Сердечный выброс и артериальное давление

Выброс крови из сердца

Сердечный выброс – одна из важнейших характеристик, позволяющих контролировать состояние сердечно-сосудистой системы. Под этим понятием подразумевается объем крови, нагнетаемый сердцем в сосуды за определенный интервал, измеряемый временным промежутком или сократительными движениями сердечной мышцы.

Объем крови, выталкиваемой сердцем в систему сосудов, определяется как минутный (МОК) и систолический, он же ударный (УО).

Минутный объем крови

Для определения МОК подсчитывается количество крови, прошедшей через одно из предсердий за 1 минуту. Характеристика измеряется в литрах или миллилитрах. Учитывая индивидуальность человеческого организма, а также разницу в физических данных, специалистами было введено понятие сердечный индекс (СИ). Эта величина высчитывается отношением МОК к общей площади поверхности тела, которая измеряется в квадратных метрах. Единица измерения СИ – л/мин. м².

При транспортировке кислорода по замкнутой системе кровообращение играет роль своеобразного ограничителя. Наибольший показатель минутного объема кровообращения, получаемый во время максимального мышечного напряжения, при сравнении с показателем, зафиксированным в обычных условиях, позволяет определить функциональный резерв сердечно-сосудистой системы и конкретно – сердца по гемодинамике.

Если человек здоров, гемодинамический резерв варьируется от 300 до 400%. Цифры информируют, что без опасения для состояния организма возможно трехкратное – четырехкратное повышение МОК, который наблюдается в состоянии покоя. У людей, систематически занимающихся спортом и хорошо развитых физически, этот показатель может превышать 700%.

При нахождении тела в горизонтальном положении и при этом исключена какая-либо физическая активность, МОК находится в диапазоне от 4 до 5,5(6) л/мин. Нормальный СИ при тех же условиях не покидает пределов 2–4 л/мин. м².

Количество крови, заполняющей кровеносную систему нормального человека, равно 5–6 л. Для завершения полного кругооборота достаточно одной минуты. При тяжелой физической работе, увеличенных спортивных нагрузках показатель МОК обычного человека повышается до 30 л/мин, а у профессиональных спортсменов еще больше – до 40.

Кроме физического состояния, показатели МОК в значительной мере зависят от:

• систолического объема крови;
• частоты сердцебиения;
• функциональности и состояния венозной системы, по которой кровь возвращается в сердце.

Систолический объем крови

Под систолическим объемом крови подразумевается количество крови, выталкиваемое желудочками в магистральные сосуды в промежуток одного сокращения сердца. На основе этого показателя делается вывод о силе и эффективности работы сердечной мышцы. Кроме систолического, эта характеристика часто называется ударным объемом или ОУ.

В состоянии покоя и при отсутствии физических нагрузок за одно сокращение сердца к диастоле выталкивается 0,3–0,5 объема крови, заполняющей его камеру. Оставшаяся кровь является резервом, использование которого возможно в случае резкого повышения физической, эмоциональной или другой активности.

Оставшаяся в камере, кровь становится главным детерминантом, определяющим функциональный запас сердца. Чем больше резервный объем, тем большее количество крови может подаваться в кровеносную систему по мере необходимости.

Когда аппарат кровообращения начинает подстраиваться под определенные условия, систолический объем подвергается изменению. В процессе саморегуляции активное участие принимают экстракардиальные нервные механизмы. При этом основное воздействие оказывается на миокард, а точнее, на силу его сокращения. Снижение мощности сокращений миокарда влечет уменьшение систолического объема.

Для среднестатистического человека, тело которого находится в горизонтальном положении и не испытывает физического напряжения, нормально, если ОУ варьируется в пределах 70–100 мл.

Факторы, влияющие на МОК

Сердечный выброс – непостоянная величина, и факторов его изменения довольно много. Один из них – пульс, выражающийся частотой сердечных сокращений. В состоянии покоя и горизонтальном положении тела его средний показатель равен 60–80 ударам за минуту. Изменение пульса происходит под действием хронотропных влияний, а на силу действуют инотропные.

