Реакції на фізичне навантаження у людини - динаміка серцево-судинної системи
Відео: Перевірка і моніторинг здоров`я людини діагностичним приладом Рофес. тестування організму
Адаптація серцево-судинної системи до фізичного навантаження у собак була описана кількісно і всебічно в зв`язку з можливістю безперервної реєстрації швидких реакцій на різкі дії. Інформація щодо пристосувальних реакцій серцево-судинної системи у людини не є ні такої всебічної, ні такої динамічної. Наявні дані дають можливість припустити, що реакції на фізичне навантаження у людей і собак мають як багато спільного, так і багато відмінностей.
Серцево-судинна реакція на фізичне навантаження у людей в значній мірі залежить від положення тіла (як це було раніше зазначено і у собак) (див. Рис. 7.7). У собак тулуб розташовується приблизно горизонтально як в положенні лежачи, так і при бігу. Швидке зменшення розмірів і ударного об`єму у них, ймовірно, не в такій мірі як у людей пов`язано з гравітаційними ефектами. Фізичне навантаження в горизонтальному положенні найчастіше виконується або в лабораторних умовах, або в ліжку і не може розглядатися як істинний зразок типової фізичного навантаження. Однак моменти подібності з експериментальними даними, отриманими на що виконують фізичні вправи собаках, виправдовують згадка про такий вид навантаження. Наприклад, Ross і співр. [30] вивчали реакції на фізичні вправи у лежачих хворих, хвилинний обсяг серця при цьому зростав до 10 л-м2 / хв. У всіх досліджуваних збільшення хвилинного обсягу серця виникало майже виключно за рахунок тахікардії (як і у собак). Ударний об`єм зберігався по суті незмінним у чотирьох досліджуваних, у двох злегка збільшився, і у одного зменшився. У цих же людей були штучні водії ритму, що дозволяють викликати тахікардію в спокої, яка зменшувала ударний обсяг, подібно до того, як це видно на кривій, отриманої в дослідженнях на собаці (див. Рис. 7.6). Якщо ж вправу виконувалося в умовах нав`язаної тахікардії, що імітує тахікардію при даній ступеня фізичного навантаження, то хвилинний обсяг серця збільшувала внаслідок зростання ударного об`єму. Той факт, що в разі придушення або виключення можливості розвитку тахікардії хвилинний обсяг серця може зростати за рахунок збільшення ударного обсягу свідчить про здатність системи замінювати один механізм регуляції іншим. Однак ця демонстрація показує те, що може відбуватися, а не те, що відбувається в дійсності в нормальних умовах, і повинна розглядатися як приклад, що виявляє важливу роль даного механізму шляхом його виключення.
Сталість ударного обсягу, яке так чітко простежувалося в експериментальних тварин (див. Рис. 7.7), спонукало провести огляд літератури, щоб визначити як поводиться ударний обсяг при фізичному навантаженні у людей [32]. У 8 різних дослідженнях ударний обсяг лише злегка змінювався в межах широкого діапазону рівнів фізичного навантаження, тяжкість якої визначалася за споживанням кисню. Цілком можливо, мабуть, що ударний обсяг у лежачого і розслабленого людини дорівнює або близький максимального рівня, зазвичай досягається під час важкої роботи. Коли людина встає, ударний обсяг і розміри серця у нього завжди зменшуються [33]. У порівнянні з цим меншим початковим обсягом ударний обсяг швидко збільшується навіть при легкому зусиллі, але в міру наростання інтенсивності зовнішньої роботи прогресивне збільшення ударного обсягу відзначається не завжди [31].
Ударний об`єм (у відсотках від максимального для даної людини) і частота серцевих скорочень в спокої і під час градуйованою фізичного навантаження в положенні сидячи по відношенню до максимальних рівнях навантаження.
Для жінок середній ударний обсяг в спокої був 68 мл, а максимальне значення при фізичному навантаженні - 100 мл. Для чоловіків ці значення були відповідно 88 і 134 мл. Фактично не було збільшення ударного об`єму під час роботи в діапазоні від / з максимального поглинання кисню (частота серцевих скорочень близько 100 уд / хв) до максимальних рівнів роботи (частота серцевих скорочень від i70 до 210 уд / хв) (по Astrand ot al., J . Appl. Physiol., 1964, 19, 268).
