Гемодинамика крови по сосудам
Движение крови по сосудам обусловлено градиентом давления в артериях и венах. Оно подчинено законам гидродинамики и определяется двумя силами: давлением, влияющим на движение крови, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов.
Силой, создающей давление в сосудистой системе, является работа сердца, его сократительная способность. Сопротивление кровотоку зависит прежде всего от диаметра сосудов, их длины и тонуса, а также от от объема циркулирующей крови и ее вязкости. При уменьшении диаметра сосуда в два раза сопротивление в нем возрастает в 16 раз. Сопротивление кровотоку в артериолах в 10
раз превышает сопротивление ему в аорте.
Различают объемную и линейную скорости движения крови.
Объемной скоростью кровотока называют количество крови, которое протекает за 1 минуту через всю кровеносную систему. Эта величина соответствует МОК и измеряется в миллилитрах в 1 мин. Как общая, так и местная объемные скорости кровотока непостоянны и существенно меняются при физических нагрузках (табл. 3).
Линейной скоростью кровотока называют скорость движения частиц крови вдоль сосудов. Эта величина, измеренная в сантиметрах в 1 с, прямо пропорциональна объемной скорости кровотока
Таблица 3
Общая и местная объемная скорость кровотока у человека
(по Вейду и Бишопу)
Показатели | Объемная скорость кровоточа ( | |||
Состояние покоя | Физическая работа | |||
Легкая | Средняя | Тяжелая | ||
Общая объемная скорость кровотока Скелетные мышцы Мозг Сердце Органы брюшной полости Почки Кожа Другие органы | 5800 1200 750 250 1400 1100 700 600 | 9500 4500 750 350 1100 900 1500 400 | 17500 12500 750 750 600 600 1900 400 | 25000 22500 750 1000 300 250 600 100 |
)116
и обратно пропорциональна площади сечения кровеносного русла. Линейная скорость неодинакова: она больше в центре сосуда и меньше около его стенок, выше в аорте и крупных артериях и ниже в венах. Самая низкая скорость кровотока в капиллярах, общая площадь сечения которых в 600-800 раз больше площади сечения аорты. О средней линейной скорости кровотока можно судить по времени полного кругооборота крови. В состоянии покоя оно составляет 21 -23 с, при тяжелой работе снижается до 8-10 с.
При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под большим давлением. Вследствие сопротивления кровеносных сосудов ее передвижению в них создается давление, которое называют кровяным давлением. Величина его неодинакова в разных отделах сосудистого русла. Наибольшее давление в аорте и крупных артериях. В мелких артериях, артериолах, капиллярах и венах оно постепенно снижается; в полых венах давление крови меньше атмосферного.
На протяжении сердечного цикла давление в артериях неодинаково: оно выше в момент систолы и ниже при диастоле. Наибольшее давление называют систолическим (максимальны м), наименьшее – диастолическим (минимальным). Колебания кровяного давления при систоле и диастоле сердца происходят лишь в аорте и артериях; в артериолах и венах давление крови постоянно на всем протяжении сердечного цикла. Среднее артериальное давление представляет собой ту величину давления, которое могло бы обеспечить течение крови в артериях без колебаний давления при систоле и диастоле. Это давление выражает энергию непрерывного течения крови, показатели которого близки к уровню диастолического давления (рис. 20).
Величина артериального давления зависит от сократительной силы миокарда, величины МОК, длины, емкости и тонуса сосудов, вязкости крови. Уровень систолического давления зависит, в первую очередь, от силы сокращения миокарда. Отток крови из артерий связан с сопротивлением в периферических сосудах, ихтонусом, что в существенной мере определяет уровень диасто-лического давления .Таким образом, давление в артериях будет тем выше, чем сильнее сокращения сердца и чем больше периферическое сопротивление (тонус сосудов).
