АРТЕРИАЛЬНЫЙ ИМПЕДАНС И СОСУДИСТЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ У СПОРТСМЕНОВ РАЗЛИЧНОЙ ТРЕНИРОВАННОСТИ

В.Р.Орел,
В.Н.Богданов,
В.Г.Лиошенко,
С.С.Никитина

Артериальный импеданс (Z) представляет собой количественное выражение реальной нагрузки, испытываемой левым желудочком сердца при изгнании крови в аорту. Для количественного определения этого физиологического показателя нами используется его так называемая энергетическая оценка, в основе которой лежит теоретическая модель (Карпман В.Л., Орел В.Р., 1985), детально учитывающая механическую работу левого желудочка и тепловые потери потока крови на периферическом сопротивлении в течение периода изгнания. Поскольку механическая работа левого желудочка при выбросе крови слагается из затрат на расширение стенок аортальной компрессионной камеры и кинетической энергии, сообщаемой ударному объему крови, артериальный импеданс, в свою очередь, подразделяется на две составляющие: статическую (Z_p) и динамическую (Z_k). Статическая составляющая артериального импеданса отражает в основном влияние периферического (R) и эластического (E) сопротивлений артериальной системы, а динамическая составляющая учитывает инерционные эффекты нагрузки левого желудочка при изгнании крови. Артериальный импеданс равен сумме своих составляющих: Z = Z_p + Z_k.

Приводимые ниже данные основаны на результатах обследований спортсменов различных специализаций, которые были разделены нами на две группы. В первую группу (n=43) включены спортсмены с показателем PWC₁₇₀ ниже 1250 кгм/мин, а во вторую (n=36) - спортсмены с PWC₁₇₀, превышавшим указанное граничное значение. У всех испытуемых производились исследования показателей центральной гемодинамики в покое и при работе на велоэргометре при ряде фиксированных мощностей нагрузки. Каждое исследование длилось 5 минут. Данные о кровотоке были получены методом капнографии возвратного дыхания. Причем при мышечной работе измерения кровотока, артериального давления и регистрация поликардиограммы проводились после 3,5 минут педалирования.

В таблице приведены средние величины артериального импеданса и его физиологических детерминантов в покое и при выполнении мышечной работы с мощностями 500 и 1000 кгм/мин. В каждой графе таблицы даны соответствующие физиологические показатели для двух выделенных групп спортсменов. Артериальный импеданс у спортсменов 1-й группы достоверно выше в среднем при всех условиях эксперимента (табл.). В покое и при нагрузке 500 кгм/мин указанное превышение достигается за счет статической составляющей импеданса. При мощности мышечной работы 1000 кгм/мин у спортсменов 1-й группы уже динамическая составляющая оказалась значительно более высокой (в 1,5 раза), чем у спортсменов с повышенной физической работоспособностью. Такое резкое отличие связано, по-видимому, с тем, что мощность второй нагрузки весьма близка для 1-й группы к соответствующему среднему значению PWC₁₇₀ (1100 ± 76 кгм/мин), представляющему собой границу зоны эффективной адаптивности к выполнению мышечной нагрузки (В.Л.Карпман, Н.Г.Своровская, 1990). Действительно, у спортсменов 1-й группы частота сердечных сокращений (f) составляла в среднем (табл.) 162 ± 6 уд/мин, в то время как у 2-й группы (PWC₁₇₀ = 1450 ± 80 кгм/мин) средняя f в этих условиях равна 141 ± 8 уд/мин.

В свою очередь, характер вкладов статической и динамической составляющих в величину артериального импеданса в покое и при исследованных мощностях мышечной работы (табл.) практически одинаков для спортсменов обеих групп. Именно, в условиях покоя наибольший вклад вносит статическая составляющая, поэтому основные усилия левого желудочка сердца при выбросе крови затрачиваются на преодоление упругого противодействия стенок аортальной компрессионной камеры. При выполнении мышечной работы преобладает величина динамической составляющей импеданса. Следовательно, основной вклад в постнагрузку левого желудочка вносят инерционные эффекты, когда работа сердца по расширению АКК при выбросе крови оказывается заметно меньше, чем кинетическая энергия, сообщаемая ударному объему крови. Эти результаты вполне согласуются с данными, полученными ранее (В.Л.Карпман, В.Р.Орел, 1986; В.Р.Орел, 1988; В.Л.Карпман, В.Р.Орел 1993).

Таблица

Динамика артериального импеданса и его детерминантов при мышечной работе (±)

Примечание: верхняя строчка данных каждого показателя отвечает 1-й группе спортсменов с PWC₁₇₀ = 1100 ± 76 кгм/мин, а нижняя - отвечает 2-й группе с PWC₁₇₀ = 1450 ± 80 кгм/мин.

Изменения периферического и эластического сопротивлений артериальной системы при исследованиях спортсменов в покое и в нагрузке носили известный характер (В.Л.Карпман, В.Р.Орел, 1985, 1993). Периферическое сопротивление в соответствии с ростом минутного кровотока достаточно резко уменьшалось в нагрузке по отношению к данным покоя. При этом, несмотря на очевидную близость соответствующих величин минутного кровотока в обеих группах при сходных условиях (табл.), средние величины периферических сопротивлений имели значимые различия: у спортсменов 1-й группы периферическое сопротивление как в покое, так и при мышечной работе было несколько выше, чем во 2-й группе (приблизительно на 10% при всех условиях).

Эластическое же сопротивление артериальной системы довольно интенсивно возрастало (табл.) с нагрузкой у всех спортсменов. Однако, в 1-й группе этот рост происходил более выраженно. В покое эластическое сопротивление у менее выносливых спортсменов было на 9% выше, а при мощности нагрузки в 1000 кгм/мин величина E превышала этот же показатель для 2-й группы испытуемых уже в среднем на 33% (табл.). Такие весьма заметные отличия в росте эластического сопротивления у спортсменов с различными уровнями выносливости обусловлены тем, что за счет сниженных величин частоты сердечных сокращений по сравнению с 1-й группой (табл.) ударный объем крови у более выносливых спортсменов оказывается в среднем увеличенным, и для его прохождения по артериальной системе оптимальным является именно соответствующее сравнительное уменьшение E как в покое, так и в нагрузке. Вследствие такого эффекта понижения жесткости артериальных стенок у спортсменов 2-й группы объем крови, депонированный в АКК за более длительную (по сравнению с 1-й группой) систолу, переходит в периферическое русло в течение также сравнительно более длительной диастолы.

Таким образом, продвижение минутного объема крови у спортсменов с повышенным уровнем индивидуальной физической работоспособности (2-я группа) происходит в среднем со сниженными затратами внешней механической работы левого желудочка. Причем это документируется (табл.) как уменьшенными величинами динамической составляющей артериального импеданса, отражающей кинетическую энергию ударного объема крови, так и сравнительно сниженными величинами эластического сопротивления, которое является определяющим для затрат энергии сердца на расширение стенок аортальной компрессионной камеры в процессе изгнания крови.

Эти факты указывают на очевидную энергетическую экономичность деятельности сердца при уменьшенных величинах артериального импеданса и эластического сопротивления как в покое, так и при мышечной работе, что и наблюдается у спортсменов с повышенным уровнем PWC₁₇₀.   

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Артериальный импеданс и сосудистые сопротивления у спортсменов различной тренированности / Орел В.Р. [и др.] // Клинико-физиол. характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов : сб., посвящ. двадцатипятилетию каф. спорт. медицины им. проф. В.Л. Карпмана / РГАФК. - М., 1994. - С. 130-134.