Повышение пульса ведет к увеличению минутного объема крови. Эти изменения играют важную роль в процессе ускоренной адаптации МОК к соответствующей ситуации. Когда на организм оказывается экстремальное воздействие, наблюдается увеличение сердечного ритма в 3 и более раз по сравнению с нормальным. Сердечный ритм изменяется под хронотропным влиянием, которое оказывают симпатические и блуждающие нервы на синоатриальный узел сердца. Параллельно с хронотропными изменениями сердечной деятельности на миокард могут оказываться инотропные влияния.

Системная гемодинамика также определяется работой сердца. Для вычисления этого показателя необходимо перемножить данные среднего давления и массы крови, которая нагнетается в аорту за определенный временной интервал. Результат информирует о том, как функционирует левый желудочек. Чтобы установить работу правого желудочка, достаточно полученную величину уменьшить в 4 раза.

Сниженный сердечный выброс

Наиболее частыми причинами низкого сердечного выброса становится нарушения основных функций сердца. К ним относятся:

• поврежденный миокард;
• закупоренные коронарные сосуды;
• ненормально работающие клапаны сердца;
• тампонада сердца;
• нарушенные метаболические процессы, происходящие в сердечной мышце.

Основная причина, ведущая к уменьшению сердечного выброса, кроется в недостаточном количестве поступления венозной крови к сердцу. Этот фактор отрицательно сказывается на МОК. Процесс обусловлен:

• уменьшением количества крови, задействованной в циркуляции;
• снижением массы тканей;
• закупоркой крупных вен и расширением обыкновенных.

Снижение количества циркулирующей крови способствует уменьшению МОК до критического порога. В сосудистой системе начинает ощущаться недостача крови, что отражается на ее возвращаемом количестве к сердцу.

При обмороках, вызванных нарушениями в нервной системе, мелкие артерии подвергаются расширению, а вены увеличиваются. Результатом становится понижение давление и, как следствие, недостаточный объем крови, поступающий в сердце.

Если сосуды, подающие кровь к сердцу, подвергаются изменениям, возможно их частичное перекрытие. Это сразу отражается на периферийных сосудах, которые не участвуют в поставке крови к сердцу. В результате уменьшенное количество крови, направляемой к сердцу, вызывает синдром малого сердечного выброса. Его основные симптомы выражаются:

• падением артериального давления;
• пониженным пульсом;
• тахикардией.

Данный процесс сопровождается внешними факторами: холодным потом, малым объемом мочеиспускания и изменением цвета кожных покровов (бледность, посинение).

Окончательный диагноз ставится опытным кардиологом после тщательного изучения результатов анализов.

Повышенный сердечный выброс

Уровень сердечного выброса зависит не только от физических нагрузок, но и от психоэмоционального состояния человека. Работа нервной системы может снижать и увеличивать показатель МОК.

Спортивные занятия сопровождаются увеличением артериального давления. Ускорение метаболизма сокращает скелетные мышцы и расширяет артериолы. Этот фактор позволяет в необходимой мере поставлять в мышцы кислород. Нагрузки приводят к сужению крупных вен, учащению пульса и увеличению силы сокращений сердечной мышцы. Повышенное давление становится причиной мощного притока крови к скелетным мышцам.

Повышенный сердечный выброс чаще всего наблюдается в следующих случаях:

• артериовенозной фистуле;
• тиреотоксикозе;
• анемии;
• недостатке витамина B.

При артериовенозной фистуле артерия напрямую соединяется с веной. Данное явление носит название свища и представляется двумя видами. Врожденная артериовенозная фистула сопровождается доброкачественными образованиями на кожном покрове и может находиться на любом органе. В таком варианте она выражена эмбриональными свищами, не дошедшими до стадий вен или артерий.

Приобретенная артериовенозная фистула образуется под действием внешнего влияния. Она создается, если возникла необходимость в гемодиализе. Нередко свищ становится результатом катетеризации, а также последствием хирургического вмешательства. Такая фистула иногда сопутствует проникающим ранениям.

Большая фистула провоцирует увеличенный сердечный выброс. Когда она принимает хроническую форму, возможна сердечная недостаточность, при которой МОК достигает критически высоких показателей.

