FYZIOLOGIE Mgr. Martina Novotná, Ph.D. novotna@fsps.muni.cz www.fsps.muni.cz/~novotna Srdce: • srdeční frekvence (HR nebo SF/TF) 70/min • systolický objem = tepový objem (SV/TO nebo Q[S]) 70 ml • minutový objem srdeční = srdeční výdej (MV nebo Q) 5 l/min Krevní oběh složka transportního kardiorespiračního systému změny: - reaktivní – bezprostřední reakce organismu - adaptační – výsledek dlouhodobého opakovaného tréninku srdeční frekvence – dynamika změn fáze úvodní = ↑ TF před výkonem • mechanismus: emoce (více u osob netrénovaných) a podmíněné reflexy (převládají u trénovaných osob) • startovní a předstartovní stavy srdeční frekvence – dynamika změn fáze průvodní = při vlastním výkonu roste TF nejdřív rychle (fáze iniciální), →zpomalení, →ustálení (rovnovážný stav) • mechanismus: podmíněné a nepodmíněné reflexy, tělesná teplota, hormonální a látkové změny v krvi srdeční frekvence – dynamika změn fáze následná = návrat TF k výchozím hodnotám, zpočátku rychleji, postupně pomalejší • mechanismus: nepodmíněné reflexy, látkové změny v krvi vycházející ze svalů Změny reaktivní - systolický objem • klidové hodnoty 60-80 ml • při výkonu zvýšení na 120-150 ml, nejdřív rychlý nárůst, pak zpomalení a ustálení, max. hodnoty při TF 110-120 • závisí na rozměrech, kontraktilitě myokardu, plnění srdce a periferním odporu Změny reaktivní - minutový objem srdeční • klidové hodnoty kolem 5 litrů/min • při výkonu zvýšení na 25-35 litrů/min • roste s minutovou spotřebou kyslíku Adaptační změny • souvisejí s trénovaností 1. strukturální změny 2. funkční změny Trénovaný jedinec - strukturální změny srdce • fyziologická hypertrofie a dilatace • hmotnosti cévy • množství kapilár ve svalech Fyziologická hypertrofie srdce • u vytrvalostního tréninku hypertrofie excentrická = zvětšení komor + ↑ tloušťka stěn • u silového tréninku hypertrofie koncentrická = ↑ tloušťka stěn, ale zmenšení dutin Trénovaný jedinec - funkční změny ↓ klidové TF = sportovní bradykardie • extrémní hodnoty 30-35 tepů/min ↑ klidového tepového objemu na 80-100 ml • při zátěži až 150-200 ml ↑ max. minutový objem až 35 l/min Krevní tlak (TK) • klidové hodnoty 120/70(80) • systolický • diastolický • pulsový • střední Krevní tlak (TK) při dynamické práci se ↑ hlavně systolický tlak (nejméně při malé intenzitě nebo dlouhodobé vytrvalostním výkonu, nejvíce při submaximální intenzitě zatížení až na 180-240 mmHg), diastolický tlak se mění jen mírně, může i lehce klesat Krevní tlak (TK) při statické práci: změny TK souvisí se změnami nitrohrudního tlaku (Valsalvův manévr), • většinou dochází ke ↑ systolického (140-160 mmHg) i diastolického (80-100 mmHg) • po dlouhodobém silovém tréninku dochází k fixaci ve formě hypertenze (vzpěrači) Cévy • tepny, vlásečnice, žíly • při zátěži - redistribuce krve v cévním řečišti na podkladě kompenzační vasokonstrikce, v některých orgánech splanchnické oblasti a vylučovacího systému vasokonstrikce, tzn. e průtoku (zpočátku i v kůži), ve svalech, srdci vasodilatace, tzn. á průtoku • zásobení CNS konstantní, pro odvod tepla později vasodilatace v kůži Regulace průtoku vegetativní nervový systém (sympatikus X parasympatikus) • vasokonstrikce - sympatikus ( ve svalech a srdci však vasodilatace) • vasodilatace - parasympatikus metabolická autoregulace: CO2, ADP, laktát, ↓ pH, histamin =>vasodilatace ve svalech