Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

Реакция сердечно-сосудистой системы на локальную и глобальную мышечную работу

Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

Орел В. Р., Селуянов В. Н.

В практике спорта принято оценивать работоспособность сердечно-сосудистой системы по показателям — максимальное потребления кислорода (МПК) или по мощности при достижении частоты сердечных сокращений (ЧСС) 170 уд/мин.

В восьмидесятые годы стали появляться научные публикации, в которых обсуждалась проблема корректности оценки производительности ССС по МПК. Поскольку имеются случаи, когда спортсмен отказывается от выполнения работы на следующей ступеньке мощности, хотя ЧСС может быть менее 150 уд/мин.

Обычно это случается при выполнении локальной мышечной работы или при педалировании на велоэргометре с низким темпом (60 и мене оборотов в минуту). В связи с этим возникает проблема корректной оценки производительности ССС и разработки соответствующих методических рекомендаций.

В связи с этим рассмотрим особенности физиологии активации сердечной деятельности при выполнении физических упражнений и реакцию организма на выполнении нагрузок локального и глобального характера.

Предполагается, что реакция сердечно-сосудистой системы определяется изменением импульсации, поступающей к сердцу от симпатической и парасимпатической системы и состояния перефирического аппарата — сосудов и мышц. Импульсация, поступающая к сердцу, зависит от степени активации мышц, концентрации в крови кислорода, углекислого газа, ионов водорода.

Физиология активации сердечной деятельности

Ритмические сокращения сердца возникают под действием импульсов от синоатриального узла, расположенного в правом предсердии. От этого узла возбуждение распространяется по предсердиям к атриовентрикулярному узлу, а затем по пучку Гисса к миокардиоцитам желудочков.

Миокардиоциты возбуждаются в соответствии с законом «все или ничего», т. е. каждая клеточка сердца в цикле сокращения работает с максимальной интенсивностью.

Это означает, что клетки миокарда всегда находятся на предельном уровне гиперплазии митохондрий по отношению к миофибриллам.

Сердечные центры продолговатого мозга и моста управляют деятельностью сердца. От этих центров идут парасимпатические и симпатические нервы. Парасимпатическая инервация сердца связана с ветвями блуждающего нерва, которые идут к предсердиям в области шеи.

Правая ветвь блуждающего нерва иннервирует правое предсердие и управляет частотой сердечных сокращений, а левая — иннервирует атриовентрикуляреный узел и управляет проведением импульсов в этом отделе проводящей системы сердца. Симпатическая иннервация активирует все отделы сердца, эти нервы отходят от верхних грудных отделов спинного мозга.

Из нервных окончаний симпатической нервной системы выделяется медиатор — норадреналин, поэтому катехоламины крови также влияют на ускорение ритма сердца.

Без влияния нервной системы ритм сердца в покое очень высокий, поэтому в норме у человека преобладает активность блуждающего нерва — парасимпатических влияний над симпатическими.

Активизация симпатических влияний приводит к росту силы и частоты сердечных сокращений, уменьшению конечнодиастолического (из-за повышения тонуса миокарда) и конечносистолического (из-за увеличения силы сокращения) объема левого желудочка.

В рефлекторной регуляции кровообращения важное значение имеет область разветвления общей и сонной артерии — каротидный синус. От каротидного синуса идут нервы в продолговатый мозг. Поэтому механорецепторы каротидного синуса участвуют в активации симпатической и парасимпатической нервной систем.

В каротидном синусе расположены также хеморецепторы чувствительные к напряжению кислорода и углекислого газа артериальной крови. Важнейшей функцией хеморецепторов является регуляция дыхания, импульсы от них поступают как в «дыхательные», так и в «циркуляторные» центры продолговатого мозга.

Снижение концентрации кислорода и увеличение концентрации углекислого газа приводят к росту глубины и частоты дыхания. Роль увеличения концентрации углекислого газа в артериальной крови в физиологии дыхания и кровообращения недооценивается, поскольку средняя концентрация этого газа в крови при интенсивной физической работе снижается.

Однако, если учесть пульсирующий характер крови и потока воздуха в легких, частота которых существенно различается, например, при выполнении физической нагрузки ЧСС может быть 150 уд/мин, а частота дыхания только 30 циклов/мин. Следовательно, в момент выдоха в нескольких порциях артериальной крови парциальное давления кислорода и углекислого газа должны быть как в венозной крови.

Можно предположить, что этот фактор и является наиболее существенным в повышении ЧСС и частоты и глубины дыхания при выполнении физических нагрузок. Эта гипотеза прекрасно согласуется с экспериментальными физиологическими данными при проведении ступенчатого теста.

Сравнение реакции сердечно-сосудистой системы при работе руками и ногами

В работе G. Borg, H. Hassmen, M. Lagerstrom. (Herceived exertion related to heart rate and blood lactate during arm and leg exercise. // Eur. J. Appl. Physiol., 1987. — N65. — P. 679–685.) изучалась реакция организма человека на выполнение ступенчатого теста на велоэргометре при работе руками и ногами. В исследовании использовались следующие методы исследования.

