УСКОРЯЮЩИЙ ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ В ЛЕВОМ ЖЕЛУДОЧКЕ СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ

УСКОРЯЮЩИЙ ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ В ЛЕВОМ ЖЕЛУДОЧКЕ СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ

В.Р.Орел,
ПНИЛ

Рассматривается ускоряющий градиент давления крови в левом желудочке сердца (ЛЖ) у спортсменов. Этот показатель является новым для спортивной медицины. Ранее основное внимание в исследованиях взаимодействия сердца и кровеносных сосудов было обращено на постнагрузку ЛЖ [1, 2], которая определяется артериальным импедансом и системными сосудистыми сопротивлениями (периферическим и эластическим). Ускоряющий градиент давления крови в левом желудочке сердца у спортсменов, как и мощность сокращений ЛЖ [3, 4], позволяет количественно оценить силовую реакцию последнего на величину преодолеваемой им сосудистой нагрузки, описывая соответствующие сократительные возможности миокарда ЛЖ у спортсменов.

Ускоряющий градиент давления представляет собой разность между давлением в полости левого желудочка сердца и давлением крови в аортальной компрессионной камере (АКК), включающей аорту и крупные артериальные сосуды. Он объективно существует при выбросе крови в аорту [1, 9]. Согласно модели двухфазного входного кровотока [1], ускоряющий градиент (Pt ) действует в течение фазы быстрого изгнания длительности t . Величина Pt определяется значениями мгновенного объемного кровотока на выходе из ЛЖ и артериального импеданса (Zc) как гидравлической нагрузки ЛЖ со стороны АКК, для преодоления которой градиент Pt , собственно, и необходим. Ускоряющий градиент приводит в движение кровь в полости ЛЖ, производя выброс не менее чем 50% ударного объема крови. После чего градиент давления резко падает [1, 9], и остальная часть ударного объема крови вытекает из ЛЖ в ходе редуцированного изгнания с той же сравнительно малой объемной скоростью, с которой происходит и одновременный отток крови из АКК через периферическое сопротивление.

Аналогично определяется и среднесистолический градиент давления (Ps) как перепад давления для преодоления Zc при объемном кровотоке постоянном в течение всего периода изгнания.

Ниже с помощью комплекса неинвазивных методик измерения показателей кардиогемодинамики [1, 2] исследуется ускоряющий градиент давления в покое и в условиях выполнения спортсменами физической нагрузки на велоэргометре с мощностями 500, 800, 1000 и 1200 кгм/мин. Спортсмены (93 человека) были разделены на четыре группы (с приблизительно равным числом испытуемых) в зависимости от величин PWC170: 1040 ± 65, 1185 ± 65, 1390 ± 58 и 1600 ± 59 кгм/мин. Средняя величина PWC170 по всем группам составила 1350 ± 245 кгм/мин.

1. УСКОРЯЮЩИЙ ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ У СПОРТСМЕНОВ В ПОКОЕ И ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Средние групповые данные об ускоряющем градиенте давления между ЛЖ и аортой как в условиях покоя, так и при выполнении физической нагрузки с различными уровнями мощности представлены на рис.1. Данных для 1-й группы при мощности нагрузки 1200 кгм/мин на графике нет, поскольку указанную нагрузку эти спортсмены не выполняли. Ускоряющий градиент давления с ростом мощности нагрузки интенсивно увеличивается, достигая величин порядка 580 мм рт.ст. (2-я группа при 1200 кгм/мин). На каждом уровне мощности физической нагрузки наиболее низкие величины ускоряющего градиента наблюдаются у спортсменов 4-й группы. Далее по возрастанию градиента давления следуют спортсмены 3-й, 2-й и 1-й групп (рис.1). Соответствующие различия между среднегрупповыми данными становятся все более значимыми с ростом мощности физической нагрузки. Следовательно, с увеличением интенсивности физической нагрузки усилия миокарда при выбросе крови в аорту оказываются экономичней у более выносливых спортсменов.