Tepová frekvence • při vypuzení systolického objemu krve ze srdce do srdečnice se rozšíří její pružný začátek • při následující diastole se opět stáhne a při tom tlačí krev směrem k obvodu těla • roztažení a stažení aorty a z ní odstupujících tepen se šíří k obvodu těla jako pulsová vlna • na povrchových tepnách můžeme nahmatat jejich roztažení jako tep (puls) Srdeční frekvenci můžeme zjišťovat těmito způsoby: • ausultácií (poslechem) na hrotě srdce • z křivky EKG záznamu (vzdálenost R-R) • palpací (hmatáním) pulzu • přístroji založenými na fotometrickém, piezoelektrickém nebo elektrickém principu Palpační metoda • Tep se nejčastěji zjišťuje v místech, kde tepny procházejí blízko kožního povrchu, například na tepně vřetení na zápěstí, na krkavici ad. • Průměrná klidová frekvence člověka je 72 tepů za minutu • v dětském věku je vyšší • tepová frekvence se zvyšuje při horečce, při práci a při rozčílení • při námaze se tepová frekvence zvýší dvojnásobně, do dvou až tří minut dosáhne opět původní klidové hodnoty • u sportovců se po skončení zátěže vrací tepová frekvence na výchozí hodnotu rychleji Změny SF při zatížení – 3 fáze • úvodní (předstartovní zvýšení SF) • průvodní (zvýšení SF při vlastní činnosti – strmost vzestupu je úměrná intenzitě zatížení, potom dochází k ustálení) • následná (dochází k návratu SF k výchozím hodnotám) • Vagotonici (jedinci s nízkou klidovou SF) • Normotonici (s běžnou klidovou SF) • Sympatikotonici (klidová SF výrazně vyšší) Průměrné hodnoty SFmax u české zdravé populace: VARIABILITA SRDEČNÍ FREKVENCE (HRV) • srdeční frekvence v průběhu času kolísá • tyto fyziologické oscilace vznikají pod vlivem mnoha faktorů (psychika, termoregulace, acidobazická rovnováha, krevní plyny, krevní tlak, koncentrace hormonů, dýchání atd.) Snímání dat • pomocí ekg elektrod je snímána elektrická aktivita srdce • snímací frekvence pro vyhledávání vrcholů R kmitů by měla být alespoň 1 kHz. • u intenzivně trénujících sportovců může být tato vyšetřující metoda přínosem v diagnostice celkové chronické únavy – přetrénování, které bývá spojeno s neurovegetativním dysbalance (hypersympatikotonie nebo parasympatikotonie) Minutový objem srdeční Krevní tlak EKG MINUTOVÝ OBJEM SRDCE - Q • je množství krve, které srdce vyvrhne do krevního oběhu za minutu • závisí od množství krve vyvrhnutého při jedné kontrakci (systolický objem – Q[S]) a počtu srdečních kontrakcí za minutu – SF. • potřeba prokrvení v pokoji vyžaduje minutový objem asi 5 litrů • u trénovaných je Q[S] vyšší, což jeho srdci umožňuje pracovat v pokoji i při stejné submaximální intenzitě zatížení nižší SF • Q = Q[S] * SF KREVNÍ TLAK • Tlak systolický – tlak měřený při stahu komor (systole): 100 – 160 mm Hg • Tlak diastolický – tlak měřený při uvolnění komor (diastole) < 90 mm Hg Tlak krve • hlavním činitelem ovlivňující TK jsou činnost srdce a periferní odpor • se může změnit změnami minutového objemu srdce • při zúžení cév (vasokonstrikci) se periferní odpor a tedy i TK zvýší a naopak, při rozšíření cév (vasodilataci) se oba ukazatelé sníží TK při tělesném zatížení • se stoupající velikostí sportovního srdce stoupá při zatížení systolický tlak při určité SF • diastolický tlak zůstává nezměněný nebo dokonce i mírně klesá Hodnoty TK při zatížení různé intenzity a délky trvání • TK se může změnit i bez tělesného zatížení