содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  ..

глава 19

Физиология мышечной деятельности

Безил Дж. Петроф и

Физиология мышечной деятельности основывается на координированном функ­ционировании дыхательной, сердечно-сосудистой и мышечной систем. Недостаточ­ность любой из этих систем может привести к ухудшению переносимости физичес­ких нагрузок. Поскольку физическая нагрузка является своего рода стрессом, на­грузочные тесты позволяют выявить начальные проявления патологии легких и сердечно-сосудистой системы, которые "маскируются" резервными возможностя­ми организма.

Эта глава посвящена основам физиологии мышечной деятельности в норме и при патологии, а также использованию нагрузочного тестирования для оценки диаг­ностированной или предполагаемой болезни легких и сердца.

Физиология мышечной деятельности

и клинические тесты с физической нагрузкой

Выполнение физических упражнений вызывает глубокие физиологические изменения во всех системах организма, включая систему дыхания. Увеличение объемной скорости потока воздуха и дыхательного объема приводит к повышению резистивной и эластической нагрузки на легкие. Потребление О₂ дыхательными мышцами возрастает, а увеличение венозного возврата, частоты сердечных сокра­щений и высвобождения катехоламинов повышает сердечный выброс и легочный кровоток. Дополнительное вовлечение легочных сосудов в кровообращение и их расширение, а также снижение сосудистого сопротивления легких способствуют увеличению кровотока.

В кровообращение включаются ранее не функционировавшие сосуды скелет­ных мышц, и периферический кровоток перераспределяется в работающие мышцы. Извлечение кислорода работающими мышцами возрастает. Если максимальный энергетический запрос мышц превышает уровень, который обеспечивается кисло­родом, доставляемым кровью, включается анаэробный метаболизм. Возросшие в результате этого концентрации лактата и водородных ионов в крови стимулируют каротидные тельца (гл. 16), приводя к непропорциональному росту VH, как меры, компенсирующей падение рН.

Очевидно, что выполнение мышечной работы является крайне сложным актом, требующим координации многих физиологических процессов (рис. 19-1). С начала 1980-х гг. применение нагрузочных тестов в диагностике заболеваний ды­хательной и сердечно-сосудистой систем получило широкое распространение. Наи­более частыми показаниями к такому тестированию являются: (1) необходимость

............—.....-'-"•''^-'-ч .г,,^™т.ч-^ .» «т тгт/.п,лтти,1 f\\'btJ"rf\T\m3 llI-rOT.TIiai/"4Tin,»V О ГПЭ И U 'I »'* Н Н f> ПЯ -

ботоспособности; (2) объективная оценка работоспособности человека; (3) опреде­ление динамики заболевания и успешности проводимой терапии и (4) решение воп­роса о необходимости специфического лечения (например, дыхание кислородом во время физической нагрузки).

Поглощение кислорода как критерий нагрузки

Для того, чтобы оценить, соответствует ли реакция сердечно-легочной системы на физическую нагрузку норме, нагрузочная проба, предлагаемая испытуемому, дол­жна быть дозирована. Нагрузка может быть выражена в привычных единицах работы и мощности, однако в клинической практике чаще используется индекс нагрузки, представляющий уровень потребления О₂. В последующих разделах этот "кислород­ный эквивалент мощности" будет рассмотрен более подробно.

Работа и мощность

Работа выполняется, когда сила преодолевает расстояние. Единица работы, джоуль (J), означает силу в один ньютон, действующую на расстоянии один метр.

Мощность — интенсивность работы или работа, выполненная за единицу вре­мени. Общепринятой единицей мощности является ватт - один джоуль в секунду. В клинике часто используется другая единица мощности, мет, определяемая как кратное число метаболического запроса О₂ в покое: 1 мет = 3.5 мл О₂/мин/кг массы тела. При нагрузочном тестировании в клинике скорость поглощения О₂ определя­ется с помощью анализа выдыхаемого воздуха и используется как индекс мощности выполняемой испытуемым работы.

Кислородный эквивалент мощности

Измерение поглощения О₂ (V()₂) в процессе выполнения физической нагрузки полезно по ряду причин. Во время выполнения нагрузки с участием всех мышечны с групп (например, упражнение на тредмиле или велоэргометре) V()₂ линейно связа­но с мощностью вплоть до момента достижения максимального поглощения О₂ (Vo_21И._1Х)(рис. 19-2). Дальнейшее увеличение мощности непродолжительно поддер­живается анаэробным метаболизмом, однако только ценой развития молочного аци­доза. Изменения уровня V()₂, таким образом, могут служить индексом изменений мощности при выполнении физической нагрузки.

