Механизмы обеспечивающие движение крови по сосудам
Кровь в человеческом организме постоянно двигается по замкнутой сосудистой системе в заданном направлении. Такое непрерывное движение крови носит название кровообращение. У человека кровеносная система замкнута, включает в себя два круга кровообращения: малый и большой. Главным органом, который отвечает за движение крови по сосудам, конечно же, является сердце. В данной статье рассмотрим эту тему более подробно, обратим внимание на строение кровеносных сосудов и осветим всю механику процесса.
Структура
В состав кровеносной системы входят сосуды и сердце. Сосуды делятся на три вида: вены, артерии, капилляры.
Сердце – это полый мышечный орган, имеющий массу около трёхсот граммов. Его размер приблизительно равен размеру кулака. Находится оно слева в полости груди. Вокруг него посредством соединительной ткани образована околосердечная сумка (перикард). Между ней и сердцем расположена жидкость, которая уменьшает трение. Главный орган в организме человека – четырёхкамерный. Левое предсердие отделяется от левого желудочка клапаном с двумя створками, правое предсердие – клапаном трёхстворчатым. Как происходит движение крови по сосудам? Об этом далее.
Там, где расположены желудочки, к створкам крепятся сухожильные нити, имеющие высокую прочность. Подобная структура не даёт крови двигаться во время сокращения желудочка из желудочков в предсердие. Там, где начинается легочная артерия и аорта, размещены полулунные клапаны, которые не позволяют крови снова поступать в желудочки из артерий.
Венозная кровь поступает из большого круга в правое предсердие, артериальная идёт из лёгких – в левое. Поскольку на левом желудочке лежит задача снабжения кровью всех органов, находящихся в пределах большого круга, то стенки последнего толще стенок правого желудочка приблизительно в три раза. Что обеспечивает движение крови по сосудам?
Миокард
Сердечная мышца – это особая поперечно-полосатая мышца, где мышечные волокна соединяются концами между собой и в итоге образуют сложную сеть. Подобная структура миокарда повышает его прочность и убыстряет продвижение нервного импульса (реакция всей мышцы происходит одновременно). Сердечная мышца имеет отличия и от скелетных мышц, которые проявляются в её способности сокращаться ритмично, в ответ на импульсы, появляющиеся непосредственно в сердце. Подобный процесс имеет название автоматии. Рассмотрим основные факторы движения крови по сосудам.
Артерии
Что такое артерии? Какова их функция в человеческом организме? Артерии– такие толстостенные сосуды, по которым кровь направляется от сердца. Средний их слой состоит из эластичных волокон и гладкой мускулатуры, поэтому артерии могут выдержать сильное кровяное давление без разрывов, только растягиваясь при этом. Внутри артерий отсутствуют клапаны, кровь течет довольно быстро.
Вены
Вены – более тонкостенные сосуды, которые несут кровь по направлению к сердцу. В стенках вен размещаются клапаны, которые затрудняют обратный ток крови. В среднем слое вен мышечных элементов и эластичных волокон значительно меньше. Кровь течёт не слишком пассивно, мышцы, которые окружают вену, пульсируют и проносят кровь к сердцу по сосудам.
Капилляры – самые маленькие кровеносные сосуды, через которые происходит обмен питательными веществами между плазмой крови и тканевой жидкостью.
Круги кровообращения
Большой круг кровообращения представляет собой путь крови, проделываемый ею от левого желудочка до правого предсердия.
Малый круг кровообращения является путём крови от правого желудочка до левого предсердия.
В малом круге кровообращения по лёгочным артериям проходит кровь венозная, а по легочным венам после того, как в лёгких произойдёт газообмен в легких, – кровь артериальная.
Непрерывность движения крови по сосудам
Когда сердечная мышца сокращается, она заставляет жидкость порционно переливаться в кровеносные сосуды. Но при этом нужно учесть, что движение крови осуществляется непрерывно. Это обусловлено эластичностью артериальной оболочки и её способностью оказывать сопротивление давлению крови в мелких сосудах. Из-за этого сопротивления жидкость оседает в крупных сосудах и растягивает их оболочки. Также на их растягивание влияет ещё и поступающая под давлением из-за сокращения желудочков жидкость.
Во время диастолы кровь не выбрасывается из сердца в артерии, а стенки сосудов одновременно продвигают жидкость, позволяя движению оставаться непрерывным. Как уже было сказано, главная причина течения по сосудам крови – сердечные сокращения и различия в давлении. При этом крупные сосуды характеризуются меньшим давлением, оно растёт обратно пропорционально уменьшению диаметра. Благодаря вязкости происходит трение, энергия отчасти растрачивается во время движения, а значит, давление крови становится меньше.
