Линейная скорость кровотока в сосуде зависит главным образом
Линейная скорость кровотока – это расстояние, которое проходит частица крови за единицу времени, то есть это скорость перемещения частиц вдоль сосуда при ламинарном потоке.
Кровоток в сосудистой системе в основном носит ламинарный (слоистый) характер. При этом кровь движется отдельными слоями, параллельно оси сосуда.
Линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока и у сосудистой стенки. В центре она максимальная, а около стенки – минимальная. Это связано с тем, что на периферии особенно велико трение частиц крови о стенку сосуда.
При переходе от одного калибра сосуда к другому диаметр сосуда меняется, что приводит к изменению скорости течения крови и возникновению турбулентных (вихревых) движений.
Переход от ламинарного типа движения к турбулентному ведёт к значительному росту сопротивления.
Линейная скорость также различна для отдельных участков сосудистой системы и зависит от суммарного поперечного сечения сосудов данного калибра.
Она прямо пропорциональна объёмной скорости кровотока и обратно пропорциональна площади сечения кровеносных сосудов:
V = Q/πr2.
Поэтому линейная скорость меняется по ходу сосудистой системы.
Так, в аорте она равна 50-40 см/c; в артериях – 40-20; артериолах – 10-0,1; капиллярах – 0,05; венулах – 0,3; венах – 0,3-5,0; в полых венах – 10-20 см/с.
В венах линейная скорость кровотока возрастает, так как при слиянии вен друг с другом суммарный просвет кровеносного русла суживается.
Время кругооборота крови
Время полного кругооборота крови – это время, необходимое для того, чтобы она прошла через большой и малый круг кровообращения.
Для измерения времени полного кругооборота крови применяют ряд способов, принцип которых заключается в том, что в вену вводят какое-либо вещество, не встречающееся обычно в организме, и определяют, через какой промежуток времени оно появляется в одноименной вене другой стороны.
В последние годы скорость кругооборота (или только в малом, или только в большом круге) определяют при помощи радиоактивного изотопа натрия и счетчика электронов. Для этого несколько таких счетчиков помещают на разных частях тела вблизи крупных сосудов и в области сердца. После введения в локтевую вену радиоактивного изотопа натрия определяют время появления радиоактивного излучения в области сердца и исследуемых сосудов.
Время полного кругооборота крови у человека составляет в среднем 27 систол сердца. При частоте сердечных сокращений 70-80 в минуту кругооборот крови происходит приблизительно за 20-23 с, однако скорость движения крови по оси сосуда больше, чем у его стенок. Поэтому не вся кровь совершает полный кругооборот так быстро и указанное время является минимальным.
Исследования на собаках показали, что 1/5 времени полного кругооборота крови приходится на прохождение крови по малому кругу кровообращения и 4/5 – по большому.
Значение эластичности сосудистых стенок состоит в том, что они обеспечивают переход прерывистого, пульсирующего (в результате сокращения желудочков) тока крови в постоянный. Это сглаживает резкие колебания давления, что способствует бесперебойному снабжению органов и тканей.
Сопротивление сосудов. Факторы, влияющие на его величину. Общее периферическое сопротивление.
Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда.
Любой из таких сосудов можно сравнить с трубкой, сопротивление которой определяется по формуле: R = 8lν / πr4, то есть сопротивление сосуда прямо пропорционально его длине и вязкости, протекающей в нём жидкости (крови) и обратно пропорционально радиусу трубки (π – отношение длины окружности к её диаметру).
Отсюда следует, что наибольшей величиной сопротивления должен обладать капилляр, диаметр которого самый маленький.
Однако огромное количество капилляров включено в ток крови параллельно, поэтому их суммарное сопротивление меньше, чем суммарное сопротивление артериол.
Пульсирующий ток крови, создаваемый работой сердца, выравнивается в кровеносных сосудах, благодаря их эластичности.
Поэтому ток крови носит непрерывный характер.
Для выравнивания пульсирующего тока крови большое значение имеют упругие свойства аорты и крупных артерий.
Во время систолы часть кинетической энергии, сообщённой сердцем крови, переходит в кинетическую энергию движущейся крови.
