Систолічний і хвилинний об’єкти серця. Робота серця

Серце, здійснюючи скорочувальну діяльність, під час систоли викидає в судини певну кількість крові. В цьому основна функція серця. Тому одним з показників функціонального стану серця є величина хвилинного і систолічного об’єктів. Дослідження величини хвилинного об’єму має практичне значення і застосовується у фізіології спорту, клінічній медицині і професійній гігієні.

Хвилинний і систолічний об’єм серця. Кількість крові, що викидається серцем у судини за хвилину, називають хвилинним об’ємом серця. Кількість крові, що викидає серце за одне скорочення, називають систолічним об’ємом серця.

Хвилинний об’єм серця в людини в стані відносного спокою дорівнює 4,5–5 л. Він однаковий для правого і лівого шлуночків. Систолічний об’єм можна легко розрахувати, розділивши хвилинний об’єм на число серцевих скорочень.

Величина хвилинного і систолічного об’ємів піддається великим індивідуальним коливанням і залежить від різних умов: функціонального стану організму, температури тіла, положення тіла в просторі та ін. Вона значно змінюється під впливом фізичного навантаження. При великій м'язовій роботі величина хвилинного об’єму збільшується в 3–4 і навіть у 6 разів і може скласти 37,5 л при 180 серцевих скороченнях за хвилину.

Велике значення в зміні величини хвилинного і систолічного об’ємів серця має тренування. При виконанні однієї і тієї ж роботи в тренованої людини значно зростає величина систолічного і хвилинного об’ємів серця при незначному збільшенні числа серцевих скорочень. У нетренованої людини, навпаки, значно збільшується частота серцевих скорочень і майже не змінюється систолічний об’єм серця.

Систолічний об’єм збільшується при збільшенні припливу крові до серця. Зі збільшенням систолічного об’єму збільшується і хвилинний об’єм крові.

Робота серця. Основна робота серця полягає в нагнітанні крові в судини проти опору (тиску), що в них розвивається. Передсердя і шлуночки виконують різну роботу. Передсердя, коли скорочуються, нагнітають кров у розслаблені шлуночки. Ця робота не вимагає їх великої напруги, тому що тиск крові в шлуночках підвищується поступово в міру надходження в них крові з передсердь.

Значно велику роботу виконують шлуночки, особливо лівий. З лівого шлуночка кров виштовхується в аорту, де тиск крові великий. При цьому шлуночок повинний скоротитися з такою силою, щоб перебороти цей опір, для чого тиск крові в ньому повинен стати вищим, ніж в аорті. Тільки при цьому вся кров, що знаходиться в ньому, буде викинута в судини.

Тиск крові в легеневих артеріях приблизно в 5 разів менше, ніж в аорті, тому правий шлуночок робить у стільки ж раз меншу роботу.

Робота, що виконує серце, розраховується по формулі

W = Vp + mv²/2g

де V – обсяг викинутої серцем крові (хвилинний чи систоличний), р – тиск крові в аорті (опір), т – маса крові, що викидається, v – швидкість, з яким виштовхується кров, g – прискорення вільно падаючого тіла.

По даній формулі робота серця складається з роботи, спрямованої на подолання опору судинної системи (це відображає перший доданок) і роботи, спрямованої на додання швидкості (другий доданок). У звичайних умовах роботи серця другий доданок у порівнянні з першим дуже малий (складає 1%) і тому їм зневажають. Тоді робота серця може бути розрахована по формулі W = Vp, тобто уся вона спрямована на подолання опору в судинній системі. У середнім серце за добу виконує роботу близько 10 000 кгс·м. Робота серця тим більша, чим більший приплив крові.

Робота серця зростає й у тому випадку, якщо збільшується опір у судинній системі (наприклад, підвищується тиск крові в артеріях унаслідок звуження капілярів). При цьому спочатку сили скорочень серця недостатньо, щоб викинути всю кров проти збільшеного опору. Протягом декількох скорочень у серці залишається якась кількість крові, що сприяє розтяганню волокон серцевого м'яза. Унаслідок цього настає момент, коли сила скорочення серця збільшується і викидається вся кров, тобто збільшується систолічний обєм серця, а отже, збільшується і систолічна робота. Максимальну величину, на яку збільшується обєм серця під час діастоли, називають резервними чи запасними силами серця. Ця величина зростає в процесі тренування серця.