Для тиреотоксикоза характерен учащенный пульс и повышенное артериальное давление. Параллельно с этим происходят не только количественные изменения крови, но и качественные. Повышению уровня тираксина способствует ненормальный уровень эритропатина и, как следствие, пониженная эритроцитарная масса. Результат – увеличенный сердечный выброс.

При анемии снижается вязкость крови и у сердца появляется возможность перекачивать ее в больших количествах. Это ведет к ускоренному кровотоку и учащенному сердцебиению. Ткани получают больше кислорода, соответственно, увеличивается сердечный выброс и МОК.

Витамин B₁ участвует в кровеобразовании и благотворно сказывается на микроциркуляции крови. Его действие заметно сказывается на работе сердечных мышц. Недостача этого витамина способствует развитию болезни бери-бери, одним из симптомов которой является нарушенная скорость кровотока. При активном метаболизме ткани прекращают поглощать необходимые им питательные вещества. Организм компенсирует этот процесс расширением переферических сосудов. При таких условиях сердечный выброс и венозный возврат могут превысить норму в два и более раз.

Фракция и диагностика сердечного выброса

Понятие фракция выброса введено в медицину с целью определения производительности сердечных мышц в момент сокращения. Она позволяет определить, сколько крови было вытолкнуто из сердца в сосуды. Для единицы измерения выбран процентный показатель.

В качестве объекта наблюдения выбирается левый желудочек. Его непосредственная связь с большим кругом кровообращения позволяет точно определить сердечную недостаточность и выявить патологию.

Фракция выброса назначается в следующих случаях:

• при постоянных жалобах на работу сердца;
• болях в грудной клетке;
• одышке;
• частом головокружении и обмороках;
• низкой работоспособности, быстрой утомляемости;
• отечности ног.

Первоначальный анализ производится при помощи ЭКГ и ультразвуковой аппаратуры.

Норма фракции

Во время каждого систолического состояния сердце человека, не испытывающего повышенных физических и психоэмоциональных нагрузок, выбрасывает в сосуды до 50% крови. Если этот показатель заметно начинает снижаться, наблюдается недостаточность, которая свидетельствует о развитии ишемии, порока сердца, патологий миокарда и пр.

За норму фракции выброса принят показатель 55–70%. Его падение до 45% и ниже становится критическим. Для предупреждения негативных последствий такого снижения, особенно после 40 лет, необходимо ежегодное посещение кардиолога.

Если пациент уже имеет патологии сердечно-сосудистой системы, то в таком случае появляется необходимость определения индивидуального минимального порога.

После проведения исследования и сравнения полученных данных с нормой врачом ставится диагноз и назначается соответствующая терапия.

УЗИ не позволяет раскрыть полную картину патологии и, поскольку врач больше заинтересован в выявлении причины данного недуга, чаще всего приходится прибегать к дополнительным исследованиям.

Лечение низкого уровня фракции

Низкому уровню сердечного выброса обычно сопутствует общее недомогание. Для нормализации здоровья больному прописывается амбулаторное лечение. В этот период производится постоянный контроль работы сердечно-сосудистой системы, а сама терапия подразумевает прием медикаментозных препаратов.

В особо критических случаях возможно проведение хирургической операции. Этой процедуре предшествует выявление у пациента тяжелого порока или серьезные нарушения клапанного аппарата.

Самостоятельное лечение и профилактика низкой фракции выброса

Чтобы нормализовать фракцию выброса, необходимо:

• Ввести контроль над принимаемыми жидкостями, уменьшить их объем до 1,5–2 л в сутки.
• Отказаться от соленых и острых блюд.
• Перейти на диетические продукты.
• Снизить физические нагрузки.

В качестве профилактических мер, позволяющих избежать отклонения от нормы фракции сердечного выброса, выступают:

• отказ от вредных привычек;
• поддержание режима дня;
• употребление железосодержащей пищи;
• зарядка и легкая гимнастика.

При малейших сбоях в работе сердца или даже подозрении на эти проявления необходимо незамедлительно показаться кардиологу. Своевременное выявление патологии значительно упрощает и ускоряет ее устранение.