Другая её часть переходит в потенциальную энергию растянутой стенки аорты.
Потенциальная энергия, накопленная стенкой сосуда во время систолы, переходит при его спадении в кинетическую энергию движущейся крови во время диастолы, создавая непрерывный кровоток.
Давление крови в разных отделах сосудистого русла.
Кровяное давление – это давление крови на стенки сосудов.
Артериальное давление – это давление крови в артериях.
Венозное давление – это давление крови в венах.
На величину кровяного давления влияют:
1) количество крови, поступающей в единицу времени в сосудистую систему;
2) интенсивность оттока крови на периферию;
3) ёмкость артериального отрезка сосудистого русла;
4) упругое сопротивление стенок сосудистого русла;
5) скорость поступления крови в период систолы;
6) вязкость крови;
7) соотношение времени систолы и диастолы;
8) частота сердечных сокращений.
Таким образом, величина кровяного давления, в основном, определяется работой сердца и тонусом сосудов (главным образом, артериальных).
В аорте, куда кровь с силой выбрасывается из сердца, создается самое высокое давление (от 115 до 140 мм рт. ст.).
По мере удаления от сердца давление падает, так как энергия, создающая давление, расходуется на преодоление сопротивления току крови.
Чем выше сосудистое сопротивление, тем большая сила затрачивается на продвижение крови и тем больше степень падения давления на протяжении данного сосуда.
Так, в крупных и средних артериях давление падает всего на 10 %, достигая 90 мм рт. ст.; в артериолах оно составляет 55 мм рт. ст., а в капиллярах – падает уже на 85 %, достигая 25 мм рт. ст.
В венозном отделе сосудистой системы давление самое низкое.
В венулах оно равно 12 мм рт. ст., в венах – 5 мм рт. ст. и в полой вене – 3 мм рт. ст.
В малом круге кровообращения общее сопротивление току крови в 5-6 раз меньше, чем в большом круге. Поэтому давление в лёгочном стволе в 5-6 раз ниже, чем в аорте и составляет 20-30 мм рт. ст. Однако и в малом круге кровообращения наибольшее сопротивление току крови оказывают мельчайшие артерии перед своим разветвлением на капилляры.
Артериальное давление. Факторы, влияющие на его величину. Основные показатели артериального давления: систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее гемодинамическое давление. Методы регистрации артериального давления.
Артериальное давление – это давление крови в артериях.
Давление в артериях не является постоянным – оно непрерывно колеблется относительно некоторого среднего уровня.
Период этих колебаний различный и зависит от нескольких факторов.
1. Сокращения сердца, которые определяют самые частые волны, или волны первого порядка. Во время систолы желудочков приток крови в аорту и лёгочную артерию больше оттока, и давление в них повышается.
В аорте оно составляет 110-125 мм рт. ст., а в крупных артериях конечностей 105-120 мм рт. ст.
Подъём давления в артериях в результате систолы характеризует систолическое или максимальное давлениеи отражает сердечный компонент артериального давления.
Во время диастолы поступление крови из желудочков в артерии прекращается и происходит только отток крови на периферию, растяжение стенок уменьшается и давление снижается до 60-80 мм рт. ст.
Спад давления во время диастолы характеризует диастолическое или минимальное давлениеи отражает сосудистый компонент артериального давления.
Для комплексной оценки, как сердечного, так и сосудистого компонентов артериального давления используют показатель пульсового давления.
Пульсовое давление – это разность между систолическим и диастолическим давлением, которое в среднем составляет 35-50 мм рт. ст.
Более постоянную величину в одной и той же артерии представляет среднее давление, которое выражает энергию непрерывного движения крови.
Так как продолжительность диастолического понижения давления больше, чем его систолического повышения, то среднее давление ближе к величине диастолического давления и вычисляется по формуле:
СГД = ДД + ПД/3.
У здоровых людей оно составляет 80-95 мм рт. ст. и его изменение является одним из ранних признаков нарушения кровообращения.
