CC BY
173
Щ SCIENCE TIME Щ
(jj II < 5л ' 1-1Ф -1 щг 1 - 4_W JT |Г1 1 r^g) ГЕМОДИНАМИКА И ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА Щанкин Александр Алексеевич, Мордовский государственный педагогический институт, г. Саранск Щанкина Галина Ивановна, Мордовский государственный университет, г. Саранск Арбузов Николай Николаевич, Мордовский государственный педагогический институт, г. Саранск E-mail: aachankin@yandex.ru
Аннотация. Данная статья посвящена вопросам содержания понятий гемодинамика и физическая нагрузка. Рассмотрена проблема влияния физической нагрузки на гемодинамику, а также различные гемодинамические реакции.
Ключевые слова: гемодинамика, физическая нагрузка, ударный объёмы крови, периферическое сопротивление, тип конституции.
Гемодинамика - движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по сосудам, так как она постоянно стремится оттуда, где давление её выше, туда, где оно ниже), зависит от сопротивления току крови стенок сосудов (их радиуса и длины) и вязкости самой крови. Кровоток, или объём крови, протекающий за единицу времени через сосуды каждого из двух кругов кровообращения, прямо пропорционален давлению и обратно пропорционален сопротивлению.
О гемодинамике судят по минутному объему кровотока сердца (сердечному выбросу). Классическая гемодинамика рассматривает сердце как центральный двигатель, который гонит кровь в артерии, переправляя питательные вещества в районы, где происходит непрерывный обмен между кровью и тканями. Здоровое сильное сердце - это важное условие нормальной деятельности человеческого организма. Чем большее количество крови протекает через сосудистую систему за единицу времени, тем обильнее снабжение органов кислородом и
| SCIENCE TIME |
питательными веществами, тем больше продуктов жизнедеятельности оттекает от тканей [10, с.28].
При физической работе потребность органов в кислороде возрастает. Сердечные сокращения усиливаются и учащаются. Такую работу может обеспечить сильная сердечная мышца, способная выбрасывать в кровяное русло большое количество крови. Потребление кислорода миокардом может максимально увеличиться в 4-5 раз по отношению к уровню покоя, достигая 1,0-1,5 л/мин. При регулярной мышечной работе особенно утолщается стенка левого желудочка, он увеличивает силу своих сокращений и выбрасывает при каждом из них в большой круг кровообращения значительно больше крови, чем при относительном покое организма. Увеличение снабжения органов кровью у тренированных людей происходит не столько за счёт учащения сердечных сокращений, сколько за счёт значительного возрастания их силы. При напряжённой мышечной работе сердечный выброс может увеличиться в 5-6 раз по отношению к уровню покоя и достигать 24 л/мин у мужчин и 18 л/мин у женщин [1, с.22].
Стенки сердца нетренированного человека значительно тоньше и сила их сокращений гораздо меньше. Пока такой человек находится в состоянии относительного покоя, работа его сердечной мышцы достаточна для снабжения кровью всех органов. Но когда нагрузка на организм возрастает, сила сокращений сердца может увеличиваться лишь в незначительной степени. Зато они становятся очень частыми. При напряжённой мышечной работе, например при продолжительном беге, сердце нетренированного человека может удвоить и даже утроить число сокращений в минуту. В сердечной мышце развивается утомление. Её сокращения становятся всё более слабыми, и количество крови, выбрасываемой в сосудистую систему, не в состоянии удовлетворить возросшие потребности организма [2, с.39].
Кровь течёт по различным кровеносным сосудам с разной скоростью. Капиллярная сеть в нашем теле настолько разветвлена, что ширина всех этих тончайших сосудов вместе в 500 раз превышает просветы аорты. Вот почему скорость движения крови в капиллярах очень мала. Она равна примерно 0,5-1,2 мм в секунду. Благодаря этому кровь успевает отдавать клеткам тела кислород и питательные вещества, а также насыщаться продуктами жизнедеятельности клеток. Капилляры собираются в вены, и общая ширина кровяного русла постепенно уменьшается. Поэтому движение крови в венах по мере приближения к сердцу становится более быстрым. Просветы каждой из двух полых вен по величине близки к просвету аорты. Значит скорость тока крови в них вдвое меньше, чем в аорте. Вот почему в единицу времени к сердцу по обеим полым венам притекает столько же крови, сколько выбрасывается им в аорту [4, с. 133].
| SCIENCE TIME |
Основными показателями центральной гемодинамики являются минутный и ударный объёмы крови и периферическое сопротивление. Между минутным объёмом крови и периферическим сопротивлением всегда должно быть точное соответствие, от этого зависит нормальный уровень артериального давления. Важнейшим показателем состояния сердечно-сосудистой системы является частота сердечных сокращений. Систематическая нагрузка обуславливает ряд существенных изменений крови. Наиболее важными из них являются увеличение объёма крови и её плазмы, прирост концентрации эритроцитов и гемоглобина, повышение щелочного резерва крови. Эти изменения связаны с величиной максимального потребления кислорода, который в свою очередь характеризует мощность упражнений. Кроме мощности упражнения изменения всех гемодинамических величин связано со многими факторами: возрастом, полом и тренированностью человека, длиной дистанции, временем выполнения упражнения, эмоциональным состоянием и природными условиями. Степень изменения гемодинамических показателей зависит в значительной мере от их исходных величин в состоянии покоя.
