Систолический объем и минутный объем крови. Влияние тренировки

© Автор: А. Олеся Валерьевна, к.м.н., практикующий врач, преподаватель медицинского ВУЗа, специально для СосудИнфо.ру (об авторах)

Сердце — один из главных «тружеников» нашего организма. Ни на минуту не останавливаясь в течение жизни, оно перекачивает гигантское количество крови, обеспечивая питанием все органы и ткани тела. Важнейшими характеристиками эффективности кровотока являются минутный и ударный объем сердца, величины которых определяются множеством факторов как со стороны самого сердца, так и регулирующих его работу систем.

Минутный объем крови (МОК) — величина, характеризующая количество крови, которое отправляет миокард в кровеносную систему в течение минуты. Он измеряется в литрах в минуту и равняется примерно 4-6 литрам в состоянии покоя при горизонтальном положении тела. Это значит, что всю кровь, содержащуюся в сосудах тела, сердце способно перекачать за минуту.

Ударный объем сердца

Ударный объем (УО) — это тот объем крови, который сердце выталкивает в сосуды за одно свое сокращение. В состоянии покоя у среднестатистического человека он составляет около 50-70 мл. Этот показатель напрямую связан с состоянием сердечной мышцы и ее способностью сокращаться с достаточной силой. Увеличение ударного объема происходит при возрастании пульса (до 90 и более мл). У спортсменов эта цифра намного выше, чем у нетренированных лиц даже при условии примерно одинаковой частоты сердечных сокращений.

Объем крови, который миокард может выбросить в магистральные сосуды, не постоянен. Он определяется запросами органов в конкретных условиях. Так, при интенсивной физической нагрузке, волнении, в состоянии сна органы потребляют разное количество крови. Отличаются и влияния на сократимость миокарда со стороны нервной и эндокринной систем.

При повышении частоты сокращений сердца, возрастает сила, с которой миокард выталкивает кровь, и объем жидкости, попадающей в сосуды, благодаря значительному функциональному резерву органа. Резервные возможности сердца довольно высоки: у нетренированных людей при нагрузке сердечный выброс в минуту достигает 400%, то есть минутный объем выбрасываемой сердцем крови возрастает до 4 раз, у спортсменов этот показатель и того выше, у них минутный объем увеличивается в 5-7 раз и достигает 40 литров в минуту.

Ударный объем крови

Систолический, либо ударный объем характеризует количество всей крови, которое одно сокращение сердечного желудочка забрасывает в артериальную систему. Рассчитывается он по такой простой формуле: V = V * v. Где V — это систолический объем крови, а v — это среднее значение ударов в минуту. Поэтому 70 * 70 = 4900 ≈ 5 литров за одну минуту при нормальном здоровье в состоянии покоя перекачивает сердце.

Но в реальности показатель у каждого человека индивидуальный. Причем у женщин он меньше приблизительно на 15 %. Во время физических нагрузок число это увеличивается, при проблемах с сердцем или обездвиженности — уменьшается.

Шаги

Определение сердечного ритма

Возьмите секундомер или часы.

Сердечный ритм – это число сердечных сокращений в единицу времени. Обычно он измеряется за одну минуту. Сделать это очень просто, но вам понадобится устройство, которое будет точно отсчитывать секунды.

• Можно попытаться отсчитывать удары и секунды мысленно, но это будет неточно, так как вы будете сосредоточены на пульсе, а не на внутреннем ощущении времени.
• Лучше поставить таймер, чтобы сконцентрироваться только на подсчете ударов. Таймер есть в вашем смартфоне.

Найдите пульс.

Хотя на теле есть множество точек, где вы можете прощупать пульс, проще всего его найти на внутренней части запястья. Другое место – сбоку от горла, где находится яремная вена. Когда вы нащупаете пульс и будете четко ощущать его удары, положите на место биения указательный и средний пальцы другой руки.

• Обычно пульс лучше всего прощупывается с внутренней стороны запястья, на линии, мысленно проведенной от указательного пальца через запястье и примерно на 5 см выше первой складки на нем.
• Возможно, вам нужно будет немного переместить пальцы туда-сюда, чтобы найти, где пульс будет слышен четче всего.
• Можете слегка надавить пальцами на запястье, чтобы прощупать пульс. Однако если вам приходится давить слишком сильно, вы выбрали неудачно место. Попробуйте переместить пальцы в другую точку.