Кроме того, V()₂ является лучшим индикатором состояния системы, чем фак­тически выполненная физическая нагрузка, поскольку на последнюю могут повли­ять такие факторы, как беспокойство, неуверенность и недостаточное знание техни­ки выполнения нагрузочной пробы. V()_2lliax не только представляет максимальное количество О₂, доставляемое к тканям во время физической работы, но также слу­жит критерием способности всей системы кислородного обеспечения организма про­тивостоять стрессу максимальной нагрузки.

Несмотря на то, что отношение между V()₂ и мощностью является линейным и не зависит от возраста человека, пола и роста, эти факторы все же влияют на Vo_a«*-У людей пожилого возраста, небольшого роста, а также у женщин Vo_{2 юах} может быть уменьшено. Следовательно, при выведении должных величин необходимо делать соответствующие поправки. Пока неясно, в какой степени эти показатели зависят от других факторов, способных снижать V()_{2 m;ix}, таких как отсутствие тренированности и небольшая мышечная масса.

Рис. 19-1. Физиологические и биохимические сдниги, развивающиеся при физической нагрузке. Координированные изменения функций сердечно-сосудистой системы, дыхания и метаболизма обес­печивают увеличение поглощения ()₂ и выделения С()₂ в соответствии с широким диапазоном мощности нагрузок

Рис. 19-2. Кислородный эквива­лент мощности. Отношение меж­ду мощностью и потреблением ()v линейно

Компоненты системы доставки кислорода

Система доставки кислорода состоит из нескольких функциональных состав­ляющих: (1) респираторная функция, включающая легочную механику и работу дыхательных мышц (гл. 2), механизмы регуляции вентиляции (гл. 6), веитиляцион-но-перфузионные отношения (гл. 13), диффузию кислорода (гл. 9) и сродство ге- ' моглобина к кислороду (гл. 10); (2) функция сердца, включающая изменение часто­ты сердечных сокращений и ударного объема на физическую нагрузку (преднагруз-ка, постнагрузка и сократимость миокарда); (3)регуляция периферического кровооб­ращения, т. е. способность распределять кровоток в пользу работающих мышц за счет метаболически пассивных тканей; и (4) метаболизм мышц, включая функции окислительных и гликолитических ферментов. Несмотря на значительные резервы организма, сильное отклонение от нормы любого из вышеперечисленных элементов системы доставки кислорода проявляется снижением V()_2|I1)X. Конечно, нельзя пол­ностью исключить нарушение в любом из вышеупомянутых элементов даже при нормальной величине V()_2m,_ix.

Методология нагрузочного тестирования в клинике

Аппаратура, используемая в клинике для проведения тестов с физической на­грузкой, может быть относительно простой или чрезвычайно сложной. Кроме того, объем получаемых данных может быть широким или ограниченным. Однако в боль­шинстве лабораторий, где практикуется указанное тестирование, используется оди­наковая технология и измеряются лишь несколько основных показателей.

Измеряемые величины и приборы

При проведении стандартного клинического теста с физической нагрузкой оп­ределяются четыре величины: концентрации О^ и СО.> в выдыхаемом воздухе, ми­нутная вентиляция и частота сердечных сокращений.

Концентрация О₂ измеряется с помощью масс-спектрометра или другой газо­аналитической аппаратуры, а концентрация СО₂ - с помощью масс-спектрометра или инфракрасного анализатора. Определение концентраций этих газов в выдыхае­мом воздухе при известных их величинах во вдыхаемом воздухе позволяет рассчи­тать потребление О₂ (поглощение кислорода) и продукцию СО₂.

Объемная скорость воздушного потока оценивается с помощью пневмотахо-графа. Дыхательный объем рассчитывается по скорости потока воздуха, a Vl- — по дыхательному объему и частоте дыхания.

Непрерывный электрокардиографический мониторинг, регистрация артериаль­ного давления и неинвазивное определение насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом с помощью пульсовой или ушной оксиметрии также являются частью стандартного теста с физической нагрузкой. При определенных обстоятель­ствах может появиться необходимость в измерении газов артериальной крови и определении параметров гемодинамики с помощью катетера Свана-Ганца (гл. 12).

Типы нагрузочных тестов

Несмотря на то, что многие измерения при проведении нагрузочных тестов пред­полагают условия устойчивого состояния (т. е. постоянную нагрузку), в действи­тельности схема нагрузки с устойчивым состоянием не является обязательной для получения достоверных данных. В клинической практике чаще всего используется ( хема непрерывно возрастающей нагрузки, когда нагрузка увеличивается постепен-

но и ступенчато. Преимущество такой схемы состоит в том, что она дает сведенияо реакции пациента на несколько различных нагрузок. Существует несколько схем нагрузочных проб как для тредмила, так и велоэргометра.

