Ресурс сердца и продолжительность жизни

Ресурс сердца и продолжительность жизни, как они связаны друг с другом? Напрямую, чем бережнее мы расходуем ресурс сердца, тем дольше живём и сейчас мы в этом с вами убедимся. А ещё, я сделал калькулятор продолжительности жизни, который вы найдёте в конце этой статьи сделан из предположения, описанного в статье «Частота сердцебиения влияет на продолжительность жизни? После изучения двух миллионов записей был найден идеальный пульс».

Пересказывать статью я не буду, она очень короткая и вы можете прочитать её за пару минут. Если очень кратко, то речь в ней идёт о том, что высокий пульс убивает, чем выше твой пульс, тем меньше ты проживёшь. У мышки сердце бьётся с частотой 500 ударов в минуту и живет она всего несколько лет. А у черепахи пульс составляет 10-30 ударов в минуту. Черепахи известные долгожители. Говорят, что черепаха Туи Малила, которую, по легенде, капитан Кук подарил вождю острова Тонго, прожила 188 лет и скончалась только в 1965 году. Хочешь жить долго - следи за своим пульсом, делай так, чтобы он был меньше. Я же хочу поговорить про продолжительность жизни и ресурс сердца с точки зрения инженера по надёжности.

Вероятно, практически каждый человек рано или поздно задумывался о вопросах жизни и смерти, размышлял о том, сколько ему осталось жить и можно ли продлить свою жизнь, а если говорить техническим языком - продлить ресурс, срок службы своего организма.
В данной статье автор приводят обоснование и методы, позволяющие увеличить ресурс одного из важнейших органов нашего тела - сердца.

Немного терминологии:

Технические термины приведены согласно ГОСТ 27.002-2015 Межгосударственный стандарт. Надёжность в технике. Термины и определения

Надёжность: Свойство объекта сохранять во времени способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования

Ресурс: Суммарная наработка объекта от начала его эксплуатации или её возобновления после ремонта до момента достижения предельного состояния

Остаточный ресурс: Суммарная наработка объекта от момента контроля его технического состояния до момента достижения предельного состояния

Наработка: Продолжительность или объём работы объекта

Примечание - Наработка может быть как непрерывной величиной (продолжительность работы в часах, километраж пробега и т.п.), так и дискретной величиной (число рабочих циклов, циклов заряда/разряда и т.п.)

Предельное состояние: Состояние объекта, в котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.

Интенсивность отказов: Условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.

Тахикардия: увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС) от 90 ударов в минуту

Обратимся к теории надёжности и рассмотрим классический расчёт надёжности для определения ВБР - вероятности безотказной работы технического оборудования.
Согласно формуле 26 ГОСТ Р МЭК 61078-2021, «Надёжность в технике, Структурная схема надёжности»:

где,
P(t) – вероятность безотказной работы;
exp – операция экспоненты;
λ – интенсивность отказов оборудования одного типа при работе, 1/ч (имеет размерность число отказов в час);
t – время работы элемента, ч.

Чтобы лучше понять, что такое интенсивность отказов (или как её называли в советское время - опасность отказа), представьте себе партию в 100 насосов, которые одновременно включают и начинают проводить испытания. Предположим, что за первые 100 часов испытаний отказал 1 насос, за следующие 200 часов отказало 3 насоса, еще через 500 часов отказало 10 насосов. Через какое-то время, например через 10000 часов откажут все насосы. Это будет некая случая величина. А математическое ожидание этой случайной величины (грубо говоря среднее значение) и будет средней наработкой до отказа - те самые тысячи часов или лет срока службы, указанные в паспорте на любое устройство, прибор или агрегат. Наработка на отказ и интенсивность отказов практически «родные сёстры», поскольку являются друг для друга обратными величинами.

Разумеется, в реальной жизни мало кто из производителей техники ждет, пока откажут все изделия из поставленных на испытания (у современных электронных устройств, например контроллеров управления промышленной автоматики, наработка до отказа составляет миллионы часов). В таких случаях наработку до отказа определяют через ускоренные испытания и аппроксимацию (продление) графика, полученного по первым двум точкам замера количества отказавших изделий в зависимости от продолжительности работы.

Приведем простейший пример расчёта надёжности для насоса. Согласно монографии Н.М. Дубинского - «Надёжность систем газоснабжения», усредненная интенсивность отказов гидравлического насоса составляет 14 отказов на миллион часов работы. Предположим, что наш насос должен отработать 200 часов. Разумеется, это упрощенная модель не учитывающие такие факторы, как давление, температуру, вибрацию и иные нагружения. Но для объяснения будет достаточно. Попробуйте поработать с калькулятором. Вводите интенсивность отказов целым числом, например 14, время работы тоже целым числом, калькулятор автоматически сделает нужные преобразования. Тогда по формуле 26:

ВБР насоса составит: P(t)= exp**(-0,0000014*200) = 0,9997

Это означает, что именно с такой вероятностью насос, работающий 200 часов будет работать без отказов. Также этот результат можно трактовать следующим образом: из 10000 аналогичных насосов, работающих 200 часов откажет только 3. А что будет, если наш насос должен проработать не 200 часов, а например 20 часов? Вводите интенсивность отказов целым числом, например 14, время работы тоже целым числом, калькулятор автоматически сделает нужные преобразования. Давайте пересчитаем:

