Частота сердечных сокращений

Частота сердечных сокращений является важным механизмом регуляции минутного объема кровообращения. Этот механизм обеспечивает необходимые реакции во всем диапазоне непредельных физических нагрузок. В этом его принципиальное отличие от второго механизма, регулирующего минутный объем кровообращения, - ударного объема крови. Таким образом, частота сердечных сокращений обеспечивает увеличение минутного объема кровотока как при небольших, так и при интенсивных физических нагрузках.

Роль частоты сердечных сокращений в обеспечении мышечной работы, ее вклад в изменение минутного объема кровообращения до последнего времени исследовались на основании стахостической информации, получаемой в процессе регистрации частоты сердечных сокращений при нагрузках различной интенсивности и длительности. Опубликованные в литературе многочисленные исследования не дают представления о реальном влиянии частоты сердечных сокращений на динамику кровообращения при физической нагрузке.

В последние годы появилась возможность преодолеть этот недостаток путем использования специального прибора - автокардиолидера (В. М. Зациорский, А. М. Мачин, В. Д. Чепик, 1968; Н. А. Корягин, 1969, и др.). Этот прибор представляет собой простое кибернетическое устройство, в котором осуществляется сопоставление реальной частоты сердечных сокращений у спортсмена, выполняющего нагрузку с запрограммированной частотой сердечных сокращений. Если между реальной и запрограммированной частотой сердечных сокращений нет соответствия, то автокардиолидер подаст звуковой сигнал испытуемому, указывающий на необходимость увеличить или уменьшить интенсивность педалирования на велоэргометре. Благодаря выполнению этого приказа частота сердечных сокращений у испытуемого достигает запрограммированной величины.

Как показано на этом рисунке, в обычных условиях при мышечной работе деятельность сино артериального узла корригируется по меньшей мере одной цепью обратной связи , начинающейся в некотором гипотетическом сравнивающем устройстве несоответствие между количеством доставляемого кислорода к мышцам и 02-запросом мышц формирует в СУа управляющие сигналы, которые, поступая в центры управления кровообращением, обеспечивают - положительную хронотропную стимуляцию сердца. В результате увеличивается частота сердечных сокращений, растет минутный объем кровообращения и, следовательно, повышается транспорт кислорода, обеспечивая кислородный запрос мышц.

Если человек выполняет мышечную работу с автокардиолидером, то синоатриальный узел оказывается охваченным ужа обратными связями по более сложной схеме. Из сравнивающего устройства сигнал рассогласования через слуховой анализатор поступает в центры управления движениями, изменяющими мышечную активность. Если сигнал в СУ] возник в связи с недостаточно высокой частотой сердцебиений у испытуемого относительно запрограммированной, то работа мышц увеличивается, растет кислородный запрос и СУг начинает корригировать работу синоатриального узла, как это описано выше, повышая частоту сердечных сокращений.

Для изучения прямых эффектов повышения частоты сердечных сокращений на минутный объем кровотока и ударный объем крови Л. Ф. Синяков совместно с нами (1973) произвел специальное исследование, в котором приняли участие 46 спортсменов в возрасте 18-30 лет. Исследование проводилось при положении испытуемого. Текущая информация о частоте пульса испытуемого вводилась в автокардиолидер, сконструированный в нашей лаборатории (В. Л. Уткин, В. Д. Чепик, В. Я.Поляков, 1971). Сигнал рассогласования поступал из автокардиолидера к испытуемому с помощью ушного телефона. После установления программы на автокардиолидере испытуемый начинал педалировать, добиваясь изменениями мощности работы исчезновения сигнала рассогласования. С этого момента частота сердечных сокращений испытуемого соответствовала заданной или отклонялась от нее не более чем на ±2%. Предварительный расчет мощности физической нагрузки (Мх), необходимой для развития запрограммированной тахикардии, велся по формуле, где N\ и N2- мощности двух небольших нагрузок, задававшихся испытуемому до основного эксперимента; Hi и г - частоты пульса, зарегистрированные при этих нагрузках; fx- запрограммированная частота сердечных сокращений. Для исследования гемодинамики были выбраны следующие программы частот сердечных сокращений: 120, 130, 150, 170 удмин. Через 3-8 мин после начала работы на велоэргометре сердечный ритм у испытуемых уже соответствовал запрограммированному.

По мере увеличения запланированной частоты сердечных сокращений минутный объем кровотока прогрессивно возрастал. В диапазоне изменений пульса от 120 до 170 удмин минутный объем кровотока увеличивался почти линейно. Изменения систолического объема крови при возрастающей тахикардии подчиняются более сложной закономерности. Выявляются две зоны увеличения ударного объема крови. Первая зона характеризуется быстрым приростом этого показателя в диапазоне учащения пульса от исходного до примерно 120- 130 удмин. Вторая зона соответствует дальнейшему учащению пульса до 170 удмин и выше. В этой зоне прирост ударного объема крови (2 мл на 10 удмин) невелик по сравнению с первой зоной (8 мл на 10 удмин).