Факторы, влияющие на ударный объем

От чего зависит количество крови, которое сердце способно выбросить в кровоток за один удар? Факторов выделяют несколько:

• Вес, физическое развитие организма.
• Наличие плохих привычек, в частности курения.
• Беременность.
• Состояние вен. Показатель венозного возврата к правому желудочку.
• Сократимость миокарда.
• Преднагрузка.

Кроме того, показатель зависит от размера левого желудочка сердца. Те молодые люди, у которых от рождения эта камера мышцы небольшая, испытывают трудности при тренировке и часто не успевают за другими.

Норма выброса за минуту составляет 4,5-5 л. Если СО снижается, то велика вероятность наличия атеросклероза, аритмии или внутреннего кровотечения.

Относительный_объем_сердца

Как уже говорилось, важнейшими механизмами, обеспечивающими увеличение производительности сердца (сердечного выброса), служат увеличение — размеров сердца (дилятация), повышение сократимости миокарда, а также рост эффективности работы сердца. Все эти механизмы взаимосвязаны.

«Большое (спортивное) сердце». У представителей видов- спорта, требующих проявления выносливости, общий объем сердца, определяемый по рентгенограммам, в среднем значительно больше, чем у представителей других видов спорта и у нёспортсменов).

Общий и относительный объемы сердца, рассчитанные по рентгенограммам, у спортсменов разных специализаций и у неспортсменов (средние данные) (В.Л. Карпман, С.В. Хрущёв и Ю.А. Борисова, 1978)

Общий объем сердца у выносливых спортсменов превышает 1000 см3 (максимально до 1700 см3), а у других спортсменов ненамного больше, чем у нетренированных людей, — около 800 см3. Еще большие различия выявляются в относительных объемах сердца, т. е. в отношении общего объема сердца к весу тела. У спортсменов, тренирующих выносливость, относительный объем сердца равен в среднем 15 см3/кг (максимально — до 20 см3/кг), а у нетренированных — около 11 см3/кг. У спортсменов, тренирующих выносливость, между общим и относительным объемами сердца, с одной стороны, и МПК, с другой, выявляется положительная корреляционная связь. В среднем, чем выше спортивная квалификация (спортивный результат), тем больше объем сердца у спортсменов одной специализации.

Общий размер сердца зависит от объемов его полостей и от толщины их стенок и поэтому может изменяться как за счет дилятации (увеличения размеров полостей), так и за счет гипертрофии миокарда (утолщения стенок полостей).

Для сердца спортсменов, тренирующих выносливость, характерны большая делятация желудочков и нормальная или слегка увеличенная толщина их стенок. Делятированные желудочки способны вмещать большое количество крови в период диастолы, что создает предпосылки для увеличенного систолического объема.

Наоборот, у представителей скоростно-силовых видов спорта сердце обычно имеет нормальные или лишь слегка увеличенные размеры полостей желудочков, но заметную гипертрофию стенок. Общий объем сердца у этих спортсменов может превышать таковой у неспортсменов, но способность увеличивать систолический объем у тех и других почти одинаковая.

Таким образом, гипертрофия сердца специфична — тип ее определяется особенностями тренировочной деятельности. Упражнения на выносливость характеризуются многократными, но относительно небольшими по силе сокращениями большого числа скелетных мышц и требуют поддержания большого объема сердечного выброса. В ответ на действие таких тренировочных стимулов, которые можно назвать «объемным стрессором», возникает делятация полостей сердца большим количеством крови, заполняющим их и вызывающим повышение конечно-диастолического давления. Поэтому данный тип гипертрофии называют тоногенной дилятацией (тонос — давление). При выполнении скоростно-силовых упражнений необходимо сильное кратковременное повышение АД («стрессор напряжения»). В ответ на этот стимул развивается гипертрофия сердца с утолщением стенок желудочков.

В основе гипертрофии миокарда лежит усиление синтеза белка в миокардиальных волокнах. Причем при тренировке выносливости в сердце усиливается синтез не только контрактильных белков (актина, миозина и др.), но и белков, связанных с его окислительным метаболизмом, в частности митохондриальных белков и ферментов. Параллельно увеличивается и число капилляров, что улучшает условия кровоснабжения и аэробного метаболизма сердечной мышцы.

