Как узнать объем сердца

Ударный и минутный объем сердца и крови: суть, от чего зависят, расчет

Как узнать объем сердца

© 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.

Физиологические особенности сердечных сокращений

Объем крови, перекачиваемый сердцем в минуту (МОК), определяется несколькими составляющими:

  • Ударным объемом сердца;
  • Частотой сокращений в минуту;
  • Объемом возвращенной по венам крови (венозный возврат).

К концу периода расслабления миокарда (диастола) в полостях сердца накапливается определенный объем жидкости, но не вся она потом попадает в системный кровоток. Только часть ее уходит в сосуды и составляет ударный объем, который по количеству не превышает половины всей крови, поступившей в камеру сердца при ее расслаблении.

Оставшаяся в полости сердца кровь (примерно половина или 2/3) — это резервный объем, необходимый органу в тех случаях, когда потребности в крови возрастают (при физической нагрузке, эмоциональном напряжении), а также небольшое количество остаточной крови. За счет резервного объема при возрастании частоты пульса увеличивается и МОК.

Имеющаяся в сердце после систолы (сокращения) кровь называется конечно-диастолическим объемом, но и она не может быть полностью эвакуирована. После выброса резервного объема крови в полости сердца все равно останется какое-то количество жидкости, которое не будет вытолкнуто оттуда даже при максимальной работе миокарда — остаточный объем сердца.

Сердечный цикл; ударный, конечный систолический и конечный диастолический объемы сердца

Таким образом, всю кровь сердце при сокращении не выбрасывает в системный кровоток. Сначала из него выталкивается ударный объем, при необходимости — резервный, а после этого остается остаточный. Соотношение этих показателей указывает на интенсивность работы сердечной мышцы, силу сокращений и эффективность систолы, а также на способность сердца обеспечить гемодинамику в конкретных условиях.

Основной причиной изменения минутного объема кровообращения в здоровом организме считают физические нагрузки. Это могут быть занятия в тренажерном зале, пробежка, быстрая ходьба и т.

д. Другим условием физиологического возрастания минутного объема можно считать волнение и эмоции, особенно, у тех, кто остро воспринимает любую жизненную ситуацию, реагируя на это учащением пульса.

При выполнении интенсивных спортивных упражнений ударный объем увеличивается, но не до бесконечности. Когда нагрузка достигла приблизительно половины от максимально возможной, ударный объем стабилизируется и принимает относительно постоянное значение.

Такое изменение выброса сердца связывают с тем, что при ускорении пульса укорачивается диастола, а значит, камеры сердца не будут заполняться максимально возможным количеством крови, поэтому показатель ударного объема рано или поздно перестанет нарастать.

С другой стороны, работающие мышцы потребляют большое количество крови, которая не возвращается в момент спортивных занятий обратно к сердцу, уменьшая, таким образом, венозный возврат и степень заполнения камер сердца кровью.

Главным механизмом, определяющим норму ударного объема, считается растяжимость миокарда желудочков. Чем значительнее растянулся желудочек, тем больше крови в него поступит и тем выше будет сила, с которой он ее отправит в магистральные сосуды.

При увеличении интенсивности нагрузки на уровень ударного объема в большей степени, чем растяжимость, влияет сократимость кардиомиоцитов — второй механизм, регулирующий значение ударного объема.

Без хорошей сократимости даже максимально заполненный желудочек не сможет увеличить свой ударный объем.

Следует отметить, что при патологии миокарда механизмы, регулирующие МОК, приобретают несколько иное значение.

К примеру, перерастяжение стенок сердца в условиях декомпенсированной сердечной недостаточности, миокардиодистрофии, при миокардитах и других заболеваниях не вызовет увеличения ударного и минутного объемов, так как миокард не имеет достаточной для этого силы, в результате систолическая функция снизится.

В период спортивной тренировки возрастает и ударный, и минутный объемы, но лишь влияния симпатической иннервации для этого мало. Повысить МОК помогает параллельно увеличивающийся венозный возврат за счет активных и глубоких вдохов, насосного действия сокращающихся скелетных мышц, повышения тонуса вен и кровотока по артериям мышц.

Возросший объем крови при физической работе помогает обеспечить питанием очень нуждающийся в этом миокард, доставить кровь к работающим мышцам, а также кожным покровам для правильной терморегуляции.

По мере усиления нагрузки увеличивается доставка крови к коронарным артериям, поэтому прежде чем приступить к тренировкам на выносливость, следует провести разминку и разогрев мышц.

У здоровых людей пренебрежение этим моментом может пройти незаметно, а при патологии сердечной мышцы возможны ишемические изменения, сопровождающиеся болью в сердце и характерными электрокардиографическими признаками (депрессия сегмента ST).

Как определить показатели систолической функции сердца?

Величины систолической функции миокарда вычисляются по различным формулам, с помощью которых специалист судит о работе сердца с учетом частоты его сокращений.

Рассчитать минутный объем сердца можно исходя из ударного объема и частоты сокращений миокарда в минуту, умножив первую цифру на вторую. Соответственно, УО будет равняться частному МОК к частоте пульса.

фракция выброса сердца

Систолический объем сердца, отнесенный к площади поверхности тела (м²), будет составлять сердечный индекс. Площадь поверхности тела вычисляется по специальным таблицам либо формуле.

