Безруких М.М., Сонькин В.Д., Фарбер Д.А. Возрастная физиология (физиология развития ребенка)

Подождите немного. Документ загружается.

сердца между собой не соединены, поэтому в правой половине

сердца всегда находится «венозная», т.е. бедная кислородом кровь,

а в левой — «артериальная», насыщенная кислородом. Выход из

правого (легочная артерия) и левого (аорта) желудочков закрыт

сходными по конструкции полулунными клапанами. Они не позво-

ляют крови из этих крупных выходящих сосудов возвращаться в

сердце в период его расслабления.

Формирование сердечно-сосудистой системы у плода начина-

ется очень рано — уже на 3-й неделе после зачатия появляется

группа клеток, обладающих периодической сократительной ак-

тивностью, из которых впоследствии формируется сердечная мыш-

ца. Однако даже к моменту рождения некоторые особенности эм-

брионального кровообращения сохраняются (рис. 26). Поскольку

источником кислорода и питательных веществ в эмбриональном

периоде являются не легкие и пищеварительный тракт, а плацен-

та, соединенная с организмом плода через пуповину, строгого

разделения сердца на две независимые половины не требуется. Кро-

ме того, легочный кровоток еще не имеет функционального смыс-

ла, и этот участок не должен быть включен в магистральное кро-

вообращение. Поэтому у плода имеется овальное отверстие, со-

единяющее между собой оба предсердия, а также специальный

артериальный проток, соединяющий аорту и легочную артерию.

Вскоре после рождения эти шунтирующие протоки закрываются,

и два круга кровообращения начинают функционировать, как у

взрослых.

Артериальный

проток

Овальное

отверстие

Рис. 26. А — сердце плода; Б — сердце ребенка после рождения.

Стрелки показывают направление движения крови

б Безруких М. М.

161

Хотя основную массу стенок сердца составляет мышечный слой

{миокард), там имеется несколько дополнительных слоев тканей,

защищающих сердце от внешних воздействий и укрепляющих его

стенки, которые испытывают огромное давление во время работы.

Эти защитные слои называются перикард. Внутренняя поверхность

полости сердца выстлана эндокардом, свойства которого позволя-

ют не вредить клеткам крови во время сокращений. Расположено

сердце с левой стороны грудной клетки (хотя в отдельных случаях

бывает и иное его расположение) «верхушкой» вниз.

Масса сердца у взрослого человека составляет 0,5 % от массы

тела, т.е. 250—300 г у мужчин и около 200 г у женщин. У детей

относительные размеры сердца немного больше — примерно 0,7 %

от массы тела. Сердце в целом увеличивается пропорционально

увеличению размеров тела. За первые 8 мес после рождения масса

сердца возрастает вдвое, к 3 годам — втрое, к 5 годам — в 4 раза,

а к 16 годам — в 11 раз по сравнению с массой сердца новорож-

денного. У мальчиков сердце обычно несколько больше, чем у

девочек; лишь в период полового созревания начавшие созревать

раньше девочки имеют более крупное сердце.

Миокард предсердий значительно тоньше, чем миокард желу-

дочков. Это и понятно: работа предсердий состоит в нагнетании

порции крови сквозь клапаны в расположенный по соседству же-

лудочек, тогда как желудочкам надо придать крови такое ускоре-

ние, которое заставит ее добраться до самых удаленных от сердца

участков капиллярной сети. По этой же причине миокард левого

желудочка в 2,5 раза толще, чем миокард правого желудочка: про-

талкивание крови по малому кругу кровообращения требует го-

раздо меньших усилий, чем по большому кругу.