Эргометр — EM369 специально для рук. Эргометр Монарк для ног, Mingograph для регистрации (HR) ЧСС, лактат определялся энзиматическим методом ( Hoharst, 1962). Мощность для ног задавалась следующими ступеньками: 40-70-100-150-200 Вт. Для рук 20-35-50-70-100 Вт. Темп 60 об/мин.

Испытуемыми были практически здоровые мужчины: количество 8, возраст 26 лет (б = 1,0), длина тела — 178,0 см (б = 4,0), вес — 72,0 кг (б = 7,0).

На рис. 1 представлены результаты исследования.

Рис. 1. Взаимосвязь между ЧСС, лактатом и мощностью для ног и рук.

Видно, что у спортсменов при одном и том же сердце существенно различаются реакции сердечно-сосудистой системы на работу руками и ногами. В данном случае начальное значение ЧСС совпало, затем видно, что в мышцах рук начала образовываться молочная кислота и вместе с этим начала расти ЧСС.

В мышцах рук практически сразу же начинает накапливаться молочная кислота, поскольку они не тренированы. В мышцах ног молочная кислота на первых ступенях не накапливается, поскольку должны рекрутироваться пока окислительные мышечные волокна, поэтому нет чрезмерной активизации деятельности ССС.

Из рис видно, что PWC170 составило при работе руками 100 Вт, а ногами 200 Вт.

Причем, сердце и кровь остаются одними и теми же, поэтому данные, полученные на ЧСС — 170 уд/мин не показывают только работоспособность сердечно-сосудистой системы, как это принято говорить. Роль активных мышц играет не менее важное значение.

Очевидно, что мышечная композиция (количество и сила окислительных, промежуточных и гликолитических мышечных волокон) и капилляризация определяют характер реакции ЧСС на выполняемую работу в ступенчатом тесте.

Следует заметить, что на рис. 1 представлены средние данные по 8 испытуемым, поэтому не видны индивидуальные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

Таким образом, МПК и PWC170 являются интегральными показателями, количественное значение которых зависит не только от производительности ССС, но и от состояния мышц.

Индивидуальные особенности реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем на выполнение ступенчатого теста руками и ногами

В эксперименте принял участие ЗМС по борьбе самбо и дзюдо весом 100 кг и ростом 185 см. Он выполнял ступенчатые тесты руками и ногами. При работе руками и ногами нагрузка изменялась по 5,0 Н. Темп педалирования 75 об/мин.

На рис. 2 представлены результаты тестирования. Видно, что у хорошо подготовленного борца увеличение ЧСС и Вентиляции идет одинаково до уровня аэробного порога. Затем ЧСС при работе руками становится несколько больше. Показатели анаэробного порога фиксируются на разных ступеньках при работе руками и ногами (35 Н и 50 Н).

Можно предположить что при хорошей каппиляризации мышц и большой мышечной массе рук нет принципиальных различий в ходе развития реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Только рекрутирование в мышцах рук промежуточных мышечных волокон усиливает стимуляцию работы ССС.

Рис. 2. Изменение ЧСС и вентиляции в ступенчатом тесте при работе руками и ногами у ЗМС по борьбе самбо. Стрелки показывают моменты появления АэП и АнП.

Рассмотрим другой вариант изменения индивидуальных данных в ходе лонгитудинального исследования гребца байдарочника. Этот спортсмен выполнял упражнения преимущественно для мышц пояса верхних конечностей, поэтому существенно изменялись характреристи мышц рук, а показатели мышц ног оставались неизменными.

Рис. 3. Функциональное состояние спортсмена.

Спортсмен участвовал в тренировочном процессе более 2 лет. Тренировочный процесс начинается с определения функционального состояния спортсмена. На рис. 3. представлены данные этого обследования. Прежде всего обратим внимание на существенное расхождение зависимостей «ЧСС-мощность» для рук и ног.

Данные изменения ЧСС при тестировании ног показаны нижней наклонной линией. Расчеты показали, что потенциальная возможность сердца по доставке кислорода к мышцам ног составляет МПК = 5,4 л/мин. Реальное потребление кислорода при работе руками составило МПК = 3,2 л/мин.

Причем, линия зависимости «ЧСС-мощность» (04, 1997) для рук идет значительно выше, такой же зависимости для ног, следовательно, можно предположить, что уже с первой ступеньки в рекрутированных мышечных волокнах начинает разворачиваться анаэробный гликолиз.

Неметаболический СО2 начинает действовать возбуждающе на хеморецепторы каротидного синуса аорты, что приводит к усилению возбуждения сосудо-двигательного и дыхательного центров. Поэтому, как можно предположить, ЧСС при работе руками располагается систематически выше, а аэробного порога вообще невозможно определить.