Помимо сердечного индекса, МОК и ударного объема, важнейшей характеристикой работы миокарда считается фракция выброса, которая показывает, какой процент конечно-диастолической крови уходит из сердца при систоле.

Ее рассчитывают, поделив ударный объем на конечно-диастолический и умножив на 100%.

Вычисляя указанные характеристики, врач должен принять во внимание все факторы, способные изменить каждый показатель.

На конечно-диастолический объем и заполнение сердца кровью оказывают влияние:

  1. Количество циркулирующей крови;
  2. Масса крови, попадающей в правое предсердие из вен большого круга;
  3. Частота сокращений предсердий и желудочков и синхронность их работы;
  4. Длительность периода расслабления миокарда (диастолы).

Повышению минутного и ударного объема способствуют:

  • Увеличение количества циркулирующей крови при задержке воды и натрия (не спровоцированных сердечной патологией);
  • Горизонтальное положение тела, когда закономерно увеличивается венозный возврат к правым частям сердца;
  • Физическая нагрузка и сокращение мышц;
  • Психо-эмоциональное напряжение, стресс, сильное волнение (за счет возрастания пульса и усиления сократимости венозных сосудов).

Снижение сердечного выброса сопровождает:

  1. Кровопотерю, шоки, обезвоживание;
  2. Вертикальное положение тела;
  3. Возрастание давления в грудной полости (обструктивные болезни легких, пневмоторакс, сильный сухой кашель) или сердечной сумке (перикардиты, скопление жидкости);
  4. Гиподинамию;
  5. Обмороки, коллапс, прием препаратов, вызывающих резкое падение давления и расширение вен;
  6. Некоторые виды аритмий, когда камеры сердца сокращаются не синхронно и недостаточно заполняются кровью в диастолу (фибрилляция предсердий), выраженная тахикардия, когда сердце не успевает заполниться необходимым объемом крови;
  7. Патологию миокарда (кардиосклероз, инфаркт, воспалительные изменения, миокардиодистрофии, дилатационная кардиомиопатия и др.).

На показатель ударного объема левого желудочка оказывает влияние тонус вегетативной нервной системы, частота пульса, состояние сердечной мышцы.

Такие частые патологические состояния, как инфаркт миокарда, кардиосклероз, дилатация сердечной мышцы при декомпенсированной недостаточности органа способствуют снижению сократимости кардиомиоцитов, поэтому сердечный выброс вполне закономерно будет снижаться.

Прием лекарственных препаратов тоже определяет показатели функции сердца. Адреналин, норадреналин, сердечные гликозиды повышают сократимость миокарда и увеличивают МОК, тогда как бета-адреноблокаторы, барбитураты, некоторые противоаритмические средства снижают сердечный выброс.

Таким образом, на показатели минутного и УО влияют множество факторов, начиная от положения тела в пространстве, физической активности, эмоций и заканчивая самой разной патологией сердца и сосудов.

При оценке систолической функции врач опирается на общее состояние, возраст, пол обследуемого, наличие или отсутствие структурных изменений миокарда, аритмий и др.

Только комплексный подход может помочь правильно оценить эффективность работы сердца и создать такие условия, при которых оно будет сокращаться в оптимальном режиме.

Источник: https://sosudinfo.ru/serdce/udarnyj-i-minutnyj-obem/

Анатомия сердца человека. Просто и доступно

Как узнать объем сердца

Сердце — один из самых романтичных и чувственных органов человеческого организма. Во многих культурах его считают вместилищем души, местом, где зарождаются привязанность и любовь. Тем не менее, с точки зрения анатомии картина выглядит более прозаично.

Здоровое сердце представляет собой сильный мышечный орган размером примерно с кулак его обладателя. Работа сердечной мышцы ни на секунду не прекращается с момента появления человека на свет и вплоть до самой смерти.

Перекачивая кровь, сердце снабжает кислородом все органы и ткани, способствует удалению продуктов распада и выполняет часть очистительных функций организма. Поговорим об особенностях анатомического строения этого удивительного органа.

Анатомия сердца человека: историко-медицинский экскурс

Кардиологию — науку, изучающую строение сердца и сосудов, — выделили как отдельную отрасль анатомии ещё в 1628 году, когда Гарвей выявил и представил медицинскому сообществу законы кровообращения человека. Он продемонстрировал, как сердце, словно насос, проталкивает кровь по сосудистому руслу в строго определённом направлении, снабжая органы питательными веществами и кислородом.

Сердце располагается в грудном отделе человека, немного левее центральной оси. Форма органа может варьироваться в зависимости от индивидуальных особенностей строения организма, возраста, конституции, пола и других факторов.

Так, у плотных низкорослых людей сердце более округлое, чем у худых и высоких.

Считается, что его форма примерно совпадает с окружностью плотно сжатого кулака, а вес колеблется в диапазоне от 210 граммов у женщин до 380 граммов у мужчин.

Объём крови, перекачанной сердечной мышцей за сутки, составляет примерно 7–10 тысяч литров, причём эта работа ведётся непрерывно! Количество крови может изменяться из-за физического и психологического состояния.