В спортивной медицине различают четыре фазы динамики частоты сердечной деятельности: мышечный покой, переходный процесс врабатывания, устойчивое состояние или относительно стабильная фаза и переходный процесс восстановления.
В естественных условиях клетки миокарда постоянно находятся в состоянии ритмического возбуждения. В задней стенке правого предсердия, вблизи вхождения в него верхней полой вены расположен синоатриальный узел. По сравнению с другими частями проводящей системы сердца, он имеет более высокую частоту ритма возбуждения (около 70 импульсов в минуту). Возникающие в этом узле импульсы распространяются на предсердие и желудочки, стимулируя их. Поэтому синоатриальный узел называется водителем ритма первого порядка сердца. Он определяет частоту сердечных сокращений в покое [8, с.56].
Частота сердечных сокращений новорождённого составляет в покое 135-140 уд/мин, в 7 лет - 85-90 уд/мин, в 14-15 лет приближается к данным взрослых и составляет 70-80 уд/мин. ЧСС покоя у молодых нетренированных мужчин около 60-70 уд/мин. У женщин она выше (около 75 уд/мин).
Какая бы не была частота сердечных сокращений у данного человека, при нарастании тренированности она умеренно понижается, а при детренированности увеличивается. Физиологические изменения в организме, вызванные тренировкой выносливости, у женщин те же, что и у мужчин [9, с.32].
Врабатывание, как начальная фаза рабочего периода, определяется только при аэробных нагрузках. Переход от состояния покоя к максимально быстрым движениям осуществляется со стороны локомоторного аппарата почти
| SCIENCE TIME |
мгновенно, менее чем за 1 секунду. Частота сердечных сокращений также очень быстро реагирует на такое возмущение, её резкое учащение начинается через 1-2 сек. Частота сердечных сокращений растёт быстрее, чем сердечный выброс и артериальное давление. Длительность переходного процесса врабатывания зависит от мощности физической нагрузки. Чем выше мощность, тем быстрее врабатывание. Чем больше тренируется человек, тем быстрее у него происходит врабатывание [3, с.22].
У нетренированного человека через несколько минут после начала напряжённой работы часто возникает особое состояние, называемое «мёртвой точкой» (иногда оно отмечается и у спортсменов). Чрезмерно интенсивное начало работы повышает вероятность появления этого состояния. Объективными признаками состояния «мёртвой точки» служат частое дыхание, высокая частота сердечных сокращений и др.
Физиологический уровень частоты сердечных сокращений зависит от тренированности данного человека к выполняемой нагрузке. Чем выше тренированность, тем ниже у него частота сердечных сокращений в фазе устойчивого состояния. Это самая важная закономерность при оценке адаптации к выполняемой физической нагрузке по частоте сердечных сокращений. Однако устойчивое состояние не является абсолютно устойчивым, так как при длительных нагрузках одной и той же большой мощности частота сердечных сокращений увеличивается [5, с.197].
Переходный процесс восстановления частота сердечных сокращений начинается с момента прекращения нагрузки. После прекращения физической нагрузки частота сердечных сокращений обычно начинает понижаться. Однако при кратковременных и интенсивных нагрузках она может повышаться и после них или по инерции, но не более 10 секунд. Но, чем выше адаптируемость человека к данной нагрузке, тем быстрее восстанавливается частота сердечных сокращений. Это главная физиологическая закономерность переходного процесса восстановления.
Систолический объем крови - это количество крови, выбрасываемое каждым из желудочков сердца при одном сокращении (одну систолу). Эта величина, вместе с минутным объёмом крови и периферическим сопротивлением является основным показателем центральной гемодинамики. Систолический объем крови характеризуется развитием неспецифических адаптивных реакций к стрессору (раздражителю) - (повышение уровня адреналина, уровня обмена веществ, формирующих гуморальный фон для адаптивных перестроек).
Систолический объем крови в покое у нетренированных мужчин составляет в среднем 70-80 мл/уд, у тренированных - 90 мл/уд, у выдающихся спортсменов - 100-120 мл/уд.
I
SCIENCE TIME
I
Наибольшие значения систолического объема крови наблюдаются при максимальной аэробной нагрузке. Систолический объем крови у нетренированных молодых мужчин не превышает 120-130 мл, у тренированных - 150 мл/уд, тогда как у лучших представителей видов спорта, требующих проявления выносливости, он достигает 190-210 мл.
По сравнению с мужчинами у женщин уменьшен объём сердца. Размеры полостей сердца у женщин в среднем меньше и меньше максимальный СОК. У систолического объема крови нетренированных женщин он составляет около 90 мл/уд, у выдающихся стайеров он достигает 150 мл/уд [7, с.67].
