Работа сердца - динамика сердечно-сосудистой системы
Видео: Программа Оздоровления - Целительный Сеанс - настрой для сердца и сердечно сосудистой системы
В механическом насосе полезная работа может быть выражена посредством энергии, расходуемой на проталкивание жидкости через трубки (см. рис. 7.10,А). Общеизвестно, что только часть энергии, освобождаемой в двигателе внутреннего сгорания, превращается в полезную работу. Остальная часть энергии затрачивается напрасно, превращаясь в тепло, которое рассеивается различными путями. При этом производительность (КПД) такой машины выражается отношением между доставляемой энергией (сжигаемым топливом) и совершаемой внешней полезной работой. В таком гидравлическом насосе работа, производимая им, непосредственно ограничена скоростью, с которой в двигатель доставляется топливо. Некоторые характеристики такого механического прибора можно применить и к оценке функции сердца как насоса.
Энергия, выделяемая при окислении органических горючих веществ, таких, как глюкоза, гликоген или молочная кислота, во время сокращения миокарда превращается в механическую работу лишь частично. Для удобства обсуждения пути рассеивания энергии будут разделены на две основные категории: а) полезная работа, выражаемая энергией, расходуемой на выброс крови в артериальную систему- б) энергия, затрачиваемая впустую, включающая все другие пути рассеивания энергии.
Полезная работа сердца. Эта работа имеет место во время активного выброса крови из камер желудочков. Во время изоволюмического сокращения, изоволюмического расслабления или диастолы никакой внешней работы желудочки не совершают. В период фазы изгнания желудочкового сокращения кровь проталкивается в аорту. При этом основная часть энергии сохраняется в виде потенциальной энергии напряжения артериальных стенок. Кинетическая энергия, сообщаемая движущейся крови, обычно не учитывается. Однако кинетическая энергия правого желудочка представляет большую часть от его общей полезной работы, поскольку потенциальная энергия, развиваемая правым желудочком, намного меньше, чем потенциальная энергия левого желудочка. Различие между потенциальной и кинетической энергией в определенной степени искусственно, потому что наибольшая часть потенциальной энергии переходит в кинетическую, способствуя току крови через сосуды. 
РИС. 7.14. ОБЩАЯ РАБОТА СЕРДЦА.
Полезная работа сердца — потенциальная и кинетическая энергия, — сообщаемая крови во время фазы изгнания. Количество потерянной энергии превышает полезную работу примерно в 4 раза и. вероятно, рассеивается главным образом во время систолы. Однако точные временные отношения этих энергетических потерь никогда не были описаны. Производительность миокардиального сокращения (полезная работа/вся освобождающаяся энергия) широко варьирует, но в среднем составляет около 23%.
Другими словами, артериальное кровяное давление обеспечивает кровоток через сосудистое русло за счет того, что потенциальная энергия переходит в кинетическую, затем в тепловую из-за трения. Вся полезная работа сердца в конечном счете растрачивается на преодоление трения при циркуляции крови, за исключением остаточной потенциальной энергии в венозном конце каждого круга кровообращения. Именно эта энергия и используется для растяжения желудочка во время диастолы.
Потери энергии при сокращении желудочков. Такие потери принимают многие формы. Метаболическая активность, необходимая для сохранения и восстановления клеток миокарда, нужна для сохранения структуры миокарда, но непосредственно не участвует в обеспечении движения крови. Энергия, расходуемая на процессы возбуждения, относится к той же категории. Однако на эти два процесса тратится ничтожное количество энергии по сравнению с другими формами потерь ее, связанными с химическими реакциями, тепловыми потерями при трении, возникающими в связи с вязкостью миокарда, турбулентным движением крови, энергией изгнания крови и т. д. (см. главу III). Основная часть полезной работы и энергетических потерь возникает во время систолы желудочков, как видно на рис. 7.14. Если полезная работа сердца увеличивается, одновременно обычно увеличивается и величина энергетических потерь. Поскольку к полезной работе сердца относятся лишь внешние проявления его насосной функции, большие количества потерянной энергии часто не учитываются, хотя они имеют существенное функциональное значение. Миокард же должен тратить энергию равносильно как для «энергетических потерь», так и для полезной работы. К сердцу должно быть доставлено достаточно кислорода, чтобы удовлетворить его общий расход энергии. Некоторые патологические
процессы затрудняют снабжение миокарда кислородом (болезни коронарных артерий, желудочковая гипертрофия). Другие типы болезней сердца уменьшают эффективность, с которой миокард переводит химическую энергию в механическую энергию сокращения.
Эффективность использования энергии, высвобождающейся в желудочках. Производительность миокарда желудочков может быть определена как отношение количества выполненной полезной работы к общей расходуемой энергии. Общее количество освобождающейся энергии можно вычислить по величине потребляемого миокардом кислорода, учитывая, что в процессе утилизации 1 см3 кислорода выполняется 2 кгм работы. Производительность миокарда левого желудочка рассчитывается по данным катетеризации коронарного синуса. Измерение коронарного кровотока, потребления кислорода миокардом и полезной работы левого желудочка дают необходимые сведения для вычисления производительности левого желудочка по формуле:
Производительность (%) = работа желудочка(кгм/мин) / поглощаемая энергия (кгм/мин)
Производительность левого желудочка в норме может увеличиваться во время физической нагрузки, когда увеличение его полезной работы превышает увеличение потребления сердцем кислорода. С другой стороны, у больных с застойной сердечной недостаточностью эффективность преобразования энергии левого желудочка снижена уже в покое и падает еще больше при физической нагрузке.