2. Фазы дыхательного цикла, которые определяют волны второго порядка. Эти колебания менее частые, они охватывают несколько сердечных циклов и совпадают с дыхательными движениями (дыхательные волны): вдох сопровождается понижением кровяного давления, выдох – повышением.
3. Тонус сосудодвигательных центров, определяющий волны третьего порядка.
Это ещё более медленные повышения и понижения давления, каждое из которых охватывает несколько дыхательных волн.
Колебания вызываются периодическим изменением тонуса сосудодвигательных центров, что чаще наблюдается при недостаточном снабжении мозга кислородом (при пониженном атмосферном давлении, после кровопотери, при отравлениях некоторыми ядами).
Инвазивный (прямой) метод измерения АД применяется только в стационарных условиях при хирургических вмешательствах, когда введение в артерию пациента зонда с датчиком давления необходимо для непрерывного контроля уровня давления.
Преимуществом этого метода является то, что давление измеряется постоянно, отображаясь в виде кривой давление/время. Однако пациенты с инвазивным мониторингом АД требуют наблюдения из-за опасности развития тяжёлого кровотечения в случае отсоединения зонда, образования гематомы или тромбоза в месте пункции, присоединения инфекций.
Большее распространение в клинической практике получили неинвазивные (непрямые)методы определения АД. В зависимости от принципа, положенного в основу их работы, различают:
1) пальпаторный метод;
2) аускультативный метод;
3) осциллометрический метод.
Пальпаторный метод предполагает постепенную компрессию или декомпрессию конечности в области артерии и пальпацию её ниже места сдавливания. Систолическое АД определяется, при давлении в манжете, при котором появляется пульс, диастолическое – по моментам, когда наполнение пульса заметно снижается, либо возникает кажущееся ускорение пульса (pulsus celer).
Аускультативный метод измерения АД был предложен в 1905 г. Н.С. Коротковым. Систолическое АД определяют при декомпрессии манжеты в момент появления первой фазы тонов Короткова, а диастолическое АД – по моменту их исчезновения.
Осциллометрический метод. Снижение давления в окклюзионной манжете осуществляется ступенчато, и на каждой ступени анализируется амплитуда микропульсаций давления в манжете, возникающая при передаче на неё пульсации артерий. Наиболее резкое увеличение амплитуды пульсации соответствует систолическому АД, максимальные пульсации – среднему давлению, а резкое ослабление пульсаций – диастолическому.
Источник
Скорость кровотока – интенсивность движения крови в различных отделах системы кровообращения. Она может быть выражена двумя показателями: в виде так наз. объемного расхода (объемная С. к.), т. е. количества крови, протекающей через поперечное сечение сосуда за единицу времени, в л/мин или мл/сек, и массового расхода (массовая С. к.), т. е. массы (веса) той же крови в кг/мин или г/сек. Между объемной Скоростью кровотока (Q) и массовой (Qm) существует соотношение: Qm = pQ, в к-ром р – плотность крови. Кроме того, существует понятие «линейная Скорость кровотока», отражающее быстроту движения конкретных частиц крови, в т.ч. форменных ее элементов и переносимых ею веществ; она характеризует перемещение частицы потока за единицу времени в м/сек, измеренное в конкретной точке. Линейная С. к. не одинакова по всему сечению сосуда – у стенки она равна нулю, в центре максимальна, т. к. кровоток осуществляется гл. обр. за счет перемещения масс крови, расположенных около оси сосуда. Распределение линейных С. к. по сечению сосуда называют профилем скоростей. Он зависит от характера течения крови по сосуду – является ли оно ламинарным, когда отдельные слои крови не перемешиваются (см. Гидродинамика), что свойственно большинству сосудов, или турбулентным, при к-ром слои крови хаотически перемешиваются, что наблюдается в крупных сосудах и сосудах с сильно нарушенной гладкостью русла, а также при малой вязкости крови (см. Вязкость). В первом случае имеет место так наз. параболический профиль скоростей (рис. 1, а), во втором случае он приближается к плоскопараллельному (рис. 1, б). Поэтому значение линейной С. к. в какой-либо одной точке сечения сосуда не может отражать интенсивность кровотока. Такой характеристикой может служить средняя по сечению сосуда С. к. (Wcp) или скорость идеального плоскопараллельного потока, по производительности равнозначного реальному течению, как ламинарному, так и турбулентному. Последняя выражается формулой:
Wср = Q/S, где S – площадь внутреннего сечения сосуда.
