orel_davlenie_rus

НЕИНВАЗИВНЫЕ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОКРАТИМОСТИ
ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА СЕРДЦА У СПОРТСМЕНОВ
Орел В.Р.
НИИ спорта РГУФКСМиТ, Москва
ВВЕДЕНИЕ
Современные возможности неинвазивных измерений показателей сосудистой нагрузки сердца и его сократимости [610] являются значимым методическим достижением для клинической кардиологии, физиологии кровообращения, а также для спортивной медицины (спортивная кардиология). Неинвазивные исследования сердечно-сосудистой системы у спортсменов имеют большое
значение как для задач спортивного отбора (особенно в видах спорта, связанных с уровнем физической работоспособности), так и для текущего или этапного контроля функционального состояния. На основе современных достижений в создании компьютеризованных приборов для неинвазивных измерений
[1] показателей гемодинамики, возможно реализовать эффективные модельные
оценки для внутренних не измеряемых непосредственно параметров кровообращения [611, 13, 15, 16]. Такими не измеряемыми напрямую показателями
являются, например, ускоряющее давление в левом желудочке сердца и эффективная упругость миокарда ЛЖ, за счет которых и осуществляется процесс изгнания крови в аорту. В работах [6, 11] обращено специальное внимание на
взаимосвязи показателей сосудистой нагрузки и сократимости сердца с уровнем [3] индивидуальной физической работоспособности (PWC170).
МЕТОДИКА
В исследованиях принимали участие 216 спортсменов (мужчин) различных видов спорта с уровнем показателя PWC170 в пределах от 800 до 2200
кГм/мин.
Ударный объем крови (УО), частота сердечных сокращений (ЧСС), длительность периода изгнания измерялись с помощью тетраполярной реографии
[1]. Артериальное давление измерялось аускультативно. Вычисления показателей сократимости и сосудистой нагрузки сердца проводились на компьютере с
помощью специальных программ, основанных на модели двухфазного входного кровотока [5, 8].
Использование двухфазного входного кровотока [5, 8] в математической
модели О.Франка [2] аортальной компрессионной камеры (АКК) позволило
смоделировать резкий ростадавления крови в аорте [12] в фазу быстрого изгнания крови из левого желудочка (ЛЖ). Такой рост давления в аорте обусловлен
тем, что в фазу быстрого изгнания (по модели О.Франка) ускоряющий градиент
давления между ЛЖ и аортой [9] имеет значительную величину.
Следует подчеркнуть, что используемый подход [5, 8] к неинвазивному
получению показателей сократимости ЛЖ принципиально отличается от неинвазивного подхода [13], основывающегося на известной работе [17].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
При выбросе крови в аорту ускоряющий градиент давления в левом желудочке [9] сердца (ЛЖ) направлен в первую очередь на преодоление двух ви-
2
Эластическое сопротивление
(Ea), дин·см-5
дов сопротивлений сердечному выбросу: инерционного [6, 11] и эластического
[7, 11] сопротивлений артериальной системы. Инерционное сопротивление [6]
определяется количеством движения ударного объема крови. Эластическое сопротивление связано с упругими свойствами стенок аорты и крупных артерий
[7].
На рис.1 представлены зависимости эластического сопротивления артериальной системы от индивидуальной физической работоспособности
(PWC170) в условиях покоя и при мышечной работе на велоэргометре с мощностями 500, 800 и 1000 кГм/мин.
Согласно рис.1, рост показателя PWC170 сопряжен со снижением величины эластического сопротивления (Еа). При этом данные о величинах Еа при
последовательных мощностях мышечной работы (Еа5, Еа8, Еа10) расположены
строго выше соответствующих кривых в покое и с меньшими мощностями физической нагрузки (рис.1). Кроме того, рост показателя физической работоспособности PWC170 (рис.1) связан также со снижением разности Еа между Еа в
покое и значением Еа при нагрузке 1000 кГм/мин для одинаковых величин
PWC170. Например (рис.1), при PWC170 = 1650 кГм/мин разность Еа составляет 800 динсм-5, а при PWC170 = 920 кГм/мин величина Еа = 1800 динсм-5.
Следовательно, диапазон изменения эластического сопротивления при выполнении мышечной работы с мощностью не выше 1000 кГм/мин тем меньше, чем
больше величина показателя PWC170.
3500
3000
2500
Ea
2000
Ea5
1500
Ea8
1000
Ea10
500
0
700
900
1100
1300
1500
1700
PWC170, кГм/мин
Рис.1. Зависимости эластического сопротивления аорты от PWC170 в
покое и при различных мощностях мышечной работы
На рис.2 представлены зависимости мощности сердечных сокращений
(NЛЖ) от величины PWC170. Мощность сокращений ЛЖ вычисляется [8] делением работы левого желудочка сердца при выбросе крови в аорту на длительность сердечного цикла. В условиях покоя зависимость мощности NЛЖ от
индивидуальной физической работоспособности (рис.2) в среднем практически
постоянна ( 1 Вт).
3
Мощность ЛЖ, мВт
16000
14000
12000
10000
NЛЖ
8000
NЛЖ5
6000
NЛЖ8
4000
NЛЖ10
2000
0
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
PWC170, кГм/мин
Рис.2. Зависимости мощности сокращений ЛЖ от PWC170 в покое и при
различных мощностях мышечной работы
С ростом велоэргометрической нагрузки (500, 800, 1000 кГм/мин) мощность сердечных сокращений достоверно снижается при увеличении физической работоспособности испытуемого (рис.2). Соответствующие зависимости
(NЛЖ5, NЛЖ8, NЛЖ10) мощности сокращений ЛЖ от PWC170 (рис.2) являются линейными с возрастающим по абсолютной величине отрицательным угловым коэффициентом.