jako reakce na měnící se podmínky vnějšího prostředí. • Tlak stoupá při psychickém podráždění, ale i při změně polohy těla z lehu do stoje Měření TK • metoda palpační • metoda auskultační • Tlak systolický – tlak měřený při stahu komor (systole): 100 – 160 mm Hg • Tlak diastolický – tlak měřený při uvolnění komor (diastole) < 90 mm Hg • vyšší než 160/90 mm Hg – hypertenze • nižší než 90/60 mm Hg - hypotenze TK (mmHg) Průměrné 24 hodinové hodnoty krevního tlaku (mmHg), naměřené před léčbou (silná křivka) a po 6 týdenní léčbě určitou kombinací léků (tenčí křivka) ElektroKardioGrafie • během každého cyklu elektrické aktivace se vytváří elektrické pole, které lze zaznamenávat systémem EKG svodů z povrchu těla. Svody • Bipolární svody I,II a III registrují rozdíly mezi elektrickými potenciály na dvou explorativních elektrodách : Svod I mezi pravou a levou horní končetinou Svod II mezi pravou horní a levou dolní končetinou Svod III mezi levou horní a levou dolní končetinou • Unipolární končetinové svody zaznamenávají elektrický potenciál : aVR z pravé končetiny aVL z levé končetiny a aVF z levé dolní končetiny • Hrudní svody, kterých je celkem rovněž 6 (V[1]-V[6]) EKG křivka U EKG křivky popisujeme: • vlny (P,T) • kmity (QRS) • oblé jsou vlny (P,T) • strmé jsou kmity (QRS) Při posuzování EKG křivky si všímáme rytmu a jeho pravidelnosti (tzv. akce), frekvence, sklon elektrické osy srdeční, vlny P, segmentu PQ, komorového komplexu QRS, segmentu ST a vlny T Vlna P = vzruch vychází ze sinoatriálního uzlu a vlna depolarizace se rozšíří svalovinou předsíní. Amplituda je relativně malá, neboť tenká stěna předsíní obsahuje poměrně málo svalové hmoty Úsek PQ = když dospěje vlna depolarizace do atrioventrikulárního uzlu, dojde ke zbrzdění jejího dalšího postupu. Pomalý přesun podráždění z předsíní na komory je dán strukturou atrioventrikulárního uzlu, který vede vzruch nejpomaleji z celého myokardu. Význam tohoto zpomalení změny podráždění je v oddělení systoly síní od systoly komor Komplex QRS = po zdržení v atrioventrikulárním uzlu přejde vzruch Hisovým svazkem a Tawarovými raménky na myokard mezikomorového septa a vyvolá jeho depolarizaci ve směru od levé komory k pravé. Okamžitý vektor míří doprava a dolů (v I. a II. svodu se tedy píše negativni Q kmit, ve III. svodu pak pozitivní R kmit. Vzruch mezitím postupuje dále po převodním systému a vyvolává depolarizaci myokardu v oblasti srdečního hrotu, okamžitý vektor se otáčí dolů a doleva. Ve všech třech bipolárních svodech se píše pozitivní kmit R. Vlna depolarizace pak pokračuje po svalovině komor, a to od endokardu k epikardu Úsek ST = když se rozšíří depolarizace po celé svalovině komor, je po krátkou dobu elektrická aktivita srdce nulová (srdeční vlákna komor jsou ve fázi plató, mají tedy stejný elektrický náboj a nikde netečou žádné elektrické proudy). Na EKG záznamu se píše izoelektricky úsek SI. Vlna T = na fázi plató navazuje repolarizace komorového myokardu, která na rozdíl od depolarizace probíhá od epikardu k endokardu. Vlna U = plochá vlna ne zcela jasného původu. Nejspíše je způsobena repolarizaci Purkyňových vlaken, která mají nápadně delší fázi plató ve srovnání s okolním myokardem Původ jednotlivých vln a kmitů včetně délky jejích trváni: • Při srdeční frekvenci 70 tepů/min. • repolarizace síní je skryta v QRS komplexu