Рис. 1. Схематическое изображение сечения кровеносных сосудов с различными профилями скоростей кровотока: о – параболический профиль скоростей кровотока в ламинарном потоке; б – плоскопараллельный профиль скорости кровотока в турбулентном потоке; стрелками указано направление кровотока, длина стрелки указывает величину скоростей кровотока в данном участке сосудистого русла.
Движение крови на любом участке сосуда осуществляется под действием разности давлений на концах этого участка. С. к. зависит поэтому от величины действующих в сосуде давлений. Для ламинарного течения связь объемной С. к. и действующих давлений описывается формулой Пуазейля (см. Гемодинамика): объемная С. к. пропорциональна действующей на поток разности давлений. Эта зависимость отражает характер движения крови в периферических сосудах. Для турбулентного течения та же связь описывается формулой Торричелли: объемная С. к. пропорциональна квадратному корню из разности давлений. Это характерно для течения крови в сердце, центральных сосудах и для случаев, когда число Рейнольдса (отношение произведения плотности жидкости, скорости ее течения и диаметра сосуда, по к-рому она течет, к вязкости жидкости) превосходит критическое значение – 2300.
Рис. 2. Диаграмма, отражающая объемную скорость кровотока в различных органах и тканях в покое (высота закрашенной части столбика) и при максимальном расширении сосудов (высота всего столбика) у человека весом около 70 кг: 1 – слюнные железы; 2 – почки; 3 – миокард; 4 – желудочно-кишечный тракт; 5 – кожа; 6 – печень (печеночная артерия); 7 – центральная нервная система; 8 – скелетные мышцы; 9 – подкожная клетчатка.
Рис. 3. График, отражающий суммарную площадь поперечного сечения кровеносных сосудов (пунктирная линия), среднюю линейную скорость кровотока (обозначено точками) и величину кровяного давления (сплошная линия) в разных отделах сосудистой системы в покое.
Объемная, массовая и линейная С. к. различны по интенсивности в разных сосудах, что связано с ветвлением сосудистой системы, ее структурой и основным назначением в той или иной области. В обменных сосудах С. к. определяется необходимостью обеспечить эффективный транскапиллярный обмен между кровью и тканевой жидкостью при очень малой протяженности этих сосудов (0,6-1,0 мм), в транспортных сосудах – доставить кровь на периферию и вновь возвратить ее к сердцу с минимальными энергетическими затратами, избежав агрегации форменных элементов. Наибольшая С. к. в устьях примыкающих к сердцу артерий (аорты и легочной артерии), она отражает суммарное потребление крови организмом и известна как секундный или минутный объем сердца, измеряемый соответственно в л/сек и л/мин (см. Кровообращение, физиология). Интенсивность кровотока в различных органах и тканях организма в покое и при максимальном их кровоснабжении различна (рис. 2). Большое различие наблюдается и в линейной С. к. в различных отделах сосудистой системы (рис. 3).
Рассмотренные характеристики отражают кровоток как процесс стационарный с равномерным движением крови. Реальное течение крови по системе кровообращения отличается, однако, неравномерностью и имеет выраженный динамический характер. Больше неравномерность выражена в сердце и в примыкающих к нему сосудах (движение в них происходит прерывисто, с остановками). В сосудах, удаленных от сердца, кровь движется непрерывно, но с пульсациями, уменьшающимися в направлении к периферии. В капиллярах и периферических венах течение крови близко к равномерному. Равномерность движения крови по обменным сосудам – капиллярам (несмотря на дискретный характер насосной функции сердца) имеет важное биологическое значение как условие непрерывности и постоянства обмена. Для движения крови в транспортных сосудах – артериях и крупных венах – неравномерность кровотока не существенна.