ВБР насоса составляет: P(t)= exp**(-0,0000014*20) = 0,99997
Результаты расчётов объединены в таблице 1:

Остановите чтение и подумайте хотя бы 30 секунд, какой можно сделать вывод? Да, все правильно. Чем меньше часов работает наш насос, тем он более надёжный. Собственно на этом принципе и построен один из способов повышения надёжности технических систем - сократить время работы оборудования, исключить ненужные операции, минимизировать число циклов. Из понимания принципа «чем меньше наработка, тем лучше» растут корни такого нелегального явления как скрутка пробега автомобиля.

А теперь давайте вспомним про другой насос, который находится совсем рядом, работающий годами, день и ночь без остановок. Насос, к которому зачастую относятся пренебрежительно, бездумно нагружают излишними нагрузками. Конечно, речь идёт о нашем сердце.
Мы не можем себе позволить сократить время работы сердца, вернее конечно можем, но на этом жизнь и закончится. Но у сердца есть параметр, напрямую характеризующий его производительность. Вероятно, вы уже догадались, что речь идет о пульсе, обычно измеряемом в числе сердечных сокращений (ЧСС) в минуту. И пульс - этот тот параметр, который мы можем (и должны, если хотим жить долго) научиться контролировать.

Примем допущение, что ресурс сердца составляет примерно 3 миллиарда ударов. Сейчас это утверждение не является строго доказанным, но хорошо коррелирует с обширными статистическими данными. Давайте оценим, какая будет ожидаемая продолжительность жизни в зависимости от среднесуточного пульса человека. Результаты объединены в таблице 2.

По исходным данным таблицы 2 построим наглядный график зависимости ожидаемой продолжительности жизни от среднесуточного пульса:

Вывод достаточно очевидный, полностью совпадающий и с приведённой статьей и с рекомендациями теории надёжности технических систем - чем меньше ваш среднесуточный пульс (наработка сердца в циклах сокращения), тем больше будет продолжительность жизни (остаточный ресурс) и тем позднее наступит предельное состояние нашего организма (смерть). Но что именно мы можем сделать для снижения показателя среднесуточного пульса? Как каждый из нас может помочь своему сердцу?

Внимание! Информация ниже не является медицинской рекомендацией! Обращайтесь к своему лечащему врачу для консультации!

Одним из наиболее эффективных, но при этом доступных каждому, методов сокращения ЧСС (частота сердечных сокращений) являются задержки дыхания на выдохе. При задержке дыхания происходит снижение пульса, при этом необходимо отметить, что одновременно со снижением ЧСС происходит снижение АД (артериального давления), что благотворно сказывается на сроке службы наших природных трубопроводов - сосудов и капилляров. Чем меньше давление, тем меньше нагрузка на сосуды, тем ниже риск инсульта или инфаркта - основных причин смерти в России. Более того, существуют исследования, показывающие, что задержки дыхания повышают концентрацию внимания и могут потенциально являться средством снижения вероятности ошибки оператора сложных технических комплексов: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5455070/
Другие исследования (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22574634/) показывают, что задержки дыхания являются эффективным средством при восстановлении после болезни, помогают справиться с тревожностью, стрессом, решить проблемы со сном.

Таким образом, если вы хотите продлить ресурс вашего сердца и прожить более долгую и насыщенную добрыми и полезными делами жизнь - делайте ежедневно задержки дыхания на выдохе, берегите ресурс сердца.
Важно! Никогда не делайте задержки дыхания находясь в воде, за рулем или управляя любыми машинами и механизмами, не делайте задержки дыхания стоя. Ни в коем случае не пытайтесь переступить через возможности вашего организма и попытаться установить рекорд. Рассматривайте задержки дыхания не как соревнование, а как одну из практик оздоровления организма. Важно фиксировать свои результаты, вести дневник продолжительности задержки дыхания в бумажной или электронной форме.
Автор уверен, что распространение данной статьи и выполнение изложенных в ней рекомендаций будет служить доброму делу укрепления здоровья народов России и русскоязычного мира.
Автор ведёт специальный телеграм канал, где все желающие делятся результатами своих задержек дыхания на выдохе: https://t.me/+jMzPhZ7trS8zZGMy

Для тех же, кто хочет больше узнать про надёжность, я рекомендую мой курс «Основы надёжности технических систем».

Библиография:
ГОСТ 27.000.2015 - Надёжность в технике. Термины и определения
ГОСТ Р МЭК 61078-2021 - Надёжность в технике. Структурная схема надежности
Н.М. Дубинский - «Надёжность систем газоснабжения»

Ну и наконец, обещанный калькулятор. Будет хорошо если вы используете любые умные часы или иные средства, позволяющие определить ваш среднесуточный пульс. Если таких данных нет, измеряйте свой пульс в одно и тоже время хотя бы две недели, определите среднее значение и уже его подставьте в калькулятор.

Будьте здоровы!