Работа сердца

Сердце выполняет работу, создавая давление и сообщая крови кинетическую энергию.

Работа любого желудочка может быть вычислена по следую­щей формуле:

где Q — выброс крови из желудочка за одно сокращение (мл); R — сопротивление кровотоку на выходное или среднее давле­ние в аорте или легочной артерии; q — ускорение силы тяжести (9,8 м/с²).

Для левого желудочка взрослого здорового человека характерны следующие данные: Q = 80 мл; R = 100 мл рт. ст. (или 1,36 М • Н₂0); о = 0,5 м/с; работа равна 80-1,36+1 /2(20/9,8) = 109 + 1 = 110 г-м (грамм-метр) за одно сокращение. При частоте сердцебиений 70 уда­ров в минуту, работа в минуту равна 7,7 кгм.

Поскольку каждый миллилитр кислорода (0₂), используемый серд­цем, эквивалентен примерно 2,06 кгм, работа левого желудочка за минуту, равная 7,7 кгм, эквивалентна примерно 3,7 мл кислорода.

В норме правый желудочек создает гораздо меньшее давле­ние, поэтому его работа в минуту намного меньше; общая работа

желудочков эквивалентна потреблению 4,5 мл 0₂. Общее потреб­ление 0₂ сердцем значительно выше и составляет примерно 30 мл в минуту.

Отношение количества 0₂, эквивалентного произведенной ме­ханической работе, к общему количеству кислорода, использован­ному в течение минуты, отражает механическую эффективность сердца. В данном примере она равна 15%.

Работа левого желудочка, перекачивающего при среднем дав­лении 100 мм рт. ст. (135 г/см²) 5 л (5000 см³) крови в минуту, составляет: 5000 • 135 = 675 000 г • см = 6,75 кг • м (за 1 мин).

Коэффициент полезного действия (КПД) сердца

КПД, равный отношению совершенной работы к затраченной энергии составляет всего 14—25%, что говорит о значительных потерях энергии.

При физической работе (нагрузке) и тренировке КПД сердца может увеличиваться. При повышении АД нагрузка на сердце ста­новится больше, а КПД уменьшается. Поэтому для облегчения ра­боты сердца желательно, чтобы кровяное давление было сравни­тельно низким, а сердечный выброс — большим.

В покое у молодых лиц работа сердца по сообщению крови кине­тической энергии составляет лишь около 3—4% от общей работы

Работа сердца за удар — внешняя работа, совершаемая серд­цем за одно сокращение. По представлениям О. Франка, механиче­ская работа сердца равна сумме работ: по перемещению ударного объема крови против давления в магистральных артериях, по со­общению крови кинетической энергии, по созданию упругого на­пряжения в стенке миокарда и по передвижению участка сердца. Из этой суммы (по О. Франку) следует вычесть потенциальную энергию упругих сил, действующих в миокарде, и кинетическую энергию притекающей к сердцу крови. Однако значительно чаще работа сердца за удар определяют как сумму работ по перемеще­нию ударного объема крови против давления в магистральных ар­териях и сообщению этой крови кинетической энергии:

сердца за удар. Однако при физической нагрузке, а также у пожи­лых людей (в обоих случаях скорость тока крови в аорте возраста­ет) работа по сообщению крови кинетической энергии существенно выше.

Факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам — в каждом сегменте сосудистого русла движение крови осуществ­ляется за счет перепада давления на его проксимальном и дисталь-ном концах. В сосудистом русле различают силы, действующие на кровь в противоположных направлениях. Одно направление обес­печивается деятельностью сердца (создает энергию, расходуемую по мере продвижения крови), изменением тонуса сосудов, сокра­щением поперечно-полосатой мускулатуры. В другом направлении сила обеспечивается присасывающей функцией грудной клетки и сердца. Венозное давление в сосудах, находящихся внутри груд­ной клетки, ниже, чем в экстраторакальных венах, что способст­вует созданию перепада между давлением в венах и правым пред­сердием.

Дата добавления: 2015-05-09