Лекция №6 Сердечно-сосудистая система
жүктеу/скачать 82.5 Kb.
|
1 2
Лекция№6| Обзор показателей сердечно-сосудистой системы
Как любая из жизненно важных физиологических подсистем организма, сердечно-сосудистая система поражает наше воображение своей сложностью. Сердечная мышца и кровеносные сосуды работают согласованно, чтобы удовлетворять постоянно меняющиеся требования различных органов и служить сетью для снабжения и связи, поскольку с кровью перено сятся питательные вещества, продукты распада, гормоны и лекарственные препараты. Эта система необходима для жизни, но часто ставит в тупик физиолога, пытающегося выяснить многочисленные взаимодействия внутри нее самой. Для удобства мы можем подразделить основные показатели работы сердечно-сосудистой системы следующим образом: ритм сердца (PC) —частота сокращений сердца; сила сокращения сердца (сила, с которой оно накачивает кровь); минутный объем сердца (количество крови, проталкиваемой в 1 мин); артериальное давление (АД); 5) кровоток (локальные показатели распределения крови) Поскольку речь идет о замкнутой системе трубок внутри организма, ясно, что все эти факторы взаимосвязаны. Мы можем подразделить их и дальше. Например, минутный объем сердца — это производная величина, зависящая от частоты сокращений сердца и ударного объема, а ударный объемв свою очередь зависит от силы сокращения и от венозного притока. Артериальное давление, с другой стороны, зависит от ударного объема сердца и от периферического сопротивления (характеристики трубок, по которым течет кровь). Хотя все эти показатели взаимозависимы, каждый из них чем-то отличается от других. Шварц (Schwartz, 1971), например, показал, что фазические величины PC и АД, несмотря на их тесную взаимосвязь, не обнаруживают высокой корреляции. При современной технике измерений наибольшее значение для психофизиологии имеют ритм сердца, артериальное давление и объем кровотока. Силу сокращений и минутный объем сердца измерять с поверхности тела трудно (новейшие успехи в этой области будут рассмотрены несколько позже). Как и при исследовании электрической активности кожи, здесь очень важно различать тонические показатели, относящиеся к достаточно протяженному периоду времени (например, число сокращений сердца в 1 мин), и показатели фазической, быстро протекающей адаптации к данному моменту (например, интервалы между двумя или тремя последовательными сокращениями сердца). В общем можно считать, что тонические показатели PC и АД отражают общую степень мобилизации организма. Мнения о биологическом значении фазических изменений PC и АД более противоречивы (Obrist, 1976). Распределение крови по органам зависит от их относительной потребности в ней. В психофизиологических исследованиях изучение локального кровообращения занимает важное место. На рис. 5.1 схематически показано распределение крови по разным органам при физической нагрузке и в покое: Не удивительно, что основной эффект физической нагрузки выражается в заметном увеличении минутного объема сердца и в усиленном снабжении кровью мышц и кожи. Поскольку общий выброс крови возрастает, уменьшение доли крови, поступающей во внутренние органы, не обязательно означает, что кровоток в них уменьшается. Например, абсолютное количество крови, поступающей в мозг во время физической работы, больше, чем во время покоя, хотя доля ее в общем кровотоке снижается почти в три раза; кровоснабжение желудка и почек уменьшается лишь незначительно, несмотря на заметное уменьшение соответствующей доли.Такого рода эффекты учитывают, измеряя периферические показатели кровотока (обычно в конечностях). При усилении активности любого органа происходит локальное повышение метаболизма. В связи с этим органу требуется больше крови. Усиленное снабжение кровью осуществляется в основном благодаря расслаблению гладкой мускулатуры в стенках артериол данного органа. Периферические сосуды находятся, по-видимому, всецело под контролем симпатической нервной системы. Вазоконстрикция, т. е. сужение диаметра артериол, происходит при симпатической активации, а вазодилятация (расширение сосудов) — при ослаблении симпатического тонуса. Это опять-таки можно было бы объяснить с эволюционных позиций. В ситуации «борьбы или бегства», на которую реагирует симпатическая система, уменьшение периферического кровотока имеет определенный биологический смысл: поверхностное повреждение руки или ноги не вызовет сильного кровотечения. Периферический кровоток изменяется также при изменениях температуры. Когда вы берете кубик льда левой рукой, то сужение сосудов, сводящее к минимуму охлаждение крови, происходит только в левой руке. В обычных же условиях сужение сосудов руки привело бы к локальному понижению температуры кожи. При знакомстве с сердечно-сосудистой системой может иногда казаться, что нам более понятны физиологические различия между рядом характеризующих ее показателей, нежели физиологический смысл того, что мы в данный момент видим один тип реакции, а не другой. Однако мы начнем понимать мудрость природы только тогда, когда сосредоточим внимание на биологическом значении таких реакций. Физиологическая основа Сердце — наиболее важная мышца нашего тела. Об этом органе, имеющем форму кулака, мы редко думаем как о мышце, однако это так и есть. Этот орган поддерживает кровообращение и тем самым — снабжение