Работа и мощность сердца. Аппарат искусственного кровообращения

Работа, совершаемая сердцем, затрачивается на преодоление сил давления и сообщение крови кинетической энергии.

Рассчитаем работу, совершаемую при однократном сокраще­нии левого желудочка. Изобразим V_y — ударный объем крови — в виде цилиндра (рис. 9.9). Можно считать, что сердце продавлива­ет этот объем по аорте сечением S на расстояние I при среднем давлении р. Совершаемая при этом работа

На сообщение кинетической энергии этому объему крови за­трачена работа

где р — плотность крови, v — скорость крови в аорте. Таким обра­зом, работа левого желудочка сердца при сокращении равна

Так как работа правого желудочка принимается равной 0,2 от ра­боты левого, то работа всего сердца при однократном сокращении

Формула (9.17) справедлива как для покоя, так и для активно­го состояния организма. Эти состояния отличаются разной скоростью кровотока.

Подставив в формулу (9.17) значе­ния р = 13 кПа, V_y = 60 мл = 6 • Ю^-5 м³,р = 1,05 • 10³ кг/м³, v = 0,5 м/с, полу­чим работу разового сокращения серд­ца в состоянии покоя: А₁ ≈ 1 Дж. Счи­тая, что в среднем сердце совершает одно сокращение в секунду, найдем работу сердца за сутки: А_с = 86 400 Дж. При актив­ной мышечной деятельности работа сердца может возрасти в несколько раз.

Если учесть, что продолжительность сис­толы около t ≈ 0,3 с, то средняя мощность сердца за время одного сокращения (W) = = A₁/t = 3,3 Вт.

При операциях на сердце, которые требу­ют временного выключения его из системы кровообращения, пользуются специальными аппаратами искусственного кровообращения (рис. 9.10). По существу, этот аппарат явля­ется сочетанием искусственного сердца (на­сосная система) с искусственными легкими (оксигенатор — система, обеспечивающая насыщение крови кислородом).