При стрессе, когда организм нуждается в кислороде, нагрузка на сердце возрастает в разы: в такие моменты оно способно передвигать кровь со скоростью до 30 литров в минуту, восстанавливая резервы организма.

Тем не менее, постоянно работать на износ орган не в состоянии: в моменты покоя ток крови замедляется до 5 литров в минуту, а мышечные клетки, образующие сердце, отдыхают и восстанавливаются.

Строение сердца: анатомия тканей и клеток

Сердце относят к мышечным органам, однако, ошибочно считать, что оно состоит из одних лишь мышечных волокон. Стенка сердца включает три слоя, каждый из которых имеет свои особенности:

1. Эндокард — это внутренняя оболочка, выстилающая поверхность камер. Она представлена сбалансированным симбиозом эластичных соединительных и гладкомышечных клеток.

Очертить чёткие границы эндокарда практически нереально: истончаясь, он плавно переходит в прилегающие кровеносные сосуды, а в особо тонких местах предсердий срастается прямо с эпикардом, минуя средний, самый обширный слой – миокард.

2. Миокард — это мышечный каркас сердца.

Несколько слоёв поперечнополосатой мышечной ткани соединяются таким образом, чтобы быстро и целенаправленно реагировать на возбуждение, возникшее в одной области и проходящее всему органу, выталкивая кровь в сосудистое русло.

Помимо мышечных клеток, в миокард входят P-клетки, способные передавать нервный импульс. Степень развития миокарда в отдельных областях зависит от объёма возложенных на него функций. К примеру, миокард в области предсердий куда тоньше желудочкового.

В этом же слое находится фиброзное кольцо, анатомически разделяющее предсердия и желудочки. Такая особенность позволяет камерам сокращаться поочерёдно, выталкивая кровь в строго определённом направлении.

3. Эпикард — поверхностный слой сердечной стенки. Серозная оболочка, образованная эпителиальной и соединительной тканью, является промежуточным звеном между органом и сердечной сумкой — перикардом. Тонкая прозрачная структура защищает сердце от повышенного трения и способствует взаимодействию мышечного слоя с прилегающими тканями.

Снаружи сердце окружено перикардом — слизистой оболочкой, которую иначе называют сердечной сумкой. Она состоит из двух листков — наружного, обращённого к диафрагме, и внутреннего, плотно прилегающего к сердцу. Между ними находится заполненная жидкостью полость, благодаря которой снижается трение во время сердечных сокращений.

Камеры и клапаны

Полость сердца разделена на 4 отдела:

  • правое предсердие и желудочек, заполненные венозной кровью;
  • левое предсердие и желудочек с артериальной кровью.

Правая и левая половины разделены плотной перегородкой, которая препятствует смешиванию двух видов крови и поддерживает односторонний кровоток.

Правда, эта особенность имеет одно небольшое исключение: у детей, находящихся в утробе, в перегородке присутствует овальное окно, через которое кровь смешивается в полости сердца.

В норме к рождению это отверстие зарастает и сердечно-сосудистая система функционирует, как и у взрослого. Неполное закрытие овального окна считается серьёзной патологией и требует оперативного вмешательства.

Между предсердиями и желудочками попарно расположены митральный и трёхстворчатый клапаны, которые удерживаются благодаря сухожильным нитям. Синхронное сокращение клапанов обеспечивает односторонний ток крови, препятствуя смешиванию артериального и венозного потока.

От левого желудочка отходит самая большая артерия кровеносного русла — аорта, а в правом желудочке берёт своё начало лёгочный ствол. Чтобы кровь передвигалась исключительно в одном направлении, между камерами сердца и артериями находятся полулунные клапаны.

Приток крови обеспечивается благодаря венозной сети. Нижние полые вены впадают в правое предсердие, а лёгочные, соответственно, в левое.

Анатомические особенности сердца человека

Поскольку от нормальной работы сердца напрямую зависит обеспечение остальных органов кислородом и питательными веществами, оно должно идеально подстраиваться под изменчивые условия окружающей среды, работая в различном диапазоне частот. Такая изменчивость возможна благодаря анатомическим и физиологическим особенностям сердечной мышцы:

  1. Автономия подразумевает полную независимость от центральной нервной системы. Сердце сокращается от импульсов, продуцированных им самим, поэтому работа ЦНС никак не влияет на частоту сердечных сокращений.
  2. Проводимость заключается в передаче образованного импульса по цепочке другим отделам и клеткам сердца.
  3. Возбудимость подразумевает мгновенную реакцию на изменения, протекающие в организме и вне его.
  4. Сократимость, то есть сила сокращения волокон, прямо пропорциональная их длине.
  5. Рефрактерность — период, во время которого ткани миокарда невозбудимы.

Любой сбой в этой системе может привести к резкому и неконтролируемому изменению ЧСС, асинхронности сердечных сокращений вплоть до фибрилляции и летального исхода.

Фазы работы сердца

Чтобы непрерывно продвигать кровь по сосудам, сердце должно сокращаться. Исходя из стадии сокращения, выделяют 3 фазы сердечного цикла:

  • Систола предсердий, во время которой кровь поступает из предсердий в желудочки. Чтобы не препятствовать току, митральный и трёхстворчатый клапан в этот момент раскрываются, а полулунные, наоборот, закрываются.
  • Систола желудочков подразумевает продвижение крови дальше к артериям через открытые полулунные клапаны. При этом створчатые клапаны закрываются.
  • Диастола включает наполнение предсердий венозной кровью через открытые створчатые клапаны.