Артериальное давление у человека может быть измерено прямым и косвенным способами. В первом случае в артерию вводится полая игла, соединенная с манометром. Это наиболее точный способ, однако он мало пригоден для практических целей. Второй, так называемый манжетом ный способ, был предложен Рива-Роччи в 1896 г. и основан на определении величины давления, необходимой для полного сжатия артерии манжетой и прекращения в ней тока
117
Рис. 20. Изменение кровяного давления в разных частях сосудистого русла
крови. Этим методом можно определить лишь величину систолического давления. Для определения систолического и диастолического давления применяется звуковой или аускультативный способ, предложенный Н. С. Коротковым в 1905 г. При этом способе также используется манжета и манометр, но о величине давления судят не по пульсу, а по возникновению и исчезновению звуков, выслушиваемых на артерии ниже места наложения манжеты (звуки возникают лишь тогда, когда кровь течет по сжатой артерии). В последние годы для измерения артериального давления у человека , на расстоянии используются радиотелеметрические приборы.
В состоянии покоя у взрослых здоровых людей систолическое давление в плечевой артерии составляет 110-120 мм рт. ст., диастолическое- 60-80мм рт. ст. Поданным Всемирной организации здравоохранения, артериальное давление до 140/90мм рт. ст. является нормотоническим, выше этих величин- гипертоническим, а ниже 100/60мм рт.ст. – гипотоническим. Разница между систолическим и диастолическим давлениями называется пульсовым давлением или пульсовой амплитудой; ее величина в среднем равна 40-50 мм рт. ст. У людей пожилого возраста кровяное давление выше, чем у молодых; у детей оно ниже, чем у взрослых.
В капиллярах происходит обмен веществ между кровью и тканями, поэтому количество капилляров в организме человека очень велико. Оно больше там, где интенсивнее метаболизм. Например, на
118
единицу площади сердечной мышцы капилляров приходится в два раза больше, чем скелетной. Кровяное давление в разных капиллярах колеблется от 8 до 40 мм рт. ст.; скорость кровотока в них небольшая – 0.3-0.5 мм
.
В начале венозной системы давление крови равно 20-30 мм рт. ст., в венах конечностей – 5-10 мм рт. ст. и в полых венах оно колеблется около 0. Стенки вен тоньше, и их растяжимость в 100-200 раз больше, чем у артерий. Поэтому емкость венозного сосудистого русла может возрастать в 5-6 раз даже при незначительном повышении давления в крупных венах. В этой связи вены называют емкостными сосудами в отличие от артерий, которые оказывают большое сопротивление току крови и называются резистивными сосудами (сосудами сопротивления).
Линейная скорость кровотока даже в крупных венах меньше, чем в артериях. Например, в полых венах скорость движения крови почти в два раза ниже, чем в аорте. Участие дыхательных мышц в венозном кровообращении образно называется дыхательным насосом, скелетных мышц- мышечным насосом. При динамической работе мышц движению крови в венах способствуют оба этих фактора. При статических усилиях приток крови к сердцу снижается, что приводит к уменьшению сердечного выброса, падению артериального давления и ухудшению кровоснабжения головного мозга.
В легких имеется двойное кровоснабжение. Газообмен обеспечивается сосудами милого круга кровообращения, т. е. легочными артериями, капиллярами и венами. Питание легочной ткани осуществляется группой артерий большого круга – бронхиальными артериями, отходящими от аорты. Легочное русло, пропускающее за одну минуту то же количество крови, что и большой круг, имеет меньшую протяженность. Крупные легочные артерии более растяжимы, чем артерии большого круга. Поэтому они могут вмещать относительно больше крови без существенных изменений кровяного давления. Емкость легочных сосудов непостоянна: при вдохе она увеличивается, при выдохе – уменьшается. Легочные сосуды могут вмещать от 10 до 25% всего объема крови.
Сопротивление току крови в сосудах малого круга кровообращения примерно в 10раз меньше, чем в сосудах большого круга. Это в знач и-тельной мере обусловлено широким диаметром легочных артериол. В связи с пониженным сопротивлением правый желудочек сердца работает с небольшой нагрузкой и развивает давление в несколько раз меньшее, чем левый. Систолическое давление в легочной артерии составляет 25-30 мм рт. ст., диастолическое – 5-10 мм рт. ст.
