Систолический и минутный объем кровотока

Основной физиологической функцией сердца является нагнетание крови в сосуди­стую систему.

Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального состояния сердца и называется минутным объемом кровоточа, или минутным объемом сердца. Он одинаков для правого и левого желудочков. Когда человек находится в состоянии покоя, минутный объем составляет в среднем 4,5—5,0 л. Разделив минутный объем на число сокращений сердца в минуту, можно вычислить систолический объем кровотока. При ритме сердечных сокращений 70—75 в минуту систолический объем равен 65—70 мл крови. Определение минутного объема кровотока у человека применяется в клинической практике.

Наиболее точный способ определения минутного объема кровотока у человека пред­ложен Фиком (1870). Он состоит в косвенном вычислении минутного объема сердца, которое производят, зная: 1) разницу между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови; 2) объем кислорода, потребляемого человеком в минуту. Допустим, что в 1 мин через легкие в кровь поступило 400 мл кислорода и количество кислорода в артериальной крови на 8 об. % больше, чем в венозной. Это означает, что каждые 100 мл крови поглощают в легких 8 мл кислорода; следовательно, чтобы усвоить все количество кислорода, который поступил через легкие в кровь за минуту (в нашем примере 400 мл), необходимо, чтобы через легкие прошло 5000 мл крови. Это количество крови и составляет минутный объем кровотока, который в данном случае ра-
вен 5000 мл.

При использовании метода Фика необходимо брать венозную кровь из правой поло­вины сердца. В последние годы венозную кровь у человека берут из правой половины сердца при помощи зонда, вводимого в правое предсердие через плечевую вену. Этот метод взятия крови не имеет широкого применения.

Для определения минутного, а следовательно, и систолического объема разработан ряд других методов. Многие из, них основаны на методическом принципе, который со­стоит в том, что находят разведение и скорость циркуляции какого-либо вещества, вве­денного в вену. В настоящее время широко применяют некоторые краски и радиоактив­ные вещества. Введенное в вену вещество проходит через правое сердце,- малый круг кровообращения, левое сердце и поступает в артерии большого круга, где и определяют его концентрацию. Сначала она волнообразно нарастает, а затем падает. Через некото­рое время, когда порция крови, содержавшая максимальное его количество, вторично пройдет через левое сердце, его концентрация в артериальной крови вновь немного уве­личивается (так называемая волна рециркуляции). Замечают время от момента введе­ния вещества до. начала рециркуляции и вычерчивают кривую разведения, т. е. измене­ния концентрации (нарастания и убыли) исследуемого вещества в крови. Зная количе­ство вещества, введенного в кровь и содержащегося в артериальной крови, а также время, потребовавшееся на прохождение всего количества введенного вещества через систему кровообращения, можно вычислить минутный объем (МО) кровотока в л/мин по формуле:

где / — количество введенного вещества в миллиграммах; С — средняя концентрация его в миллиграммах на 1 л, вычисленная по кривой разведения; Т — длительность первой волны циркуляции в секундах.

В настоящее время предложен метод интегральной реографии. Реография (импен-дансография) — это метод регистрации электрического сопротивления тканей человече­ского тела электрическому току, пропускаемому через тело. Чтобы не вызвать повреж­дения тканей, используют токи сверхвысокой частоты и очень небольшой силы. Сопро­тивление крови значительно меньше, чем сопротивление тканей, поэтому увеличение кровенаполнения тканей значительно снижает их электрическое сопротивление. Если регистрировать суммарное электрическое сопротивление грудной клетки в нескольких направлениях, то периодические резкие уменьшения его возникают в момент выброса сердцем в аорту и легочную артерию систолического объема крови. При этом величина уменьшения сопротивления пропорциональна величине систолического выброса.

Помня об этом и используя формулы, учитывающие размеры тела, особенности конституции и т. д., можно по реографическим кривым определить величину систоличе­ского объема крови, а умножив ее на число сердечных сокращений,— получить вели­чину минутного объема сердца.

Сердечно-легочный препарат. Влияние различных условий на величину систоличе­ского объема кровотока можно исследовать в остром опыте на сердечно-легочном пре­парате.

У животного выключают большой круг кровообращения путем перевязки аорты и по­лых вен. Венечное кровообращение, а также кровообращение через легкие, т. е. малый круг, сохраняют неповрежденными. В аорту и полую вену вводят канюли, которые соеди­няют с системой пластиковых сосудов и трубок. Кровь, выбрасываемая левым желу­дочком в аорту, течет по этой искусственной системе, поступает в полые вены и затем в правое предсердие и правый желудочек. Отсюда она направляется в легочный круг. Пройдя капилляры легких, которые ритмически раздувают мехами, кровь, обогащенная кислородом и отдавшая углекислоту, так же как и в нормальных условиях, возвращается в левое сердце, откуда она вновь течет в искусственный большой круг кровообращения.

Имеется возможность увеличивать или уменьшать приток крови к правому пред­сердию, меняя сопротивление, встречаемое кровью в искусственном большом круге. Та­ким образом, сердечно-легочный препарат позволяет по желанию изменять нагрузку на сердце.

Опыты с сердечно-легочным препаратом позволили Старлингу установить «закон сердца» (закон Франка — Старлинга). При повышении кровенаполнения сердца в диас­толу и, следовательно, при увеличении растяжения мышцы сердца сила сердечных сокра­щений возрастает. Здесь проявляется т. н. гетерометрический механизм регуляции, т. к. сила сокращений миокарда в этом случае определяется изменением исходных размеров (т. е. длины) волокон миокарда, возникающем при изменении величины притока веноз­ной крови к сердцу. В условиях целостного организма действие закона Франка — Стар­линга ограничено влиянием других механизмов регуляции.

Изменение минутного объема кровотока при работе. Систолический и минутный объем кровотока—величина непостоянная; эти значения изменяются в зависимости от того, в каких условиях находится организм и какую работу он совершает. При мы­шечной работе отмечается значительное увеличение минутного объема (до 25—30 л). Это может быть обусловлено учащением сердечных сокращений и увеличением систо­лического объема. У нетренированных минутный объем увеличивается обычно за счет учащения ритма сердечных сокращений. У тренированных при работе средней тяжести происходит увеличение систолического объема и гораздо меньшее, чем у нетренирован­ных, учащение ритма сердечных сокращений. При очень большой работе, например при требующих огромного мышечного напряжения спортивных соревнованиях, даже у хо­рошо тренированных спортсменов наряду с увеличением систолического объема отме­чается учащение сердечных сокращений, а следовательно, и увеличение кровоснабжения работающих мышц, в результате чего создаются условия, обеспечивающие большую работоспособность. Число сердечных сокращений даже у тренированных может дости­гать при большой нагрузке 200 ударов и более в минуту.