Каждое сердечное сокращение длится примерно одну секунду, но при активной физической работе или во время стресса скорость импульсов увеличивается за счёт сокращения длительности диастолы. Во время полноценного отдыха, сна или медитации сердечные сокращения, наоборот, замедляются, диастола становится длиннее, поэтому организм активнее очищается от метаболитов.

Анатомия коронарной системы

Чтобы полноценно выполнять возложенные функции, сердце должно не только перекачивать кровь по всему организму, но и само получать питательные вещества из кровеносного русла.

Аортальная система, несущая кровь к мышечным волокнам сердца, называется коронарной и включает две артерии — левую и правую.

Обе они отходят от аорты и, продвигаясь в противоположном направлении, насыщают клетки сердца полезными веществами и кислородом, содержащимся в крови.

Проводящая система сердечной мышцы

Непрерывное сокращение сердца достигается за счёт его автономной работы. Электрический импульс, запускающий процесс сокращения мышечных волокон, генерируется в синусовом узле правого предсердия с периодичностью 50–80 толчков в минуту.

По нервным волокнам атрио-вентрикулярного узла он передаётся к межжелудочковой перегородке, далее — по крупным пучкам (ножкам Гиса) к стенкам желудочков, а затем переходит на более мелкие нервные волокна Пуркинье.

Благодаря этому сердечная мышца может поступательно сокращаться, выталкивая кровь из внутренней полости в сосудистое русло.

Образ жизни и здоровье сердца

От полноценной работы сердца напрямую зависит состояние всего организма, поэтому целью любого здравомыслящего человека является поддержание здоровья сердечно-сосудистой системы. Чтобы не столкнуться с сердечными патологиями, следует постараться исключить или хотя бы свести к минимуму провоцирующие факторы:

  • наличие лишнего веса;
  • курение, употребление алкогольных и наркотических веществ;
  • нерациональную диету, злоупотребление жирной, жареной, солёной пищей;
  • повышенный уровень холестерина;
  • малоактивный образ жизни;
  • сверхинтенсивные физические нагрузки;
  • состояние непреходящего стресса, нервное истощение и переутомление.

Зная чуть больше об анатомии сердца человека, постарайтесь сделать над собой усилие, отказавшись от разрушительных привычек. Измените свою жизнь к лучшему, и тогда ваше сердце будет работать, как часы.

Источник: https://www.oum.ru/literature/anatomiya-cheloveka/anatomiya-serdtsa-cheloveka/

Как определить ударный объем сердца человека

Как узнать объем сердца

Анатомия

18.12.2017

5.4 тыс.

3.7 тыс.

5 мин.

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.

Ударный (систолический) объем крови (УОК) – это количество биологической жидкости, которое сердце выбрасывает за одно сокращение. Этот показатель взаимосвязан с рядом других. К ним относятся минутный объем крови (МОК) – количество, выбрасываемое одним желудочком за 1 минуту, а также число сердечных сокращений (ЧСС) – это сумма сжатий сердца за единицу измерения времени.

Формула для расчета МОК выглядит следующим образом:

МОК = УО * ЧСС

К примеру, УО равен 60 мл, а ЧСС в 1 минуту – 70, тогда МОК составляет 60 * 70 = 4200 мл.

Чтобы определить ударный объем сердца, нужно МОК разделить на ЧСС.

К другим гемодинамическим показателям относятся конечный диастолический и систолический объем. В первом случае (КДО) — это количество крови, заполняющее желудочек в конце диастолы (в зависимости от пола и возраста – в диапазоне от 90 до 150 мл).

Конечный систолический объем (КСО) — величина, оставшаяся после систолы. В состоянии покоя он составляет меньше 50% от диастолического, примерно 55-65 мл.

Фракция выброса (ФВ) – это показатель эффективности работы сердца с каждым ударом. Процент от объема крови, который поступает в аорту из желудочка во время сокращения. У здорового человека этот показатель в норме и в покое составляет 55-75%, а при физической нагрузке достигает 80%.

Минутный объем крови без напряжения равняется 4,5-5 л. При переходе к интенсивным физическим упражнениям показатель увеличивается до 15 л/минуту и более. Таким образом кардиальная система удовлетворяет потребности тканей и органов в питательных веществах и кислороде для поддержания метаболизма.

Гемодинамические показатели крови зависят от тренированности. Значение систолического и минутного объема человека со временем возрастает при незначительном повышении числа сердечных сокращений. У нетренированных людей увеличивается ЧСС и почти не изменяется систолический выброс. Повышение УОК зависит от возрастания притока крови к сердцу, после этого меняется и МОК.

Изменение показателя МОК происходит из-за:

  • величины УО;
  • частоты сердечных сокращений.

Имеется несколько методов измерения ударного и минутного объемов сердца:

  • газоаналитический;
  • разведение красителей;
  • радиоизотопный;
  • физико-математический.

Физико-математический метод расчета параметров наиболее эффективен в детском возрасте из-за отсутствия воздействия и влияния на исследуемого.