Первичным звеном, где формируется динамика артериального кровотока, является восходящая часть аорты. Здесь кровоток в диастолу и в период изометрического сокращения левого желудочка отсутствует. При этом давление ввиду непрекращающегося питания мпкроциркуляторного бассейна непрерывно уменьшается. С началом фазы изгнания С. к. быстро нарастает, обусловливая резервирование крови в артериальной системе для последующего ее расхода в диастолу. В этот период, называемый периодом быстрого изгнания, на кривой давления формируется анакротический подъем. Максимум С. к. наступает через 0,05-0,08 сек. от начала изгнания и находится по времени близко к максимуму скорости нарастания давления. К моменту наступления максимума давления, соответствующего равновесию между притоком и оттоком крови, С. к. уже значительно снижена, а в остальную часть фазы изгнания, так наз. период редуцированного изгнания, она отстает от скорости оттока и к концу его падает до нуля. Ввиду кратковременности быстрого изгнания (0,09- 0,12 сек.) по сравнению с длительностью сердечного цикла средняя скорость кровотока в этот период в 7 – 10 раз превосходит секундный объем сердца, пиковая же скорость изгнания превосходит его в десятки раз. Начало диастолического периода на кривой С. к. обозначается отрицательным зубчиком, обусловленным небольшим обратным током крови в момент закрытия клапана аорты. Аналогичный характер имеет кровоток и в легочной артерии.
Изгнание крови ослабленным сердцем совершается менее энергично, пик скорости наступает позже, амплитуда снижается, особенно сильно при недостаточности желудочков.
Противоположные изменения наблюдаются у лиц с высоким функциональным резервом сердца. При недостаточности клапана аорты у них увеличена С. к. в фазу изгнания, но в остальную часть сердечного цикла, особенно в ранний диастолический период, на кривой С. к. регистрируется отрицательная волна, коррелирующая по амплитуде со степенью регургитации (см.).
Резко отличную форму имеют кривые Скорости кровотока в коронарных артериях, что обусловлено значительным или полным пережатием интрамуральных сосудов в систолу и их раскрытием при расслаблении миокарда. Особой конфигурацией отличаются также кривые С. к. в полых венах, отражающие динамическую структуру венозного возврата крови к сердцу. Наполнение правого предсердия осуществляется прерывисто в несколько фаз с тремя пиками, соответствующими фазам пресистолической, систолической и постсистолической аспирации крови.
Измерение Скорости кровотока производится разными методами. Ведущее значение в клин, практике имеет измерение минутного объема сердца (см. Кровообращение, Плетизмография, Реография). Широко распространена ультразвуковая допплер-тахография (см. Ультразвуковая диагностика). Метод позволяет зондировать с поверхности тела ультразвуковым лучом сосуды, расположенные в глубине организма. Точность метода зависит от точности ориентации датчика (см.). Та же задача в сосудистой хирургии успешно решается с использованием электромагнитных расходомеров, датчики к-рых накладываются на невскрытый, но обнаженный сосуд (см. Кровообращение,, методы и приборы для исследования).
В экспериментальных исследованиях сохранили свое значение средства измерения кровотока, требующие для присоединения прибора перерезки или пункции сосуда (капельный, пузырьковый, игольчатый пли щетинковый и другие флоуметры), отличающиеся высокой статической и динамической точностью, простотой и надежностью.
Библиография: Гайтон А. Физиология кровообращения, Минутный объем сердца и его регуляция, пер. с англ., М., 1969; Джонсон П. Периферическое кровообращение, пер. с англ., М., 1982; 3арецкий В. В. и др. Электромагнитная флоуметрия, М., 1974; Каро К. и др. Механика кровообращения, пер. с англ., М., 1981; Рашмеp Р. Динамика сердечно-сосудистой системы, пер. с англ., М., 1981; Савицкий H. Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики, Л., 1963; Современные методы исследования функций сердечно-сосудистой системы, под ред. Е. Б. Бабского и В. В. Ларина, М., 1963; Физиология кровообращения, Физиология сердца, под ред. Е. Б. Бабского и др., Л., 1980; Фолков Б. и Нил Э. Кровообращение, пер. с англ., М., 1976.
Е. К. Лукьянов, В. С. Сальманович.
Источник