9. РАБОТА СЕРДЦА ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ МЫШЕЧНОЙ НАГРУЗКЕ

До сих пор мы описывали работу сердца в покое с частотой сердечных сокращений 75 уд/мин (продолжительность цикла 0,8 с): систола же-

лудочков – 0,33 с, диастола – 0,47 с. [26, с. 253].

При интенсивной мышечной работе ежедневно частота сердечных сокращений регулярно и практически на каждой тренировке у миллионов спортсменов на Земле достигает 180 уд/мин с продолжительностью цикла

0,33 с (60 с/180 = 0,33 с).

Авторитетные ученые Н. Д. Граевская и А. В. Чоговадзе [22, с. 92]

в1984 г. смело опубликовали рисунок в своей работе (рис. 36), но без комментариев (на комментарий логики не хватило, что труднообъяснимо),

вкотором отразили динамику систолы и диастолы желудочков сердца на электрокардиограмме (ЭКГ) при учащении сердечного ритма с 60 до 180 уд/мин и практически «перечеркнули» существующуютеориюфазовой деятельности сердца. Эта теория, построенная на работе сердца в покое, или изолированном сердце, рассыпается полностью при регистрации ЭКГ во время интенсивной работы человека. «Ученый мир» этого не заметил?

Рис. 36. Динамика диастолы и систолы на ЭКГ (по Н. Д. Граевской и А. В. Чоговадзе [22, с. 92]) при сокращениях сердца от 60 до 180 уд/мин

Из рис. 36 видно, что время наполнения желудочков сердца по ЭКГ превращается в ноль (!) уже при 160 уд/мин (?!). Невероятно, но факт! Кроме того, выброс крови из левого желудочка увеличился с 60 до 200 мл при 180 уд/мин [30, с.155] (см. табл. 1). И это при исчезнувшей диастоле? При среднем объеме левого желудочка взрослого человека 175 см3 [33, с. 6–7] как левый желудочек может выбросить в аорту 200 см3 (200 мл)? Вопросов больше, чем ответов! Это действительно факты, подтвержденные и нашими исследованиями.

40

Наши многолетние исследования, охватывающие более 18 тыс. чел. с различной двигательной активностью, в том числе 1228 спортсменов высокого класса, включая 32 чемпиона Олимпийских игр, Мира, Европы,

СССР и России во время тренировочного процесса и соревнований, позволили нам компетентно ответить на эти многочисленные вопросы.

Назначение миокарда – развивать силу. Судить о силе мы можем только по ее действию. Она тесно связана со скоростью и с массой (например, массой крови). Именно поэтому за единицу силы (Н – ньютон) принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с. Сила (F) также тесно связана со временем действия (t) – импульсом (Ft) и количеством движения (mv) массы крови (m) со скоростью (v):

Ft = mv.

Миокард проявляет свою силу для движения массы крови во время систол предсердий и желудочков.

Организм постоянно приспосабливается к внешней среде и потребностям в перемещении. Управляет адаптацией центральная нервная система через парасимпатическую и симпатическую нервные системы. Эти системы всегда готовы к действию, и, в зависимости от обстоятельств, мгновенно одна из них становится доминирующей. Примером может служить дыхательная аритмия деятельности сердца: при вдохе пульс учащается, при выдохе замедляется.

В покое на гемодинамику оказывает сильное влияние закон Франка – Старлинга, позволяющий оптимизировать сокращение желудочков с наименьшей затратой энергии. При этом доминирующей является парасимпатическая нервная система, замедляющая и ослабляющая деятельность сердца до необходимого предела (рис. 37, а).

Решение о необходимости движения «принимает» центральная нервная система, которая подавляет влияние парасимпатической и мгновенно активизирует влияние симпатической (рис. 37, б).