Исследование при непрерывно и ступенчато возрастающей нагрузке обычно заканчивается, когда пациент не может дольше ее переносить. Оценка причины, зас­тавившей больного прекратить выполнение нагрузки, очень важна. Например, оста­новка упражнения из-за одышки имеет совершенно иное толкование, чем из-за бо­лей в колене. С другой стороны, тест может быть прекращен вследствие появления болей в груди, электрокардиографических отклонений, уменьшения насыщения ар­териальной крови кислородом, аномального снижения или повышения артериаль­ного/давления.

Нормальная реакция

сердечно-сосудистой системы

на возрастающую физическую нагрузку

Реакция сердечно-сосудистой системы здоровых людей на динамическую фи­зическую нагрузку, как правило, стереотипна. Следует рассмотреть три главных ас­пекта: (1) изменения потребления О₂, сердечного выброса и артерио-венозной разницы кислорода; (2) возрастные изменения; и (3) изменения гемоди­намики.

Потребление кислорода, сердечный выброс и артерио-венозная разница кислорода

Сердечный выброс (произведение частоты сердечных сокращений и ударного объема) во время физической нагрузки может возрастать пятикратно (рис. 19-3). У здоровых людей физическая работоспособность ограничивается, главным обра­зом, способностью сердечно-сосудистой системы обеспечивать возрастающую дос­тавку кислорода к тканям.

В соответствии с принципом Фика(гл. 10 и 12):

Vo₂=C.O.x(Cao₂-Cvo₂),

[19-1]

где С.О. — сердечный выброс, а СаО₂ и CvO₂ — содержание кислорода в артериаль­ной и смешанной венозной крови соответственно. Артерио-венозная разница содер­жания кислорода (CaO₂ - CvO₂) отражает экстракцию кислорода тканями. Величину этой разницы в значительной степени определяет перераспределение артериальной крови к работающим мышцам, получающим в это время до 80 % сердечного выброса.

Артерио-венозная разница содержания кислорода при выполнении максималь­ной физической нагрузки возрастает приблизительно в три раза; у здоровых людей она относительно постоянна. В норме сердечный выброс увеличивается линейно по отношению к VO₂ и частоте сердечных сокращений. Поскольку сердечный выброс представляет собой произведение частоты сердечных сокращений и ударного объе­ма, отношение VO₂ и частоты сердечных сокращений (Vo₂/4CC) — кислородный пульс — является индексом ударного объема на пике нагрузки:

Vo₂/4CC = ударный объемх (Сао₂ - Cvo₂)

[19-2]

Изменения, связанные с возрастом

Максимальная частота сердечных сокращений снижается с увеличением возра­ста (рис. 19-4), а у людей одного и того же возраста ее величина приблизительно одинакова. Она может быть вычислена с помощью следующей формулы:

Максимальная ЧСС = 210- [0.65 х возраст (годы)]

[19-3]

Связанное с возрастом снижение максимальной частоты сердечных сокраще­ний во многом обусловливает уменьшение сердечного выброса и V()_2m;ix, наблюдае­мое у пожилых людей. Различия в величине сердечного выброса среди здоровых людей одного возраста вызваны различиями в величине ударного объема. Как пра­вило, он больше у мужчин, у более крупных и тренированных людей. При возраста­ющей нагрузке ударный объем увеличивается на 50 %, начиная с относительно низ­кого уровня нагрузки. Дальнейший рост сердечного выброса происходит почти ис­ключительно за счет увеличения частоты сердечных сокращений.

Изменения гемодинамики

Увеличение сердечного выброса и связанное с ним увеличение легочного кро­вотока во время выполнения физической нагрузки вызывают умеренное иовыше-

........................-.....-" '..^ч^ч-чии Оггим1,-,л nrviiNrwiitnn пои-т/тмпппянш* и ПЯГТПIТПеНИС

Рис. 19-4. Максимальная частота сердечных сокращений как функция но:фаста. Максимальная частота сер­дечных сокращений снижается с воз­растом линейно. Возрастные огра­ничения максимального потребле­ния ()₂ являются функцией этого от­ношения. Изображенный график представляет среднюю величину ча­стоты сердечных сокращений ± SI). (Из: Jones N. L. Clinical Kxercise Testing. 3rd cd. Philadelphia: W. B. Saunders, 1988: /15.)

легочных сосудов ведет к значительному падению легочного сосудистого сопротив­ления (гл. 12). В результате давление в легочной артерии обычно не повышается до тех пор, пока сердечный выброс не увеличится в 2-3 раза.

Систолическое артериальное давление может повысится до 220 мм рт. ст. на пике нагрузки, в то время как диастолическое давление в норме не превышает 90 мм рт. ст. Исходя из этого, при выполнении максимальной физической нагруз­ки среднее артериальное давление возрастает приблизительно на 50 мм рт. ст. Паде­ние системного артериального давления во время нагрузки — явление ненормаль­ное.