Капиллярная сеть малого круга кровообращения имеет поверхность около 140м
. Одномоментно в легочных капиллярах находится от 60 до 90 мл крови. За одну минуту через все капилляры легких проходит
119
3,5-5 л крови, а при физической работе – до 36-35
. Эритроциты проходят через легкие за 3-5 с, находясь в легочных капиллярах (где происходит газообмен) в течение 0.7 с, при физической работе-0.3с. Большое количество сосудов в легких приводит к тому, что кровоток здесь в 100 раз выше, чем в других тканях организма.
Кровоснабжение сердца осуществляется коронарными, или венечными, сосудами. В отличие от других органов, в сосудах сердца кровоток происходит преимущественно во время диастолы. В период систолы желудочков сокращение миокарда настолько сдавливает расположенные в нем артерии, что кровоток в них резко снижается.
В покое через коронарные сосуды протекает в 1 минуту 200-250 мл крови, что составляет около 5% МОК. Во время физической работы коронарный кровоток может возрасти до 3-4
. Кровоснабжение миокрада в 10-15 раз интенсивнее, чем тканей других органов. Через левую венечную артерию осуществляется 85% коронарного кровотока, через правую – 15%. Венечные артерии являются концевыми и имеют мало анастомозов, поэтому их резкий спазм или закупорка Приводят к тяжелым последствиям.
Источник
ГЕМОДИНА́МИКА (от гемо… и динамика), движение крови в замкнутой системе сосудов, обусловленное разностью гидростатич. давления в разл. отделах кровяного русла. Течение крови по сосудам можно представить как течение жидкости по системе разветвлённых трубок разного диаметра; оно подчиняется общим законам гидродинамики и в общем виде может быть описано уравнением $Q=frac{P_1-P_2}{R},$ где Q – количество крови, протекающее через сосуд (или через всю систему кровообращения), P1-P2 – давление в начале и в конце сосуда (или сосудистой системы в целом), R – сопротивление току жидкости, которое зависит от трения её частиц друг о друга и о стенки сосудов (сопротивление течению крови повышается с увеличением вязкости крови и длины сосуда, а также при уменьшении его диаметра). Т. о., количество крови, проходящее в единицу времени через кровеносную систему, тем больше, чем больше разность кровяного давления в её артериальном и венозном концах и чем меньше сопротивление току крови. Эта зависимость носит назв. основного гидродинамического закона кровотока.
Одним из основных гемодинамич. показателей является количество крови, выбрасываемое сердцем в аорту за 1 мин, – минутный объём сердца (МОС). В условиях покоя он составляет ок. 4 л/мин, достигая 20 л/мин при интенсивной мышечной работе. В аорте и артериях кровь находится под высоким давлением (для человека в норме ок. 120/70 мм рт. ст.). Его уровень определяется соотношением между МОС и сопротивлением периферич. сосудов, которое обусловлено гл. обр. тонусом артериол (повышение их тонуса затрудняет ток крови из артерий и повышает артериальное давление; снижение тонуса вызывает противоположный эффект).
Линейная скорость движения крови при постоянном МОС зависит от суммарной площади сечения сосудов. При разветвлении артерий наблюдается расширение суммарного русла, которое достигает макс. значений в капиллярной сети (суммарный просвет капилляров на 2-3 порядка превышает просвет аорты). Поэтому скорость кровотока велика в артериях (у человека 50 см/с) и артериолах и мала в капиллярах (у человека 0,5 мм/с). На посткапиллярных участках давление крови продолжает уменьшаться, достигая в предсердиях крайне низких значений, а скорость кровотока увеличивается из-за сужения кровяного русла. В полых венах линейная скорость тока крови достигает примерно половины её скорости в аорте (у человека в покое 20-22 см/с, в капиллярах 0,05-0,08 см/с, в полых венах 11 см/с). Движение крови по венам осуществляется гл. обр. за счёт энергии, сообщаемой работой сердца; их сопротивление невелико, в силу чего возврат крови к сердцу происходит при небольшом градиенте давлений в венозной системе. Он достигается периодич. колебаниями в грудной и брюшной полости (присасывающее действие), обусловленными работой дыхательной мускулатуры, расслаблением предсердий и желудочков сердца, а также изменениями внешнего давления на стенки вен, связанными с сокращениями скелетных мышц конечностей. Благодаря имеющимся в этих венах клапанам кровь движется только по направлению к сердцу. С выходом позвоночных на сушу, с увеличением их размеров и особенно с приобретением ортостатич. ориентации тела (приматы, человек) всё большее значение приобретают совершенствование механизмов возврата венозной крови к сердцу и кровообращение головы.
