Экзамен / Ответы на вопросы / 25.Расчет работы сердца. Статический и динамический компоненты работы сердца Мощность сердца

Вопрос №25

1. Расчет работы сердца.

Механическая работа, совершаемая сердцем, раз­вивается за счет сократительной деятельности мио­карда. Вслед за распространением возбуждения происходит сокращение миокардиальных во­локон.

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается, во-первых, на выталкивание крови в магистральные артериальные сосуды

против сил давления и, во-вторых, на придание крови кинетической энергии. Первый компонент работы называется статическим (потенциальным), а второй — кинетическим.

2. Статический и динамический компоненты работы сердца.

Статический компонент работы сердца вычисляется по формуле А_ст=р_cpV_c,

где р_ср — среднее давление крови в соответствующем магистральном сосуде (аорте — для левого желудочка, легочном артериальном стволе — для правого желудочка). V_c – систолический объем.

Поскольку изменение КД в артериях является слож­ной периодической функцией,

среднее давление равно не полу сумме макси­мального (систолического) и минимального (диастолического) давлений, а среднему из бесконечно малых изменений давления от максимального до мини­мального в течение одного сердечного цикла. Среднее давление определяется по формуле:

В отличие от систолического и диастолического давлений, изменяющихся в довольно широких пределах, р_ср характеризуется постоянством. И. П. Пав­лов относил его к гомеостатическим константам организма.

Величина р_ср в большом круге кровообращения составляет приблизительно 100 мм рт. ст. (13,3 кПа). В малом круге р_ср = 15 мм рт. ст. (2 кПа), т. е. примерно в 6 раз меньше, чем в большом. Поскольку V_c обоих желудочков одинаков, а давление, против которого они совершают работу, имеет шестикратное различие, то и ста­тический компонент работы левого желудочка приблизительно в 6 раз больше:

A_ст левого желудочка = 13,3^.10³ Па ^. 70^.10^-6 м³ = 0,9 Дж;

А_ст правого желудочка ~ 0,15 Дж. В этих расчетах V_c принят равным 70 мл.

Кинетический компонент работы сердца определяется по формуле:

ρ - плотность крови (примерно 10³ кг^. м^-3);

v - Скорость кровотока в маги­стральном артериальном стволе (в среднем 0,7 м^.с^-1).

Следовательно, А_k = 10³ кг^. м^-3. 70^.10^-6 м^3. 0,49 м^2. c^-2 / 2= = 0,02 Дж.

В целом работа левого желудочка за одно сокращение в условиях покоя состав­ляет около 1 Дж, а правого — менее 0,2 Дж,

причем статический компонент доми­нирует, достигая 98% всей работы, тогда как на долю кинетического компонен­та

приходится всего 2%. Средняя мощность миокарда поддерживается на уров­не 1 Вт.

 При физической работе и эмоциях, повышается КД в магистральных сосудах, и увеличивается Vс, но в еще большей

степени возрастает скорость кровотока. Следовательно, при физических и психологических нагрузках вклад

кинетического компонента в работу сердца может достигать до 30% всей работы, а средняя мощность возрастает до 8 Вт.

При выполнении тяжелой физической работы тренированным человеком его р_ср достигает 16 кПа, V_c = 200 мл, и V = 3 м^.с^-1.

Тогда работа левого желудочка достигает А = 16^.10^3. 200^{. 10-6} +1^.10^3. 200^.10^-6. 9 = 3,2 + 0,9 = 4,1 Дж.

Средняя мощность возрастает до 8,2 Вт.

3. Мощность сердца.