Систолическое артериальное давление у спортсменов при мышечной работе с мощностью 1000 кгм/мин в среднем по группам колеблется в пределах от 150 до 200 мм рт.ст., поэтому суммарное давление крови в ЛЖ изменяется по группам от 450 мм рт.ст. (4-я группа) до 700 мм рт.ст. (1-я группа). Столь значительные величины давления в ЛЖ развиваются миокардом в течение весьма короткой фазы быстрого изгнания. По-видимому, в этих условиях действует гидроударный механизм выброса крови. Для полного понимания такого явления существенна гидродинамика потока крови в полости ЛЖ при синхронных радиальных и продольных смещениях стенок желудочка, интенсивно уменьшающих его объем.

На рис.2 представлены величины среднесистолического градиента давления крови у спортсменов с различными значениями PWC170 в условиях покоя и при выполнении физической нагрузки. При физических нагрузках разной мощности графики, представленные на рис.2 и рис.1, весьма схожи между собой. Они различаются только пределами изменения соответствующих величин градиентов. Максимальное в среднем значение среднесистолического градиента давления также отвечает спортсменам 2-й группы при выполнении нагрузки с мощностью 1200 кгм/мин, но составляет лишь 75 мм рт.ст. Иными словами, действующие кратковременно значительные пиковые величины ускоряющего градиента давления (рис.1) при пересчете на весь период изгнания оказываются уже вполне "разумными" (рис.2).

Отметим, что столь большие величины ускоряющего градиента и суммарного давления крови в ЛЖ при мышечной работе спортсменов не так уж и парадоксальны, если учесть, что полость ЛЖ ограничена мощной мышцей - миокардом, толщина которого и сократительные возможности (максимальный модуль упругости) значительно превосходят [5] соответствующие характеристики упругих стенок АКК.

2. ВЛИЯНИЕ СИСТЕМНЫХ СОСУДИСТЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ НА УСКОРЯЮЩИЙ ГРАДИЕНТ ДАВЛЕНИЯ КРОВИ У СПОРТСМЕНОВ ПРИ ФИЗИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ

Влияние эластического сопротивления артериальной системы на ускоряющий градиент давления крови между ЛЖ и АКК может быть прослежено с помощью графического представления экспериментальных данных. На рис.3 приведены три кривые зависимостей ускоряющего градиента давления от эластического сопротивления при физических нагрузках 500, 800 и 1000 кгм/мин. На каждой из этих кривых самая левая точка отвечает наиболее выносливым спортсменам 4-й группы (светлый кружок). Далее на кривых следует точка 3-й группы (темный треугольник), точка 2-й группы (темный квадрат) и точка 1-й группы (темный ромб). Средний наклон кривых выражено растет с мощностью физической нагрузки.

На кривых рис. 3, наблюдается монотонный рост ускоряющего градиента давления крови между ЛЖ и АКК при любом локальном увеличении эластического сопротивления как части общей сосудистой нагрузки ЛЖ спортсмена. Учитывая, что точкам каждой кривой отвечает постоянный в среднем минутный кровоток, можно говорить о наличии в интактном организме спортсмена регуляторных механизмов, обеспечивающих с целью сохранения сердечного выброса на должном уровне соответствующее возрастание силы сокращения миокарда (рост ускоряющего градиента давления) в ответ на локальное увеличение эластической составляющей сосудистой нагрузки на ЛЖ . Это - так называемый механизм Анрепа [6].

По данным рис.3 возможно количественно оценить чувствительность ускоряющего градиента давления в ЛЖ к малым изменениям эластического сопротивления. Под коэффициентом чувствительности [7, 8] ускоряющего градиента давления к малым изменениям величины эластического сопротивления понимается отношение изменения ускоряющего градиента давления вдоль конкретной кривой к текущему значению Pt при 5%-ом изменении соответствующей величины эластического сопротивления. Так, на 2-й кривой (рис.3) 5%-е изменение Еа в средней точке (100 дин? см-5) приводит к соответствующему изменению ускоряющего градиента давления в ЛЖ ровно на 3.3% (11 мм рт.ст.). Для кривой, отвечающей на рис.3 нагрузке спортсменов в 1000 кгм/мин, коэффициент чувствительности составляет 5.2 %, т.е. уменьшение эластического сопротивления на 5% снижает в этих условиях ускоряющий градиент давления ЛЖ на 23 мм рт.ст.