Мышца сердца состоит из волокон, подобных волокнам ске-

летной мускулатуры. Однако наряду со структурами, обладающи-

ми сократительной активностью, в сердце представлена также

другая — проводящая — структура, которая обеспечивает быстрое

проведение возбуждения ко всем участкам миокарда и его син-

хронное периодическое сокращение. Каждый участок сердца в

принципе способен к самостоятельной (спонтанной) периоди-

ческой сократительной активности, однако в норме сердечным

сокращением управляет определенная часть клеток, которая на-

зывается водителем ритма, или пейсмейкером, и расположена в

верхней части правого предсердия (синусный узел). Автоматически

вырабатываемый здесь импульс с частотой примерно 1 раз в се-

кунду (у взрослых; у детей — значительно чаще) распространя-

ется по проводящей системе сердца, которая включает предсерд-

но-желудочковый узел, пучок Гисса, распадающийся на правую и

левую ножки, разветвляющиеся в массе миокарда желудочков

(рис. 27). Большинство нарушений ритма сердца являются след-

ствием тех или иных поражений волокон проводящей системы.

162

Рис. 27. Схематическое

изображение проводящей

системы сердца

1 — синусный узел; 2 — пред-

сердно-желудочковый узел; 3 —

пучок Гисса; 4 и 5 — правая и ле-

вая ножки пучка Гисса; 6 — кон-

цевые разветвления проводящей

системы

Инфаркт (омертвение части мышеч-

ных волокон) миокарда наиболее

опасен в тех случаях, когда поража-

ются сразу обе ножки пучка Гисса.

Сердечный цикл. Возбуждение, ав-

томатически возникающее в синус-

ном узле, передается на сократитель-

ные волокна предсердий, и мышцы

предсердия сокращаются. Эта стадия

сердечного цикла называется систо-

лой предсердий. Она длится примерно

0,1 с. За это время порция крови, ско-

пившейся в предсердиях, перемеща-

ется в желудочки. Сразу вслед за этим

происходит систола желудочков, ко-

торая длится 0,3 с. В процессе сокра-

щения мышц желудочков, из них под

большим давлением выталкивается

кровь, направляющаяся в аорту и ле-

гочные артерии. Затем наступает пе-

риод расслабления (диастола), кото-

рый длится 0,4 с. В это время кровь,

поступившая по венам, входит в по-

лость расслабленных предсердий.

Довольно значительная механическая работа сердца сопровож-

дается механическими и акустическими эффектами. Так, если при-

ложить ладонь руки к левой стороне груди, можно ощутить пери-

одические удары, которые совершает сердце при каждом своем

сокращении. Пульс (регулярные волнообразные колебания сте-

нок крупных сосудов с частотой, равной частоте сокращений сер-

дца) можно прощупать также на сонной артерии, на лучевой ар-

терии руки и в других точках. Если приложить ухо или специаль-

ную трубочку для прослушивания (стетоскоп) к груди или спине,

можно услышать тоны сердца, возникающие на последовательных

этапах его сокращения и имеющие свои характерные особенности.

Тоны сердца у детей не такие, как у взрослых, что хорошо изве-

стно врачам-педиатрам. Прослушивание сердца и прощупывание

пульса — старейшие диагностические приемы, с помощью кото-

рых врачи еще в средние века определяли состояние пациента и в

зависимости от наблюдаемых симптомов назначали лечение. В ти-

бетской медицине длительное (десятки минут) непрерывное на-

блюдение за пульсом до сих пор служит основным диагностиче-

ским приемом. В современной медицине широко используются ме-

тоды эхокардиографии (запись ультразвуковых волн, отраженных

от тканей работающего сердца), фонокардиографии (запись зву-

ковых волн, образуемых сердцем в процессе сокращений), а так-

163

Рис. 28. Нормальная ЭКГ человека, полученная

путем биполярного отведения от поверхности тела

в направлении длинной оси сердца

же спектральный анализ сердечного ритма (специальный прием

математической обработки кардиограммы). Исследование вариа-

бельности сердечного ритма у детей применяется, в частности,

для оценки их адаптивных возможностей при учебной и физичес-

кой нагрузке.