Формула Старра для измерения систолического объема выглядит следующим образом:

СО = 90,97 + 0,54 * ПД – 0,57 * ДД – 0,61 * В

СО – систолический объем, мл; ПД – пульсовое давление, мм рт. ст.; ДД – диастолическое давление, мм рт. ст.; В – возраст. Чтобы определить ПД, из систолического вычитают диастолическое.

Эта величина зависит от пола, возраста и тренированности организма. С годами ритм сердца становится медленнее, в связи с этим ударный выброс возрастает более заметно, чем минутный. УОК в зависимости от возраста:

ВозрастУдарный объем крови
Новорожденные2,5 мл
1 год10 мл
7 лет24 мл
10 лет38 мл
12 лет42 мл
От 13 до 16 лет58 мл
Взрослые (покой)60-80 мл
Взрослые (нагрузка)135-175 мл

Показатель МОК зависит от массы тела ребенка, с возрастом он уменьшается, а не увеличивается. По этой причине относительные значения выше у новорожденных и грудничков.

У детей обоих полов в возрасте до 10 лет показатели практически идентичны. Начиная с 11 лет, параметры увеличиваются, но более существенно у мальчиков (к 14-16 годам у них МОК – 4,6 л, а у девочек – 3,7).

Также гемодинамику характеризует сердечный индекс (СИ) – это отношение МОК к поверхности тела. У детей он может быть от 1,8 до 4,5 л/м2, независимо от возраста. Средняя величина составляет 3,1 л/м2.

При измерении этих показателей, врач должен иметь в виду факторы, которые способны привести к изменению функции.

На заполнение сердца кровью и конечно-диастолический объем влияют:

  • количество биологической жидкости, поступающее в правое предсердие из большого круга кровообращения;
  • объем циркулирующей крови;
  • синхронность работы предсердий и желудочков;
  • длительность диастолы (расслабление миокарда).

Выше нормы ударный и минутный объем определяются при:

  • задержке воды и натрия;
  • горизонтальном положении тела (к правому предсердию увеличивается венозный возврат);
  • физической тренировке, мышечных сокращениях;
  • стрессе, сильном волнении.

Ниже нормы сердечный выброс определяется при:

  • кровопотере, обезвоживании, шоке;
  • вертикальном положении тела;
  • увеличении давления в груди (обструкция легких, сильный непродуктивный кашель, пневмоторакс);
  • гиподинамии;
  • приеме препаратов, снижающих давление и расширяющих вены;
  • аритмии;
  • органической патологии миокарда (кардиосклероз, дилатационная кардиомиопатия, миокардиодистрофия).

На функцию сердца влияют лекарственные препараты. Увеличивают сократимость миокарда и повышают МОК адреналин, кардиогликозиды, норадреналин. Снижают сердечный выброс барбитураты, б-адреноблокаторы, антиаритмические препараты.

Длительные тренировки хорошо развивают мышечную массу и выносливость. Для повышения ударного объема подходят кардионагрузки: бег, езда на велосипеде и занятия на тренажерах. Чтобы не было вреда для здоровья, необходимо постепенно увеличивать время тренировок до 2-3 часов. У спортсменов показатели выше и отличаются от нормальных. Эта физиология позволяет им добиваться больших результатов.

Ударный параметр увеличивается при совершении интенсивных физических упражнений, но у него есть предел. Он стабилизируется при достижении половины от максимально возможной нагрузки. Это связано с тем, что камеры сердца не заполняются полностью всем количеством крови – из-за ускорения пульса уменьшается диастола, следовательно рано или поздно ударный объем перестает нарастать.

Согласно проведенному исследованию, у бухгалтера и у лыжника максимальная частота сердечных сокращений составляет 190 ударов в минуту, а ударный объем – 90 и 175 соответственно. Наибольший минутный показатель у человека с сидячим образом жизни равен 17,1 л/мин, а у спортсмена – 33,2 л/мин.

Сочетание длительных и интервальных программ с небольшим напряжением в аэробной зоне (пульс 120-145 ударов/минуту) от 1 до 2 часов в день, 3-4 раза в неделю позволит заметно увеличить характеристики сердечной деятельности и повысить выносливость и скорость адаптации организма к изменяемым условиям через 5-10 месяцев систематических занятий. Вид спорта зависит от индивидуальных предпочтений: езда на велосипеде, бег, плавание, ходьба, кардиотренажер. Главное – соблюдать длительность тренировки и пульсовую зону.

Источник: https://vashflebolog.com/anatomy/udarnyj-obem-serdca.html

Способ определения ударного объема сердца

Как узнать объем сердца

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в различных ее отраслях, таких, например, как кардиология, кардиохирургия, функциональная диагностика.

Известен способ определения ударного объема сердца [Stringer W.W., Hansen J.E., Wasserman К. Cardiac output estimated noninvasivelly from oxygen uptake during exercise // J. Appl. Physiol. 1997. – V.82. – №3. – PP.

908-912], заключающийся в измерении потребления кислорода организмом в течение одной минуты, измерении содержания связанного кислорода в литре артериальной и литре смешанной венозной крови, вычислении артериовенозной разности по кислороду, делении величины потребленного кислорода за одну минуту на артериовенозную разность по кислороду, а полученную величину минутного объема кровообращения делят на частоту сердечных сокращений и получают усредненную величину ударного объема сердца при условии, что были посчитаны все сердечные сокращения в течение минуты, когда измерялось потребления кислорода организмом.

