» » Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники

Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники

Про здоров'я людини ніщо не свідчить більш достовірно, ніж показники кардіореспіраторної системи. Як нескладно здогадатися виходячи з назви, мова піде про взаємозв'язок систем кровообігу і дихання в нашому організмі, їх функції та призначення.

Яку роль виконує

Навіть мінімальні фізичні навантаження неможливі без механізму злагодженої транспортування кисню до серця і головного мозку. При підозрі на серцево-судинні захворювання пацієнта направляють на діагностичні процедури, за результатами яких можна буде отримати об'єктивне уявлення про стан кардіореспіраторної системи. Специфічні зміни в ній призводять до збою у роботі всього організму. За деякими даними, число людей, що страждають хворобами серця, судин і легень, у Росії становить майже 20 млн осіб, з них більше мільйона – діти, які не досягли 15 років.


Розповсюдженість патологій серцево-судинної системи зобов'язує сучасне суспільство до необхідності вивчення їх патогенезу та етіології, тому оцінка аеробної потужності організму є обов'язковою процедурою. Кардіореспіраторна система являє собою комплекс, що складається з двох різних, але в той же час взаємопов'язаних систем. Щоб розуміти, як протікають основні процеси життєдіяльності організму, розглянемо структуру і принцип роботи кожній з них.

Серцево-судинна система

Завдяки її постійній і безперебійної роботи забезпечується циркуляція крові по організму. У структурі серцево-судинної системи, основними елементами є серце – своєрідний насос, перекачивающий кров, і кровоносні судини – порожнисті трубки, по яких транспортується кров. Крім крові, має значення і струм лімфи, яку умовно вважають частиною судинної системи.


Від стану кардіореспіраторної системи залежить харчування кожної клітини киснем і протікання обмінних процесів. Взаємодіючи з внутрішніми системами організму, серце і судини негайно реагують на будь-які зміни умов внутрішнього середовища для забезпечення максимальної ефективності їх роботи.
Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
Навіть під час сну і відпочинку кардіореспіраторна система не припиняє працювати, продовжуючи задовольняти потреби тканин в отриманні кисню. Серце, кровоносні судини і легені мають різнопланове призначення. Навіщо потрібна кардіореспіраторна система? Вона виконує наступні функції:
  • обмінну;
  • видільну;
  • гомеостатичну;
  • транспортну;
  • захисну.
  • Серцево-судинна система доставляє кисень і поживні речовини до кожної клітини організму, виводячи з неї діоксид вуглецю і кінцеві продукти метаболізму. Кров рухається по артеріях, венах і капілярах, доставляє гормони з ендокринних залоз до їх кінцевим рецепторів, бере участь у підтримці стабільного температурного режиму і контролює pH організму. Саме серцево-судинна система допомагає запобігти зневоднення та інфекційні захворювання.

    Як протікає кардиореспираторный процес

    Безліч праць вчених присвячено вивченню методів дослідження стану кардіореспіраторної системи. Самостійну роботу проводять також студенти відповідного профілю медичних вузів. Всі ці напрацювання мають величезне значення. Завдяки науково-дослідній роботі стало відомо, що представляє собою кардіореспіраторна система і які процеси в ній відбуваються.
    Серце людини складається з двох передсердь, які виконують роль приймаючих камер, і двох шлуночків, що перекачують кров. Серце як насос сприяє безупинної циркуляції крові по великих і дрібних судинах, які є структурою системи кровообігу. Поточна в капілярах кров не тільки транспортує кисень і поживні речовини до внутрішніх органів і тканин, але і збирає продукти їх метаболізму. З ними вона повертається назад до серця. Така кров називається дезоксигенированной.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    Рідка тканина надходить у праве передсердя через верхню і нижню порожнисті вени. З правого передсердя кров відправляється в правий шлуночок, де вона перекачується через розкритий клапан в легеневі артерії, а звідти безпосередньо у праве і ліве легке. Права частина серця відповідає за легеневу частина кровообігу, тому посилає в органи дихання кров, що пройшла по всьому організму, для її подальшої реоксигенации. Як тільки легені наповнюються киснем, збагачена кров йде через легеневі вени і повертається в ліве передсердя. Сюди надходить оксигенированная кров, яка постачає киснем всі тканини і органи, витікаючи з розкритого лівого атріовентрикулярного клапана митри у лівий шлуночок і аорту, а потім до всіх тканин організму.