Нормальная вентиляторная реакция на возрастающую нагрузку

Реакция дыхательной системы на физическую нагрузку, как и сердечно-сосу­дистой системы, стереотипна. Изменения минутной вентиляции, дыхательного объе­ма и частоты дыхания, а также альвеолярно-артериальный градиент кислорода впол­не предсказуемы. Изменения в распределении вентиляции, отражающиеся в вели­чине отношения мертвого пространства к дыхательному объему (VD/VT), способ­ствуют заметному увеличению потоков О₂ и СО₂ во время выполнения физической нагрузки.

Изменения минутной вентиляции, дыхательного объема и частоты дыхания

Система дыхания располагает огромными резервными возможностями. У здоровых людей минутная вентиляция может быть увеличена в 20 раз по сравне­нию с ее величинами в состоянии покоя. Во время физической нагрузки минутн'ая вентиляция увеличивается в связи с ростом потребления О₂ и выделения СО^ (рис. 19-5).

При низких и средних уровнях нагрузки увеличение минутной вентиляции происходит прежде всего за счет роста дыхательного объема, который достигает сво­ей максимальной величины приблизительно на уровне двух третей жизненной ем-

Рис. 19-3. Реакция сердечно-сосу­дистой системы па возрастающую физическую нагрузку. (А) Сердеч­ный выброс линейно растет с уве­личением поглощения ()₂ (затуше­ванная полоса). (Б) Увеличение сердечного выброса при невысо­ких уровнях нагрузки достигает­ся за счет возрастания ударного объема и частоты сердечных со­кращений. При дальнейшем уве­личении поглощения ()₂ сердеч­ный выброс растет только из-за возрастания частоты сердечных сокращений. (Из: Jones N. L. Clinical Kxercise Testing. 3rd eel. Philadelphia: W. И. Saunders, 1988: W-44.)

Рис. 19-5. вентиляторный отпет на подрастающую физическую на-грулку. Первоначально при увели­чении мощности нагрузки венти­ляция растет как за счет дыхатель­ного объема, так и частоты дыха­ния. Мри более высоких уровнях нагрузки дальнейшее увеличение вентиляции достигается ростом только частоты дыхания. (Из: Jones N. L Clinical Exercise Testing. ':ir<l ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1988: .49.)

ной вентиляции обеспечивается главным образом за счет учащения дыхания, а ды­хательный объем остается относительно постоянным. Придыхательном объеме, пре­вышающем 75 % жизненной емкости легких, потребовалось бы увеличение работы дыхательных мышц, поскольку растяжимость структур дыхательной системы при больших легочных объемах снижается (гл. 2). Учащение дыхания является более экономичным способом увеличения вентиляции при высоких уровнях нагрузки.

Для определения того, является ли ограничение физической работоспособнос­ти результатом вентиляторных расстройств, необходимо измерить максимальную произвольную вентиляцию (MVV; гл. 4 и 18). Хотя MVV может быть измерена непосредственно, она обычно вычисляется на основе эмпирического отношения:

MW = FEV₁x35 [19-4]

У здоровых людей минутная вентиляция при V()_2max обычно составляет от 60 до 70 % MVV. Оставшиеся 30-40 % MVV, которые "не используются", —резерв ды­хания. Существование этого резерва означает, что у здоровых людей максимальная физическая работоспособность ограничивается сердечно-сосудистыми, а не венти­ляторными факторами.

Изменения распределения вентиляции

Выполнение физической нагрузки сопровождается изменением.распределения вентиляции между участвующими и не участвующими в газообмене зонами легких. Как описано в главе 3, это распределение выражается отношением мертвого про­странства (VD) к дыхательному объему (VT) или VD/VT (рис. 19-6).

В норме VD/VT снижается примерно от 0.30 в состоянии покоя до 0.20 на пике нагрузки. Снижение частично обусловлено увеличением перфузии апикальных ле­гочных единиц, для которых типичными являются высокие величины вентиляци-онно-перфузионного отношения. В результате в легких устанавливается наиболее оптимальное соответствие между вентиляцией и перфузией (гл. 13). Кроме того, увеличение при физической нагрузке легочных объемов сопровождается неболь­шим ростом анатомического мертвого пространства по сравнению с ростом альвео-ляоной вентиляции.

Рис. 19-6. Изменения vd/vt во вре­мя физической нагрузки. Нормаль­ная величина Vu/Vr в состоянии покоя составляет приблизительно 0.3. В процессе возрастающей на­грузки vt увеличивается больше, чем vd. В результате происходит прогрессивное снижение vd/vt. Эффективность выведения СО₂ ста­новится выше, что является важным адаптационным механизмом в усло­виях повышенной продукции СО₂ во время нагрузки. Показаны сред­ние величины и диапазоны значе­ний vd/vth yd. (Из: Jones N. L. Clinical Exercise Testing. 3rd ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1988: 41.)