Кровяное давление. Артериальное давление (АД)

Кровь оказывает на стенку сосуда давление. Давление, равное 110 мм рт. ст., означает что, если бы сосуд был соединен с ртут­ным манометром, давление жидкости на конце сосуда сместило бы непрерывный столбик ртути на высоту 110 мм. При использова­нии водного манометра перемещение столбика было бы примерно в 13 раз больше. Давление в 1 мм рт. ст. = 1330 дин/см 2 .

В мелких тонкостенных сосудах давлению внутри сосуда час­тично противодействует давление снаружи; эта разница между внутренним и наружным давлением называется трансмуральным давлением.

Существует градиент давления, направленный от артерий к ар-териолам и капиллярам и от периферических вен к центральным

(рис. 17.10). Таким образом, кровяное давление уменьшается в сле­дующем направлении: аорта -» артериолы -» капилляры -» венулы -> крупные вены —» полые вены. Именно благодаря этому гради­енту кровь течет от сердца к артериолам, затем к капиллярам, ве-нулам, венам и обратно к сердцу. На рис. 17.10 показано также влияние на градиент кровяного давления расширения и сужения сосудов.

Артериальное давление является величиной, которая образу­ется и регулируется в конечном счете лишь посредством изменения сердечного выброса и периферического сопротивления. Согласно формуле Пуазейля, при увеличении сердечного выброса и неизмен­ном сосудистом сопротивлении АД повышается, а при снижении

сердечного выброса — снижается. При неизменном сердечном вы­бросе повышение периферического сопротивления также приво­дит к повышению артериального давления и наоборот.

Таким образом, можно сказать, что АД является функцией сер­дечного выброса и периферического сопротивления, и изменяется прямо пропорционально изменениям этих величин.

Артериальное давление (АД) измеряют с целью оценки со­стояния сердечно-сосудистой системы как у здоровых людей, так и у больных.

Под АД следует понимать давление, оказываемое движущейся кровью на внутреннюю поверхность артерий и на впереди лежа­щий столб крови. АД зависит от притока крови в артериальную систему, от эластичности сосудистых стенок, от вязкости крови и многих других факторов.

Различают АД систолическое (максимальное), диастоличес-кое (минимальное) и пульсовое. Систолическое АД — это давле­ние, возникающее в артериальной системе вслед за систолой ле­вого желудочка, т. е. давление в момент максимального подъема пульсовой волны. Диастолическое АД возникает в период диастолы сердца, когда имеет место спадение пульсовой волны. Разница меж­ду величинами максимального и минимального давления называ­ется пульсовым давлением.

Боковое (истинное систолическое) давление — давление, ока­зываемое на боковую стенку артерии в период систолы желу­дочков.

Ударное давление, или гемодинамический удар, выражает ки­нетическую энергию движущейся струи крови.

Разница между величиной максимального и величиной мини­мального давления называется пульсовым давлением. Однако истинным пульсовым давлением следует считать разницу между величинами бокового и минимального давления.

Повышенные цифры артериального давления (гипертония) мо­гут быть при многих заболеваниях: гипертонической болезни, остром и хроническом нефрите, опухолях коры надпочечников и гипофиза и др. При этих заболеваниях систолическое АД может подниматься до 200—250 и выше мм рт. ст., диастолическое — до 120—160 мм рт. ст.

Для отличия гипертонии симптоматической, которая может быть при вегетативно-сосудистой дистонии, волнениях, при предстартовых состояниях (у спортсменов перед выступлениями в ответственных

соревнованиях, при тренировке в среднегорье и пр.) от гипертониче­ской болезни имеет значение определение диастолического давле­ния. Стойкое высокое диастолическое давление свидетельствует о повышенном тонусе артериол, что бывает при гипертонической болезни.

Понижение артериального давления называется гипотонией. Оно может наблюдаться при шоке, коллапсе, различных интокси­кациях, при приеме гипертермической ванны спортсменами-стайе­рами и др.