На рис.4 представлены аналогичные рис.3 экспериментальные кривые зависимостей ускоряющего градиента давления в ЛЖ у спортсменов от величины периферического сопротивления при тех же трех мощностях физической нагрузки. Любое локальное смещение вправо "рабочей точки" вдоль этих кривых (с постоянным минутным кровотоком на каждой) приводит к увеличению как периферического сопротивления, так и мощности работы ЛЖ. Поэтому при выполнении спортсменом мышечной работы (особенно достаточно интенсивной - две верхние кривые на рис.4) увеличение периферического сопротивления в среднем влечет соответствующее возрастание ускоряющего градиента давления в ЛЖ.

Следовательно, та часть сосудистой нагрузки ЛЖ, которая определяется периферическим сопротивлением, также оказывает на ускоряющий градиент давления в ЛЖ у спортсменов влияние по схеме эффекта Анрепа [6].

Представленные на рис.4 зависимости ускоряющего градиента давления в ЛЖ от периферического сопротивления оказались более чувствительными к его малым изменениям, чем в случае эластического сопротивления (рис.3). Так, при 2-й нагрузке изменение на 5% величины периферического сопротивления в средней точке этой кривой приводит к 8.5% изменению ускоряющего градиента давления. В средней же части кривой, отвечающей 3-й нагрузке (рис.4), соответствующий коэффициент чувствительности к 5% изменению периферического сопротивления оказывается еще значительнее: 15.3%. Это означает, что если при выполнении спортсменом мышечной работы с мощностью в 1000 кгм/мин удается периферическое сопротивление снизить лишь на 30 дин·с·см-5, то ускоряющий градиент давления в ЛЖ снизится весьма заметно - на 64 мм рт.ст.

Выявленный эффект повышенной чувствительности ускоряющего градиента давления в ЛЖ к малым изменениям периферического сопротивления представляется важным для практики. Необходим поиск способов его реализации. Физиологически это эквивалентно поиску возможности подключения некоторого дополнительного объема капиллярной сети, что позволило бы снизить рабочий градиент давления в ЛЖ, повышая тем самым уровень выносливости спортсмена.

Следует отметить, что углубленные медицинские обследования спортсменов не должны ограничиваться регистрацией и врачебной оценкой лишь базальных показателей, измеряемых с помощью ЭКГ, ПолиКГ, ЭхоКГ, АД и т.п. Внимание должно обязательно акцентироваться также на экстракардиальных показателях сосудистой нагрузки ЛЖ и на таких интракардиальных показателях как ускоряющий градиент давления крови и мощность сокращений ЛЖ, которые напрямую количественно характеризуют функциональное состояние сердечно-сосудистой системы спортсмена.

Литература

1. Карпман В.Л., Орел В.Р. Исследование артериального импеданса у человека // В сб.: Кардиореспираторная система. Количественные характеристики. - Таллин: "Валгус", 1986.- C. 42-80.

2. Карпман В.Л., Орел В.Р. Артериальный импеданс у спортсменов // В сб.: Труды ученых ГЦОЛИФК. 75 лет. Ежегодник. - Москва: ГЦОЛИФК - 1993.- C. 262-271.

3. Орел В.Р. Мощность механической работы левого желудочка сердца у спортсменов различной тренированности // Вестник спортивной медицины России, №2(15), 1997, c.55-56.

4. Орел В.Р., Богданов В.Н., Лиошенко В.Г., Сурду А.Г. Артериальная эластичность и мощность механической работы левого желудочка сердца у спортсменов // Вестник спортивной медицины России, №2(15), 1997, c.56-57.

5. Фатенков В.Н. Биомеханика сердца. - М.: Медицина - 1990.- 160 с.

6. Anrep G.V. On the part played by the suprarenals in the normal vascular reactions of the body // Journal of Physiology (London), V.45,1912, p.307-317.

7. Frank P.M. An Introduction to System Sensitivity Theory. NY: Academic Press, 1978. P.9-10.

8.Harris P.A., Rosan S., Harris T.R. et al. Parameter Identification in Coronary Pressure Flow Models. A graphical Approach // Ann. Biomed.Eng. V.22, 1994. P.622-637.

9. Spencer M.P., Greiss F.C. Dynamics of ventricular ejection. // Circ.Res., V.10, 1962, p.274-279.


 Home На главную  Forum Обсудить в форуме  Home Translate into english up

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Орел, В.Р. Ускоряющий градиент давления крови в левом желудочке сердца у спортсменов // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80-летию академии. - М., 1998. - Т. 4. - С. 188-194.