700
Р, мм рт.ст.
600
500
ДЛЖ
400
ДЛЖ5
300
ДЛЖ8
200
ДЛЖ10
100
0
700
900
1100
1300
1500
1700
PWC170, кГм/мин
Рис.3. Зависимости давления Р в левом желудочке от PWC170 в покое и
при различных мощностях мышечной работы
4
Почти аналогичный вид имеют также и зависимости от PWC170 величины давления ДЛЖ (Р) в левом желудочке сердца (рис.3), отвечающие короткому времени   длительности фазы быстрого изгнания крови из ЛЖ в начале
каждой систолы.
Перепад давления между ЛЖ и аортой (градиент давления Р), действующий в фазу быстрого изгнания, определяет: 1) продольное ускорение
ударного объема крови, сообщающее ему кинетическую энергию, а также 2)
поперечную составляющую сил, расширяющих стенки аорты и крупных артерий, преодолевая эластическое сопротивление артериальной системы (рис.1).
В условиях покоя давление в ЛЖ в среднем составляет 240 мм рт.ст. при
любых значениях индивидуальной физической работоспособности (рис.3), а
градиент давления Р = Р  Pd = 240 – 80 = 160 мм рт.ст. Такой градиент
давления вдвое больше диастолического артериального давления в норме (Pd =
80 мм рт.ст.) и действует в течение фазы быстрого изгнания крови () из левого
желудочка сердца.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Импеданская плетизмография (реография). С. 81– 90 // В сб.: Инструментальные методы исследования в кардиологии / Под ред. Г.И. Сидоренко. –
Минск, 1994 – 272 с.
2.
Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения. М.:Мир, 1981.-624 с.
3.
Карпман В.Л., Белоцерковский З.Б., Гудков И.А. Тестирование в спортивной медицине. – М.: Физкультура и спорт. – 1988. – 208 с.
4.
Карпман В.Л., Любина Б.Г. Динамика кровообращения у спортсменов.
М.: ФиС. 1982, 135 с.
5.
Карпман В.Л., Орел В.Р. Факторы, влияющие на величину эластического
сопротивления аортальной компрессионной камеры // Бюл. экспериментальной
биологии и медицины.  №9.  1981.  С.269-271.
6.
Карпман В.Л., Орёл В.Р., Богданов В.Н., Лиошенко В.Г. Инерционное сопротивление артериальной системы и постнагрузка левого желудочка сердца у
спортсменов // В сб.: Научные чтения. Спортивная медицина и исследования
адаптации к физическим нагрузкам. – М.:  РГУФК. – 2005. – С.241-254.
7.
Карпман В.Л., Орел В.Р., Кочина Н.Г. и др. Эластическое сопротивление артериальной системы у спортсменов / Клиникофизиологические характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов. – М.: РГАФК. –
1994. – С.117-129.
8.
Орел В.Р. Адаптивные эффекты взаимодействия сердца и сосудов у
спортсменов // Спортсмен в междисциплинарном исследовании. Монография. /
Под ред. М.П. Шестакова. – М.: ТВТ Дивизион, 2009. – С.210-258.
9.
Орел В.Р. Ускоряющий градиент давления в левом желудочке сердца у
спортсменов // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80летию академии. Т.IV – М.: ФОН. – 1998. – С.164-169.
10. Орел В.Р. Упругие свойства левого желудочка сердца у спортсменов /
В сб.: Проблемы спортологии. Труды ученых ПНИЛ, Т.2. – М.: РГАФК –
5
2000. – С.49-55.
11.
Орёл В.Р., Амнуэль Л.Ю., Головина Л.Л., Травинская А.Г. Регрессионные взаимосвязи показателей сократимости сердца и его сосудистой нагрузки с
частотой сердечных сокращений и PWC170 у спортсменов / В сб.: Диагностика
и лечение нарушений регуляции сердечно–сосудистой системы. – IХ–я научно–
практическая конференция. – М.: ГКГ МВД РФ. – 2007. – С.333–343.
12. Рашмер Р. Динамика сердечно-сосудистой системы. М.: Медицина. –
1981. – 600 с./
13. Chantler PD, Lakatta EG, Najjar SS. Arterial-ventricular coupling: mechanistic
insights into cardiovascular performance at rest and during exercise // J.Appl. Physiol.  2008. – V.105. – P.1342-51.
14. Chantler PD, Schulman SP, Gerstenblith G, Becker LC, Ferrucci L, Fleg JL,
Lakatta EG, Najjar SS. The sex-specific impact of systolic hypertension, and systolic
blood pressure on arterial-ventricular coupling at rest and during exercise. // Am J
Physiol Heart Circ Physiol. – 2008. – V.295.  H145– H153.
15. Chemla D, Antony I, Lecarpentier Y, Nitenberg A. Contribution of systemic
vascular resistance and total arterial compliance to effective arterial elastance in humans. // Am J Physiol Heart Circ Physiol.  2003. – V.285: H614–H620.
16. Najjar SS, Schulman SP, Gerstenblith G, Fleg JL, Kass DA, O’Connor F,
Becker LC, Lakatta EG. Age and gender affect ventricular-vascular coupling during
aerobic exercise. // J Am Coll Cardiol. – 2004.  V.44.  P.611–617,
17. Sunagawa K, Maughan WL, Burkhoff D, Sagawa K. Left ventricular interaction with arterial load studied in isolated canine ventricle // Am J Physiol Heart Circ
Physiol. – 1983.– V,245. – H773–H780.