В разных промежутках системы кровообращения наблюдается и различное давление, что представляет собой одну из основных причин обеспечения движения крови по сосудам. По сосудам кровь движется от участков с высоким давлением к местам с более низким.
Регулирование движения по сосудистой системе крови и его непрерывный характер дают возможность постоянного притока кислорода и полезных веществ к тканям и органам.
Если в каком-то отделе нарушается кровоснабжение, то, соответственно, нарушается вся жизнедеятельность организма. Например, при неполном снабжении кровью спинного мозга процесс насыщения кислородом и полезными веществами нервных тканей сразу же нарушается. Затем по цепочке возникает дефект сокращений мышц, которые приводят суставы в движение.
Скорость движения
Такой важный признак, как суммарное поперечное сечение сосудов, оказывает прямое влияние на скорость течения кровь. Чем больше сечение в сосудах, тем медленнее двигается в них кровь, и наоборот. Каждое сечение, через которое проходит кровь, пропускает определённый объём жидкости. В общей сложности сечение капилляров в шестьсот-восемьсот раз выше соответствующего значения аорты. Площадь просвета последней равна восьми квадратным сантиметрам, является самым узким участком системы кровоснабжения. От чего зависит скорость движения крови по сосудам?
Наиболее высокое давление обнаруживается в мелких артериях, имеющих такое название, как артериолы. В других же значениях оно намного меньше. По сравнению с остальными артериями, сечение артериолы небольшое, но если смотреть на суммарное выражение, то превышает не на один десток. В общем артериолы имеют внутреннюю поверхность более высокую, чем аналогичная поверхность остальных артерий, вследствие чего ощутимо увеличивается сопротивление. Ускоряется движение крови по сосудам, и давление крови увеличивается.
Наиболее высокое давление обнаруживается в капиллярах, особенно на тех участках, где его диаметр их меньше, чем размер эритроцита.
Когда сосуды расширяются в каком-то органе и сохраняется общее давление крови, скорость тока через него становится более высокой. Если же принять во внимание законы движения крови по сосудистой системе, то можно обнаружить, что самая большая скорость выявляется в аорте. Во время сердечных сокращений – до шестисот мм/с, в период расслабления – до двухсот мм/с.
Если скорость течение крови в капиллярах замедляется, это накладывает на человеческий организм важный отпечаток, поскольку именно посредством капиллярных стенок происходит снабжение тканей и органов газами и питательными веществами. Те сосуды, которые несут кровь, пускают весь объём по кругу за 21-22 с. При пищеварительных процессах или мышечных нагрузках скорость падает, усиливаясь в первом случае в брюшной полости, а во втором – в мышцах.
Факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам
Движение крови в научном мире называют гемодинамикой. Она обусловливается сердечными сокращениями и различными показателями кровяного давления в разных местах системы. Кровоток направляется из участка с давлением высоким к участку с более низким. Поскольку кровь у человека движется по малому и большому кругам обращения, то многие задаются вопросом: какая именно кровь протекает в организме у человека?
Сердце как основной орган обеспечивает движение крови по кровеносным сосудам. Левая его часть наполнена кровью артериальной, правая – венозной. Эти виды крови не могут перемешаться из-за перегородок между желудочками. Дифференцировать вены и артерии, а также кровь, двигающуюся по ним, можно следующим образом:
- по артериям движение направляется от сердца, вперёд, имеет яркий алый цвет, кровь насыщена кислородом;
- по венам движение направляется, наоборот, в сторону сердца, кровь имеет тёмный цвет и насыщена углекислым газом.
Дополнительный круг
Специалисты в области кардиологии также отмечают дополнительный круг кровообращения – венечный (коронарный), в котором находятся артерии, вены и капилляры. Сердечная стенка насыщается полезными веществами и кислородом посредством поступившей крови, в дальнейшем освобождающейся от лишних веществ и соединений и впадающей в вены коронарного круга. Здесь количество вен выше числа артерий.
Мы рассмотрели движение крови по сосудам и круги кровообращения.
Источник
Основной фактор, обеспечивающий движение крови по сосудам: работа сердца как насоса.
Вспомогательные факторы:
1. Замкнутость сердечно-сосудистой системы;
2. Разность давления в аорте и полых венах;
3. Эластичность сосудистой стенки (превращение пульсирующего выброса крогви из сердца в непрерывный кровоток);
4. Клапанный аппарат сердца и сосудов, обеспечивающий однонаправленное движение крови;
5. Наличие внутригрудного давления – “присасывающее” действие, обеспечивающее венозный возврат крови к сердцу.