    Природна вентиляція легенів – що це таке?

    Процес переміщення повітря в легені і назад називається диханням. Анатомічна вентиляція забезпечується двома етапами – вдихом і видихом. В легені повітря надходить через ніс; рот використовується в тому випадку, коли потреба в повітрі перевищує кількість, яку може потрапити в легені через ніс. Причому правильніше і корисніше дихати через ніс, оскільки повітря, який проходить через носову раковину, зігрівається і очищається від пилу, алергенів, вірусів і бактерій, які затримуються ресничным епітелієм і слизовою оболонкою носоглотки. Дихання ротом не забезпечує такої ж ретельної фільтрації надходить в організм повітряної суміші, що підвищує ймовірність розвитку респіраторних інфекцій. Найменшим елементом кардіореспіраторної системи людини є легенева альвеола – частина легенів, в яких відбувається газообмін. Альвеоли – це численні респіраторні одиниці. З носа і рота повітря просувається до них за глотці, гортані, трахеї, бронхах і бронхиолам. Легені не мають прикріплення до ребер. Дихальні органи як ніби підвішені за рахунок плевральної порожнини, огортаючої легені. В них міститься тонкий шар плевральної рідини, необхідної для усунення тертя при дихальних рухах. До того ж плевральні порожнини сполучені не тільки з легкими, але і внутрішньою поверхнею грудної клітини.

    Що відбувається при фізичному навантаженні

    Потребу м'язів у кисні зростає раптово при збільшенні активності, на тлі якого потрібно великих витрата поживних речовин. Крім цього, відбувається прискорення метаболічних процесів, що приводить до збільшення кількості продуктів розпаду. Тривале фізичне навантаження провокує підвищення температури тіла, рівня концентрації іонів водню в м'яких тканинах і крові, зниження кислотності внутрішнього середовища.

    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    Регуляція дихання відіграє величезну роль при збільшенні фізичного навантаження. Найчастіше зміни рівня м'язової активності негативно позначається на стан кардіореспіраторної системи. Одне з поширених явищ – задишка, яку відчувають люди, які не мають належної фізичної підготовки. Підвищені навантаження призводять до різкого збільшення концентрації артеріального діоксиду вуглецю і рівня іонів Н+ в крові. Сигнал про дані зміни надходить у дихальний центр, в результаті чого зростає частота і глибина вентиляції. Усі зазначені специфічні зміни в кардіореспіраторної системи допомагають досягти головної мети, що полягає в задоволенні збільшених фізичних потреб і забезпечення максимальної ефективності її функціонування.