Электрокардиограмма (рис. 28). Поскольку сердце представляет

собой мышцу, его работа приводит к появлению биологических

электрических потенциалов, всегда сопровождающих сокращение

мышц любого типа. Будучи достаточно сильными, эти сокращения

вызывают мощные потоки электрических импульсов, распростра-

няющиеся по всему телу. Напряжение тока при таких сокращениях

составляет около 1 тысячной доли вольта, т.е. величину, вполне

достаточную для регистрации с помощью специального потенцио-

метра. Прибор, предназначенный для регистрации электрической

активности сердца, называется электрокардиографом, а записывае-

мая им кривая — электрокардиограммой (ЭКГ). Снять потенциал

для записи ЭКГ с помощью проводящих ток электродов (металли-

ческих пластин) можно с разных участков тела. В медицинской прак-

164

тике чаще всего используются отведения ЭКГ от двух рук либо от

одной руки и одной ноги (симметрично либо асимметрично), а

также ряд отведений с поверхности груди. Вне зависимости от ме-

ста отведения, ЭКГ всегда имеет одни и те же зубцы, чередующи-

еся в одинаковой последовательности. Места отведения ЭКГ влия-

ют только на высоту (амплитуду) этих зубцов.

Зубцы ЭКГ принято обозначать латинскими буквами Р, Q, R,

S и Т. Каждый из зубцов несет информацию об электрических, а

следовательно, метаболических процессах в различных участках

миокарда, на разных этапах сердечного цикла. В частности, зубец

Р отражает систолу предсердий, комплекс QRS характеризует си-

столу желудочков, а зубец Т свидетельствует о протекании вос-

становительных процессов в миокарде во время диастолы.

Регистрация ЭКГ возможна даже у плодов, поскольку элект-

рический импульс сердца плода легко распространяется по то-

копроводящим тканям его и материнского организма. Никаких

принципиальных отличий в ЭКГ детей нет: те же зубцы, та же их

последовательность, тот же физиологический смысл. Различия

заключены в амплитудных характеристиках зубцов и некоторых

соотношениях между фазами работы сердца и отражают, главным

образом, возрастное увеличение размеров сердца и повышение с

возрастом роли парасимпатического отдела вегетативной нервной

системы в управлении сократительной активностью миокарда.

Скорость кровотока. При каждом сокращении желудочки изго-

няют всю находящуюся в них кровь. Этот объем жидкости, которая

выталкивается сердцем во время систолы, называется ударным вы-

бросом, или ударным (систолическим) объемом. Этот показатель уве-

личивается с возрастом пропорционально увеличению размеров

сердца. Годовалые дети имеют сердце, выбрасывающее чуть боль-

ше 10 мл крови за одно сокращение, у детей от 5 до 16 лет эта

величина возрастает с 25 до 62 мл. Произведение величин ударно-

го выброса и частоты пульса показывает количество крови, про-

ходящей через сердце за 1 мин, и называется минутным объемом

крови (МОК). У годовалых детей МОК составляет 1,2 л/мин, к

школьному возрасту увеличивается до 2,6 л/мин, а у юношей и

взрослых достигает 4 л/мин и более.

При разнообразных нагрузках, когда потребность в кислороде

и питательных веществах возрастает, МОК может весьма значи-

тельно увеличиваться, причем у детей младшего возраста глав-

ным образом за счет увеличения частоты пульса, а у подростков и

взрослых также и за счет увеличения ударного выброса, который

при нагрузке может повышаться в 2 раза. У тренированных людей

сердце имеет обычно большие размеры, часто — неадекватно уве-

личенный левый желудочек (так называемое «спортивное серд-

це»), и ударный выброс у таких спортсменов может даже в покое

в 2,5—3 раза превышать показатели нетренированного человека.