Центры регуляции Г. существуют на всех уровнях нервной системы: от ганглиев вегетативной нервной системы до коры головного мозга. Большое значение в регуляции Г. имеет симпатич. нервная система, а также железы внутр. секреции.
Источник
Гемодинамика изучает закономерности движения крови по сосудам.
Функциональные группы сосудов:
1) амортизирующие, или магистральные (аорта, легочная артерия, крупные артерии): растягиваются во время систолы;
2) резистивные (сосуды сопротивления, мелкие артерии и артериолы): обладают наибольшим сопротивлением кровотоку, т.к. в их стенке содержится толстый мышечный слой, при сокращении которого уменьшается кровоток в отдельные органы или их отдельные участки;
3) обменные (капилляры), в которых происходит обмен водой, газами, неорганическими и органическими веществами между кровью и тканями;
4) емкостные, или аккумулирующие (вены): благодаря высокой растяжимости, они могут вмещать большие объемы крови;
5) шунтирующие – анастомозы, соединяющие между собой артерии и вены;
6) сосуды возврата крови в сердце (средние, крупные и полые вены).
Важнейшим показателем движения крови по сосудам является объемная скорость кровотока (Q), т.е. объем крови, протекающий через поперечное сечение сосуда в единицу времени (л/мин). Движущая сила кровотока определяется энергией, задаваемой сердцем потоку крови в сосудах, и градиентом давления, т.е. разницей давления между отделами сосудистого русла: кровь течет от области высокого давления (Р1) к области низкого давления (Р2).
Сопротивление сосудов (R) противодействует движению крови. Исходя из этого,
Это основной закон гемодинамики: количество крови, протекающей через поперечное сечение сосуда в единицу времени, прямо пропорционально разности давления в начале и в конце сосуда и обратно пропорционально его сопротивлению.
Важно помнить, что объемная скорость кровотока в разных отделах сосудистого русла в данный момент времени одинакова, т.к. кровеносная система замкнутая, следовательно, через любое поперечное сечение ее в единицу времени проходит одно и то же количество крови: Q1 = Q2 = Qn = 4 – 6 л/мин.
Другим важным показателем гемодинамики является линейная скорость кровотока (V), т.е. скорость перемещения крови вдоль сосуда при ламинарном кровотоке. Она выражается в сантиметрах в секунду (см/с) и определяется как отношение объемной скорости кровотока (Q) к площади поперечного сечения сосуда (π r2):
Линейная скорость кровотока прямо пропорциональна объему крови и обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосудов. При подсчете площади поперечного сечения сосудов учитывается общая сумма площади просветов сосудов этого калибра (например, всех капилляров) в данном участке. Исходя из этого, наименьшим поперечным сечением обладает аорта (она является единственным сосудом, по которому кровь выходит из сердца), а наибольшим – капилляры (их число может достигать миллиона, поэтому даже при диаметре одного капилляра в несколько мкм общая площадь их поперечного сечения в 800 – 1000 раз больше, чем у аорты). Соответственно и линейная скорость оказывается различной в разных участках сосудистого русла: максимальных значений линейная скорость достигает в аорте и минимальных – в капиллярах.
Систолический объем (СО) – это объем крови, выброшенный левым желудочком в аорту за 1 сокращение. В покое составляет примерно 50-60 мл. Минутный объем кровотока (МОК) – это количество крови, выброшенное сердцем в кровоток за 1 минуту. В покое примерно равен 4-6 л/мин.
