2 курс / Нормальная физиология / Новые_теории_деятельности_сердца_и_мышечного_сокращения_Завьялов

Правое предсердие

В отличие от левого, правое предсердие должно поднять кровь от пяток примерно на высоту 150 см. Вакуум для уравновешивания такого столба жидкости должен быть с отрицательным (–Р) давлением (ниже атмосферного): –150 см вод. ст.= –1500 мм вод. ст.≈ –109 мм рт. ст. Но это только для уравновешивания, а для движения крови должна быть дополнительная сила вакуума. Вследствие трения внутри жидкости и о стенки сосудов движение жидкости на практике оказывается на 35 % ниже теоретической [13, С. 73], отсюда:

всасывающий вакуум –Р = –109 мм рт. ст.+ (0,35∙109) = = –147 мм рт. ст.

Длина пути наполнения правого предсердия (LПП) при выбросе крови желудочками по 60 мл с характеристиками:

SПВ = 5 см2; Q60= 60 см3; LПП = 60 см3/5 см2=12 см = 0,12 м.

Средняя скорость наполнения правого предсердия (vПП)

при t = 0,33 c:

vПП = vПП / t = 0,12 м/0,33 с ≈ 0,36 м/с

В покое объем правого предсердия 120 см3 при растяжении предсердия во время систолы желудочков увеличивается на 60 см3 и становится объемом 120+60=180 см3. Площадь внутренней поверхности растянутого правого пред-

сердия 154 см2 = 0,0154 м2.

Определяем силу, необходимую для наполнения правого предсердия венозной кровью через нижнюю полую вену:

F = PS; где Р =147 мм рт. ст.∙133,332 ≈19600 Па; S=0,0154 м2;

F = 19600 Па ∙ 0,0154 м2 = 302 Н ≈ 30,2 кгс.

Мощность N=vF, где средняя v=0,36 м/с; F=30,2 кгс;

N = 0,36 м/с ∙ 30,2 кгс ∙ 9,81 ≈ 107 Вт.

201

Необходимо учесть, что если 4 % оттока крови приходится на коронарное кровообращение, то и на приток в правое предсердие и поток крови через миокард тоже по 4 %, что в общей сложности составит 12 % всей энергии серд-

ца (NКОР):

NКОР = 436 Вт ∙12% /100 ≈ 52 вт.

Тогда силу, проявляемую при коронарном потоке (FКОР), можно определить по следующей формуле:

FКОР=NКОР/v∙9,81=52 Вт/0,72 м/с∙9,81≈7,362 кгс,

где 0,72 м/с – скорость потока в коронарную артерию.

Наполнение предсердий во время систолы желудочков осуществляется за счет энергии сокращения миокарда желудочков, которые, уменьшаясь в размере, растягивают предсердия.

Диастола предсердий и систола желудочков тесно связаны между собой. Желудочки во время систолы затрачивают энергию не только для выброса крови в аорту и легочные артерии, но и при этом растягивают предсердия, осуществляют их наполнение.

Во время систолы желудочков предсердно–желудочко- вая перегородка смещается вниз к верхушке сердца, растягивая не только миокард предсердий, но и легочный ствол, и аорту (рис. 5.13). Этому способствует отрицательное давление в перикардиальной полости, которое мощно прижимает внешние стенки миокарда желудочков к стенкам перикарда с силой 81,6 кгс (436 Вт). Общая сумма высчитанных нами операций (коронарное кровообращение, систола желудочков, наполнение предсердий) при систоле желудочков составляет 69,4 кгс, 310 вт. Остальные усилия, запасенные вакуумом перикардиальной полости, осуществляют растяжение стенок предсердий и сосудов при их диастоле (12,2 кгс, 126 Вт). Таким образом, на наполнение предсердий во

202

время систолы желудочков затрачивается сила 44,4 кгс (12,2 кгс – растяжение + 32,2 кгс – наполнение) с мощностью 237 Вт (126 Вт – растяжение + 111 Вт – наполнение).

Во время систолы желудочков миокард выполняет одновременно несколько работ: 1) создает вакуум в перикардиальной полости на величину систолического объема (81,6 кгс, 436 Вт); 2) преодолевает сопротивление систолического потока крови в аорту и легкие (29,8 кгс, 147 Вт); 3) растягивает предсердия (12,2 кгс, 126 Вт); 4) преодолевает сопротивление венозному притоку (32 кгс, 111 Вт); 5) осуществляет коронарный кровоток (7,4 кгс, 52 Вт).