Работа мышц – проталкивание крови и рефлекторное увеличение активности сердца и сосудов в результате активации симпатической нервной системы.
Активность дыхательной системы: чем чаще и глубже дыхание, тем больше выражено присасывающее действие грудной клетки.
Стенки артерий состоят из трех слоев: внутреннего, состоящего из плоского эндотелия, среднего, состоящего из гладкой мускулатуры и эластических волокон, и наружного, состоящего из фиброзной соединительной ткани, содержащей коллагеновые волокна. Внутренняя оболочка образована эндотелием, который выстилает просвет сосуда, подэндотелиальным слоем и внутренней эластической мембраной. Средняя оболочка артерии состоит из расположенных спирально гладких миоцитов, между которыми проходит небольшое количество коллагеновых и эластических волокон, и наружной эластической мембраны, образованной продольными толстыми переплетающимися волокнами. Наружная оболочка образована рыхлой волокнистой соединительной тканью, содержащей эластические и коллагеновые волокна, в ней проходят кровеносные сосуды и нервы.
В зависимости от развития различных слоев стенки артерии подразделяются на сосуды мышечного (преобладают), смешанного (мышечно-эластического) и эластического типов. В стенке артерий мышечного типа хорошо развита средняя оболочка. Миоциты и эластические волокна располагаются в ней по типу пружины. Миоциты средней” оболочки стенки артерий мышечного типа своими сокращениями регулируют приток крови к органам и тканям. По мере уменьшения диаметра артерий все оболочки стенки артерий истончаются. Наиболее тонкие артерии мышечного типа. артериолы, имеющие диаметр менее 100 мкм, переходят в капилляры. К артериям смешанного типа относятся такие артерии, как сонная и подключичная. В средней оболочке их стенки примерно равное количество эластических волокон и миоцитов, появляются окончатые эластические мембраны. К артериям эластического типа относятся аорта и легочный ствол, в которые кровь поступает под большим давлением и с большой скоростью из сердца.
Средняя оболочка образована концентрическими эластическими окончатыми мембранами, между которыми залегают миоциты.
Крупным артериям, расположенным вблизи сердца (аорта, подключичные артерии и сонные артерии), приходится выдерживать большое давление крови, выталкиваемой левым желудочком сердца. Эти сосуды имеют толстые стенки, средний слой которых состоит главным образом из эластических волокон. Поэтому во время систолы они могут растягиваться, не разрываясь. После окончания систолы стенки артерий сокращаются, что обеспечивает непрерывный ток крови на всем протяжении артерий.
Артерии, расположенный дальше от сердца, имеют сходное строение, но содержат больше гладких мышечных волокон в среднем слое. Они иннервируются волокнами симпатической нервной системы, и поступающие по этим волокнам импульсы регулируют их диаметр.
Из артерий кровь поступает в более мелкие сосуды, называемые артериолами, а из них – в капилляры.
Артериальный пульс:
1. Артериальный пульс – это ритмические колебания сосудистой стенки, которые передаются на периферию.
2. Скорость распространения пульсовой волны выше, чем скорость кровотока и зависит от растяжимости сосудов и отношения толщины их стенки к радиусу.
3. Сфигмограмма – запись пульсовой волны, состоит из анакроты, катакроты, дикротического подъёма.
4. Свойства пульса: частота пульса, ритмичность, высота пульса, напряжение пульса (твёрдый или мягкий пульс), скорость нарастания пульсовой волны.
Артериальный пульс:
Механизм возникновения пульса
Стенки артерий, которые растянулись при систоле аккумулируют энергию, а во время диастолы они спадаются и отдают накопленную энергию. При этом возникает и распространяется от аорты пульсовая волна. Амплитуда колебания пульсовой волны угасает в меру перемещения от центра к периферии. Скорость распространения пульсовой волны (4-11 м/с), значительно быстрее линейной скорости движения крови. На скорость распространения пульсовой волны сопротивление кровотока почти не влияет. Так вот, такие колебания стенки артерии, связанные с изменением кровенаполнения и давления в них в течение сердечного цикла, называются пульсом (pulsus – удар, толчок).
Различают центральный артериальный пульс (на подключичных и сонных артериях) и периферический (на артериях рук и ног).
Кровообращение в венах:
1. Вены обеспечивают возврат крови к сердцу и являются депо крови.
2. Венный пульс наблюдается только в центральных венах.