VD/VT может быть рассчитано с помощью уравнения Бора:

., ,.. PaC0₂~ РЕС0₂

^VD/VT= РаСО, ' [19-51

где РаСО₂ и РЕСО₂ — парциальные давления СО₂ в артериальной крови и смешан­ном выдыхаемом газе соответственно. Неспособность обеспечить снижение VD/VT во время выполнения нагрузки — свидетельство заболевания легких.

Изменения альвеолярно-артериального градиента кислорода

Альвеолярно-артериальный градиент кислорода остается нормальным при низ­ких уровнях физической нагрузки, однако при их максимальном повышении возра­стает приблизительно до 30 мм рт. ст. (рис. 19-7). Увеличение градиента наблюдает­ся, несмотря на улучшение вентиляционно-перфузионных отношений во время вы­полнения нагрузки. Этот феномен, возможно, возникает вследствие более полного

Рис. 19-7. Альвеолярно-артериаль­ный градиент во время выполне­ния физической нагрузки. Гради­ент незначителен при невысоких уровнях нагрузки и умеренно воз­растает при высоких уровнях по­глощения кислорода. Показана средняя величина градиента (тол­стая линия) и диапазон отклоне­ний от средней величины. (Из: Jones N. L. Clinical Exercise Test ing. 3rd ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1988: 42.)

извлечения О^ из крови работающими мышцами, что приводит к снижению содер­жания О₂ в смешанной венозной крови и соответствующему снижению Ра(),.

Анаэробный порог

В норме метаболизм в состоянии покоя является аэробным процессом. Значи­тельные динамические нагрузки также выполняются за счет аэробного метаболиз­ма. Однако при очень большой нагрузке или легочно-сердечной патологии метабо­лизм может становится в значительной мере анаэробным. Переходная фаза от аэроб­ного к анаэробному метаболизму представляет физиологический и клинический интерес и может быть изучена с помощью нагрузочных тестов.

Определение понятия "анаэробный порог"

Анаэробный порог определяется как уровень физической нагрузки, выше кото­рого аэробный метаболизм не способен полностью удовлетворить энергетические запросы организма; возникает анаэробный метаболизм. При величинах Vo., ниже анаэробного порога физическая нагрузка может выполняться продолжительное вре­мя; выше анаэробного порога ее выполнение ограничивается рядом факторов.

Когда кислородный запрос работающих мышц превышает их кислородное обес­печение, промежуточный метаболизм приводит к превращению пирувата в лактат. Повышенные количества молочной кислоты забуфериваются ионами бикарбоната, что ведет к увеличению образования СО₂ (гл. 10). Эти изменения вместе с вентиля­торной реакцией на возрастающий лактатный ацидоз приводят к характерным сдви­гам в газообмене, которые позволяют идентифицировать анаэробный порог неинва-зивными методами (см. ниже).

При выполнении нагрузки ниже анаэробного порога потребление О₂, продук­ция СО₂ и минутная вентиляция увеличиваются линейно и параллельно (рис. 19-8). На уровне анаэробного порога происходят более сложные изменения, которые об­суждаются в следующих разделах.

Метаболические фазы анаэробного порога

В ходе выполнения возрастающей физической нагрузки после достижения ана­эробного порога следуют две метаболические фазы (рис. 19-8).

В первой, изокапнической фазе, увеличение VC()₂ становится нелинейным и . вызывает пропорциональный рост Vl{. РаС()₂ и РС()₂ конечной порции выдоха оста­ются в норме. Несмотря на то, что повышение VK соответствует повышению Vc<)₂, оно непропорционально высоко относительно V()₂, которое продолжает линейно возрастать с мышечной нагрузкой. Соответственно, на этой стадии отношение V>; к Vco₂ (VK/VC()₂), известное также как вентиляторный эквивалент СО>, и РС()₂ ко­нечной порции выдоха остаются постоянными. А отношение Vi-: к Vo₂ (Vi':/Vo₂), известное как вентиляторный эквивалент О_ъ и Р()₂ конечной порции выдоха начи­нают расти. Эти показатели являются распространенными критериями идентифи­кации анаэробного порога.

Вторая, гипокапническая фаза является реакцией на возрастание метаболичес­кого ацидоза в ходе дальнейшего увеличения физической нагрузки. Прогрессивное снижение рН способствует еще большему увеличению VK посредством стимуля­ции каротидных телец (гл. 16). Вследствие этого Vl- / Vco., увеличивается, а РС()₂ артериальной крови и конечной порции выдоха снижаются; как Vl-/V()₂, так и Р()₂ конца выдоха продолжают расти.