Систола желудочков выполняет функцию опорожнения ссилой5,6(правый)+24,2(левый)=29,8кгс(147Вт),функцию наполнения (32,2 кгс, 111 Вт) и растяжения (12,2 кгс, 126 Вт) предсердий, функцию коронарного кровообращения (7,4 кгс, 52 Вт) с пртиводействием в перикардиальной полости. Сила и мощность в полости перикарда (–81,6 кгс, 436 Вт), проявляемые как противодействие вакуума сокращающемуся миокарду, обусловлены зависимостью от количествоопорожненияжелудочков.Однакоперикардодновременно изгоняет из желудочков кровь и нагнетает ее в легочные артерии, аорту и в систему коронарного кровообраще-

ния (29,8+7,4=37,2кгс; 147+52=199 Вт). Поэтому в конкрет-

ном случае миокарду приходится проявлять силу 118,8 кгс и энергию 635 Вт.

5.6. Диастола желудочков

Диастола желудочков, диастола предсердий и систола желудочков тесно связаны между собой. Желудочки во время систолы затрачивают энергию не только для выброса крови в аорту и легочные артерии, при этом, растягивая предсердия, осуществляют их наполнение.

После завершения систолы желудочков и диастолы предсердий наступает фаза диастолы желудочков. В напол-

203

ненных и напряженных растяжением предсердиях возникает повышенное давление сжатия. Кровь под действием этого давления устремляется в расслабленные желудочки (рис. 5.15) под влиянием силы растяжения – 36,116 кгс, примерно по 18 кгс.

Рис. 5.15. Диастола желудочков: 1 – правое предсердие; 2 – левое предсердие; 3 – левый желудочек; 4 – правый желудочек; 5 – перикардиальная полость; 6 – направление силы, прижимающей миокард предсердий к перикарду; 7 – сухожильное сраще-

ние перикарда с диафрагмой

Это значит, что на диастолу желудочков сердце не тратит энергию, которая потенциально была запасена во время систолыжелудочков.Продолжительностьдиастолыжелудочков короткая – всего 0,2 с – зубец U ЭКГ (рис. 5.16) [2; 3; 4].

Рис. 5.16. Нормальная ЭКГ: продолжительность диастолы желудочков (зубец «u») = 0,2 c

Общий объем предсердий во время систолы желудочков увеличивается каждый на 60 мл (см3) – 120+60=180 см3– правый и до 112+60=172 см3–левый.

Теперьнеобходимовычислитьплощадьвнутреннейповерхности увеличенных предсердий:

Sшара=4πR2; Q=4πR3/3 = 4,2 R3;

RПП=3√180/4,2 ≈3,5 см; SПП=4π ∙3,52 ≈154 см2;

RЛП=3√172/4,2 ≈3,4 см; SЛП=4π ∙3,42 ≈ 145 см2.

204

Вычисляем начальное давление (Р мм рт. ст.) в растянутых полостях предсердий в начале диастолы желудочков:

правое:

левое:

Вычисляем скорость движения крови в правый и левый желудочки:

овал правый: SПК=6 см2; QПК =60 см3; LПК=60 см3/6=10 см; vПК=10 см/0,2 с =50 см/с;

овал левый: SЛК=5 см2; QЛК =60 см3; LЛК=60 см3/5=12 см; vЛК=12 см/0,2 с =60 см/с.

Средняяскоростьнаполненияобоихжелудочков0,55м/с: Вычисляем мощность наполнения желудочков в диа-

столе:

N = v∙F∙9.81 = 0,55 м/с ∙ 36,116 кгс ∙ 9,81 ≈ 195 Вт.

В табл. 5.7 представлены характеристики фаз деятельности сердца при 60 уд./мин и производительности желудочков по 60 мл за цикл.

Таблица 5.7

Характеристики фаз деятельности сердца (60 уд./мин) при производительности желудочков по 60 мл за цикл

205

Окончание табл. 5.7

Заключение

Работа сердца представляет непрерывное чередование периодов сокращения (систола) и расслабления (диастола). Длительностьсистолыпредсердий0,1с,конечно–диастоли- ческий объем желудочков за счет систолы предсердий возрастает приблизительно на 15 %.

Оценивается эффективность работы любого механизма по коэффициенту полезного действия (КПД) как соотношение затраченной энергии и выполненной работы. Внешняя работа сердца заключается в насосной функции – выброс и наполнение кровью для последующего выброса – 258 Вт (систола желудочков –147 Вт; диастола предсердий –111 Вт). Для реализации всей работы сердце проявляет мощность 635 Вт. Если 258 Вт разделить на 635 Вт получится ≈ 0,406 или КПД сердца составляет ≈ 41%. Сравнительно небольшой КПД сердца объясняется сложностью организации вспомогательных операций для обеспечения стабильной деятельности. В тоже время необходимо отметить четкую дифференциацию его деятельности в зависимости от внешних условий. Так, для нагнетания крови в легкие

206

проявление энергии только 33,4 Вт, а на нагнетание в аорту сердце затрачивает 114 Вт.