Эффективность работы дилятированного сердца. Дилятация сердца дает ему ряд энергетических преимуществ. Дилятированное сердце спортсмена позволяет в большей степени: повышать сердечный выброс за счет увеличения систолического объема при относительно низкой ЧСС. Это снижает энергозатраты сердца и повышает его механическую эффективность но сравнению с нетренированным сердцем, обеспечивающим такой же сердечный выброс за счет более высокой ЧСС. Кроме того, удлиненные миокардиальные волокна дилятированного сердца развивают большее напряжение при меньшем укорочении, чем волокна сердца обычных размеров (механизм Франка-Старлинга). В результате спортсмены с большим объемом полостей сердца способны поддерживать большой систолический объем даже при высокой ЧСС.

Метаболизм сердца протекает, как известно, почти исключительно по аэробному пути. Поэтому работа сердца целиком зависит от постоянного и достаточного снабжения кислородом и энергетическими веществами (глюкозой, жирными кислотами и лактатом). Наиболее важные особенности метаболизма тренированного сердца у выносливых спортсменов состоят в следующем.

1. Благодаря увеличенной капилляризации и повышенному содержанию митохондрий и митохондриальных окислительных ферментов максимальная скорость доставки и утилизации О2 тренированным сердцем больше, чем нетренированным.

2. При одинаковой субмаксимальной аэробной работе кровоснабжение и потребление О2 тренированным сердцем меньше, чем нетренированным. Более высокое парциальное напряжение О2 в венозной крови, оттекающей от тренированного сердца, указывает на благоприятные условия для снабжения кислородом всех миокардиальных клеток.

3. Тренированное сердце обладает повышенной способностью к экстракции из крови и утилизации лактата. При одинаковой концентрации лактата в артериальной крови сердце выносливого спортсмена экстрагирует больше лактата, чем нетренированное сердце. Если при максимальной аэробной работе доля лактата среди всех окисляемых энергетических веществ у нетренированного человека может достигать примерно 60%, то у очень выносливого спортсмена — более 80%. Иначе говоря, подавляющая часть окислительного метаболизма тренированного сердца покрывается за счет использования лактата.

Распределение сердечного выброса, мышечный кровоток и АВР-О2

Высокий уровень аэробных возможностей у тренированных спортсменов зависит не только от большого сердечного выброса, но и от способности более эффективно использовать его. Эта способность может быть оценена величиной системной АВР-О2, т. е. разностью между содержанием О2 в артериальной крови и в смешанной венозной крови, протекающей через правое сердце. Чем больше системная АВР-О2, тем более эффективно организм использует сердечный выброс, тем экономнее работает его кислородтранспортная система. Содержание О2 в артериальной крови у тренированных спортсменов ни в условиях покоя, ни при аэробных нагрузках любой мощности не отличается от содержания его у неспортсменов. Поэтому увеличение системной АВР-О2 в результате тренировки выносливости может происходить исключительно за счет снижения содержания О2 в смешанной венозной крови, т. е. за счет более полного использования О2, транспортируемого кровью.

Факторы изменения показателя МОК

Минутный объем крови (МОК) зависит от тренированности и возраста человека. МОК следует определять для того, чтобы выяснить, насколько сердце справляется со своей функцией.

Показатель в первую очередь зависит от трех основных характеристик:

• ЧСС;
• систолического объема;
• величины венозного возврата.

Чтобы улучшить показатели, надо обратить внимание на свой образ жизни и подумать о профилактике. С возрастом СО сильно уменьшается, а при любой нагрузке увеличивается ЧСС.

МОК может подняться у спортсмена с 5 л за минуту почти до 20 л. Такие объемы может перекачивать только подготовленная длительными упражнениями сердечная мышца.

Действие постнагрузки

При повышении артериального давления или увеличении постнагрузки объем выбрасываемой крови тоже может вырастать. Это свойство было документально и экспериментально подтверждено уже много лет назад, что позволило внести соответствующие поправки в расчеты и формулы.

Если кровь из левого желудочка выбрасывается в условиях повышенного сопротивления, то на какое-то время объем остаточной крови в левом желудочке будет увеличиваться, повышается растяжимость миофибрилл, это увеличивает ударный объем, и как результат – повышается минутный объем крови сообразно правилу Франка-Старлинга. После нескольких таких циклов объем крови возвращается к исходному. Автономная нервная система – внешний регулятор сердечного выброса.

Давление желудочкового наполнения, изменение и сократимости могут изменить ударный объем. Центральное венозное давление и автономная нервная система являются факторами, управляющими сердечным выбросом.