Анаэробный порог был нами обнаружен на уровне 90 Вт, при ЧСС = 115 уд/мин.На основе полученных данных можно сделать вывод, что основным лимитирующим звеном физической работоспособности при работе руками являются окислительные мышечные волокна, которые обладают ничтожно малой силой.

Можно предположить, что с ростом силы медленных мышечных волокон создадутся благоприятные условия для развития митохондриальной системы этих МВ. Сердце у данного спортсмена никак не может лимитировать работоспособность в гребле на байдарке.

Таким образом, тренировочный процесс должен быть направлен на увеличение силы медленных мышечных волокон мышц пояса верхних конечностей и на увеличение аэробных возможностей (массы митохондрий) во всех мышечных волокнах этих мышц.

После выполнения соответствующей тренировочной работы (статодинамические упражнения для роста силы окислительных и промежуточных мышечных волокон, специальных тренировок на байдарке) видно изменение зависимостей «ЧСС —мощность». Гребец стал показывать данные сходные с представленными значениями у борца.

До уровня аэробного порогога нет различия в работе мышц рук и ног. (Гребец стал мастером спорта и чемпионом России среди молодежи).

Потенциальное максимальное потребление кислорода

Гипотеза

Экспериментально затраты на перемещение ног можно определить в результате сравнения кривых «ЧСС-мощность» при выполнении ступенчатых тестов с темпом 75 об/мин и 120 об/мин. На рис. 3 представлены результаты тестирования одного спортсмена в двух тестах.

Видно, что при низком темпе (75 об/мин), после рекрутирования всех окислительных мышечных волокон, сопротивление составило 20 Н, частота сердечных сокращений стала приростать быстрее, поскольку начали рекрутироваться мышечные волокна, в которых одновременно разворачиваются аэробный и анаэробный гликолиз.

Закисление крови приводит к освобождению связанного углекислого газа, эксцесс углекислого газа крови приводит к усилению дыхания и росту ЧСС.

В случае педалирования с высоким темпом (120 об/мин) на перемещение ног тратится более 100 Вт, поэтому даже при минимальной нагрузке (30 Вт) ЧСС высокая. Дальнейшее увеличение сопротивления на велоэргометре приводит к росту ЧСС с приростом, адекватным наклону линии «ЧСС — мощность» при выполнении тестирования с темпом 75 об/мин.

Ударный объем сердца будет увеличиваться, если в период диастолы будет усилено влияние блуждающего нерва и приток крови. Поэтому при средних нагрузках ударный объем сердца растет, а при достижении частоты сердечных сокращений более 150 уд/мин прирост ударного объема сердца уменьшается и даже может начать уменьшаться.

Между минутным объемом кровообращения и потреблением кислорода при выполнении физической работы установлена линейная зависимость:

МОК = 4,6 + 5,7 × ПК (л/мин)

(Bevegard B. S., Shepherd J. T. Regulation of the circulation during exercise in man.
— Physiol. Rev. 1967. — V.47. — N 2. — P. 178–213.)

Причем, свободный член уравнения — 4,6, это минутный объем сердца в покое (а он существенно различается у людей), а коэффициент 5,7 видимо характеризует кислородную емкость крови (содержание гемоглобина в крови), процессы доставки кислорода из крови к активным мышечным волокнам. Следовательно, по этой формуле нельзя вычислить точное значение МОК, а лишь дать ему оценку.

Поскольку мощность педалирования на велоэргометре и потребление кислорода также линейно связаны:

ПК×5 (ккал/мин)×70 Вт = КПД×М = 0,22×М,

ПК = Мощность (Вт) /(75)

тогда по данным мощности педалирования до ЧСС 180–190 уд/мин можно определять МОК:

МОК = 4,6 + 5,7×Мощность/75 = 4,6 + 0,76×Мощность (Вт),

Например, если мощность равна 300 Вт, то минутный объем кровообращения должен быть в пределах 4,6 + 0,76×300 = 4,6 + 22,8 = 27,4 л/мин, а УОС при ЧСС 190 уд/мин составит:

УОС = МОК/ЧСС = 27,4 /190×1000 = 144 мл.

Механическая мощность при работе на велоэргометре складывается из внешней и внутренней. Внешняя мощность при постоянном темпе педалирования на механическом велоэргометре типа «Монарх» связана с преодолением силы трения на ободе маховика. Мощность вычисляется по формуле:

Мощность внешняя = Fтр×L оборота×Темп, где

F тр — сила трения, Н, L оборота — путь, который проходит точка маховика за один оборот шатунов, у Monark он равен 6 м, Темп — темп педалирования об/с.