Кратковременное повышение артериального давления (гипер-тензия) до максимального может наблюдаться у здоровых людей после обильной еды, при больших физических и умственных на­грузках, психическом возбуждении (стрессе), после употребления алкоголя, кофе, крепкого чая, приема стимуляторов (жень-шень, пантокрин, лимонник и др.), курения табака, при сильном пере­утомлении и др.

Внезапная артериальная гипотензия наблюдается при инфарк­те миокарда, колапсе, шоке, обильных кровотечениях и др.

Падение АД связано с понижением тонуса артериол и еще в большей степени оно снижается при слабости сердечной мышцы.

Показатель артериального давления является интегральным и прямо пропорционален сердечному выбросу и общему пери­ферическому сопротивлению. Я = Q • Я, где Р — артериальное дав­ление, Q — сердечный выброс, R — общее периферическое сопро­тивление.

Сердечный выброс является ценнейшим показателем гемоди­намики и основан обычно на использовании принципа Фика, со­гласно которому:

^ » , /.«^^г / 1 Общее потребление О, организмом (мл/i

Принцип Фика основан на логическом допущении, что объем крови, выбрасываемой левым желудочком в аорту, должен быть равен количеству крови, протекающей за минуту через легкие.

Следовательно, для определения МОС по Фику необходимо иметь данные о потреблении 0₂ в легких и пробы крови из артерии и вены (рис. 17.11). Величину потребления кислорода (0₂) орга­низмом получают путем спирографии.

Метод Гамильтона основан на использовании красителя — си­него Эванса, который вводят в венозное русло, а затем при помощи

оксигемографа определяют среднюю концентрацию краски во вре­мя первого периода циркуляции ее по сосудистому руслу. Основ­ная формула метода Гамильтона следующая:

где F — кровоток (л/с), Д — количество краски (мг), введенной в вену, С — средняя концентрация краски (мг/л) во время перво­го цикла циркуляции крови, Т — время (с) от момента введения краски до ее появления в мелких артериях.

Сердечный выброс может быть также определен методами с ис­пользованием красителей или радиоактивных изотопов ксенона (или хрома), а также в экспериментальных условиях специальны­ми датчиками-флоуметрами.

Периферическое сосудистое сопротивление. Сосудистое со­противление является функцией кровеносных сосудов, направлен­ной на регуляцию и распространение кровотока по организму и различным органам путем сохранения оптимального уровня сис­темного артериального давления.

Поток крови на своем пути испытывает силу трения, которая становится максимальной на участке артериол и создает в этом месте сопротивление. Артериолы являются основным регулятором сосудистого сопротивления.

При большой физической нагрузке, когда сердечный выброс уве­личивается в несколько раз, давление крови повышается в меньшей пропорции, что является результатом увеличившейся пропускной способности артериолы.

Если рассматривать кровообращение в целом, то становится очевидным, что величины сердечного выброса, периферического сопротивления и артериального давления находятся во взаимной связи и зависимости. Эта зависимость определяется правилом Пуа-

В норме ОПС колеблется в пределах 1200—1600 дин-с-см -5 . При гипертонической болезни эта величина может увеличиваться почти в 2 раза против нормы и составляет 2200—3000 дин-с-см -5 .

Показатель общего сосудистого периферического сопротивле­ния имеет весьма важное значение, поскольку определяет нагрузку на миокард левого желудочка, характер и степень перфузии тканей и, в конечном счете, условия и уровень метаболизма.

Сердечный выброс и артериальное давление

На рисунке показано различие в регуляции сердечного выброса: на фоне сохраненного регуляторного влияния автономной нервной системы (сплошная красная линия) и при полном отсутствии нервных влияний (пунктирная синяя линия). Расширение периферических сосудов вызывалось динитрофенолом, который увеличивал уровень метаболизма во всех тканях организма в 4 раза. Обратите внимание, что сохранение нервного контроля предотвращает падение артериального давления, несмотря на расширение периферических сосудов, но способствует увеличению сердечного выброса почти в 4 раза.

Однако при отсутствии нервного контроля, когда все рефлексы, поддерживающие артериальное давление, не функционируют, расширение сосудов динитрофенолом приводит к значительному снижению артериального давления, и сердечный выброс на этом фоне увеличивается только в 1,6 раза (вместо увеличения в 4 раза).