всех тканей тела кислородом и питательными веществами, а также удаление ненужных продуктов метаболизма. Природа была достаточно мудра, создав сердце и мозг так, что мы сознательно не управляем их работой. Когда вы читаете эту страницу или ваше внимание сосредоточено на чем-либо ином, ваше сердце продолжает биться. Давайте посмотрим, какую работу проделывает в течение жизни этот орган весом около 400 граммов. Если в среднем сердце сокращается 70 раз в минуту, то за сутки это составит 100 000 раз, а за 70 лет жизни — более чем два с половиной миллиарда раз. За сутки сердце перекачивает более 40 000 литров крови, что за всю жизнь составляет более миллиарда литров. Работа, производимая при перекачивании всей этой крови, если бы ее можно было осуществить сразу, позволила бы поднять груз весом 10 тонн на высоту 10 миль. Эти поражающие воображение цифры еще раз напоминают нам об удивительных возможностях организма даже не очень сильного человека. Относительно животных можно сказать, что в покое частота сокращений сердца варьирует у них в зависимости от размеров тела и характера нормальной активности. У крысы она составляет 400 в минуту, тогда как у слона — 25, а у кита — что-то около 5 в минуту. В организме человека циркулирует около 5 литров крови (это было установлено еще в XVIII веке наблюдениями над обезглавленными преступниками). Кровь течет по системе тонких трубочек; богатая кислородом кровь выходит из сердца по аорте и направляется к различным органам по артериям и артериолам; затем она проходит через капилляры, стенки которых состоят из одного слоя клеток и пропускают питательные вещества из крови в ткань, а отходы метаболизма — в обратном направлении. Затем по венулам и все более крупным венам кровь возвращается к сердцу. Если сложить капилляры взрослого человека в одну длинную трубку, то она протянется от Бостона (Массачусетс) до Хобокена (Нью-Джерси) и обратно примерно 150 раз (что составит около 100 000 километров). Сердце снова и снова посылает кровь по этому лабиринту, никогда не уставая и не приостанавливая неблагодарную работу по поддержанию нашей жизни. Сердечно-сосудистая система должна не только постоянно удовлетворять потребность тела в питательных веществах, но и принимать надлежащие меры, когда потребность какого-либо органа возрастает. Простой зевок с потягиванием требует значительного перераспределения ресурсов, и кровь приливает к соответствующим группам мышц. Кроме того, через коронарную систему сердце должно питать само себя. И тем не менее независимо от того, как мы перенапрягаемся или недогружаем себя, оно продолжает качать кровь. На рис. 5.2 схематически представлено сердце, а на рис. 5.3 — вся система кровообращения. Сердце состоит из четырех камер, которые действуют как два спаренных насоса. Богатая кислородом кровь попадает из левого желудочка в большой круг кровообращения; здесь она по артериям идет к различным органам, где отдает питательные вещества и кислород и принимает ненужные продукты обмена, а затем по венам возвращается назад к сердцу — к правому предсердию. В малом {легочном) круге кровообращения уже бедная кислородом кровь проходит через легкие. При этом она выходит из желудочка по легочной артерии (единственной в организме артерии с кровью, бедной кислородом), а затем течет по капиллярной системе легких, где отдает углекислоту и пополняет свои запасы кислорода, после чего идет к левому предсердию по легочной вене. Разумеется, циркуляцию крови поддерживает четкий цикл определенных процессов в самом сердце. Сердечный цикл делится на две главные части: систолу, т. е. сокращение сердечной мышцы, и диастолу — ее расслабление. В систоличе ской фазе давление крови достигает максимума в момент выталкивания крови из сердца. Во время диастолы давление снижается до минимума, когда захлопываются клапаны желудочков, препятствуя обратному току крови. Открывание и закрывание этих и других клапанов производит знакомый нам звук биения сердца в груди — «лаб-дап». Звук «лаб» получается при быстром закрытии клапанов между предсердиями и желудочками, которое сопровождается сокращением толстых мышечных стенок желудочков, а «дап» — при резком закрытии аортального и легочного клапанов. Когда в этих звуках отмечаются аномалии, говорят о шумах в сердце, наличие которых означает, что клапаны закрываются неплотно. Прослушав тоны сердца с помощью стетоскопа, опытный кардиолог может определить характер заболевания, связанного с этими клапанами. Артериальное давление (АД) Другой общеизвестный показатель работы сердечно-сосудистой системы — артериальное давление крови, т. е. сила, создающаяся в артериях, когда кровь встречает сопротивление в периферических сосудах. Как мы уже упоминали, АД изменяется на протяжении сердечного цикла; оно достигает максимума во время систолы (сокращения сердца) и падает до минимума в диастоле, когда сердце расслабляется перед следующим сокращением. Обычно обе крайние величины — «систолическое» и «диастолическое» давление — приводят вместе в виде дроби. Систолическое АД по определению всегда будет выше диастолического. Эти величины выражают в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.