Всё, что мешает возврату крови к сердцу, вызывает повышение давления в венах и возникновение зубцов:
– а-зубец – соответствует систоле предсердий;
– с-зубец – возникает в начале систолы желудочков;
– v-зубец – начало диастолы желудочков, когда атрио-вентрикулярные клапаны ещё закрыты.
Регуляция кровообращения
1. Местные механизмы регуляции:
– реакция сосудов на повышение давления выражается в сужении сосудов – вазоконстрикции,
– реакция сосуда на повышение скорости кровотока – в основном, расширение сосуда – вазодилатация,
– влияние метаболитов (АТФ, аденозин, Н+, CO2), все метаболиты – вазодилататоры,
– роль эндотелия: NO (продуцируется эндотелием) приводит к вазодилатации; эндотелин (пептид, синтезируется эндотелием) – к вазоконстрикции.
2. Рефлекторная регуляция начинается с активации барорецепторов сосудистых рефлексогенных зон, афферентные импульсы от которых поступают в сосудодвигательный центр продолговатого мозга. По эфферентным волокнам симпатических и парасимпатических нервов сигналы идут к эффекторам (сердцу и сосудам). В результате изменяются три основных параметра: сердечный выброс; общее периферическое сопротивление; объём циркулирующей крови.
3. Сосудосуживающая иннервация представлена симпатическими нервами – это главный регуляторный механизм сосудистого тонуса. Медиатором симпатических нервов является норадреналин, который активирует α-адренорецепторы сосудов и приводит к вазоконстрикции.
4. Сосудорасширяющая иннервация более разнородна:
– парасимпатические нервы (медиатор ацетилхолин), ядра которых располагаются в стволе мозга, иннервируют сосуды головы. Парасимпатические нервы крестцового отдела спинного мозга иннервируют сосуды половых органов и мочевого пузыря.
– симпатические холинергические нервы иннервируют сосуды скелетных мышц. Морфологически они относятся к симпатическим, однако выделяют медиатор ацетилхолин, который вызывает сосудорасширяющий эффект.
– симпатические нервы сердца (медиатор норадреналин). Норадреналин взаимодействует с β-адренорецепторами коронарных сосудов сердца и вызывает вазодилатацию.
Системное артериальное давление – это величина сердечного выброса (СВ) и общего периферического споротивления сосудов (ОПСС): САД = СВ*ОПСС.
Давление в крупных ветвях аорты (собственно артериальное давление) определяется, как АД = Q*R, где
Q – объемная скорость кровотока, R – сопротивление сосудов.
Применительно к артериальному давлению различают систолическое, диастолическое, среднее и пульсовое давления. Систолическое – определяется в период систолы левого желудочка сердца, диастолическое – в период его диастолы, разница между величиной систолического и диастолического давлений характеризует пульсовое давление, а в упрощенном варианте среднее арифметическое между ними – среднее давление.
В биологических и мед.исследованиях общепринятым является измерение артериального давления в мм рт.ст., а венозного – в мм вод.ст. Измерение давления в артериях производится с помощью прямых (кровавых) или косвенных (бескровных) методов. В первом случае катетер или игла вводятся непосредственно в просвет сосуда, а регис- трирующие установки м.быть различные (от ртутного до совершенных электроманометров). Во втором – используются манжеточные способы сдавливания сосуда конечности (звуковой метод Короткова, пальпаторный – Рива-Роччи, осциллографический и др.).
У человека систолическое – 120-125 мм рт.ст., диастолическое – 70-75 мм рт.ст.
Кровяное давление – это давление крови на стенки сосудов.
Артериальное давление – это давление крови в артериях.
На величину кровяного давления влияют несколько факторов:
1. Количество крови, поступающее 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 сердечной 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, а в капиллярах – падает уже на 85%, достигая 25 мм.
В венозном отделе сосудистой системы давление самое низкое.
В венулах оно равно 12, в венах – 5 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 легочном 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.
Волны I порядка – обусловлены систолой желудочков сердца. Во время изгнания крови из желудочков давление в аорте и легочной артерии повышается и достигает максимума соответственно 140 и 40 мм рт. ст. Это максимальноесистолическое давление (СД). Во время диастолы, когда кровь в артериальную систему из сердца не поступает, а проходит лишь отток крови из крупных артерий к капиллярам – давление в них падает до минимума, и это давление называют минимальным, или диастолическим (ДД). Его величина в значительной мере зависит от просвета (тонуса) кровеносных сосудов и равна 60-80 мм рт. ст. Разность между систолическим и диастолическим давлением называется пульсовым (ПД), и обеспечивает на кимограмме появление ситолической волны, – равно 30-40 мм рт. ст.