Г. Антони (1983) пишет: «Мы убедились в том, что под влиянием симпатических нервов сердечный выброс может увеличиваться еще до возрастания венозного притока» [27, с. 90]. Эта важная, определяющая позиция перестройки деятельности сердца от состояния покоя к работе (физическая нагрузка): сначала увеличивается выброс крови из сердца (мощность сокращения), а за ним и наполнение в соответствии с выбросом. Закон Франка – Старлинга – очень важный для кровообращения; он действительно проявляется после наполнения желудочков кровью после систолы предсердий.

Симпатический отдел увеличивает силу сокращения предсердий, и они выдавливают в желудочки гораздо большую порцию крови, чем раньше (это первично). Желудочки, в свою очередь, под влиянием симпатического отдела и закона Франка – Старлинга увеличивают систоличе-

41

ский выброс в артерии за счет более мощного сокращения, растягивая сильнее предсердия, увеличивая, соответственно, венозный приток в них (венозный приток вторичен). Таким образом, мощность сокращения и увеличение систолического выброса желудочками предопределяют количественно последующий венозный приток.

Рис. 37. Схемы регулирования гемодинамики в покое (а) и во время физической нагрузки (б): СО – систолический объем (выброс крови левым желудочком за одно сокращение); ЧСС – частота сердечных сокращений; МОК – минутный объем крови

Попробуем разобраться по временным параметрам сердечного цикла при переходе от покоя (60 уд/мин) к интенсивной мышечной работе при частоте сердечных сокращений до 180 уд/мин. Продолжительность сердечного цикла при этом уменьшается с 1,00 до 0,33 с. Эффективная и высокая производительность сердца при такой интенсивности увеличивается, а это значит, что сердце полноценно наполняется и опорожняется с укорочением фаз систол предсердий, желудочков и фаз их наполнения.

В табл. 2 представлены схемы фазовой деятельности сердца при различных режимах работы. Из таблицы видно, что при различной частоте сердечных сокращений меняется фазовая деятельность сердца. Это значит, что фазовая структура сердечного цикла определяется частотой сердечных сокращений, с ростом которой укорачиваются все периоды и фазы, более существенно – период изгнания и периоды и фазы диастолы [33, с. 30]. В. Л. Карпман (1964) вывел эту зависимость в виде формул [Цит. по 10, с. 21]. Механическая систола желудочков (МСЖ), по В. Л. Карпману, высчитывается по формуле

МСЖ = 0,114С + 0,185,

где С – длительность сердечного цикла.

Произведем расчет длительности систолы желудочков, по В. Л. Карпману, при продолжительности сердечного цикла 0,33 с:

Систола желудочков = (0,114 · 0,33) + 0,185 = 0,22 с.

42

Тогда на продолжительность диастолы, включая систолу предсердий, остается 0,11 с:

0,33 – 0,22 = 0,11.

Таблица 2

Фазовая деятельность сердца при различных режимах работы (стрелки указывают направление движения крови

внутри сердца, в нем или из него)

I – сердце в покое, 60 сокращений в минуту (сердечный цикл – 1,00 с)

Если время диастолы желудочков во время интенсивной мышечной работы уменьшится, что вполне возможно, а мощная систола предсердий будет короче 0,1 с и совпадет по времени с диастолой желудочков, то вполне естественно, что одновременное предсердное сокращение и диастола желудочков могут уложиться в интервал времени 0,11 с. Это не противоречит биомеханическому взаимодействию предсердий и желудочков в процессе интенсивной деятельности сердца (табл. 2), но желудочки успевают полноценно наполнитьсякровьюдляувеличенноговыбросаеевартерииикоронарныесосуды.

Таким образом, в процессе увеличения частоты сердечных сокращений сердце изменяет фазность своей деятельности. Во время редкого со-

43

кращения (60 уд/мин) оно работает в 5 фаз: 1) систола предсердий; 2) фаза покоя перед систолой желудочков, обусловленная задержкой передачи импульса на желудочки; 3) систола желудочков и диастола предсердий, обусловленные сокращением миокарда желудочков и вакуумом в перикардиальной полости (растяжение предсердий в связи с уменьшением желудочков и всасывание венозной крови в предсердия); 4) диастола желудочков (возврат полостей сердца в исходное положение); 5) фаза покоя, обусловленная ожиданием начала следующего цикла (рабочие полости наполнены кровью).