Это классический принцип измерения A. Fick, известный с 1870 г. Он безупречен по замыслу, но имеет существенный недостаток, не преодоленный до нашего времени, – это необходимость отбирать образцы артериальной и смешанной венозной крови для определения в них количества связанного газообразного кислорода или углекислого газа.

Известен способ определения ударного объема сердца [Kubicek W.G. Impedance pletysmography. United States Patent Office.

Patent N 3340867, September 12, 1976], заключающийся в регистрации реограммы четырехэлектродным способом и графической экстраполяции для получения электрического эквивалента ударного объема сердца.

Для этого один из двух токовых электродов размещают на лбу, а другой – на голени пациента, один из двух измерительных электродов – на шее, а второй – на грудной клетке на уровне мечевидного отростка.

Измеряют расстояние (L) между измерительными электродами, регистрируют реограмму (РГ), дифференциальную РГ (ДРГ), фонокардиограмму (ФКГ) с одновременным определением базового сопротивления (Z). По кривой РГ измеряют максимальную скорость нарастания реографического сигнала () по ФКГ – интервал времени между первым и вторым тонами сердца (Т). Расчет ударного объема сердца (Q) осуществляют по градуировочной характеристике

,

где р – удельное электрическое сопротивление тканей.

Однако способ имеет малую точность определения ударного объема сердца, так как коэффициент корреляции этого способа с эталонным способом Фика составляет всего 0,31 у женщин и 0,32 у мужчин.

За прототип принят способ определения ударного объема сердца [см. Патент №2134059 (РФ), А61В 5/04, 1996], заключающийся в том, что два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела.

Так, один из токовых электродов – на правое предплечье, а второй – в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов – на правый плечевой сустав, а второй – в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии.

Регистрируют РГ, ДРГ с одновременным определением базового сопротивления (Z в Ом), затем определяют амплитуду РГ комплекса (ΔZ в Ом), местоположение точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка, а также размеры площадей между изолинией и кривой РГ слева (Sd в Ом·мс) и справа (S1 в Ом·мс) от найденной точки, массу тела (m в кг) и гемоглобин крови (Нb в г/л), после чего производят вычисление ударного объема сердца (Q в мл) по градуировочной характеристике

Недостатком прототипа является низкая точность из-за статистического и линейного характера градуировочной характеристики, а также большого количества измеряемых величин, которые вносят дополнительную инструментальную погрешность.

Технической задачей является повышение точности определения ударного объема сердца на адаптивном диапазоне, априори регламентируемым нормируемыми значениями гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца.

Техническая задача достигается тем, что в способе определения ударного объема сердца накладывают два токовых и два измерительных электрода на определенные участки тела, регистрируют реограмму (РГ) и дифференциальную РГ (ДРГ), определяют площади между изолинией и кривой РГ слева (Sl) и справа (Sd) от точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка сердца, измеряют гемоглобин крови (Нb), в отличие от прототипа, ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике (Q) отношения площадей между изолинией и кривой реограммы с функцией V(Hb) нормированного объема от гемоглобина крови

2. В способе по п.

1, в отличие от прототипа, функцию нормированного объема калибруют априори на нижней и верхней границах адаптивного диапазона, с различной калибровкой для мужчин и для женщин, по двум измеренным значениям гемоглобина у двух пациентов с известным значением ударного объема сердца, по ним регистрируют предельный гемоглобин Нb0 и предельный ударный объем сердца V0, которые служат для определения ударного объема сердца по калибровочной характеристике.

За эталон принимается метод Фика.

Предлагаемый способ включает 2 этапа.

1) Определение ударного объема сердца по отношению площадей между изолинией и кривой РГ.

2) Калибровка по эталонным значениям гемоглобина для определения действительных значений ударного объема сердца.

1.

Для определения ударного объема сердца регистрируют РГ и ДРГ следующим образом: два токовых и два измерительных электрода накладывают на определенные участки тела, причем один из токовых электродов – на правое предплечье, а второй – в области левого плечевого сустава, один из измерительных электродов – на правый плечевой сустав, а второй – в области шестого межреберья слева по передней подмышечной линии. ДРГ регистрируют для облегчения поиска точки РГ, соответствующей окончанию систолы и началу диастолы левого желудочка: на РГ проецируют ДРГ в точке начала ее отрицательной фазы. Ударный объем сердца определяют по калибровочной характеристике

https://www.youtube.com/watch?v=1BbaQVWXlhI

по отношению площадей между изолинией и кривой реограммы и функции нормированного объема от гемоглобина крови V(Hb).

2. Функция нормированного объема имеет следующий вид

где V0 – предельное значение ударного объема сердца;

Нb0 – предельное значение гемоглобина.

Параметры V0 и Нb0 однозначно эксперименту определяют калибровочную характеристику, поэтому их принимают за информативные параметры.