Таким образом, поддержание нормального артериального давления с помощью рефлекторных механизмов является обязательным условием для увеличения сердечного выброса на фоне расширения периферических сосудов и увеличения венозного возврата.

Влияние нервной системы, направленное на увеличение артериального давления при физической нагрузке. Во время физической нагрузки усиление метаболизма в сокращающихся скелетных мышцах оказывает прямое влияние на артериолы и вызывает их расширение. Это необходимо для адекватного снабжения мышц кислородом и питательными веществами. Расширение артериол приводит к значительному снижению общего периферического сопротивления. Однако нервная система немедленно компенсирует эти сдвиги. Дело в том, что двигательные центры головного мозга одновременно посылают импульсы и к скелетным мышцам, и к центрам автономной нервной системы, регулирующим гемодинамику. Происходит сужение крупных вен, увеличение частоты и силы сердечных сокращений. Все эти изменения способствуют повышению артериального давления, что, в свою очередь, приводит к увеличению кровотока в скелетных мышцах.

Итак, если происходит местное расширение сосудов в тканях, что ведет к увеличению венозного возврата и сердечного выброса, именно нервная система играет ведущую роль, предотвращая падение артериального давления до катастрофически низкого уровня. Более того, при выполнении физической нагрузки нервная система обеспечивает увеличение артериального давления даже сверх нормального уровня, что приводит к увеличению сердечного выброса еще на 30-100%.

Высокий сердечный выброс

У здоровых людей сердечный выброс имеет на удивление постоянную величину. Однако многочисленные патологические нарушения могут привести к значительному увеличению или уменьшению сердечного выброса.

В левой части рисунке представлены клинические случаи, для которых общим является увеличение сердечного выброса по сравнению с нормой. Главной чертой этих патологических состояний можно назвать хроническое снижение общего периферического сопротивления. Ни в одном из них высокий сердечный выброс не связан с дополнительной стимуляцией самого сердца, о чем пойдет речь далее. Здесь перечислим лишь те условия, которые ведут к уменьшению периферического сопротивления и увеличению сердечного выброса.

1. Бери-бери. Заболевание вызвано дефицитом в рационе витамина B1 (тиамина). Недостаток витамина снижает способность тканей использовать некоторые питательные вещества в процессе метаболизма. В этой связи местные механизмы, регулирующие тканевой кровоток, вызывают расширение периферических сосудов в качестве компенсации. Иногда общее периферическое сопротивление снижается наполовину по сравнению с нормой. Следовательно, уровень венозного возврата и сердечного выброса будет увеличен в 2 раза по сравнению с нормой в течение длительного времени.

2. Артериовенозное соустье (шунт). Ранее мы упоминали о том, что везде, где существует артериовенозный шунт между крупной артерией и крупной веной, значительный объем крови протекает прямо из артерии в вену. Это приводит к резкому снижению общего периферического сопротивления и, следовательно, к увеличению венозного возврата и сердечного выброса.

3. Гипертиреоз. При гиперфункции щитовидной железы метаболизм в большинстве органов и тканей организма значительно возрастает. В тканях увеличивается потребление кислорода, накапливаются метаболиты, выделяются местные сосудорасширяющие факторы. В результате происходит заметное уменьшение общего периферического сопротивления, а венозный возврат и сердечный выброс увеличиваются на 40-80% по сравнению с нормой.

4. Анемия. При анемии существенно понижают общее периферическое сопротивление два периферических фактора. Один из них — уменьшение вязкости крови, связанное с уменьшением количества эритроцитов. Другой фактор — уменьшение доставки кислорода тканям, что приводит к расширению периферических сосудов. Вследствие этого значительно возрастает сердечный выброс. Любые другие факторы, вызывающие длительное уменьшение общего периферического сопротивления, увеличивают сердечный выброс.

Источники: http://serdec.ru/spravochnaya-informaciya/vybros-serdca, http://megaobuchalka.ru/3/19276.html, http://meduniver.com/Medical/Physiology/632.html