Укорочение сердечного цикла при росте частоты сердечных сокращений связано с уменьшением фазы покоя между окончанием и началом цикла (рис. 36). При частоте сокращения сердца 83 уд/мин исчезает 5-я фаза (покой). Сердце работает в 4-х описанных фазах, т. е. сразу после окончания диастолы желудочков наступает 1-я фаза (систола предсердий) при сохранении 2-й фазы (покой перед систолой желудочков).

При интенсивной мышечной работе в сердце происходит наложение одних фаз на другие. Так, при частоте сокращений 180 уд/мин сердце переходит на двухфазовую работу. Систола предсердий совпадает с диастолой желудочков, и эта фаза очень мощная. Она связана с восстановлением упругой деформации предсердий и мощным сокращением миокарда предсердий, в одно мгновение наполняющих и растягивающих миокард желудочков, готовых тут же ответить мощным систолическим выбросом крови в артерии.

Теперь попробуем разобраться с объемами крови при работе сердца. Объем правого предсердия у взрослых людей колеблется от 100 до 180 см3 (в среднем – 140 см3), левого – от 110 до 130 см3 (в среднем – 115 см3). Объем правого желудочка колеблется от 150 до 240 см3 (в среднем –195 см3), левого – от 140 до 210 см3 (в среднем – 175 см3) [33, с. 6–7]. Выброс крови в большой и малый круги в покое, а во время интенсивной работы особенно, должен быть одинаковым. В покое желудочки нагнетают в артериальную систему при каждом сокращении по 60–70 мл, а во время интенсивной мышечной работы – до 200 мл (см3) [30, с.155]. Если взять даже максимальный объем левого желудочка (210 см3), то выброс из него в аорту 200 мл крови не предполагается возможным. Ведь должен обязательно оставаться значительный остаточный (резидуальный) объем крови как в предсердиях, так и в желудочках. В покое систола предсердий дополняет примерно 15 % содержимого [25, с. 37], но во время напряженной мышечной работы эта добавка может быть до 50 %.

Способно ли среднее по размеру сердце во время интенсивной мышечной работы выбросить крови больше, чем объем левого желудочка? Наименьший объем полостей сердца – в левых его отделах. Средний размер левого предсердия – 115 см3, а левого желудочка – 175 см3. Это значи-

44

тельно меньше, чем 200 мл. При интенсивной мышечной работе предсердия могут выдавить во время их систолы 50 % своего содержимого. Это хорошая добавка в полость левого желудочка:

(115/2) + 175 = 232,5 мл.

При интенсивной мышечной работе левый желудочек сокращается по максимуму, а, если он выбросит в аорту 200 мл, то в нем останется еще 32,5 мл, что для остаточного объема желудочка вполне достаточно. Следовательно, при интенсивной деятельности даже «среднее» сердце способно выбросить в аорту 200 мл крови и, естественно, во время систолы желудочков набрать в правое предсердие столько же венозной крови.

На рис. 38 представлена схема двухфазной работы сердца во время интенсивного мышечного напряжения. В этом случае сердечный цикл (систола предсердий) начинается практически одновременно с диастолой желудочков. Такая работа очень рациональна и возможна только для деятельности сердца как 5-камерной системы. На 2-фазную работу сердце переходит постепенно, т. е. от 5-фазной (в покое) – к 4-фазной (при учащении ритма), с последующим сближением фаз систолы предсердий и диастолы желудочков (до их полного слияния при интенсивной мышечной работе). Пневмокамера (перикардиальная полость) в обеих фазах играет громадную функциональную роль. Без этой камеры невозможны кровообращение и интенсивное кровообращение в организме.

45