    Інтенсивна робота легенів

    Щоб забезпечити повноцінну легеневу вентиляцію і транспортування газів, організм витрачає багато енергії. Переважна її частина використовується дихальними м'язами в процесі вентиляції легенів. Якщо людина неактивний, знаходиться в стані спокою, від загального обсягу витраченої енергії всього 2 % утилізують дихальні м'язи. Якщо частота вдихів і видихів збільшується, зростають і енерговитрати. При інтенсивній фізичній роботі дихальна система може задіяти більше 15 % енергії. Кисень потрібно всім її елементів: діафрагмальної перегородці, міжреберних м'язів і черевному пресу.
    Процес природної вентиляції легенів здійснюється при великих витратах енергії, але навіть гранична фізичне навантаження не призводить до безпідставного вступу і виходу повітря. Це – максимальна довільна вентиляція. Існує думка, що саме легенева вентиляція є обмежуючим фактором при виснажливої фізичної навантаженні у спортсменів. Кардіореспіраторна система, на думку фахівців, працює на повну силу, що у підсумку призводить до марнування запасів глікогену і втоми дихальних м'язів. Дані зміни спостерігаються при тривалих тренуваннях, багатокілометровому забігу і т. д.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    Учені, що проводили досліди з щурами, прийшли до висновку, що недостатньо «натренованих» гризунів під час інтенсивної фізичної активності знижувався рівень глікогену у дихальних м'язах. І незважаючи на те що в м'язах задніх кінцівок він залишався практично незмінним, у піддослідного тваринного виникало кардиореспираторный синдром, для якого характерна тахікардія, сильна задишка, а в тяжких випадках – набряк легенів. Обсяг вдихуваного повітря під час фізичної активності може зростати в декілька разів, причому опір дихальних шляхів залишається таким же, як і характерне для стану спокою внаслідок розширення гортанний щілини і бронхів. Кров, яка надходить в серцево-судинне русло, не втрачає ступеня насиченості киснем навіть при максимальних зусиллях. Таким чином, кардіореспіраторна система в змозі задовольнити потреби в інтенсивному диханні як при нетривалій, так і при довготривалій фізичній активності. При цьому необхідно враховувати, що надмірне поглинання кисню може привести до деяких проблем. До специфічних змін, що відбуваються в кардіореспіраторної системи, можуть призвести аномально вузькі дихальні шляхи або порушення їх прохідності. Астма, наприклад, провокує звуження бронхіол і набряклість слизової, що в підсумку підвищує силу опору вентиляції і провокує задишку. Показником, що характеризує максимальну продуктивність кардіореспіраторної системи, є задовільний стан органів дихання. Незважаючи на те, що взаємозв'язок між фізичними навантаженнями і порушенням прохідності дихальних шляхів встановлена давним-давно, медики поки не можуть визначити точний механізм розвитку астматичного нападу на тлі підвищеної активності.

    Пульс на руці: яка кількість ударів вважається нормою?

    Частота серцевих скорочень – це найпростіший і в той же час інформативний показник, який враховується при проведенні кардиореспираторного моніторингу. Як виміряти частоту серцевих скорочень, знає кожен – необхідно намацати куль в області зап'ястя або сонної артерії і порахувати кількість ударів в хвилину. На цих ділянках відображається обсяг роботи, виконуваної серцем для задоволення підвищених вимог організму.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    Різниця показників у людини, знаходиться в стані спокою, і у людини під час кардіореспіраторної навантаження, очевидна. В середньому частота серцевих скорочень становить близько 60-80 ударів у хвилину. Цікаво, що у спортсменів кардіореспіраторна система в стані спокою демонструє більш скромні результати. У них частота пульсу може становити 28-40 ударів, що вважається нормою і пояснюється високим рівнем підготовки і виробленою за роки тренувань фізичною витривалістю. У людей, які набагато рідше стикаються з інтенсивними навантаженнями на кардіореспіраторну систему, частота серцевих скорочень може досягати 90-100 ударів у хвилину. З віком пульс знижується. Впливати на частоту серцевих скорочень здатні зовнішні фактори (наприклад, висока температура, нестача кисню, підвищений атмосферний тиск і ін). На тлі збільшення інтенсивності роботи пульс стає швидше. Якщо рівень фізичного навантаження знаходиться під контролем (виміряти його можна з допомогою різних пристроїв), за спеціальною формулою можна вирахувати і приблизний об'єм споживаного кисню. Визначення інтенсивності праці в показниках споживання кисню є не тільки точним, але і найбільш підходящим при обстеженні різних людей, або одного і того ж людини, але за різних обставин. Максимальна частота пульсу зростає пропорційно збільшенню інтенсивності фізичної праці аж до перевтоми. До речі, по мірі досягнення цього стану частота серцевих скорочень поступово стабілізується. Максимальний показник пульсу можна визначити з урахуванням віку, так як він у міру дорослішання людини стає нижче. Частота серцевих скорочень падає зі швидкістю 1 удар в рік починаючи з 10-15 років. При цьому варто враховувати, що індивідуальні показники можуть суттєво відрізнятися від середніх значень.