Впроцессе охвата возбуждением миокарда желудочков (зубцы QRS ЭКГ) сила сокращения миокарда стремительно растет до максимума (24,2 кгс) за 0,09 с. В течении сегмента S–T (0,08 с) сила сокращения остается максимальной, с началом зубца Т ЭКГ начинает ослабляться (0,21 с). К окончанию зубца Т сила напряжения миокарда полностью прекращается.

Впроцессе сокращения желудочков происходят растяжение предсердий и наполнение венозной кровью растягивающимся предсердиями. Диастола желудочков (наполнение) происходит под давлением ≈ 9 мм рт. ст. под влиянием сжатия растянутых предсердий в течение 0,2 с (зубец U ЭКГ). Энергетический потенциал для реализации наполни- тельнойфункциисердцасоздаетсяв5камересердца–пери- кардиальной полости, в которой запасается вакуумная энергия мощностью в 436 Вт для наполнения сердца кровью.

Литература к 5 главе

1.Гаврилин В.А., Строков А.Г. Диаметр нижней полой вены у пациентов, получающих лечение гемодиализом // Нефрология и диализ.. Т. 3. 2001. №1. С. 67–69.

2.Завьялов А.И. Зубец U электрокардиограммы – «собственная» диастола желудочков // Физиология­ человека. М.: АН

СССР, 1983. Т. 9. № 6. С. 935–939.

3.Завьялов А.И. Конструкция и физиология сердца (новая теория сердца): препринт. Красноярск: Сиб. федер. ун–т, 2013. – 52 с. [Электронный ресурс]. URL: http://lib3.sfu–kras.ru/ft/ files/i–794207.pdf (дата обращения: 11.01.2015).

4.Завьялов А.И., Завьялов Д.А., Завьялов А.А. Происхождение зубца U электрокардиограммы и диастолическая функция сердца // Научный ежегодник КГПУ им. В.П. Астафьева. Вып. 4. Т. I. Красноярск: РИО ГОУ ВПО КГПУ им. В.П. Астафьева, 2004. С. 49–55.

207

ГЛава VI.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ

ИСОРЕВНОВАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ

6.1.Динамика ЧСС при физических нагрузках

Частота сердечных сокраще­ний (ЧСС) является самым древним из всех изучаемых человечеством параметров сер- дечно–сосудистой системы. Она (ЧСС) чутко реагирует на разнообразные воздействия внешней и внутренней среды, изменяется под влиянием эмоций и мысленного восприятия действий, отражает состояние оперативных механизмов регуляции. Частота сердечных сокращений весьма показательна в информативном отношении, так как тесно связанасдеятельностьюразличныхотделовцентральнойнервной системы, эндокринно–обменного аппарата и представляет собой сложный показатель физиологических механизмов. Поэтому частота сердечных сокращений может рассматриваться как универсальная модель, отражающая различные стороны поведения и состояния организма.

Возможность судить об общем состоянии организма на основании простого параметра – частоты сердечных сокращений – представляется весьма заманчивой, и этим пользуются и врачи, и спортсмены, и ученые. Однако, как будет показано дальше, наши знания о динамике частоты сердечных сокращений, мягко сказать, несколько неполны, а новые закономерности в динамике пульса позволили выявить все тот же технический прогресс.

209

В наших исследованиях ЧСС определялась по интервалам между зубцами R–R электрокардиограммы (ЭКГ). С целью оценки мышечной нагрузки использовалась телеэлектрокардиография (ТЭКГ) – метод регистрации электрокардиограммы по радиосвязи испытуемого с передающей и принимающей аппаратурой. Мы использовали серийные телеметрические системы производства Львовского завода радиоэлектронной медицинской аппаратуры ТЭК–1 и «Спорт–4». На рис. 6.1 и 6.2 показаны фрагменты телеметрического исследования ЭКГ: принимающая сигнал система приборов ТЭК–1 и крепление электродов, передатчика на испытуемом (рис. 6.1–1); телеметрическая регистрация ЭКГ у нескольких спортсменов одновременно с помощью телеметрической системы «Спорт–4» (рис. 6.2). Кроме того, в исследованиях мы использовали автоматический комплекс для сбора и обработки информации о сердечно–сосу- дистой системе спортсменов, разработанный в Белорусском государственном университете им. В.И. Ленина (руководитель А.П. Гришанович) [3].

Рис. 6.1. Приборы телеметрической регистрации ЭКГ (ТЭКГ): 1 – самописец УСЧ8–03 и ТЭКГ–1;

2 –установка электродов и передатчика на ремне сзади

210