Пульсовое давление прямо пропорционально ударному объему сердца и говорит о силе сердечных сокращений: чем больше крови выбросит сердце в систолу, тем больше будет величина пульсового давления. Между систолическим и диастолическим давлениями существует определенное количественное соотношение: максимальному давлению соответствует минимальное давление. Оно определяется делением максимального давления пополам и прибавлением 10 (например, СД=120 мм рт. ст., тогда ДД=120:2+10=70 мм рт. ст.).
Наибольшее значение пульсового давления отмечается в сосудах, расположенных ближе к сердцу – в аорте, и крупных артериях. В мелких артериях разница между систолическим и диастолическим давлениями сглаживается, а в артериолах и капиллярах давление постоянно и не изменяется во время систолы и диастолы. Это важно для стабилизации обменных процессов, происходящих между кровью, протекающей через капилляры, и тканями, их окружающими. Количество волн I порядка соответствует ЧСС.
Волны II порядка – дыхательные, отражают изменение артериального давления, связанное с дыхательными движениями. Их число соответствует количеству дыхательных движений. Каждая волна II порядка включает несколько волн I порядка. Механизм их возникновения сложен: при вдохе создаются условия для поступления крови из большого круга кровообращения – в малый, благодаря увеличению емкости легочных сосудов и некоторому снижению их сопротивления кровотоку, увеличению поступления крови из правого желудочка в легкие.
Этому также способствует разница давлений между сосудами брюшной полости и грудной клетки, которое возникает в результате повышения отрицательного давления в плевральной полости, с одной стороны, и опускания диафрагмы и «вдавливания» ею крови из венозных сосудов кишечника и печени – с другой. Все это создает условия для депонирования крови в сосудах легких и уменьшения ее выхода из легких в левую половину сердца. Поэтому на высоте вдоха приток крови к сердцу уменьшается и кровяное давление понижается. К концу вдоха кровяное давление повышается.
Описанные факторы относятся к механическим. Однако, в формировании волн II порядка имеют значение нервные факторы: при изменении активности дыхательного центра, наступающем при вдохе, происходит повышение активности сосудодвигательного центра, повышая тонус сосудов большого круга кровообращения. Колебания объема кровотока могут также вторично вызвать изменение кровяного давления, активизируя сосудистые рефлексогенные зоны. Например, рефлекс Бейнбриджа при изменении кровотока в правом предсердии.
Волны III порядка (волны Геринга-Траубе) – это еще более медленные повышения и понижения давления, каждое из которых охватывает несколько дыхательных волн II порядка. Они обусловлены периодическими изменениями тонуса сосудодвигательных центров. Наблюдаются чаще всего при недостаточном снабжении мозга кислородом (высотная гипоксия), после кровопотери или отравления некоторыми ядами.
Вены – кровеносные сосуды, несущие насыщенную углекислотой кровь от органов и тканей к сердцу(исключая легочную и пупочную вены, которые несут артериальную кровь). В венах имеются полулунные клапаны, образованные складками внутренней оболочки, которые пронизаны эластическими волокнами. Клапаны препятствуют обратному току крови и таким образом обеспечивают ее движение только в одном направлении. Некоторые вены расположены между крупными мышцами (например, в руках и ногах). При сокращении мышцы давят на вены и сжимают их, способствуя возврату венозной крови к сердцу. В вены кровь поступает из венул.
Стенки вен устроены примерно также, как стенки артерий, только средний слой стенки содержит меньше мышечных и эластических волокон, чем в артериях, а диаметр просвета больше. Стенка вены состоит из трех оболочек. Различают два типа вен – мышечный и безмышечный. В стенках безмышечных вен отсутствуют гладкие мышечные клетки (например, вены твердой и мягкой мозговой оболочек, сетчатки глаз, костей, селезенки и плаценты). Они плотно сращены со стенками органов и поэтому не спадаются. В стенках вен мышечного типа имеются гладкие мышечные клетки.
На внутренней оболочке большинства средних и некоторых крупных вен имеются клапаны, которые пропускают кровь лишь в направлении к сердцу, препятствуя обратному току крови в венах и тем самым предохраняя сердце от излишней затраты энергии на преодоление колебательных движений крови, постоянно возникающих в венах. Вены верхней половины тела не имеют клапанов. Общее количество вен больше, чем артерий, а общая величина венозного русла превосходит артериальное. Скорость кровотока в венах меньше, чем в артериях, в венах туловища и нижних конечностей кровь течет против силы тяжести.
Источник