Внутренняя механическая мощность может быть оценена по фурмулам В. Н. Селуянова и И. А. Савельева (1982) или экспериментально. В этой работе выполнена оценка затрат энергии на перемещение ног при педалировании на велоэргометре с разным темпом. Зависимость — «мощность — темп педалирования» описывается кубической параболой:

Wног = 0,164×(масса тела)×темп3 (Вт)

Eсли масса тела 70 кг, темп педалирования 2 об/с (120 об/мин), то

Wног = 0,164×70×23 = 91,8 (Вт).

Источник: https://MIPT.ru/education/chair/sport/science/physiology/work-28

Влияние физических нагрузок на организм человека, адаптация к нагрузке

Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

В результате взаимодействия нашего организма с окружающей средой происходит ряд закономерных изменений в структуре и функции всех тканей, органов и систем органов. На этом основана ключевая особенность всего живого – приспособление.

Без неё невозможно было бы развитие жизни на Земле. Стоит отметить, что у приспособительных реакций есть определённый предел.

При выходе за этот предел воздействия окружающей среды становятся губительными для организма, в результате чего возникают расстройства регуляции внутренних процессов.

Физические нагрузки

Физические нагрузки являются отличным примеров влияний окружающей среды.

Цель каждого человека, начавшего заниматься спортом, фитнесом или просто физической культурой, — заставить организм приспособиться к нагрузке.

В результате такого приспособления изменяется внешний вид, увеличиваются отдельные показатели функционирования всех внутренних систем, нервная система становится более устойчивой к стрессовым ситуациям.

Приспособление (адаптация) к физическим нагрузкам возникает с первого упражнения, с первого движения, выполненного на тренировке. При дальнейшем выполнении упражнений в силу вступают глубинные и основательные перемены в организме. На этом основано разделение разнообразных адаптационных механизмов в две более или менее чётко очерченные группы: срочная и долгосрочная адаптация.

Срочная адаптация

Срочная адаптация возникает сразу же при начале выполнения упражнений.

В условиях повышенной нагрузки приоритет организма сконцентрирован на работающей мускулатуре, которая требует усиленного притока питательных веществ, кислорода, а также оттока продуктов обмена веществ.

Таким образом, закономерно повышается активность сердечнососудистой системы: возрастает частота и сила сердечных сокращений, вырастает артериальное давление, а также изменяется тонус сосудов в различных частях тела таким образом, чтобы работающие органы получали крови больше, а «ненужные» в данный момент органы получали только необходимый минимум. Для доставки большего количества кислорода усиливается работа и дыхательной системы: увеличивается частота и глубина дыхания, кровеносные сосуды лёгких наполняются большим количеством крови.

Перечисленные процессы контролируются нервной и эндокринной системой. Головной и спинной мозг во время выполнения различных упражнений находятся в возбуждённом состоянии, так как приходится контролировать огромное количество процессов во всём организме.

Эндокринная система на момент выполнения упражнений переходит в режим «нападения».

Другими словами, в кровь поступает большое количество гормонов, которые обеспечивают мышцы достаточным количеством глюкозы, поддерживают работу дыхательной и сердечнососудистой системы на высоком уровне, а также тормозят неактуальные в данный момент биохимические процессы.

Долгосрочная адаптация

После прекращения воздействия нагрузки все изменения во внутренних органах возвращаются в исходное состояние. В зависимости от интенсивности нагрузки полноценное восстановление происходит в течение нескольких часов или нескольких суток.

Однако при регулярно повторяющихся нагрузках в игру вступает наиболее мощный приспособительный механизм нашего организма – генетический аппарат.

Благодаря сложным, ещё не до конца изученным, механизмам происходит активация множества ранее дремлющих участков ДНК, и организм постепенно приспосабливается к всё более и более тяжёлым нагрузкам. Этот процесс называется «долгосрочной адаптацией», которая затрагивает все внутренние органы.

Как пример, известно, что физически активные люди значительно реже болеют. Это связано с тем, что у этой группы людей иммунная система на порядок лучше выполняет свою работу, обеспечивая более надёжную защиту организма.

Влияние физических нагрузок на сердечно сосудистую систему

Сердечно сосудистая система представляет собой сложную систему трубок – сосудов, которые обеспечивают распространение крови с питательными веществами, кислорода и продуктов метаболизма к целевым тканям. От сердца к органам направляются артерии.

Они постепенно уменьшаются в диаметре по мере своего ветвления до тех пор, пока не превратятся в мельчайшие капилляры, стенка которых состоит из одного слоя клеток. Через капилляры происходят все обменные процессы. «Отработанная» кровь собирается в вены и направляется к сердцу. Круг повторяется.

Сердце — мышечный орган, своеобразный насос, который приводит в движение весь объём крови, который имеется в нашем теле.

Наиболее заметные изменения под воздействием физических нагрузок наблюдаются в сердце. Периодически повышающийся объём работы, выполняемый сердцем, приводит к гипертрофии миокарда. Этот процесс очень похож на рост скелетной мускулатуры.