165

Величина МОК у спортсменов также бывает в 2,5—3 раза выше,

особенно при нагрузках, требующих предельного напряжения

окислительных систем в мышцах и соответственно транспортных

систем организма. При этом у тренированных людей физическая

нагрузка вызывает меньшее учащение сердечных сокращений, чем

у нетренированных. Это обстоятельство используется для оценки

уровня тренированности и «физической работоспособности при

пульсе 170 уд/мин».

Объемная скорость кровотока (т.е. количество крови, проходя-

щее через сердце за минуту) может быть мало связана с линейной

скоростью продвижения крови и входящих в ее состав клеток по

сосудам. Дело в том, что линейная скорость зависит не только от

объема переносимой жидкости, но и от просвета трубы, по ко-

торой эта жидкость течет (рис. 29). Чем дальше от сердца, тем

суммарный просвет сосудов артерий, артериол и капилляров ста-

новится все больше, поскольку при каждом очередном разветв-

лении суммарный диаметр сосудов увеличивается. Поэтому са-

мая большая линейная скорость движения крови наблюдается в

самом толстом кровеносном сосуде — аорте. Здесь кровь течет со

скоростью 0,5 м/с. Доходя до капилляров, суммарный просвет

которых примерно в 1000 раз больше площади сечения аорты,

кровь течет уже с мизерной скоростью — всего 0,5 мм/с. Такой

медленный ток крови через расположенные глубоко в тканях

капилляры обеспечивает достаточное время для полноценного

обмена газами и другими веществами между кровью и окружаю-

щими тканями. Скорость кровотока, как правило, адекватна ин-

тенсивности обменных процессов. Это обеспечивается гомеоста-

тическими механизмами регуляции кровотока. Так, в случае из-

быточного снабжения тканей кислородом, капилляры сужаются,

повышая периферическое сопротивление и соответственно умень-

шая скорость протекания по ним крови. Напротив, если кисло-

рода к ткани притекает мало, то в ней образуются кислые про-

дукты обмена, и смещение рН в кислую сторону расслабляюще

действует на мышцы стенок кровеносных сосудов. Их тонус сни-

жается, сопротивление потоку крови уменьшается, и скорость

кровотока возрастает. Сходным образом регулируется ток крови

через участки кожи в зависимости от текущих потребностей орга-

низма: необходимости отдать избыточное тепло или удержать

тепло внутри. В первом случае кожные сосуды расширяются, и

кровь получает доступ в поверхностные слои кожи; во втором слу-

чае — сужаются, кожа бледнеет, что означает ограничение до-

ставки крови в наружные слои.

Частота пульса и артериальное давление крови. Для характерис-

тики работы сердечно-сосудистой системы чаще всего использу-

ются показатели пульса и артериального давления. У новорожден-

ных детей частота пульса значительно выше, чем у взрослых. Даже

166

Площадь

поперечного

сечения

4 см

v 0,03 см/с

Рис. 29. Схема соотношения между площадью поперечного

сечения, давлением и средней линейной скоростью кровотока

в различных отделах сердечно-сосудистой системы

в условиях спокойного сна она составляет в первые месяцы жизни

130—140 уд/мин, снижаясь к концу 1 года жизни до 120 уд/мин.

У детей дошкольного возраста нормальная величина пульса состав-

ляет 95 уд/мин, у младших школьников — 85—90 уд/мин. К под-

ростковому возрасту показатель пульса снижается до 80 уд/мин, а у

юношей становится таким же, как у взрослых, — 72—75 уд/мин.

У мужчин частота пульса обычно несколько ниже, чем у женщин.

При каждом ударе пульса новая порция крови выталкивается в

кровеносное русло. Сокращение желудочков сердца создает давле-

ние, которое волнообразно распространяется по крупным крове-

носным сосудам, постепенно угасая на уровне артериол и капил-

ляров, суммарный просвет которых во много раз больше. Эта разница

167

давлений является той силой, которая заставляет кровь продви-

гаться от сердца и магистральных сосудов к капиллярам. Стенки

кровеносных сосудов — это не пассивные оболочки, сквозь кото-

рые протекает жидкость, толкаемая насосом. В стенках артерий и

некоторых капилляров имеются кольцеобразные гладкие мышцы,

которые управляют тонусом сосудов. Чем выше сосудистый тонус,

тем сильнее зажаты артерии, тем большее сопротивление току

крови они оказывают, тем выше артериальное давление крови.

