Исследования изменения ЧСС и АД при работе разной мощности

ВВЕДЕНИЕ 

       Исследования  в  данной области  особенно  актуальны  в  условиях  современного  развития  спорта. Проблема адаптации кровообращения к физической нагрузке вызывает особый интерес в связи с тем, что научно-техническая революция создает условия гиподинамии в рабочих процессах и в результате энергичные мышечные движения из повседневной необходимости в жизни большинства людей становятся средством профилактики и терапии многих заболеваний. Для целесообразного использования этого средства, всесторонне изучалось, и изучаются изменения кровообращения при физической нагрузке.  В свою очередь, исследование адаптации кровообращения к физической нагрузке стимулирует интерес к спортивным достижениям. Объяснение непрерывного роста рекордов и спортивного мастерства, а также рациональное управление этими процессами невозможны без точных знаний о путях развития приспособления сердечно-сосудистой системы к нагрузкам. В этой работе предстоит определить влияние физических нагрузок разной мощности на изменение частоты сердечных сокращений и показателей артериального давления.

     Задача  настоящей работы — на основании  проведенных исследований, а также литературных данных охарактеризовать некоторые особенности кровеносных сосудов,   развивающиеся при систематических занятиях физической культурой и спортом. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сердечно - сосудистая система

     Кровообращение - один из важнейших физиологических процессов, поддерживающих гомеостаз, обеспечивающих непрерывную доставку всем органам и клеткам организма необходимых для жизни питательных веществ и кислорода, удаление углекислого газа и других продуктов обмена, процессы иммунологической защиты и гуморальной регуляции физиологических функций.

     Частота сердечных сокращений

     У спортсменов ЧСС в покое ниже, чем у нетренированных людей, и составляет 50-55 ударов в мин. У спортсменов экстракласса (лыжники-гонщики, велогонщики, марафонцы-бегуны и др.) ЧСС составляет 30-35 ударов в минуту. Физическая нагрузка приводит к увеличению ЧСС, необходимой для обеспечения возрастания минутного объема сердца, причем существует ряд закономерностей, позволяющих использовать этот показатель как один из важнейших при проведении нагрузочных тестов. 

Гемодинамика  в покое и при  нагрузке в зависимости от положения тела [1] 
 

      Отмечается линейная зависимость  между ЧСС и интенсивностью работы в пределах 50-90% переносимости максимальных нагрузок (рис. 2). При легкой физической нагрузке ЧСС сначала значительно увеличивается, затем постепенно снижается до уровня, который сохраняется в течение всего периода стабильной работы. При более интенсивных и длительных нагрузках имеется тенденция к увеличению ЧСС, причем при максимальной работе она нарастает до предельно достижимой. ЧСС увеличивается пропорционально величине мышечной работы. Обычно при уровне нагрузки 1000 кгм/мин ЧСС достигает 160-170 уд/мин, по мере дальнейшего повышения нагрузки сердечные сокращения ускоряются более умеренно и постепенно достигают максимальной величины - 170-200 уд/мин. Дальнейшее повышение нагрузки уже не сопровождается увеличением ЧСС.

     Следует отметить, что работа сердца при  очень большой частоте сокращений становится менее эффективной, так как значительно сокращается время наполнения желудочков кровью и уменьшается ударный объем.

     Тесты с возрастанием нагрузок и достижения максимальной частоты сердечных сокращений приводят к истощению, и на практике используются лишь в спортивной и космической медицине.

     По  рекомендации ВОЗ допустимыми считаются  нагрузки, при которых ЧСС достигает 170 уд/мин и на этом уровне обычно останавливается при определении переносимости физических нагрузок и функционального состояния сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

     Кровяное (артериальное) давление

     Существует  градиент давления, направленный от артерий  к артериолам и капиллярам и от периферических вен к центральным  (рис. 3). Кровяное давление уменьшается в следующем направлении:

Рис. 3. Среднее давление в различных областях сосудистого русла

              в состоянии покоя (I), при расширении (II) и сужении (III) сосудов.