Рис. 19-8. Изменения минут­ном иептиляцми, минутном продукции С(Х> и минутного потребления ()₂iH) кремы ны-полпеиия физической маг-рулки. (Ил: Wasscrman К., VVhipp И. )., Koyal S. N.. el al. Anaerobic threshold and respi­ratory gas exchange during exercise. ). Appl. Physiol. .ЧЯ: 2:*(v-2f3,' 197.4.)

Анаэробный порог у здоровых и больных

Здоровые люди обыкновенно достигают анаэробного порога на уровне 50-60 % должной величины Vo_2lli:ix. Анаэробный порог меньше, чем 40 % должной Vo.,_mu, обычно рассматривается как аномальный.

Определение анаэробного порога используется в клинике для облегчения диф­ференцирования состояний, связанных с низкой переносимостью физической на­грузки.

Если V()_2m:lx и анаэробный порог в норме, то пациент либо здоров, либо его физическая работоспособность ограничена сниженной эффективностью мышечных усилий (т. е. на заданную работу расходуется большая величина V()₂), как например при ожирении. С другой стороны, у пациента с такими данными может быть субкли­ническая стадия легочного или сердечно-сосудистого заболевания, вызывающего определенные симптомы, несмотря на нормальные физиологические параметры.

Причин низкого V()_2P1K1X при нормальном анаэробном пороге может быть не­сколько: (1) недостаточные усилия пациента, (2) заболевание легких, вызывающее ограничение вентиляции, или (3) заболевание сердца как причина отека легких. Отек легких может развиться без значительного спада сердечного выброса. Это со­стояние приводит также к нарушениям вентиляторной реакции.

Когда и V()_2mix, и анаэробный порог снижены, следует предположить наличие сердечно-сосудистого заболевания в качестве причины ограничения физической работоспособности. Чаще всего это ограничение является вторичным по отношению к следующим состояниям: (1) снижение сердечного выброса, (2) легочно-сосудис-тое заболевание, (3) заболевание периферических сосудов, (4) анемия, (5) мало­подвижный образ жизни и низкая физическая тренированность.

Поскольку тренировка повышает анаэробный порог, его измерения можно счи­тать полезным приемом для оптимизации и оценки успешности тренировочных про­грамм.

Реакция на физическую нагрузку при заболеваниях легких

Во время проведения тестов с физической нагрузкой важно дифференциро­вать симптомы сердечно-сосудистых и легочных заболеваний. Например, повыше-н не давления наполнения левого сердца и отек легких у пациентов с застойной сер­дечной недостаточностью могут развиться непосредственно во время проведения теста с физической нагрузкой. В то же время пациенты с хронической обструктив-ной болезнью легких могут иметь легочное сердце и резко выраженную легочную гипертензию, обусловленную физической нагрузкой. Несмотря на это, нагрузочное тестирование полезно для выяснения причины ограничения физической работо­способности. Очевидно, что результаты тестов с физической нагрузкой должны оце­ниваться совместно с данными анамнеза и диагностических исследований, таких как тестов легочных функций (гл. 4). На рис. 19-9 представлены изменения некото­рых физиологических параметров при выполнении физической нагрузки здоровы­ми людьми.

Резерв дыхания при заболевании легких

Наиболее характерным признаком вентиляторного ограничения физической работоспособности является утрата резерва дыхания (рис. 19-10). Здоровые люди обычно достигают своего V()_2llMX, когда Vl<; повышается/до 60-70 % MVV. В проти­воположность этому пациенты с патологией легких часто не в состоянии достигать должных величин V()_2lll!X из-за вентиляторного "потолка", препятствующего даль­нейшему выполнению физической нагрузки. Минутная вентиляция у таких пациен­тов приближается к MVV, а резерв дыхания составляет 15 % или меньше при завер­шении нагрузки. Ограничение вентиляции обычно связано с нарушениями в легоч­ной механике, что проявляется в сниженных величинах FEV] и MVV. Кроме того, увеличение Vl)/VT обусловливает повышенный уровень минутной вентиляции при любой величине нагрузки, в значительной мере изменяя отношение между Vi<; и V( v Пациенты со значительными поражениями легких малоподвижны, детрениро-ваны и демонстрируют раннее достижение анаэробного порога. Последнее обстоя­тельство выводит вентиляцию на те уровни, которые пациенты поддерживать не в силах.

Хотя пациенты с заболеваниями легких обычно не достигают должных величин максимальной частоты сердечных сокращений, в действительности пульс может быть чаще должного для данного Vo_r Это проявление снижения ударного объема и ()•,-мульса. Способствующие факторы включают общую детренированность, легочную гипертензию и нарушение функции правого желудочка. Хотя эти отклонения спо­собствуют более раннему включению анаэробного метаболизма, при тяжелых забо­леваниях легких потолок вентиляции достигается прежде анаэробного порога.