Артериальное давление необходимо для того, чтобы кровь дос-

тавлялась к головному мозгу, расположенному у человека намно-

го выше уровня сердца. Сердцу необходимо своей сократительной

силой преодолеть вес столба крови, равного расстоянию от выхо-

да аорты до макушки. Ясно, что эта величина зависит от роста

человека. У взрослого это расстояние намного больше, чем у ре-

бенка, поэтому артериальное давление у детей существенно ниже,

чем у взрослых.

Еще одна физиологическая причина, по которой артериальное

давление должно быть достаточно высоким, — конструкция поч-

ки: для того чтобы произошла фильтрация первичной мочи, кровь

должна входить в почку под большим давлением. Вот почему в

большинстве случаев повышенное давление крови наблюдается у

людей, страдающих нарушениями работы почек либо тонуса со-

судов головного мозга.

Таблица 10

Возрастные показатели кровяного давления (в мм рт. ст.)

Возраст

1 — 10 дней

11 дней — 6 мес

7 мес — 2 года

13-14 лет

15-17 лет

18—20 лет

20-30 лет

70 лет

Систолическое давление

60-89

70-109

70-129

106

116

117

120

136

Диастолическое

давление

30-54

40-74

40-79

Для измерения кровяного давления используют простой при-

бор, состоящий из манжеты, манометра и фонендоскопа. Ман-

жету накладывают на плечо и нагнетают в нее воздух под конт-

ролем манометра. Манжета пережимает сосуды, проходящие вдоль

плечевой кости. Когда ток крови в этих сосудах полностью пре-

кратился, клапан манжеты потихоньку открывают и с помощью

фонендоскопа на внутренней поверхности локтевого сгиба слу-

шают характерные тоны, которые появляются только в тот мо-

мент, когда давление крови, создаваемое сердцем в момент си-

столы, становится достаточным (максимальным), чтобы протол-

168

кнуть кровь через полупережатую манжетой артерию. Величина

показания манометра в момент появления первого тона называ-

ется систолическим давлением. По мере дальнейшего снижения

давления в манжете, тоны отчетливо слышны в фонендоскоп,

однако в определенный момент раздается последний тон, и боль-

ше ничего услышать не удается. Этот момент соответствует ми-

нимальному давлению, которое имеется в артериях в момент

диастолы, почему и называется диастолическим. Показания ма-

нометра в этот момент также регистрируются. Разница между

систолическим и диастолическим давлением называется пульсо-

вым давлением и косвенно характеризует величину ударного вы-

броса.

Регионарное кровообращение и его возрастные особенности. Снаб-

жение тканей кислородом и питательными веществами зависит

в большей мере не от работы магистральных сосудов, а от того,

как организовано кровообращение в той или иной ткани. Мель-

чайшие капилляры, доставляющие кровь к отдельным клеткам,

определяют эффективность снабжения этих клеток. При этом в

разных тканях имеются свои специфические, регионарные осо-

бенности организации сосудистого русла и управления током

крови. Общая тенденция возрастных изменений регионарного кро-

вообращения состоит в том, что у детей капилляризация орга-

нов и тканей носит относительно избыточный характер, коли-

чество крови (в расчете на единицу массы ткани), приносимой в

ткань, обычно выше, чем у взрослых, и вся система кровоснаб-

жения отличается сниженной экономичностью. Это обусловлено

большими потребностями детей в кислороде, тканей детского

организма — в питательных веществах, а также повышенной чув-

ствительностью этих тканей к содержанию в крови продуктов

клеточного метаболизма. Именно по этой причине организм за-

трачивает чрезмерные усилия на работу системы кровообраще-

ния, сохраняя, однако, высокую ее надежность и адекватное снаб-

жение тканей кислородом и субстратами. Наибольший интерес

представляют возрастные изменения мозгового кровообращения

и периферического кровообращения в конечностях.