Загалом, по-видимому, для людей в розслабленому стані типовим є низька частота серцевих скорочень, великі розміри шлуночка і великі ударні обсяги (максимальні або близькі до них). Навіть важке фізичне навантаження в положенні лежачи викликає невелике або зовсім не викликає збільшення ударного обсягу. У спортсменів відзначається більш низька частота серцевих скорочень, великі обсяги крові, більш високий тиск наповнення шлуночків, великі розміри шлуночків і великі ударні обсяги, ніж у людей, які ведуть сидячий спосіб життя. Спортсмени також зазвичай реагують на вправи в лежачому положенні переважно шляхом тахікардії при слабкому збільшенні ударного об`єму або без нього [34].
При вставанні серцевий ритм частково збільшується, а ударний обсяг круто знижується приблизно на 30-40% [34]. Wang, Marshall і Shepard [35] показали, що навіть найслабша фізичне навантаження - почергове піднімання ніг на 2 дюйма (5 см) від статі - була достатньою, щоб відновити ударний обсяг приблизно до контрольних значень в лежачому положенні. Збільшення зусилля аж до значних рівнів викликало невеликі збільшення ударного обсягу понад те, що було при слабкій навантаженні або в контрольних умовах в положенні лежачи (рис. 7.8).
МАЛ. 7.9.
Відстань між двома кліпсами на лівому шлуночку (ЛШ) і двома кліпсами на правому шлуночку (ПЖ) під час контрольного періоду і в різні часові інтервали після початку фізичного навантаження. Стовпчики в підставі малюнка позначають максимальну похідну (dP / dt) ПРАВОЖЕЛУДОЧКОВАЯ пульсового тиску (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). (З дозволу Американського кардіологічного товариства).
Під час виконання вправ зміни розмірів шлуночків контролювати надзвичайно важко. За допомогою срібно-тантанових кліпсів, вмонтованих в стінки правого і лівого шлуночків можна було вимірювати зміни їх довжини на рентгенівських плівках через інтервали по 0,2 с (рис. 7.9). При цих умовах звичайно-систолічний і кінцево-діастолічний розміри обох шлуночків зменшувалися на початку фізичної роботи і зберігалися на 5-6% меншими, ніж у спокої, на протязі всього періоду вправи [36]. Швидкості зміни розмірів і тисків в шлуночках значно збільшувалися під час фізичного навантаження. Ці відповіді, зареєстровані у людей при слабкій фізичному навантаженні в положенні лежачи, дуже схожі на зміни в роботі шлуночків, що відносяться перш до ефектів симпатичної стимуляції симпатомиметических амінів (див. Рис. 3.29 і
- . Мабуть, можна думати, що продуктивність шлуночків збільшується під впливом симпатичної нервової системи і можливо, під впливом циркулюючих в крові в нормальних умовах гормонів. Для більш повної оцінки змін функції шлуночків в умовах, близьких до нормальних, необхідні відповідні дані, отримані від здорових людей, що виконують фізичні навантаження у вертикальному положенні.
Розподіл кровотоку при фізичних навантаженнях у людини. Дані про переміщення крові від неактивних м`язів або вісцеральних тканин до активно скорочується м`язам під час фізичного навантаження, залишаються спірними. Наприклад, Brod [37] не виявив ніякого явно вираженого зміни кровотоку в нирці або в судинному ложе черевної порожнини при легкій роботі. Більше зменшення ниркового кровотоку виникало при одному поданні про важку роботу, неприємних ситуаціях, рахунку в розумі. Реакція переляку викликає глибоку ниркову вазоконстрикцію у собак. На противагу цьому кровотік в печінці (обчислений при введенні зеленого медоціаміна) зменшувався на 50-70% під час тривалої роботи в тредбане, що вимагає 48-70% максимуму поглинання кисню [38] (див. Також Mitchell і співр. [39]). При більш сильному фізичному навантаженні печінковий кровотік знижувався до 80% або більше.
Характер і величина реакцій людини на фізичне навантаження всебічно розглянуті Rowell і співр. [38]. Черевна область отримує ~ 25% всього серцевого викиду в покіс і витягує тільки ~ 15- 20% кисню, так що зниження черевного кровотоку може бути ефективним механізмом для перерозподілу крові і економії хвилинного обсягу серця. Вимірювання, проведені при виконанні фізичного навантаження як в положенні лежачи, так і в положенні стоячи, постійно свідчили про значне зниження черевного кровотоку, що коливається від 80 до 20% значень в стані спокою при максимальному споживанні кисню. Мабуть, положення тіла мало впливає на це перерозподіл. Уже давно існують дані і про те, що під час виконання людиною фізичної роботи нирковий кровообіг зменшується. Величина його зменшення, ймовірно, пропорційна тяжкості навантаження і може досягати 80%. Іншими тканинами, які могли б сприяти поліпшенню кровотоку в працюючих м`язах під час фізичного навантаження, повинні були б бути непрацюючі м`язи і шкіра. Однак в непрацюючих м`язах, мабуть, під час фізичного навантаження значною вазоконстрикції не виявляється, а виділення великої кількості тепла при енергійної фізичній роботі буде перешкоджати значній вазоконстрикції в шкірі.