— обычные единицы для измерения давления). Нормальное АД здорового человека в покое бывает около 130/70 мм рт. ст., несколько варьируя в зависимости от возраста и физического состояния. Некоторые исследователи оперируют также пульсовым давлением, которое представляет собой разность между систолическим и диастоли-ческим давлением и в норме составляет окло 60 мм рт. ст.- У человека давление считают повышенным, если оно в покое больше 140/90. Гипертония — одна из главных болезней в нашем обществе, в котором так много стрессирующих факторов. Примерно у пятой части всех американцев давление повышается хоть когда-нибудь в жизни, и более половины этих людей в конце концов погибают от гипертонии. Около 90% больных с повышенным давлением страдает так называемой «эс-сенциальной» гипертонией. Этот термин означает, что в таких случаях не находят никакой физиологической причины подъема давления и оно повышается, видимо, вследствие психологического стресса. Наиболее прямой способ измерения АД — это введение в крупную артерию чувствительного датчика давления. Эта процедура, связанная с введением канюли, может быть болезненной и до известной степени опасной. Она не годится для повседневного применения в лаборатории и в кабинете врача. Клиническое измерение АД производят непрямым и несколько менее точным методом — с помощью сфигмоманометра Этот метод основан на открытии, сделанном в 1906 году ■ русским врачом Коротковым, которое заключалось в том, что с помощью прижатого к артерии стетоскопа или микрофона можно обнаружить ее пульсацию, если создать препятствие для периферического кровообращения. Звуки, которые при этом слышны, называют тонами Короткова. Обычно на ногу или на руку надевают резиновую манжету, наполняемую воздухом. По мере накачивания в нее воздуха коротковские тоны исчезают. Это свидетельствует о том, что кровь более не проходит через сосуд и что давление в манжете выше максимального, т. е. систолического АД. Затем воздух из манжеты медленно выпускают до тех пор, пока в такт с биениями сердца не появятся первые тоны Короткова. Величину, давления в манжете, которую можно определить по прикрепленному к ней манометру, Считают в этот момент равной систолическому АД, хотя она на самом деле несколько ниже истинного систолического давления. Затем воздух продолжают выпускать, пока тоны не исчезнут совсем; это признак того, что манжета уже совсем не препятствует току крови и, значит, давление воздуха в ней опустилось ниже диастолического. В сравнении с прямым измерением давления в артерии этот метод дает как для систолического, так и для диастолического давления величины, заниженные примерно на 10 мм рт. ст. Кроме того, показания сильно зависят от изменений в уровне давления от одного сокращения сердца к другому, и поэтому для надежного определения величины АД недостаточно однократного измерения (Tursky, 1974a). Хотя для целей диагностики такой метод вполне достаточен, психофизиологу часто требуются данные о кратковременных фазических изменениях АД во время выполнения испытуемым какого-либо задания. Получить такие данные, не прибегая к введению канюли, чрезвычайно трудно. Раньше использовали самый простой способ — надували манжету до уровня, лежащего посередине между уровнями систолического и диастолического АД, а затем регистрировали изменения давления воздуха в аппарате. Такое измерение «относительного давления крови» до сих пор применяют в практике профессиональной детекции лжи, однако этот метод имеет ряд недостатков. Помимо неудобства для испытуемого, получаемые при этом данные отражают также изменения объема руки, так что, строго говоря, это уже не «чистое» изменение АД. В настоящее время существует ряд автоматизированных способов прослеживания сдвигов АД — применяются манжеты, наполняющиеся воздухом автоматически в ответ на коротковские тоны, которые улавливаются прикрепленным к руке микрофоном. Одна из таких систем описана в Приложении А. К факторам, определяющим величину АД, относятся ритм сердца, сила его сокращения, ударный объем (характеристики накачивающей функции) и периферическое сопротивление (характеристики сосудов, например их эластичность). Система кровообращения работает на основе принципа градиента давления: с каждым шагом на пути крови давление снижается; к моменту возвращения крови в сердце оно составляет всего лишь 1—2 мм рт. ст. Один из главных физиологических механизмов гомеоста-тического поддержания АД на определенном уровне — это действие барорецепторов дуги аорты и каротидного синуса (синуса сонной артерии — arteria carotis — одной из главных артерий, снабжающих кровью мозг). С повышением давления частота разрядов этих рецепторов возрастает, они воздействуют на центры продолговатого мозга и вызывают рефлекторное замедление ритма сердца и расширение артерий, а это в свою очередь снижает давление. Известен ряд случаев, когда такой рефлекс возникал при ношении слишком узких воротничков (сонные артерии расположены с обеих сторон на шее); при этом затруднялся приток крови к мозгу, в особенности у пожилых людей, у которых стенки артерий менее эластичны, чем у молодых. Джон и Беатрис Лэйси высказали предположение, что барорецепторы могут влиять и на другие отделы ЦНС. К этой гипотезе мы вернемся позже. Итак, артериальное давление — это еще один общий показатель функции сердечно-сосудистой системы. Механизмы его регуляции отличны от механизмов регуляции сердечного ритма, но связаны с ними. жүктеу/скачать 82.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2