1^>ис. 19-9. Реакции йентилмппи и О'рдсчпо-сосудистой системы у здорового человека па возраста­ющую физическую иагру:жу. Должны*/ величины показаны сплошными линиями. Горизонтальная пунктирная линия па графике зависимости Vi: от Vo, представляет максимально поддерживаемую в( нтилящпо (MSV). (Но: Younes М Interpretation of clinical exercise testing in respiratory disease. Clin. Chest Me<i. h: 189-206, 1984.)

Ограничение физической работоспособности при хронической обструктивной болезни легких

При ХОБЛ увеличенное сопротивление ВП и утрата эластической отдачи лег­ких снижают объемную скорость экспираторного потока, что ограничивает возмож­ность удовлетворения вентиляторного запроса при выполнении физической нагруз­ки. При повышенных уровнях вентиляции из-за недостатка времени для полного выдоха до уровня FRC увеличивается захват воздуха легкими. Вследствие этого дыхательные мышцы вынуждены неэкономично расходовать энергию, что приводит к их быстрому утомлению. Несоответствие между вентиляцией и перфузией про­является обычно величинами V\)/VГ, равными 6.4 или более в состоянии покоя, которые не уменьшаются в ходе возрас гающей нагрузки. Это может вести к иовыше-ппю 1'аг.о. и падению насыщения гемоглобина артериальной крови кислородом.

Рис. 19-10. Аномальная реакция вентиляции на нагрузку у больного с обструкгишюй брле.чпыо иолдухоноспых путей. Vo, избыточна при всех уровнях мощности нагрузки. Раш, повышается с ростом мощности, а Рао, остается ненормально низким на протяжении всей нагрузки. Минутная вентиляция пациента при Vo₂,соответствующем примерно 75 % должной величины максимального Vo, .превышает максимально поддерживаемую вентиляцию. Vn/Vr снижается по мере возрастания нагрузки, но, тем не менее, остается повышенным па протяжении пест теста. (По. Jounes M. Interpretation of clinical exercise testing in respiratory disease. Clin. Chest. Med. 5: 189—206, 1984.)

Ограничение физической работоспособности при интерстициальных заболеваниях легких

У больных с интерстициальной легочной патологией эластическая отдача лег­ких повышена (гл. 7). Для того, чтобы снизить эластическую работу дыхания при больших величинах дыхательного объема, пациенты увеличивают Vl< преимуще­ственно за счет повышения частоты дыхания. Частое поверхностное дыхание более характерно для интерстициальных поражений легких, чем для обструктивных. При выполнении нагрузки у больных с обструктивной патологией отмечается повыше­ние Расе),, а при интерстициальных заболеваниях легких значительное падение Рас),.

Реакция на физическую нагрузку

при сердечно-сосудистых заболеваниях

В отсутствие водителя сердечного ритма у больных с нарушениями проводимо­сти сердца или применяющих препараты, ограничивающие частоту сердечных со­кращений, частота пульса при выполнении физической нагрузки обычно либо соот­ветствует норме, либо повышена. Ограничения сердечного выброса обусловлены снижением ударного объема. Ограниченный сердечный выброс частично возмеща­ется большей тканевой экстракцией О₂, приводящей к увеличению артерио-веноз-ной разницы кислорода. Однако эффективность этой компенсации невысока. Анаэ­робный метаболизм подключается при меньшем V()_2(1U)X, выраженном в процентах от должного. Кроме того, низкое содержание О₂ в смешанной венозной крови в этих условиях приводит к более значимому снижению Ра()₂ вследствие физиологичес­кого шунтирования (гл. 13).

У больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями, сопровождаемыми низ­ким сердечным выбросом при выполнении физической нагрузки, наблюдается: (1) сниженное Vo_2m;ix; (2) нормальней резерв дыхания; (3) увеличенная частота сердечных сокращений при данном уровне Vo«; (4) уменьшенный О₂-пульс, отража­ющий сниженный ударный объем; (5) ранний анаэробный порог (рис. 19-11). К тому же при существенном нарушении функции-левого желудочка системное артериаль­ное давление может не только не повышаться, но даже падать во время выполнения физической нагрузки.

Ишемическая болезнь сердца

При выраженной ишемической болезни сердца обнаруживается ухудшение со­кратимости миокарда с падением ударного объема или развитием легочного веноз­ного застоя. Часто у таких больных приходится прекращать исследования раньше, чем достигается максимальная частота сердечных сокращений из-за аритмии, элек­трокардиографических изменений или приступа стенокардии.