                      В крупных венах, расположенных около сердца (полые вены), давление

                             при вдохе может быть несколько ниже атмосферного (С. Keele, T. Neil, 1971) 

аорта - артериолы - капилляры - венулы - крупные  вены - полые вены. Благодаря этому градиенту кровь течет от сердца к артериолам, затем к капиллярам, венулам, венам и обратно к сердцу. Колебания кровяного давления обусловлены пульсирующим характером кровотока и высокой эластичностью и растяжимостью кровеносных сосудов. В отличие от изменчивых систолического и диастолического давлений, среднее давление относительно постоянно. В большинстве случаев его можно считать равным сумме диастолического и 1/3 пульсового (Б. Фолков, Э. Нил, 1976):

Р _{ср .}= Р _{диастол.} + (Р _сист. – Р _{диастол} ) / 3

     Скорость  распространения пульсовой волны  зависит от размера и упругости сосуда. В аорте она составляет 3-5 м/с, в средних артериях (подключичной и бедренной) - 7-9 м/с, в мелких артериях конечностей - 15-40 м/с.

     На  рис. 4 приведены значения артериального  давления у здоровых людей в возрасте от 15 до 60 лет и старше. С возрастом у мужчин систолическое и диастолическое давления растут равномерно, у женщин же зависимость давления от возраста сложнее: от 20 до 40 лет давление у них увеличивается незначительно, и величина его меньше, чем у мужчин; после 40 лет, с наступлением менопаузы, показатели давления быстро возрастают и становятся выше, чем у мужчин.

     У страдающих ожирением АД выше, чем  у Людей с нормальной массой тела. При физической нагрузке систолическое и диастолическое АД, сердечный выброс и частота сердечных сокращений повышаются, равно как и при ходьбе в умеренном темпе. При курении систолическое давление может возрасти на 10-20 мм рт. ст. В покое и во время сна АД существенно снижается, особенно если оно было повышенным.

     Артериальное  давление повышается у спортсменов  перед стартом, иногда даже за несколько дней до соревнований.

     На  артериальное давление влияют главным  образом три фактора:

     а) частота сердечных сокращений (ЧСС);

     б) изменение периферического сопротивления сосудистого русла;

     в) изменение ударного объема или сердечного выброса крови. 
 

     Изменение ЧСС при работах разной мощности.

     С увеличением мощности выполняемой работы увеличивается производительность сердца. Особый интерес представляют механизмы, обеспечивающие это увеличение. Как выяснилось, у нетренированных спортсменов с различной физической подготовленностью, различного возраста особую роль в нарастании минутного объема кровообращения при мышечной работе повышающейся мощности играет систолический объем крови. Ниже приведена таблица, характеризующая зависимость    показателей кардиогемодинамики у нетренированных - 1 и тренированных - 2 подростков  13-16 лет от мощности мышечной работы (N) [1] 

     Показатели  кардиогемодинамики, кроме систолического объема крови, при мышечной работе повышающейся мощности изменяются в линейной зависимости от мощности выполняемой мышечной нагрузки. Такая   взаимосвязь   изучаемых показателей позволяет рассчитать их значение в широком диапазоне мощностей. Сравнения уравнения 1 с подобными уравнениями у нетренированных детей и подростков, показало, что у нетренированных  мальчиков  11-12 лет прирост частоты сердечных сокращений на каждые 100 кгм/мин мощности составляет  13,3 уд/мин, в то же время у подростков 13-16 лет – 10,2 уд/мин. Иными  словами, у наблюдаемых подростков, частота сердцебиений нарастает медленнее, чем у мальчиков 11-12 лет (в изучаемом диапазоне мощностей). Это объясняется более высокими функциональными возможностями аппарата кровообращения подростков 13-16 лет, физическая работоспособность которых почти в 1,5 раза превышает работоспособность детей 11-12 лет. «Систематические занятия спортом приводят к экономизации сердечной деятельности, что выражается прежде всего в снижении частоты сердечных колебаний».[2] Во  всем  диапазоне применявшихся нагрузок частота сердечных сокращений у  юных  спортсменов  на 10-20 уд/мин ниже, чем у нетренированных сверстников. Зная частоту сердечных сокращений и  подставив  значения  в  указанные выше уравнения, можно рассчитать мощность выполняемой  физической  нагрузки. Например, при частоте сердечных сокращений 130  уд/мин у подростков  13-16 лет мощность нагрузки будет равна:

130 = 0,102 N + 87

N = 423 кгм\мин

     При выполнении возрастающей физической  нагрузки  систолический  объем крови у 13-16 летних нетренированных подростков имеет  линейную  зависимость вплоть до нагрузки 700 кгм/мин, а у тренированных  сверстников  –  до  850 кгм/мин. Максимальная  величина  систолического  объема  крови  составила  у нетренированных  84  мл,  у  тренированных  100  мл,  а  частота   сердечных сокращений у всех подростков была практически одинаковой (158, 154 уд/мин).