Чем выше нагрузка, тем больше становится сердечная мышца.

Благодаря увеличению объёма сократительного аппарата сердце может выполнять свою работу более эффективно, то есть перекачивает большие объёмы крови с затратой меньшего количества энергии на единицу объёма мышцы.

Гипертрофия миокарда

Однако в гипертрофии миокарда есть и отрицательные стороны. При выполнении аэробных нагрузок (лёгкоатлетические упражнения, игровые виды спорта, плавание) происходит равномерное увеличение мышцы. Однако работа с большими весами оказывает не самое благоприятное влияние на сердце.

Хоть значимые изменения возникают спустя несколько десятилетий соответствующей работы, они могут сказаться на состоянии здоровья в дальнейшем. У тяжелоатлетов, бодибилдеров и особенно пауэрлифтеров возникает так называемая эксцентрическая гипертрофия миокарда.

Подобное наблюдается при гипертонической болезни. Суть этих изменений в том, что увеличение толщины внешней стенки левого желудочка превышает таковой межжелудочковой оболочки.

В результате такой асимметрии возникают определённые изменения в сократительной способности миокарда, а отдельные его участки находятся в состоянии хронического кислородного голодания.

Стоит отметить, что отрицательное влияние тяжёлых тренировок сказывается только при очень большом стаже тренировок. У большинства же спортсменов подобные изменения вовсе не успевают развиться до окончания профессиональной карьеры.

Что касается людей, которые занимаются спортом для себя, а не для рекордов, вероятность отрицательного влияния на сердце чрезвычайно мала.

Однако лицам, которые уже страдают проблемами с сердцем, стоит регулярно наблюдаться у врача с целью раннего выявления структурных изменений миокарда.

Со стороны сосудов также наблюдаются определённые изменения. В первую очередь это касается микроциркуляторного русла (мелких сосудов, которые занимаются непосредственно обменными процессами с тканями). В результате регулярных физических нагрузок повышается эффективность доставки крови в органы.

Начинают функционировать резервные капилляры, а также формируются новые анастомозы между отдельными сосудами. В итоге это приводит к более эффективной работе сосудистой системы органов. В первую очередь это касается сосудов мускулатуры и сердца. Кроме того, крупные сосуды постоянно тренируются под влиянием повышенного артериального давления.

Таким образом, организм адаптируется к перепадам давления и становится способным адекватно переносить стрессовые ситуации.

Влияние физических нагрузок на опорно двигательный аппарат

Для большинства тех, кто приходит в тренажёрный зал, фитнес центр или начинает заниматься тем или иным видом спорта, влияние на мышечную систему являются основной целью занятий.

Всем известно, что регулярные физические нагрузки при соблюдении режима, и специфической диеты оказывают благоприятное влияние на мускулатуру тела.

Эффекты тренировок на опорно-двигательный аппарат можно свести к следующему:

  • Повышение толерантности к физическим нагрузкам.
  • Увеличение общего объёма мышц.
  • Увеличение силы.
  • Увеличение выносливости.
  • Уменьшение количества подкожной жировой клетчатки и, соответственно, улучшение внешнего вида, рельефности мускулатуры.
  • Перестройка костных структур, приобретающих большую устойчивость к нагрузкам.
  • Увеличение гибкости связочного и сухожильного аппарата.

Под повышением толерантности к физическим нагрузкам подразумевается способность к затрате относительно меньшего количества энергии на выполнение той же нагрузки, ускорение восстановительных процессов в мышечных тканях. Эти положительные эффекты обеспечиваются целым комплексом приспособительных реакций, направленных на создание наиболее выгодных темпов биохимических реакции и создание оптимальных нервно-мышечных связей.

Объём мышц увеличивается за счёт активации синтеза сократительных белков в мышцах. Кроме того, мускулатура увеличивается в объёме за счёт отложения в клетках большего количества гликогена, скопления воды и развития соединительнотканного остова.

Эти процессы занимают достаточно много времени (которое может быть сокращено за счёт введения в организм анаболических стероидов извне). По результатам исследований оказалось, что наибольшие темпы прироста мышечной массы наблюдаются в течение первых 1-3 лет регулярных тренировок.

Поэтому данному этапу занятий необходимо уделить максимум внимания и по возможности консультироваться с опытным тренером.

Увеличение силы обеспечивается теми же процессами, что увеличение мышечной массы. Существует простая закономерность: чем больше поперечник мышечного волокна, тем оно сильнее. У этого правила есть свои исключения, однако они не столь распространены.

Кроме того, во многом сила человека обеспечивается не столько его мышцами, сколько тонкой настройкой регуляции мышечного сокращения со стороны нервной системы. Люди, которые только пришли заниматься в тренажёрный зал, часто замечают, что становятся сильнее уже через 1-2 месяца регулярных занятий. При этом мышечные объёмы изменяются незначительно.