Факторы, обеспечивающие венозный возврат крови к сердцу:
1. Эластичность аорты.
2. Градиент давления между артериальным и венозным руслом.
3. Сокращения скелетных мышц.
4. Отрицательное давление в грудной полости – присасывающее действие грудной клетки.
5. Наличие полулунных клапанов в венах, препятствующих обратному току крови по венам.
Время кругооборота крови
Время полного кругооборота крови, то есть возврата крови от левого желудочка через большой и малый круги кровообращения обратно в левый желудочек, составляет в покое 20-25 секунд, из которых 5-6 секунд составляет время прохождения крови по малому кругу кровообращения.
Кровяное давление и факторы, его обусловливающие. Закон Пуазейля.
Основным параметром гемодинамики является артериальное давление (АД). Оно определяется силой сердечного выброса (СВ) и величиной общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС): АД = СВ х ОПСС.
АД определяют также как результат умножения объемной скорости кровотока (Q) и сопротивления сосудов (R): АД = Q x R.
Сопротивление сосудов определяется по формуле Пуазейля:
R = 8 L ν / π r4,
где R – сопротивление, L – длина сосуда, ν – вязкость, π – 3,14, r – радиус сосуда.
Именно изменения вязкости крови и изменения радиуса сосудов в основном определяют величину сопротивления кровотоку и влияют на уровень объемного кровотока в органах.
В биологических и медицинских исследованиях обычно артериальное давление измеряют в мм ртутного столба, венозное давление – в мм водного столба. Измерение давления осуществляется в артериях с помощью прямых (кровавых) или косвенных (бескровных) методов. В первом случае – игла или катетер вводится прямо в сосуд, во втором случае используется способ пережатия сосудов конечности (плеча или запястья) манжетой (звуковой метод Короткова).
Систолическое давление – это максимальное давление, достигаемое в артериальной системе во время систолы. В норме систолическое давление в большом круге кровообращения равно в среднем120 мм рт. ст.
Диастолическое давление – минимальное давление, возникающее во время диастолы в большом круге кровообращения, в среднем составляет80 мм рт. ст.
Пульсовое давление представляет собой разность между систолическим и диастолическим давлением и в норме составляет40 мм ртутного столба.
Движущей силой движения крови в сосудах является давление крови, создаваемое работой сердца. Кровяное давление постепенно уменьшается по мере удаления крови от сердца. Скорость падения давления пропорциональна сопротивлению сосудов. Из аорты (где систолическое давление составляет120 мм рт. ст.) кровь течет через систему магистральных артерий (80 мм рт. ст.) и артериол (40 – 60 мм рт. ст.) в капилляры (15 – 25 мм. рт. ст.), откуда поступает в венулы (12 – 15 мм рт. ст.), венозные коллекторы (3 – 5 мм рт. ст.) и полые вены (1 – 3 мм рт. ст.).
Норма АД составляет: систолического – от 105 – 140 мм рт. ст., диастолического – 60 – 90 мм рт. ст. (Зинчук В.В. и др., 2007). Разница между ними составляет пульсовое давление, которое у здоровых людей равно примерно 45 мл. рт. ст. Более точно нормы АД рассчитывают применительно к возрасту человека (табл. ):
Таблица
Нормы артериального давления (АД) в зависимости от возраста, мм рт.ст. (Зинчук В.В. и др., 2005)
| Возраст (в годах) | Артериальное давление | |
| систолическое | диастолическое | |
| 16-20 | 100 – 120 | 70 – 80 |
| 21-40 | 120 – 130 | 70 – 80 |
| 40-60 | До 140 | До 90 |
| Старше 60 | До 140 | До 90 |
Гипертензией называют повышение АД: систолического – свыше 140 – 145 мм рт. ст., диастолического – свыше 90 – 100 мм рт. ст. Систолическое давление в пределах 135 – 140 мм рт. ст. и диастолическое – 90 – 95 мм рт. ст. называется пограничным давлением. Гипотензия – уменьшение АД: систолического – ниже105 мм рт. ст., диастолического – ниже 60 мм рт. ст.
Источник