    Кровообіг під час фізичного навантаження

    Кардіореспіраторна система являє собою складну структуру, в якій одна з головних ролей належить кровообігу. Коли людина починає займатися фізкультурою чи працювати, його кров розподіляється інакше. Під впливом симпатичної нервової системи кров виходить з тих судин, де її наявність у даний момент необов'язково, і направляється до м'язів, що беруть активну участь в роботі. У людини, яка перебуває в стані спокою, серцевий викид крові в м'язах становить лише 15-20 %, а при занятті спортом може досягати 85 %. Кровопостачання м'язових тканин зростає за рахунок зниження кровопостачання органів черевної порожнини.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    У разі зміни температурного режиму переважна кількість крові направляється до шкірним покривом. Про це також піклується симпатична нервова система. Мета перерозподілу полягає в тому, щоб відшкодувати тепло, яке виділяється під зовнішню середу, відправивши його з глибини тіла до периферії. При цьому посилення шкірного кровотоку автоматично знижує інтенсивність кровопостачання м'язових тканин. Не дивно, що характеристика кардіореспіраторної системи у осіб, які займаються спортом у жарку погоду, демонструє недостатньо високі результати. Задіяні в роботі скелетні м'язи відчувають гостру потребу в більшій кількості кисню, яку задовольняє прискорене кровообіг завдяки симпатичної стимуляції судин на тих ділянках, де кровотік тимчасово обмежується. Наприклад, судини, що ведуть до органів травної системи можуть звужуватися, після чого кров перенаправляється до мускулатурі, відчуває потребу в більшому обсязі крові. Судини м'язів розширюються, за рахунок чого відбувається прилив крові. В процесі виконання фізичної навантаження зростає темп метаболічних реакцій, що протікають в м'язових тканинах, що призводить до накопичення продуктів обмінного розпаду. Активний метаболізм є причиною збільшення кислотності і температури в м'язах.

    Функціональність міокарда

    Медичне назва серцевого м'яза – міокарда. Товщина стінок головного людського «мотора» залежить від того, яке навантаження регулярно лягає на його камери, з яких найпотужнішою є лівий шлуночок. Скорочуючись, вона викачує кров і посилає її через всю систему кровообігу. Якщо людина не активний, а просто сидить або варто, його міокард енергійно скорочуватися. Це дозволяє справлятися з дією земного тяжіння, яке призводить до скупчення крові в нижніх кінцівках. Якщо лівий шлуночок гіпертрофований, тобто його товщина м'язової стінки збільшена в порівнянні з іншими камерами серця, це означає, що серцю доводилося постійно працювати в умовах підвищеної вимогливості. При заняттях спортом або інших інтенсивних навантаженнях, що супроводжуються посиленим диханням, діяльність міокарда стає максимально активною. Якщо потреба м'язів у крові збільшується, зростають і вимоги до лівого шлуночка, тому з часом він збільшується в розмірі аналогічно скелетних м'язів. Координація серцевих скорочень залежить від подачі сигналу для виконання скорочення. За реалізацію цієї функції відповідає провідна система серця. Міокард має унікальну здатність: він здатний виробляти електричний сигнал, дозволяючи м'язі ритмічно скорочуватися без нервової або гормональної стимуляції. Вроджена частота серцевих скорочень становить близько 70-80 ударів.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники

    Порушення серцевої діяльності

    До специфічних змін, що відбуваються в кардіореспіраторної системи, відносяться відхилення, що виникають у нормальної серцевої діяльності. Найпоширеніше порушення – це зміна серцевого ритму. Небезпека таких розладів неоднакова. Існує два типу аритмії – брадикардія і тахікардія. У першому випадку мова йде про уповільнення частоти серцевих скорочень, у другому – про зростання даного показника. При брадикардії пульс зазвичай знаходиться в межах 60 ударів в хвилину, а при тахікардії може перевищувати 100-120 ударів. На тлі даних розладів змінюється і синусовий ритм. Міокард може працювати задовільно, відхиляється від норми тільки його ритм, що впливає на кровообіг. Симптоми аритмії – це запаморочення, нудота, слабкість і відчуття втоми, розбитості, тривоги, тремор кінцівок, напівнепритомний стан. Іншим видом аритмії, який зустрічається не менш часто, є мерехтіння і тріпотіння передсердь. При таких відхиленнях пацієнти відчувають додаткові скорочення міокарду, які виникають із-за імпульсів, що виникають за межами синоатріального вузла. Тріпотіння передсердь, при якому вони скорочуються з частотою 200-400 ударів в хвилину – це небезпечні типи аритмії, при яких серце практично не справляється зі своєю основною функцією і майже не перекачує кров. Шлуночкова пароксизмальна тахікардія – не менш серйозне порушення, що вимагає термінового медичного втручання. Дане порушення являє собою серйозну загрозу життю хворого. При шлуночковій пароксизмальній тахікардії відбувається три і більше передчасних скорочень шлуночків, що може призвести до мерехтіння. На відміну від тріпотіння, мерехтіння не дозволяє міокарду керувати процесом скорочення тканин шлуночків. Серце втрачає здатність перекачувати кров. Мерехтіння шлуночків часто призводить до смертельного результату пацієнтів, що страждають хронічною серцевою недостатністю та іншими захворюваннями. Важкі форми аритмії є прямим показанням до використання дефібрилятора, з допомогою якого вдається повернути задовільний синусовий ритм. Заходи невідкладної терапії сприяють відновленню дихання та підтримання життєдіяльності. Займаючись видами спорту, які вимагають вироблення високої кардіореспіраторної витривалості, людина може виявити у себе низьку частоту пульсу. У цьому випадку мова не йде про брадикардії. Тахікардією не вважається підвищення частоти серцевих скорочень під час активної м'язової роботи. І брадикардія, тахікардія звичайно виникають у людей, що знаходяться в стані спокою.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники

    Особливості кардіореспіраторної системи у дітей та підлітків

    Деякі фахівці виділяють так званий пубертатний період розвитку серця, так як саме під час статевого дозрівання в серцево-судинної діяльності спостерігаються виражені зміни. Порівняно з рівнем розвитку кардіореспіраторної системою у дітей 7-10 років серцево-судинний апарат у підлітків стає більш функціональним і витривалим. При цьому сам процес формування серця і судин відрізняється у представників різної статі. У дівчаток маса міокарда збільшується швидше, але менш рівномірно. В свою чергу, розміри серця і аорти у хлопчиків більше, ніж у дівчаток. В період статевого дозрівання відбуваються глибокі зміни в структурі серцевого м'яза, збільшується діаметр волокна і ядра. Міокард росте швидко, а судини повільніше, з-за чого просвіт артерій по відношенню до розмірів серця стає меншою. Це зміна може призводити до порушень кровообігу та підвищення тиску при фізичних навантаженнях. Частота серцевих скорочень є лабильным показником, який змінюється під впливом внутрішніх і зовнішніх факторів (підвищення температури повітря, прояв емоцій, спортивні тренування і ін). При цьому пульс під час фізичної роботи може збільшитися до 160-180 ударів в хвилину, що призводить до збільшення обсягів виштовхується крові. На кардіореспіраторну систему дитини діють розумові навантаження, що виражається частішанням серцевого ритму, тимчасовим підвищенням артеріального тиску і несприятливими зрушеннями у гемодинаміці. Не менш важливим критерієм функціонування дихальної системи вважається життєва ємність легень – обсяг повітря, яке людина видихає після глибокого вдиху. Різкий стрибок у загальних темпах росту і розвитку всього дихального апарату, включаючи носові ходи, гортань, трахею, загальну поверхню легенів, відбувається в пубертатний період. У підлітків об'єм легенів в порівнянні з легкими новонародженого збільшено в 10 разів, а у дорослих – у 20 разів. Найбільш інтенсивний ріст легень відзначається у період з 12 до 16 років, причому у юнаків життєва ємність легень більше, ніж у дівчат. Загалом підлітки мають більш високі кардиореспираторные показники, включаючи природну вентиляцію легень, кількість споживаного кисню, продуктивність системи кровообігу, ніж у школярів молодшого віку.
    Кардіореспіраторна система людини: основні функції і показники
    У даній статті розглянуті всі елементи кардіореспіраторної системи людини, її особливості, включаючи адаптацію до фізичних навантажень і підвищення витривалості. Збираючись займатися спортом, необхідно враховувати всі нюанси роботи свого організму і грамотно розподіляти навантаження. Стан кардіореспіраторної системи – це важливий індикатор здоров'я.
    9