Это объясняется тем, что в нервной системе за это время формируются новые, более эффективные связи, которые обеспечивают одновременное вовлечение в работу большего количества мышечного массива.

Влияние физических нагрузок на дыхательную систему

Так как во время тренировок повышается необходимость в кислороде, то закономерны изменения в дыхательной системе. Замечено, что у тренированных людей выше дыхательный объём лёгки – объём воздуха, который проникает в лёгкие при дыхании. Подобные изменения обеспечивают организм более эффективными механизмами газообмена. Это находит своё отражение в интересном наблюдении.

В состоянии покоя у спортсмена и нетренированного человека значительно отличается частота дыхания. Взрослый здоровый человек, который никогда регулярно не занимался спортом, в минуту совершает около 16-18 дыхательных движений. В то же время спортсмены могут совершать 8-10 вдохов за тот же промежуток времени.

Это указывает на то, что их дыхательная система способна более эффективно выполнять свою работу.

Алексей Динулов, Элит — Тренер FPA

Источник: http://leaderfit.ru/workout/vliyanie-fizicheskix-nagruzok-na-organizm-cheloveka.html

Возрастные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку

Особенности реакций сердечно-сосудистой системы на нагрузку.

46. Возрастные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку

Реакция детского организма на физическую нагрузку меняется по мере роста и развития организма. На динамическое физическая нагрузка дети и подростки реагируют повышением частоты сердечных сокращений, максимального артериального давления. Чем меньше возраст ребенка, тем в большей степени они реагируют даже на небольшое физическая нагрузка.

  Дети и подростки, которые занимаются физической культурой и трудом строго нормируемыми нагрузками, тренируют сердечно-сосудистую систему, повышают ее функциональные и резервные возможности. В них возрастает работоспособность, выносливость организма по сравнению с нетренованими сверстниками.

В ответ на физическую нагрузку увеличивается объем крови, который прокачивается сердцем за минуту (минутный объем крови). У тренированных детей это происходит за счет скорее увеличение систолического объема чем частоты сердечных сокращений.

Во время максимальных физических нагрузок у тренированных подростков, в отличие от нетренированных, минутного объема крови достаточно для обеспечения всех органов кислородом.   У школьников-спортсменов после дозированной физической нагрузки (20 приседаний за 30 сек.

) частота сердечных сокращений увеличивается на 60-70% (у нетренированных на 100%), максимальное артериальное давление повышается на 25-30%, минимальный снижается на 20-25% (в нетренированных соответственно на 40% и 5-10%).

У подростков со скрытой недостаточностью сердечно-сосудистой системы эти показатели еще хуже: максимальное артериальное давление снижается, минимальный – повышается, время на восстановление сил продолжается более 3 мин., появляется одышка, головокружение.

Если такие же признаки появляются у спортсменов, это является свидетельством перетренировки организма вследствие неправильно нормированных физических нагрузок.  Во время статического физической нагрузки (длительное сидения, стояния и т.д.) растет и максимальный и минимальный артериальное давление у тренированных и нетренированных детей и подростков.

Такая реакция происходит даже на легкое статическая нагрузка (30% от силы сжатия ручного динамометра) и регистрируется в течение 5 мин. после прекращения нагрузки. В начале учебного года эти показатели меньше чем в конце. Длительное статическая нагрузка может вызвать у школьников спазм артериол (общий кровяное давление при этом повышается), может способствовать возникновению органических изменений сердечных мышц, клапанов.  

Одной из мер профилактики сердечно-сосудистых заболеваний является увеличение двигательной активности школьников во время учебного процесса в пределах возрастных границ допустимых физических нагрузок.

48. Дыхательная система

Природа наделила человека правильным ,гармоничным дыханием ,которое саморегулируется в зависимости от потребностей кислорода организмом.

 Процесс дыхания начинается со вздоха воздуха  ,содержащего кислород,  который используется при биологическом окислении конечных продуктов обмена веществ и последующего выдоха с удалением углерода .Различают два типа дыхания: внешнее и клеточное.

 Основу внешнего дыхания составляет дыхательный акт ,который возможен благодаря сокращению дыхательных мышц. Если наше дыхание спокойно ,то дыхательный акт совершается с участием диафрагмы и наружных мышц.  При глубоком напряженном вдохе дополнительно подключаются мышцы туловища и шеи.

 В момент вдоха в организм человека с воздуха поступает кислород. Его количество определяет глубину дыхания. В среднем в организм поступает от 400 до 800 мл воздуха за один вдох  .Глубина дыхания больше у мужчин ,чем у у женщин. У находящегося в состоянии покоя взрослого человека частота дыхания составляет 12-18 раз в минуту  .

Во время нагрузки она возрастает до 30-40 раз в минуту. Контроль за частотой дыхания,а также его саморегуляцией выполняет дыхательный центр-нервное образование ,находящееся в мозгу и обеспечивает слаженную работу дыхательных мышц.Челок может влиять на частоту и глубину своего дыхания.