Умови, при яких ударний обсяг збільшується. Згідно Henderson [40], «серце спортсмена наднормальна». Таку тенденцію відзначали також багато інших дослідників, хоча Freedman і співр. [41], вивчаючи питання про те, як у тренованих і нетренованих спортсменів задовольняються потреби тканин в кисні, не змогли виявити ніяких відмінностей, які можна було б віднести за рахунок тренованості. У всякому разі, мабуть, майже немає сумніву в тому, що у тренованих спортсменів при фізичному навантаженні частота серцевих скорочень збільшується менше, а ударний обсяг - більше, ніж у нетренованих людей.
У пацієнтів з хронічно високим хвилинним об`ємом серця (в зв`язку, наприклад, з анемією, тиреотоксикозом або артеріовенозних шунт) також проявляється тенденція збереження нормальної частоти серцевих скорочень і збільшення ударного обсягу [42]. Реакція серця таких хворих нагадує реакції тренованих спортсменів.
Якщо здорові люди під час контрольного періоду (до навантаження) стоять, то на початку фізичного навантаження, незалежно від того, чи буде вона важкої або легкої, у них збільшується ударний об`єм. Практично немає даних про те, що при більш енергійної роботі ударний обсяг у середнього за фізичними можливостями здорової людини прогресивно зростає. У людей, у яких одне передчуття важкої роботи викликає тахікардію і знижує ударний обсяг під час контрольного періоду, зазвичай виявляється більше збільшення ударного обсягу, ніж в разі без такої попередньої условнорефлекторномдіяльності мобілізації.
Тестування фізичним навантаженням при хворобах серця
Продуктивність серцево-судинної системи достатня, щоб забезпечити тканини киснем, навіть у хворих з надзвичайно сильними ураженнями серця і тому в спокої у них часто виявляються абсолютно нормальні частота серцевих скорочень, хвилинний обсяг серця і споживання кисню. Однак різні порушення функції серцево-судинної системи знижують рівень максимальної фізичної навантаження, при якій ще може бути забезпечена нормальна доставка кисню. Для оцінки максимальних можливостей серцево-судинної системи забезпечення органів і тканин киснем можна провести тестування за допомогою стандартних навантажень. Очевидно, що порівнянність результатів таких вимірювань залежить від характеру навантаження. Спостереження показали, що вправи, які вимагають особливої координації або навчання, можуть викликати значні варіації в реакціях залежно від індивідуальних здібностей людей з аналогічним станом серцево-судинної системи. З іншого боку, ходьба або біг в тредбанах зі стандартними швидкостями і по поверхні зі стандартним нахилом, забезпечують більш-менш стандартні серцево-судинні реакції. Якщо хворим дається завдання бігти в тредбане з послідовно збільшується швидкістю, максимум поглинання кисню поступово збільшується до плато, рівень якого постійний. Максимальне поглинання кисню (Уогмакс) визначається величиною максимального хвилинного обсягу серця і максимальної артериовенозной різницею. Розроблено стандартні тести для оцінки стану кардіоваскулярної системи і ступеня порушень. Багатоступінчасте вправу, для виконання якого використовується еталонний тредбан для регулювання витрати енергії, складається з повільної ходьби протягом 3 хв зі швидкістю 1,7 милі на годину (2,7 км / год) по поверхні з нахилом 10 °. Швидкість і величина нахилу збільшуються кожні 3 хв без періодів відпочинку до тих пір, поки людина не втрачає здатності продовжувати роботу. Це і означає «кінцевий пункт» для даної людини. Ступінь ураження серцево-судинної системи при цьому визначають шляхом обчислення процентного відмінності між спостережуваним максимальним споживанням кисню і величиною його, передбаченої для даного віку, иола і стану активності, за стандартними номограммам. Отримані таким способом дані вказують на важливість врахування резервних можливостей серцево-судинної системи у здорових і хворих людей при оцінці їх стану.