Минутный объем крови равен произведению систолического объёма крови на частоту сердечных сокращений. Количественно он равен объёму крови, выбрасываемому каждым желудочком за 1 мин. Если учесть, что этот объём примерно одинаков, то можно утверждать, что объём крови, прокачиваемый каждую минуту левым сердцем через системную циркуляцию, равен объёму крови, прокачиваемой правым сердцем через лёгочную циркуляцию. В покое МОК составляет 5,0-5,5 л, при физической работе увеличивается в 2-4 раза, у тренированных - в 6-7 раз.
В то время как реакции центральной гемодинамики на физическую нагрузку у спортсменов и у лиц, занимающихся физической культурой, хорошо изучены, функционирование периферической гемодинамики у них остается недостаточно исследованным. Периферическая гемодинамика - термин, принятый для характеристики движения крови в органах и системе органов, относящихся к определенной области тела. Она осуществляется через артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и артериовенозный анастомозы. На уровне органа или части тела могут быть определены такие параметры, как величина и скорость кровотока; давление крови в артерии, капилляре, венуле; сопротивление кровотоку в различных отделах органного сосудистого русла; объем крови в органе [6, с. 88].
Несмотря на то, что реакция системы кровообращения на физическую нагрузку хорошо изучена и вошла в учебники и учебные пособия по физиологии и спортивной медицине, на практике встречаются индивидуальные особенности реагирования, которые могут иметь нежелательные последствия для организма. Такие реакции могут быть связаны с типом конституции [11, с.3].
Таким образом, проблема гемодинамики и физической нагрузки остается в центре внимания ученых разных специальностей: педагогов, медиков, физиологов и морфологов. Современное общество вступило в эпоху хронического стресса антропогенного происхождения, обусловленного возросшей вероятностью глобальных и личных катастроф. Такая ситуация вызывает напряжение систем адаптации организма, эволюционно приспособленных в первую очередь к обеспечению мышечного ответа на
I SCIENCE TIME I
опасность. Отсутствие физического действия проявляется в не отреагированных эмоциях, хроническом чрезмерном уровне «медиаторов» адаптации, нарушению деятельности, а затем и поломке регуляторных систем основных жизненных функций: - кровообращения, дыхания, пищеварения и репродукции.
Литература:
1. Демидов В.А. Особенности межпараметрических связей кардиогемодинамики у юношей, занимающихся спортом / В.А. Демидов, И.Л. Гусаков, Ф.А. Мавлиев // Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта. - 2008. - № 4 (9). - С. 20-27.
2. Дорофейков В.В. Новые лабораторные технологии в оценке повреждения и перегрузки сердца у спортсменов / В.В. Дорофейков, Е.Н. Курьянович // Актуальные проблемы физической и специальной подготовки силовых структур.
- 2015. - № 3. - С. 38-45.
3. Кобяков Ю.П. Концепция норм двигательной активности человека / Ю.П. Кобяков // Теория и практика физической культуры. - 2003. - № 11. - С. 20-23.
4. Меркулов В.И. Распространение пульсовой волны по большим кровеносным сосудам / В.И. Меркулов // Актуальные проблемы современной науки. - 2011. -№ 5. - С. 132-140.
5. Павлов С.В. Влияние спортивной деятельности на физическую работоспособность студентов / С.В. Павлов, А.Н. Микшис // Бюллетень медицинских интернет-конференций. - 2013. - № 2. - С. 197.
6. Периферическая гемодинамика у детей с артериальной гипотензией / Е.В. Салапина, А.И. Рывкин, О.В. Кузнецова, Н.Л. Карпук // Медицинский альманах.
- 2015. - № 2 (37). - С. 86-88.
7. Погодина С. В. Физиологические особенности эндокринного, вегетативного и кардио-гемодинамического компонентов стресс-реакции в организме высококвалифицированных спортсменов различных половозрастных групп / С.В. Погодина // Физическое воспитание и спортивная тренировка. - 2015. - № 3. - С. 63-71.
8. Рывкин А.М. Электронно-конформационная теория функционирования рианодиновых каналов в клетках водителей сердечного ритма / А.М. Рывкин // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2013. - № 2. - С. 54-58.
9. Тупоногов О.В. Тренировка выносливости у юных бегунов на средние дистанции: обзор современных тенденций / О.В. Тупоногова // Вестник спортивной науки. - 2012. - № 1. - С. 28-33.
10. Цветков А.А. Методика оценки величины сердечного выброса большого круга кровообращения / А.А. Цветков, Д.В. Николаев, К.А. Коростылев // Функциональная диагностика. - 2009. - № 1. - С. 27-32.
I SCIENCE TIME I
11. Щанкин А.А. Конституциональные особенности системы кровообращения и электрические потенциалы сердца в покое и при мышечной деятельности: монография / А.А. Щанкин, О.А. Кошелева. - Мордов. гос. пед. ин-т. - Саранск, - 2010. - 114 с.