Например,мы задерживаем дыхание при плавании под водой.Но мы не можем долго влиять на этот процесс,  так как при длительной задержке дыхания мозг испытывает кислородное голодание,его дыхательный центр остается без стимуляции,  что может привести к потере сознания и даже смерти.

 Наши легкие выполняют две функции: доставка с воздухом кислорода при вдохе и выведение при выдохе углерода. Легкие, сердце и кровеносные сосуды доставляют кислород из вдыхаемого воздуха к тканям и клеткам тела для выработки энергии. нос его основная функция-быть органом дыхания и обоняния. 

Нос Именно он первым встречается с потоком вдыхаемого воздуха ,а также предохраняет дыхательные пути от попадания пыли либо иных инородных тел. 

Первым встречается с потоком вдыхаемого воздуха,а также предохраняет дыхательные пути от попадания пыли либо иных инородных тел. Полость носа занимает почти центральное положение в лицевом черепе .К полости носа относятся собственно носовую полость и придаточные пазухи.  
Нос -наиболее выступающая часть головы и является органом дыхания и одновременно начальным отдельным отделом дыхательной системы. Верхняя часть это частично костная ткань ,а частично хрящи. Верхняя часть носа состоит из двух костей,которые расположены между костями глазной  орбиты. Носовые хрящи и хрящи ноздрей делают кончик носа достаточно подвижным. 
Внутренняя часть носа состоит из двух полостей, разделенных между собой костно-хрящевой перегородкой. Каждая из ноздрей покрыта внутри слизистой оболочкой ,а также жесткими волосками. Задняя часть полости носа разделена тремя костными выступами ,которые называются носовыми раковинами, на три хода. Каждый ход покрыт слизистой оболочкой,хорошо снабжаемой кровью. 
Благодаря этому вдыхаемый воздух увлажняется и нагревается, но это также становится причиной носовых кровотечений. Ежедневно слизистая оболочка носовой полости вырабатывает примерно 0,5л слизи.

Гортаноглотка Традиционно под словом горло понимают часть нашего организма которая ведет в дыхательный и пищеварительный тракты .В пищеварительной системе она соединяется с пищеводом, а в дыхательной -с трахеей. 
натомически в горле выделяют два участка: глотка и гортань. 
Глотка выполняет функцию проведения воздуха в легкие, а пищи-в пищевод.

Функция гортани заключается в проведении воздуха в трахею и выводу из нее, также гортань участвует в образовании звуков, составляющих голос. 
Глотка находится позади ротовой полости и идет вниз внутри шеи. она имеет большое количество мышц. 
Условно ее делят на три части: носоглотку, ротовую и гортанную части.

 
Носоглотка-самая верхняя часть глотки-расположена выше мягкого неба и сообщается с задним отделом носовой полости. 
В носоглотке с обеих сторон головы находится отверстие евстахиевой трубы ,соединяющей среднее ухо с горлом. Через этот проход микроорганизмы ротовой и носовой полости могут свободно попадать в среднее ухо.

 
На верхней стенке возможно также разрастание глоточной миндалины ,известное как аденоиды,  они могут затруднять носовое дыхание и понижать слух. 
Вторая часть глотки-ротовая-находится сзади за ротовой полостью. По ней воздух проходит изо рта в легкие .

Сокращение мышц глотки помогают также в образовании звуков речи  ,а с помощью языка участвуют в процессе проталкивания пищи к пищеводу. Кроме того в ротовой части глотки расположены миндалины, относящиеся к лимфатической системе. 
Миндалины стоят на защите организма от болезнетворных микробов. 
Третья часть глотки-участвует лишь в процессе глотания.

Гортань соединяется с подъязычной костью сухожильной мембраной .Поскольку глотка работает на две системы:  участвует в прохождении воздуха в легкие ,а пищи-в пищевод.

Трахея Трахея как отмечалось выше, горло соединяется с трахеей, верхний отдел которой и расположен в передней его части. Сама же трахея находится впереди пищевода и начинается ниже перстневидного хряща. 
Трахея состоит из хрящевых полуколец ,соединенных связками. Благодаря им образуемая в результате трубка защищена от смыкания .

У основания шеи трахею можно легко прощупать через кожу. У верхнего отдела шеи трахея покрыта щитовидным хрящом который особенно хорошо просматривается у мужчин. 
В грудной клетке трахея разделяется на два главных бронха.

Изнутри трахея выстлана слизистой оболочкой, на которой имеются реснички, способствующие выведению из нее микробов и пыли.

Легкие Они расположены в грудной полости ,их дыхательная поверхность приблизительно в 75 раз превышает поверхность тела человека.. 
Правое и левое легкие состоят из отдельных  долей .В правом их три :верхняя, средняя и нижняя ,а левом две: верхняя и нижняя.. 
Доли в свою очередь делятся на легочные сегменты.