Итак, мы рассмотрели понятия и определения, названные в преамбуле настоящей статьи. Надеемся, информация, представленная выше, будет полезна всем заинтересованным в озвученной теме людям.

Сердечная мышца сокращается за всю жизнь человека до 4 миллиардов раз, обеспечивая поступление в ткани и органы до 200 миллионов л крови. Так называемый сердечный выброс в физиологических условиях составляет от 3,2 до 30 л/минуту. Кровоток в органах изменяется, увеличиваясь вдвое, в зависимости от силы их функционирования, которая определяется и характеризуется несколькими гемодинамическими показателями.

Норма СО

Мы уже упоминали, что у обычного человека в расслабленном состоянии норма систолического объема выброса составляет около 65-70 мл. Она значительно меняется, когда человек активно занимается спортом и не пропускает тренировки. Максимальный СО наблюдается у легкоатлетов при значительной и длительной физической нагрузке.

Показатель нередко доходит до отметки 200 мл за систолу. Систолический и минутный объемы крови спортсмен должен у себя контролировать. Для этого нужно перед тренировкой и после нее измерять частоту сердечных сокращений.

Как определить систолический и минутный объемы точно?

МОК можно более точно определить с помощью следующих способов:

1. Метода Фика.
2. Ультразвуковой флоуметрии.
3. Введения в кровь цветных индикаторов.
4. Интегральной реографии. Реография — это метод, при котором регистрируется электрическое сопротивление тела вибрациям сверхвысоких частот. Эти частоты не вредят человеку, поэтому широко используются в медицинской практике.

Систолический объем можно высчитать, разделив минутный на личную норму частоты сердечных сокращений.

Как увеличить сердечный выброс?

Для увеличения СО спортсменам советуют проводить длительные физические тренировки средней интенсивности, при которых пульс не будет превышать 140-150 ударов в минуту.

Такие нагрузки позволят растянуть левый желудочек, но не увеличить массу сердца. Наращивать сердечную мышцу постоянно с помощью лишь силовых тренировок запрещено. Это вредно для органа и ведет к инфаркту.

УЗИ – нормы и расшифровка

Ультразвуковое исследование сердца

Ультразвуковое исследование дает несколько показателей, по которым врач судит о состоянии сердечной мышцы, в частности, функционировании левого желудочка.

1. Сердечный выброс, норма 55-60%;
2. Размер предсердия правой камеры, норма 2,7-4,5 см;
3. Диаметр аорты, норма 2,1-4,1 см;
4. Размер предсердия левой камеры, норма 1,9-4 см;
5. Ударный объем, норма 60-100 см.

Важно оценивать не отдельно каждый показатель, а общую клиническую картину. Если произошло отклонение от нормы в большую или меньшую сторону только одного показателя, потребуется дополнительное исследование для определения причины.

Сердечная недостаточность в пожилом возрасте

В пожилом возрасте, если человек мало двигался в течение жизни, стенки его сердца истончаются, а систолический объем не превышает 20 мл. Это очень мало. Сердце не привыкло полностью опорожнять камеры, оно слабеет.

В итоге у пожилых людей начинается сердечная недостаточность. Когда клапаны повреждены, сердце не может работать в полную силу, и тогда кардиотренировки опасны.

Необходимо вести здоровый образ жизни и чаще гулять на свежем воздухе. Гипокинезия (обездвиженность) способствует старению организма, упадку сил и сердечной недостаточности.

Но ситуация будет иной, если человек старается не лениться и ходит в спортзал. Тренировки запускают определенный механизм — увеличение отрицательного давления в грудной клетке. Это приводит к увеличению венозного возврата к сердцу.

Влияние тренировок

Для нормальной работы сердечной мышцы и клапанов обязательно нужны тренировки. У физически развитых людей сердце справляется с нагрузкой благодаря хорошему систолическому объему без увеличения числа сердечных сокращений в минуту.

Заниматься нужно в меру сил. Нельзя допускать, чтобы пульс во время кардиотренировок превышал 190-200 ударов в минуту.

Даже непрофессиональные и нерегулярные тренировки положительно влияют на сохранение СО крови и помогают сердцу адаптироваться к нагрузкам.

Нужно сказать, что систолический объем крови с возрастом уменьшается. Чтобы поддерживать свое здоровье и физическую силу, надо пробегать по 30 минут каждые 2-3 дня.