испуга вызывает глубокую почечную вазоконстрикцию у собак. В противоположность этому кровоток в печени (вычисленный при введении зеленого медоциамина) уменьшался на 50—70% во время продолжительной работы в тредбане, требующей 48—70% максимума поглощения кислорода [38] (см. также Mitchell и сотр. [39]). При более сильной физической нагрузке печеночный кровоток снижался до 80% или более.
Характер и величина реакций человека на физическую нагрузку всесторонне рассмотрены Rowell и сотр. [38]. Брюшная область получает ~25% всего сердечного выброса в покос и извлекает только ~15— 20% кислорода, так что снижение брюшного кровотока может быть эффективным механизмом для перераспределения крови и экономии минутного объема сердца. Измерения, проведенные при выполнении физической нагрузки как в положении лежа, так и в положении стоя, постоянно свидетельствовали о значительном снижении брюшного кровотока, колеблющемся от 80 до 20% значений в состоянии покоя при максимальном потреблении кислорода. По-видимому, положение тела мало влияет на это перераспределение. Уже давно существуют данные и о том, что во время выполнения человеком физической работы почечный кровоток уменьшается. Величина его уменьшения, вероятно, пропорциональна тяжести нагрузки и может достигать 80%. Другими тканями, которые могли бы способствовать улучшению кровотока в работающих мышцах во время физической нагрузки, должны были бы быть неработающие мышцы и кожа. Однако в неработающих мышцах, по-видимому, во время физической нагрузки значительной вазоконстрикции не выявляется, а выделение большого количества тепла при энергичной физической работе будет препятствовать значительной вазоконстрикции в коже.
Условия, при которых ударный объем увеличивается. Согласно Henderson [40], «сердце спортсмена сверхнормально». Такую тенденцию отмечали также многие другие исследователи, хотя Freedman и сотр. [41], изучая вопрос о том, как у тренированных и нетренированных спортсменов удовлетворяются потребности тканей в кислороде, не смогли обнаружить никаких различий, которые можно было бы отнести за счет тренированности. Во всяком случае, по-видимому, почти нет сомнения в том, что у тренированных спортсменов при физической нагрузке частота сердечных сокращений увеличивается меньше, а ударный объем — больше, чем у нетренированных людей.
У пациентов с хронически высоким минутным объемом сердца (в связи, например, с анемией, тиреотоксикозом или артериовенозным шунтом) также проявляется тенденция сохранения нормальной частоты сердечных сокращений и увеличения ударного объема [42]. Реакция сердца таких больных напоминает реакции тренированных спортсменов.
Если здоровые люди во время контрольного периода (до нагрузки) стоят, то в начале физической нагрузки, независимо от того, будет ли она тяжелой или легкой, у них увеличивается ударный объем. Практически нет данных о том, что при более энергичной работе ударный объем у среднего по физическим возможностям здорового человека прогрессивно растет. У людей, у которых одно предчувствие тяжелой работы вызывает тахикардию и снижает ударный объем во время контрольного периода, обычно обнаруживается большее увеличение ударного объема, чем в случае без такой предварительной условнорефлекторной мобилизации.
Тестирование физической нагрузкой при болезнях сердца
Производительность сердечно-сосудистой системы достаточна, чтобы обеспечить ткани кислородом, даже у больных с чрезвычайно сильными поражениями сердца и потому в покое у них часто обнаруживаются совершенно нормальные частота сердечных сокращений, минутный объем сердца и потребление кислорода. Однако различные нарушения функции сердечно-сосудистой системы снижают уровень максимальной физической нагрузки, при которой еще может быть обеспечена нормальная доставка кислорода. Для оценки максимальных возможностей сердечно-сосудистой системы обеспечения органов и тканей кислородом можно провести тестирование с помощью стандартных нагрузок. Очевидно, что сравнимость результатов таких измерений находится в зависимости от характера нагрузки. Наблюдения показали, что упражнения, которые требуют особой координации или обучения, могут вызывать значительные вариации в реакциях в зависимости от индивидуальных способностей людей с аналогичным состоянием сердечно-сосудистой системы. С другой стороны, ходьба или бег в тредбанах со стандартными скоростями и по поверхности со стандартным наклоном, обеспечивают более или менее стандартные сердечно-сосудистые реакции. Если больным дается задание бежать в тредбане с последовательно увеличивающейся скоростью, максимум поглощения кислорода постепенно увеличивается до плато, уровень которого постоянен. Максимальное поглощение кислорода (Уогмакс) определяется величиной максимального минутного объема сердца и максимальной артериовенозной разницей. Разработаны стандартные тесты для оценки состояния кардиоваскулярной системы и степени нарушений. Многоступенчатое упражнение, для выполнения которого используется откалиброванный тредбан для регулирования расхода энергии, состоит из медленной ходьбы в течение 3 мин со скоростью 1,7 мили в час (2,7 км/ч) по поверхности с наклоном 10°. Скорость и величина наклона увеличиваются каждые 3 мин без периодов отдыха до тех пор, пока человек не теряет способности продолжать работу. Это и означает «конечный пункт» для данного человека. Степень поражения сердечно-сосудистой системы при этом определяют путем вычисления процентного различия между наблюдаемым максимальным потреблением кислорода и величиной его, предусмотренной для данного возраста, иола и состояния активности, по стандартным номограммам. Полученные таким способом данные указывают на важность учета резервных возможностей сердечно-сосудистой системы у здоровых и больных людей при оценке их состояния.
