Математическое моделирование биологических процессов: Учебное пособие, страница 6

Более высокая величина ударного объёма в положении сидя, по сравнению с горизонтальным положением, обусловлена теми же факторами, что и при нахождении испытуемого в ортостатическом положении. В начале нагрузки в положении сидя преодолевается гравитация, увеличивается венозный возврат крови к сердцу и диастолическое наполнение желудочков. В начале физической нагрузки включается ауторегуляторный механизм Франка-Старлинга, что приводит к более резкому изменению, чем в горизонтальном положении ударного объёма. В дальнейшем, когда с усилением нагрузки увеличивается и венозный приток крови, и частота сердечных сокращений (ЧСС), роль этого механизма снижается. Следовательно,  только в положении сидя и при низких уровнях нагрузки увеличение минутного объёма обусловлено одинаковым по выраженности приростом ударного объёма и ЧСС. При повышении мощности нагрузки  минутный объём увеличивается преимущественно за счёт прироста ЧСС независимо от положения тела испытуемого во время нагрузки.

Реакция сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку у здоровых женщин отличается от реакции мужчин и характеризуется меньшим приростом артериального систолического давления, минутного объёма и ударного объёма, большим приростом ЧСС и артериального диастолического давления, и меньшим снижением общего периферического сопротивления.

Целью работы является оценка параметров функционирования сердечно-сосудистой системы (V_уд, МОК и R_пер) при различных состояниях: в покое и после выполнения физической работы.

Важно выбрать метод дозирования физической работы. Проще всего дозировать работу методом степ-теста. В этом случае человек поднимается по лестнице на заданное количество ступеней (n). Работа, которую он совершает, рассчитывается по формуле:

А_n=mg(n ^.h),

где m-масса человека, g-ускорение свободного падения, n-число ступеней, h-высота одной ступени.

Дозирование физической работы широко используется в кардиологии. Методами, с помощью которых можно дозировать физическую работу, являются велоэргометрия, ручная эргометрия, использование рете-тредмила (бегущей дорожки).

Для наших целей мы будем использовать велоэргометр. Чтобы дополнительно не использовать реографию, мы будем рассчитывать МОК по упрощенной формуле:

МОК=f(100+0,5P_c-1,1P_д-0,6B),                            (1.11)

где f - частота  сердечных сокращений, P_c, P_д - артериальные давления: систолическое и диастолическое соответственно, В – полный возраст (в годах).

Ударный объем крови может быть вычислен из формулы:

                                          (1.12)

Периферическое сопротивление вычисляется по формуле (1.10).

Приборы и материалы: велоэргометр, тонометр, секундомер.

Ход работы:

1.  Включите велоэргометр.  Прогрейте прибор в течение 15 минут.

2.  У испытуемого измерьте артериальное давление крови и частоту пульса два раза с перерывом между измерениями две минуты в состоянии относительного покоя (в состоянии сидя без совершения каких-либо движений). Занесите данные в таблицу 1.1.

3.  Установите счетчик оборотов велоэргометра в положение *1. Установите переключатель нагрузки в положение 4, что соответствует развиваемой мощности N=50 Вт при вращении педалей со скоростью один оборот в секунду.

4.  Испытуемый должен в течение одной минуты вращать педали велоэргометра со скоростью один оборот в секунду. Сразу после прекращения работы измерьте у него Р_с, P_д, и  f. Занесите данные в таблицу.

5.  Повторите действия п. 4 после двух-трехминутного отдыха испытуемого.

6.  Проделайте действия пп. 4-5 при положениях переключателя нагрузки: 12 и 16, что соответствует развиваемой мощности N=100 Вт и 150 Вт соответственно. 

7.  Рассчитайте по формулам (1.10-1.12) МОК, V_уд  и R_пер, результат занесите в таблицу 1.1.   

8.  Постройте график зависимости величин МОК, V_уд и R_пер от величины мощности N (рис. 1.10).

9.  Проанализируйте  зависимости МОК, V_уд и R_пер от величины мощности N и сделайте вывод.  

      Таблица 1.1.

Мощность нагрузки, Вт	№ опыта	f, уд/мин	Pс, мм.рт.ст	Pд, мм.рт.ст	МОК, мл/мин	V уд, мл	R пер, дин . см –5 с-1
0 (покой)	1	Например, 78	Например, 110	Например, 70	Например, 5007,6	Например, 64,2	Например 1703,6
	2
50	3
	4
100	5
	6
150	7
	8

 

1.3. Литература

1.  Биофизика: Учеб. для высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1999. – 288 с.

2.  Биофизика: Учебник. / Ю. А. Владимиров, Д. И. Рощупкин, А. Я. Потапенко, А. И. Деев– М.: Медицина, 1983. – 272 с.

3.  Современные методы биофизических исследований. Практикум по биофизике. /А.А. Булычёв, В.Н. Верхотуров,  Б. А. Гуляев. — Мн.: Высшая школа, 1988. — 359 с.

4.  Романовский Ю. С., Степанова Н. В., Чернявский Д. С. Что такое математическая биофизика (Кинетические модели в биофизике). – М.: Просвещение, 1972. – 136 с.

5.  Гласс Л., Мэки М. От часов к хаосу: Ритмы жизни. – М.: Мир, 1991. – 248 с.

6.  Матусова А.П., Боровинов Н.Н. Практическая кардиология, 2-е издание. - Ростов- на –Дону: изд-во «Феникс»,1999.-150 с.

7.  Функциональные нагрузочные тесты в кардиологии. / А.А. Бова, С.С. Горохов, Ю.С. Денещук, В.П. Леонов // Медицинские новости, 8, 1997, Записная книжка практического врача 3.

8.  Морозов Ю. В. Основы высшей математики и статистики: Учебник. – М.: Медицина, 1998. – 232 с.