При калибровке измеряют значения гемоглобина в нижней Нb1 и в верхней Нb2 границах нормируемого диапазона измерений ударного объема сердца у пациентов с известными значениями нормированного ударного объема сердца V1 и V2 (см. фиг.1). Информативные параметры находят по функции (1) из системы двух уравнений для первого и второго измерения:

Делят первое уравнение системы на второе

и приводят его к виду, удобному для логарифмирования:

Логарифмируют обе части полученного уравнения и выражают информативный параметр Нb0:

Составляют систему уравнений из инверсной функции (1) для расчета параметра V0:

Делят второе уравнение системы на первое

Учитывая, что

,

где – коэффициент кратности ударного объема сердца конечной и начальной точки диапазона,

находят алгоритм регистрации предельного значения ударного объема сердца

В результате вычислений получаем следующие значения информативных параметров для мужчин (см. фиг.1а)

V0=153,489, Hb0=-176,65,

и для женщин (см. фиг.1б)

V0=8,514, Hb0=170,96.

Полученные параметры V0 и Нb0 однозначно определяют характеристику эксперимента по зависимости (1), поэтому их принимают за информативные параметры и строят графики функции нормированного объема от гемоглобина крови V(Hb), различные для мужчин и для женщин (фиг.1).

Анализируя графики, представленные на фиг.1 легко заметить, что построенные калибровочные кривые для мужчин и для женщин имеют разный угол наклона и кривизну. Этим объясняется необходимость разделения пациентов по половому признаку.

Покажем адекватность функции нормированного объема от гемоглобина крови V (фиг.1, 2) экспериментальным зависимостям Vэ (фиг.1,1), отражающим физику процесса.

Относительное отклонение от эксперимента вычисляется по формуле

для которых относительное отклонение в среднем не превышает 2%, что доказывает адекватность предлагаемого способа калибровки относительно эксперимента.

Для оценки эффективности калибровки определяют относительное отклонение рассчитанных величин ударного объема крови от эталонных величин, определенных по методу Фика. Результаты оценки сведены в таблицу 1.

Таблица 1
№ п/пПолВеличина ударного объема кровиПогрешность способа-прототипаПогрешность предлагаемогоспособа
Метод Фика (эталон)Способ-прототипПредлагаемый способ
1м85,9693,77880,0019,1586,878
2м90,9674,55990,9618,0312,863·10-4
3м72,668,53873,5365,5951,289
4м76,270,71676,27,1976,292·10-4
5м79,0187,50774,71610,7545,435
6ж60,463,16760,5884,5810,311
7ж60,9862,5361,4452,5420,763
8ж64,9465,70264,941,1737,22·10-4
9ж102,4898,978102,4813,4178,135·10-4
10ж69,380,5665,08116,2486,089

На фиг.2 представлены графики зависимости рассчитанных значений ударного объема сердца по предлагаемому способу (фиг.2, 1), по способу-прототипу (фиг.2, 2) и по методу Фика (фиг.2, 3) для i-го пациента.

Из таблицы 1 видно, что предлагаемый способ повышает точность определения ударного объема сердца более чем в 3 раза по сравнению с прототипом, что следует из относительной оценки η средних погрешностей прототипа ε1 и предлагаемого способа ε2

Таким образом, определение действительного значения ударного объема сердца по калибровочной характеристике отношения площадей реограммы с функцией нормированного объема дифференцированного для мужчин и женщин по информативным параметрам, в отличие от известных решений, повышает точность более чем в 3 раза на адаптивном диапазоне, априори регламентируемом нормируемыми значениями гемоглобина двух пациентов с известными значениями ударного объема сердца.

Источник: https://edrid.ru/rid/216.012.c279.html

Формулы и алгоритмы, применяемые для определения показателей гемодинамики

Как узнать объем сердца

САД = САДф * К

где:

САДф – систолическое артериальное давление фактическое (инвазивное) определяется по положению точки «e» на осциллограмме.

К- эмпирический  коэффициент.

Диастолическое артериальное давление (ДАД) преобразованное к  аускультативному методу:

ДАД = ДАДф * К

где:

ДАДф – диастолическое артериальное давление фактическое (инвазивное) определяется по положению точки «b» на осциллограмме.

К- эмпирический коэффициент.

Среднее гемодинамическое артериальное давление (СрАД)

Интегральная величина всех видов артериального давления, отражает их средний уровень в течение полного сердечного цикла. Это движущая сила кровотока. Определяется  по точке «c» на осциллограмме.

Боковое систолическое артериальное давление (БАД)

Артериальное давление, которое испытывает внутренняя поверхность сосудистой стенки артерии во время систолы. Оно соответствует моменту, когда в сжимаемый артериальный сосуд проникает максимально возможный объем крови, изгоняемый при наибольшей скорости. Определяется   по точке «d» на осциллограмме.

Сердечный выброс (СВ) или минутный объем кровообращения (МОК)

Количество крови выбрасываемое сердцем  за одну минуту. Формула Бремзера и Ранке:

СВ =(0,6*П*1333*(БАД – ДАДф)*Вс*Вп)/(СПВ * Вд), где:

П – площадь поперечного сечения аорты;

1333 – множитель для перевода давления в дины;

БАД  – смотри выше;

ДАДф – смотри выше;

Вс – время систолического периода;

Вп – время полной инволюции сердца;

Вд – время диастолического периода;

СПВ – скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа;

Ударный (систолический) объем сердца (УО)

Количество  крови, которое выбрасывается в аорту при каждом сердечном сокращении.