Мозговое кровообращение. У новорожденных общая незрелость

регуляторных механизмов проявляется в нестабильности и из-

менчивости мозгового кровотока. При этом на протяжений всего

грудного возраста отмечаются наиболее высокие показатели ин-

тенсивности кровоснабжения мозга. Очевидно, это связано с осо-

бенно высокими в это время метаболическими потребностями

мозга. В период от 1 года до 5 лет интенсивность мозгового крово-

тока постепенно снижается, причем отмечается низкий тонус круп-

ных артериальных сосудов и повышенный тонус мелких сосудов

мозга. В возрасте 5—6 лет, на фоне полуростового скачка и множе-

ства качественных изменений в функциональных проявлениях орга-

169

низма, перестраивается и мозговой кровоток. Объемный кровоток

снижается, т.е. кровообращение становится более экономичным.

Снижается также тонус мелких сосудов, тогда как крупные сосу-

ды приобретают более характерные для взрослых параметры то-

нического напряжения. Это сочетается с созреванием структуры

стенок кровеносных сосудов, с этого возраста приобретающих

близкие к взрослым свойства. Новая организация кровообраще-

ния в головном мозге отражает новый этап организации деятель-

ности самого мозга: его реакции на внешние стимулы становятся

менее генерализованными и более экономичными. К 9 годам зна-

чительно возрастают показатели артериального давления, и это

вызывает дальнейшее увеличение тонуса сосудов мозга. С началом

пубертатных перестроек тонус крупных сосудов мозга достигает

наивысших значений. Это, видимо, является одной из причин

довольно распространенного явления — юношеской гипертонии.

В этот же период вновь резко увеличивается объемная скорость

кровотока, отражая неэкономичный характер регионарного кро-

вообращения. Однако уже к 16—17 годам ситуация нормализует-

ся, и мозговое кровообращение юношей и девушек не отличается

по своим параметрам от типичной взрослой нормы. Интересно,

что с возрастом мозговой кровоток становится менее чувствитель-

ным к физической нагрузке, т.е. надежность механизмов кисло-

родного обеспечения мозга в разнообразных условиях деятельно-

сти заметно повышается.

Периферический кровоток. За период от 3 до 7 лет интенсивность

периферического кровотока снижается в 1,5 раза, а к 16 годам —

еще в 4 раза. Это примерно соответствует темпам возрастного

снижения интенсивности обменных процессов. Поскольку зна-

чительную долю массы конечностей составляют скелетные мыш-

цы, важным фактором возрастных изменений периферического

кровотока являются возрастные преобразования состава скелет-

ных мышц. В раннем возрасте большая часть мышечных волокон

представлена теми их типами, которые нуждаются в регулярных

и значительных по объему поставках кислорода. По окончании

полового созревания мышцы становятся значительно менее чув-

ствительными к кислороду, причем у мальчиков доля таких мы-

шечных волокон гораздо больше, чем у девочек. Перифериче-

ский кровоток в плече у юношей почти в 2 раза менее интенсив-

ный, чем у девушек. В первой фазе полового созревания, когда

скелетные мышцы только готовятся к дифференцировочным про-

цессам, заметно увеличивается их капилляризация и величина

периферического кровотока временно вновь возрастает. Это со-

четается с увеличением потребления кислорода мышцами в про-

цессе работы. Кажущаяся неэффективность таких реакций объяс-

няется потребностями тканей в энергии, необходимой для серь-

езных морфофункциональных перестроек. Но уже к 15 годам

170