Болезнь периферических сосудов

У людей с болезнями периферических сосудов или недостаточной общей фи­зической подготовкой выявляются уменьшенное V()_2max, сниженный О₂-пульс и ран­нее появление анаэробного порога. При болезнях периферических сосудов макси­мальная частота сердечных сокращений часто не достигается из-за появления мы­шечных болей, которые препятствуют продолжению выполнения нагрузки.

Заболевание легочных сосудов

Первичная болезнь легочных сосудов характеризуется сердечно-сосудистыми и легочными расстройствами, которые приводят к снижению V(),_M),_X и физической работоспособности. Сердечный выброс и О₂-пульс обычно уменьшены, в то время как частота сердечных сокращений остается в норме или повышается при данном уровне Vo_r Эти отклонения сопровождаются ранним достижением анаэробного порога. Утрата легочного капиллярного ложа, например вследствие облитерации легочных сосудов при первичной легочной гипертензии (гл. 12), вызывает повыше­ние vd/vt в состоянии покоя, которое не снижается в ходе возрастающей нагрузки. Увеличение вентиляции мертвого пространства отражается на РаГО,, которое ста­новится выше Рсо, конечной порции выдоха, что указывает па значительное нару­шение газообмена.

-::-r='.!r;:,;r;^^^

^^a^rr-^^^rj^js^vrs^⁴^!^^

^^s:^^^т,Гv^и^s^^ж™г:^r_h

' ..:„..,.,,, .1........,. ( lin rhrxt Мсч1. Г): 189 2(Ш, 198/1.)

Трудности интерпретации результатов исследований с физической нагрузкой

В клинической практике исследования с выполнением субмаксимальной фи-;шческой нагрузки часто не позволяют выяснить, что же ограничивает физическую работоспособность: заболевания органов дыхания или сердечно-сосудистой систе­мы. Это необязательно означает недос гаток мотивации у пациента или его симуля­цию, хотя такая возможность должна учитываться.

При выполнении нагрузочного теста важно обращать внимание на этиологию симптомов, заставляющих пациента прекратить работу, и установить, связаны ли они с истинным дистрессом. Так, приступ стенокардии или суставная боль несом­ненно могут вызвать преждевременное прекращение упражнения. Если симптом можно отнести к патологии сердечно-сосудистой или дыхательной систем и заме­ченные отклонения не могут быть объяснены произвольным контролем (например, реакция частоты сердечных сокращений на возрастающую нагрузку, возникновение анаэробного порога или отклонения в газообмене), значит исследование проведено при "максимальной" нагрузке. Результаты теста в таком случае должны быть истол­кованы в соответствии с характером отклонений.

Отклонения в параметрах, которые могут быть произвольно изменены (напри­мер, минутная вентиляция, дыхательный объем или частота дыхания), должны под­вергаться сомнению, если отсутствуют убедительные данные в пользу истинного дистресса при завершении нагрузки. В противном случае необходимо принять во внимание психогенную гипервентиляцию, венозный легочный застой под воздей­ствием физической нагрузки, нераспознанную интерстициальную болезнь легких или болезнь легочных сосудов. Любое из этих состояний может быть связано с ги­первентиляцией или частым поверхностным дыханием.

Наконец, как было замечено, сведения, полученные с помощью нагрузочного тестирования, должны быть интерпретированы в свете общей клинической карти­ны. Повторные исследования в динамике, несомненно, более полезны, чем единич­ное измерение.

Избранная литература

Bye Р Т. P., Anderson S. D., Woolcock A. J., et al. Bicycle endurance performance of patients with interstitial lung disease breathing air and oxygen. Am. Rev. Respir. Dis. 126:1005-1012,1982.

Jones N. L Clinical Exercise Testing. 3rd ed. Philadelphia: W. B. Saunders, 1988.

Killian K. f., Campbell E.}. M. Dyspnea and exercise. Anna. Rev. Phvsiol. 45:465— 479, 1983.

Minn V. D., Lee H. M., Dolan G. P., et al. Hypoxemia during exercise in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am. Rev. Respir. Dis. 120: 787—794, 1979.

Wasserman K., Whipp B. J., Davis J. A. Respiratory physiology of exercise: Metabolism, gas exchange, and ventilatory control. Int. Rev. Physiol. 23:149— 211,1981.

Wasserman K., Whipp B. J., Koyal S. NL, et al. Anaerobic threshold and respiratory gas exchange during exercise. J. Appl. Physioi. 35: 236—243, 1973.

Weber К. Т., Kinasewitz (.}. Т.. Jimicki J. S., et al. Oxygen utilization and ventilation during exercise in patients with chronic cardiac failure. Circulation 65: 1213 —

1223, 1982.

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  ..