УО=СВ/ЧП

где:

СВ – смотри выше;

ЧП – частота пульса.

Сердечный индекс (СИ)

Показатель сердечного выброса в расчете на единицу поверхности тела человека.

СИ=СВ/Т

где:

СВ – смотри выше;

Т – площадь поверхности тела человека.

Ударный индекс (УИ)

Показатель ударного объема, в расчете на единицу поверхности тела.

УИ=УО/Т

где:

УО – смотри выше;

Т –  смотри выше;

Объемная скорость выброса (ОСВ) – количество крови, которое выбрасывается левым желудочком в начальный отрезок аорты, величина конкретизирующая представление о силе сердечных сокращений

ОСВ=УО/Ви

где:

УО — смотри выше;

Ви — время изгнания. Мощность сокращения левого желудочка (МСЛЖ) –  работа, выполняемая левым желудочком в единицу времени, например в 1 с.

М=ОСВ*СрАД*13,6*9,8*106 

где:

ОСВ — смотри выше;

СрАД — смотри выше;

13,6 — удельный вес ртути — множитель для перевода давления в миллиметры водяного столба;

9,8*106—множители для выражения мощности в ваттах.

Расход энергии на передвижение одного литра крови (РЭ) –  мера напряжения, или энергии, развиваемой сократительным миокардом при выполнении им работы по передвижению крови в замкнутой системе сосудов.

РЭ=М*Вис/СВ

где:

М — смотри выше;

Вис—суммарное время изгнания(Вис=Ви*ЧП);

Ви — смотри выше; 

ЧП — смотри выше;

СВ – смотри выше.

Скорость кровотока линейная (СКлин) – скорость продвижения крови по артериальному сосуду с определенным просветом.

СКлин = (БАД – ДАДф) / СПВ

где:

БАД  – смотри выше;

ДАДф – смотри выше;

СПВ – скорость распространения пульсовой волны.

Скорость распрстранения пульсовой волны (СПВ)

Характеризует упруго-вязкое состояние артериального сосуда и его тонуса.

СПВ = √(Е*К*310)

где:

Е – модуль упругости;

К – коэффициент, учитывающий отношение толщины стенки сосуда к его радиусу.

310 – множитель.

Податливость сосудистой системы (ПСС)

Податливость сосудистой системы, или системная податливость – это ответная, согласованная с артериальным давлением пропускная способность артериального русла крупных артерий.

ПСС = УО/(БАД – ДАДф)

где:

УО – смотри выше;

БАД  – смотри выше;

ДАДф – смотри выше;.

Общее периферическое сопротивление сосудов(ОПСС)

Сопротивление, оказываемое выбросу крови со стороны артериальной компрессионной камеры и связано в основном  с проходимостью прекапиллярного русла. Этот показатель определяется как отношение величины среднего гемодинамического давления  к величине сердечного выброса. 

ОПСС= СрАД*1333*60/СВ

где:

СрАД— смотри выше;

СВ — смотри выше;

1333 — смотри выше;

60 — число секунд в минуте.

Удельное периферическое сопротивление фактическое (УПСф)

Это сопротивление, отнесенное к поверхности тела, которое устанавливается в условиях покоя, т.е. при фактических СрАД и СВ.

УПСф = СрАДф/СИф

где:

СрАДф –  фактическая величина среднего гемодинамического давления в покое;

СИф –  фактическая величина сердечного индекса  в покое

Удельное периферическое сопротивление рабочее (УПСр)

Сопротивление, которое должно было бы быть при фактическом СИ, при сохранении должной величины СрАД. УПСр отражает оптимальное состояние сопротивления, которое соответствовало бы данному сердечному выбросу при сохранении должных величин АДср.

УПС(р) = СрАДд/СИф

где:

СрАДд должная величина среднего гемодинамического давления в покое;

СИф – смотри выше

Отношение УПСф/УПСр

показатель степени соответствия проходимости прекапилляров величине сердечного выброса. Позволяет судить об особенностях ответной реакции прекапилляров на изменение сердечного выброса.

Литература

  1. Гидродинамика кровообращения. Сборник переводов под редакцией  Регирера С.А. – М.: Мир, 1971. – 271 с., ил.
  2. Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения: Пер. с англ. –  М .: Мир, 1981. – 624 с., ил.
  3. Комплекс аппаратно-программный неинвазивного исследования центральной гемодинамики методом объемной компрессионной осциллометрии «КАП ЦГ осм- «Глобус». Инструкция по применению. Белгород. ООО «Глобус». 2004. – 51 с.
  4. Педли Т. Гидродинамика крупных кровеносных сосудов: Пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – 400 с.,ил.
  5. Савицкий Н.Н. Некоторые методы исследования и функциональной оценки системы кровообращения. – Л.: Медицина, 1956. – 329 с., ил.
  6. Фофанов П.Н. Учебное пособие по механокардиографии. – Л.: ВМедА им. С.М.Кирова, 1977. – 111 с., ил.
  7. Эман А.А. Биофизические основы измерения артериального давления.- Л.: Медицина, 1983. – 128с., ил.

Источник: http://gemodinamika.ru/formuli-i-algoritmi-rascheta-pokazatelej-gemodinamiki.html

Мед-Консультация
Добавить комментарий