Основу их образуют разветвляющиеся бронхи, которые переходят в воздушные мешочки ,называемые альвеолами .Вдоль правого и левого бронхов в легкие входят легочные артерии.Они делятся на мелкие кровеносные сосуды,  которые проходят по бронхиолам и обеспечивают кровоснабжение ткани легких..

 
Атмосферный воздух поступает в легкие через трахею и главные бронхи,  а затем на бронхиолы.

49. Фазы дыхания. Объем легкого ( легких ). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких

Процесс внешнего дыхания обусловлен изменением объема воздуха в легких в течение фаз вдоха и выдоха дыхательного цикла. При спокойном дыхании соотношение длительности вдоха к выдоху в дыхательном цикле равняется в среднем 1:1,3. Внешнее дыхание человека характеризуется частотой и глубиной дыхательных движений.

Частота дыхания человека измеряется количеством дыхательных циклов в течение 1 мин и ее величина в покое у взрослого человека варьирует от 12 до 20 в 1 мин. Этот показатель внешнего дыхания возрастает при физической работе, повышении температуры окружающей среды, а также изменяется с возрастом.

Например, у новорожденных частота дыхания равна 60—70 в 1 мин, а у людей в возрасте 25—30 лет — в среднем 16 в 1 мин. Глубина дыхания определяется по объему вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в течение одного дыхательного цикла.

Произведение частоты дыхательных движений на их глубину характеризует основную величину внешнего дыхания — вентиляцию легких. Количественной мерой вентиляции легких является минутный объем дыхания — это объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает за 1 мин.

Величина минутного объема дыхания человека в покое варьирует в пределах 6—8 л. При физической работе у человека минутный объем дыхания может возрастать в 7—10 раз.

Рис. 10.5. Объемы и емкости воздуха в легких человека и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.

Легочные объемы воздуха. В физиологии дыхания принята единая номенклатура легочных объемов у человека, которые заполняют легкие при спокойном и глубоком дыхании в фазу вдоха и выдоха дыхательного цикла (рис. 10.5).

Легочный объем, который вдыхается или выдыхается человеком при спокойном дыхании, называется дыхательным объемом. Его величина при спокойном дыхании составляет в среднем 500 мл.

Максимальное количество воздуха, которое может вдохнуть человек сверх дыхательного объема, называется резервным объемом вдоха (в среднем 3000 мл).

Максимальное количество воздуха, которое может выдохнуть человек после спокойного выдоха, называется резервным объемом выдоха (в среднем 1100 мл). Наконец, количество воздуха, которое остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом, его величина равна примерно 1200 мл.

Сумма величин двух легочных объемов и более называется легочной емкостью. Объем воздуха в легких человека характеризуется инспираторной емкостью легких, жизненной емкостью легких и функциональной остаточной емкостью легких. Инспираторная емкость легких (3500 мл) представляет собой сумму дыхательного объема и резервного объема вдоха.

Жизненная емкость легких (4600 мл) включает в себя дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха. Функциональная остаточная емкость легких (1600 мл) представляет собой сумму резервного объема выдоха и остаточного объема легких.

Сумма жизненной емкости легких и остаточного объема называется общей емкостью легких, величина которой у человека в среднем равна 5700 мл.

При вдохе легкие человека за счет сокращения диафрагмы и наружных межреберных мышц начинают увеличивать свой объем с уровня функциональной остаточной емкости, и его величина при спокойном дыхании составляет дыхательный объем, а при глубоком дыхании — достигает различных величин резервного объема вдоха. При выдохе объем легких вновь возвращается к исходному уровню функциональной остаточной емкости пассивно, за счет эластической тяги легких. Если в объем выдыхаемого воздуха начинает входит воздух функциональной остаточной емкости, что имеет место при глубоком дыхании, а также при кашле или чиханье, то выдох осуществляться за счет сокращения мышц брюшной стенки. В этом случае величина внутриплеврального давления, как правило, становится выше атмосферного давления, что обусловливает наибольшую скорость потока воздуха в дыхательных путях.

Минутный объем дыхания человека в зависимости от возраста, пола и уровня физической активности (л/мин)

Объект исследования

Состояние 
покоя

Легкая 
деятельность

Тяжелая 
работа

Работа 
максимальной степени тяжести

Взрослый мужчина 30 лет

7,5

20

43

111

Взрослая женщина 30 лет

6,0

19

25

90

Юноша 14 – 16 лет

5,2

113

Девушка 14 – 16 лет

4,5

88

Ребенок 10 лет

4,8

14

71

Ребенок 1 год

1,4

4,2

Новорожденный

0,5

1,5

Источник: http://stud24.ru/sport/vozrastnye-osobennosti-reakcii-serdechnososudistoj-sistemy/398799-1348123-page1.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.