Восстановление энергии в сердце. Поскольку деятельность сердца не может быть прервана на длительное время, доставка кислорода и метаболических (топливных) продуктов должна постоянно поддерживаться на уровнях, соразмерных энергии, которая затрачивается миокардом. Кислород и метаболическое топливо доставляется к миокарду кровью, протекающей через коронарное русло. После прохождения через капилляры коронарной системы, кровь (коронарная, венозная кровь) здоровых людей содержит только около 3,9—6,9 см3 кислорода в 100 см3 крови. Столь полная экстракция кислорода свидетельствует о том,, что в миокардиальных волокнах существует очень низкое напряжение кислорода. Другими словами, миокард постоянно работает в среде с очень низким парциальным давлением кислорода. Во время физической работы и других форм напряжения извлечение кислорода еще больше увеличивается, поэтому напряжение кислорода непосредственно вокруг миокардиальных клеток становится чрезвычайно низким. Поскольку экстракция кислорода из крови коронарных сосудов и в состоянии иокоя очень высокая, миокард обладает малым «венозным резервом» кислорода и обеспечение его повышенных потребностей зависит главным образом от увеличения коронарного кровотока. В этом отношении максимальная величина минутного объема сердца ограничивается производительностью сердца и снабжением его кровью, т. е. величиной коронарного кровотока.
Возможности коронарного резерва
Общее количество кислорода, доставляемого к миокарду, можно представить в виде площади прямоугольника, длина стороны которого отражает величину коронарного кровотока в единицу времени и содержание кислорода в артериальной крови. Поглощение кислорода в покое зависит от величины коронарного кровотока и артериовенозной разности по кислороду (черная область на рис. 7.15). Увеличение доставки кислорода к миокарду достигается преимущественно за счет увеличения коронарного кровотока вследствие малого значения венозного кислородного резерва (см. рис. 7.15).
Видео: Программа для нормализации работы сердца и СС системы
РИС. 7.15. ВОЗМОЖНОСТИ КОРОНАРНОГО РЕЗЕРВА.
Транспорт кислорода к миокарду зависит от величины коронарного кровотока и извлечения кислорода из коронарной крови (артериовенозная разность ио кислороду). Венозная коронарная кровь содержит очень мало кислорода- увеличение доставки кислорода миокарду находится в прямой зависимости от возрастания коронарного кровотока.
Как и в других тканях тела, кровоток через коронарные сосуды увеличивается преимущественно вследствие уменьшения сопротивления току крови через мелкие сосуды. Сниженное напряжение кислорода оказывает мощное дилататорное влияние на коронарные сосуды, что обеспечивает возможность автоматического приспособления коронарного кровотока к потребностям миокарда. Другие факторы, влияющие на коронарный кровоток, подробно описаны в главе IX.
Резкие изменения обмена веществ в организме сопровождаются увеличением минутного объема крови, работы сердца и снабжения его кислородом через коронарные сосуды (путем действия регуляторных механизмов, отраженных на рис. 7.10, 7.13, 7.14,7.15).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку у животных в настоящее время могут контролироваться непрерывно при помощи имплантированных датчиков, регистрирующих размеры, давление и скорость кровотока в различных областях сердечно-сосудистой системы. Важнейшим компонентом реакции организма на увеличенную нагрузку является возрастание минутного объема сердца, главным образом за счет увеличения частоты сердечных сокращений и реже — изменением ударного объема. Кроме того, растет извлечение кислорода из крови как в работающих скелетных мышцах, так и (в связи с замедлением скорости кровотока) в неработающих мышцах и в сосудах брюшной полости. Указанное перераспределение кровотока (от неактивных к более активным тканям) четко выражено у людей и практически отсутствует у собак (у которых эта реакция выявляется слабо или вовсе отсутствует даже при чрезвычайно интенсивной физической нагрузке). Характер и выраженность различных реакций зависит от положения тела. Упражнения, выполняемые в положении лежа, сопровождаются незначительными увеличениями ударного объема, а при выполнении этих же упражнений в положении стоя возникает значительно большее увеличение ударного объема.
Даже при тяжелых или прогрессирующих формах болезни сердца основные показатели функции сердечно-сосудистой системы в состоянии покоя обычно находятся в пределах нормы. По этой причине необходимо исследовать именно резервные возможности сердечно-сосудистой системы (которые снижаются при наличии сердечной недостаточности). Наиболее легко регистрируется оценка резерва, которая осуществляется путем измерения максимального поглощения кислорода во время дозированной физической нагрузки в тредбане при последовательном возрастании скорости и угла наклона.
Природа и величина сердечно-сосудистого резерва чрезвычайно важны при рассмотрении вопроса о способности системы адаптироваться к стрессовым ситуациям. Общий резерв сердечно-сосудистой системы определяется максимальной скоростью доставки кислорода к тканям, основой чего является как минутный объем, так и степень извлечения кислорода из крови (артериовенозная разность по кислороду). Минутный объем сердца в конечном счете ограничен способностью миокарда желудочков производить полезную работу по изгнанию крови против давления в артериальной системе. Производительность сердца определяется величиной совершаемой полезной работы по отношению к общим энергетическим тратам миокарда. В конечном счете максимальный предел производительности сердца связан с возможностью возмещения энергетических затрат миокарда. Эти возможности определяются величиной коронарного кровотока и артериального коронарного резерва (которые будут рассмотрены в главе IX).