Таким образом, в данном случае мы имеем дело с первым типом изменения ударного объема крови при увеличении мощности физической нагрузки. Использованный нами технический прием позволяет ответить на некоторые другие вопросы, к числу которых можно отнести влияние уровня индивидуальной работоспособности. При фиксированной частоте сердечных сокращений индивидуальный уровень общей физической работоспособности оказывает существенное влияние как на минутный объем кровотока, так и на ударный объем крови. У спортсменов с высокой общей физической работоспособностью величина минутного объема кровообращения оказывается более высокой на протяжении всего диапазона изучаемых частот пульса, чем у спортсменов с более низкой работоспособностью. Эти данные не противоречат результатам, приведенным выше, где указывалось на отсутствие влияния уровня работоспособности на величины минутного объема кровообращения при различных мощностях физических нагрузок. Спортсмены с высокой общей работоспособностью достигают запланированной частоты сердечных сокращений при меньшей мощности физической нагрузки, нежели спортсмены с низкой физической работоспособностью. Сказанное подтверждается данными исследования ударного объема крови. У спортсменов с высокой физической работоспособностью во всем диапазоне частот пульса ударный объем крови был выше, чем у спортсменов с относительно сниженной величиной физической работоспособности.

Из представленных данных видно, что на частоту сердечных сокращении при непредельных физических нагрузках существенное влияние оказывает уровень индивидуальной физической работоспособности. Эта проблема была специально исследована (Б. Г. Любина, 1977). Изучалось изменение частоты сердечных сокращений у спортсменов с различным уровнем работоспособности, которая оценивалась по данным теста PWC\jo. Как следует из этого рисунка, кривые, построенные но средним данным, располагаются одна под другой в точном соответствии с группами физической работоспособности. Наиболее высокая частота пульса на различных по мощности физических нагрузках наблюдалась у спортсменов I группы. У этих спортсменов при мышечной работе мощностью 900-1000 кгммин частота сердечных сокращений достигала 165 удмин. Сходная частота пульса отмечалась у спортсменов II группы лишь при мощности физической нагрузки, равной 1200 кгммин, а у спортсменов III группы - при мощности физической нагрузки, равной 1500 кгммин. Спортсмены с высокой и сверхвысокой физической работоспособностью достигали сходной частоты пульса при физических нагрузках мощностью 1600-1900 кгммин. . Таким образом, выявлена четкая зависимость высоты хронотропной реакции сердца на физическую нагрузку у спортсменов с различным уровнем физической работоспособности. Чем выше физическая работоспособность, тем ниже частота сердечных сокращений при прочих равных условиях. Это свидетельствует о том, что у спортсменов с высокой физической работоспособностью отмечается наиболее экономичная работа сердца. Можно полагать, что сказанное является объективым показателем роли спорта в профилактике сердечной патологии. Такое спортивное сердце не только более производительно, но и, что особенно важно, оно работает более экономично.

Представленные данные о зависимости систолического объема крови и частоты сердечных сокращений от уровня физической работоспособности позволяют проанализировать взаимоотношения этих физиологических параметров между собой. Этот вопрос является чрезвычайно важным для изучения общей производительности сердца у спортсменов с различной физической работоспособностью.

Были произведены сопоставления величин ударного объема и частоты сердечных сокращений при сходных условиях эксперимента, с одной стороны, и с различной физической работоспособностью - с другой.

Как следует из рисунка, при мощности мышечной работы, равной 600 кгммин, соотношение между частотой сердечных сокращений и ударным объемом крови в разных группах спортсменов с различной физической работоспособностью оказывается однотипным. Однотипность соотношений состоит в том, что у спортсменов с низкой физической работоспособностью частота сердечных сокращений при работе данной мощности является самой высокой, а ударный объем крови, напротив, наиболее низкий. В группах с высокой физической работоспособностью, наоборот, частота сердечных сокращений наиболее низкая, а ударный объем крови наиболее высокий. Влияние целенаправленного повышения физической работоспособности у спортсменов на основные кардио- и гемодинамические показатели. У лиц с высокой физической работоспособностью закономерно обнаруживается оптимальный режим работы сердца. Он выражается в том, что реакция на одну и ту же физическую нагрузку у таких спортсменов, выражающаяся в увеличении общей производительности сердца приводит к тому, что кровоснабжение органов и тканей осуществляется главным образом за счет увеличения систолического объема крови при относительно низкой частоте сердечных сокращений.