Объем крови в сосуде
Функциональные участки системы кровообращения. Объемы крови в различных отделах сосудистой системы
Как показано на рисунке, вся система кровообращения делится на системное кровообращение и легочное кровообращение. Поскольку системное кровообращение снабжает кровью все ткани организма, кроме легких, его называют также большим, или периферическим, кругом кровообращения.
Функциональные участки системы кровообращения. Прежде чем приступить к обсуждению функций системы кровообращения, очень важно понять функциональное значение отдельных ее участков.
Функцией артерий является подача крови к тканям под большим давлением. Поскольку кровь течет в артериях с большой скоростью, артерии имеют прочную сосудистую стенку.
Артериолы являются мелкими концевыми ветвями артериального русла и контролируют поступление крови в капилляры. Артериолы имеют сравнительно толстую гладкомышечную стенку, при сокращении которой просвет артериол может полностью закрываться. При расслаблении артериол их просвет увеличивается в несколько раз, что позволяет существенно увеличить объем крови, поступающей в сосудистое русло различных тканей в соответствии с их потребностями.
Функцией капилляров является осуществление обмена воды, питательных веществ, электролитов, гормонов и других веществ между кровью и тканевой жидкостью, поэтому стенка капилляров тонкая, имеет множество капиллярных пор, проницаемых для воды и других низкомолекулярных веществ.
Венулы собирают кровь из капилляров и, сливаясь, образуют более крупные венозные сосуды. По венам кровь направляется к сердцу. Вены — емкий резервуар, куда вмещается дополнительный объем крови. Стенка вен тонкая, поскольку давление в венозных сосудах очень низкое, однако в ней достаточно мышечных элементов, чтобы сокращаться или расслабляться. Итак, вены представляют собой контролируемую емкость, способную вмещать больший или меньший объем крови в зависимости от потребностей системы кровообращения.
Распределение крови (% общего объема) в различных отделах сердечно-сосудистой системы
Объем крови в различных участках сосудистой системы. На рисунке представлена схема сердечно-сосудистой системы и указано, какая часть общего объема крови находится в том или ином участке системы кровообращения. Например, около 84% общего объема крови находится в большом круге кровообращения, а 16% — в сердце и легких. Из того объема крови, который находится в большом круге кровообращения, 64% находится в венах, 13% — в артериях и 7% — в артериолах и капиллярах. Сердце вмещает 7%, легкие — 9% общего объема крови.
Больше всего удивляет факт, что в капиллярах находится так мало крови. Ведь именно в капиллярах осуществляется наиболее важная функция сосудистой системы — диффузия и обмен веществ между кровью и тканями.
Площадь поперечного сечения и скорость кровотока. Если сосуды большого круга кровообращения расположить параллельно друг другу и определить суммарную площадь поперечного сечения сосудов каждого типа, то получим следующую картину:
Площадь поперечного сечения вен почти в 4 раза больше, чем площадь поперечного сечения соответствующих артерий, поэтому венозная система вмещает больший объем крови, чем артериальная система.
Скорость движения крови находится в обратной зависимости от суммарной площади поперечного сечения сосудов, поскольку один и тот же объем крови должен протекать через каждый участок сосудистой системы за минуту. Так, в состоянии покоя скорость движения крови в аорте в среднем равна 33 см/сек, тогда как в капиллярах она составляет всего 1/1000 скорости движения крови в аорте, т.е. около 0,3 мм/сек. Однако кровь находится в капилляре в течение 1-3 сек, поскольку длина капилляра только 0,3-1 мм. Удивительно, что за такое короткое время через стенку капилляра успевает произойти диффузия питательных веществ и электролитов.
– Также рекомендуем “Давление крови в различных участках сосудистой системы. Теоретические основы кровообращения”
Оглавление темы “Сосудистая система”:
1. Электрокардиограмма при фибрилляции желудочков. Электрошоковая дефибрилляция желудочков
2. Ручной массаж сердца в помощь дефибрилляции. Фибрилляция предсердий
3. Трепетание предсердий. Остановка сердца
4. Функциональные участки системы кровообращения. Объемы крови в различных отделах сосудистой системы
5. Давление крови в различных участках сосудистой системы. Теоретические основы кровообращения
6. Регуляция объема кровотока и периферического сопротивления. Объемный кровоток
7. Ультразвуковой флоуметр. Ламинарное течение крови в сосудах
8. Турбулентное течение крови. Давление крови
9. Сопротивляемость сосудов. Проводимость сосудов
10. Закон Пуазейля. Диаметр артериол и их сопротивление
Источник
Оглавление темы “Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Системная гемодинамика. Сердечный выброс.”:
1. Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Центральное венозное давление.
2. Классификация системы кровообращения. Функциональные классификации системы кровообращения ( Фолкова, Ткаченко).
3. Характеристика движения крови по сосудам. Гидродинамические характеристики сосудистого русла. Линейная скорость кровотока. Что такое сердечный выброс?
4. Давление кровотока. Скорость кровотока. Схема сердечно-сосудистой системы ( ССС ).
5. Системная гемодинамика. Параметры гемодинамики. Системное артериальное давление. Систолическое, диастолическое давление. Среднее давление. Пульсовое давление.
6. Общее периферическое сопротивление сосудов ( ОПСС ). Уравнение Франка.
7. Сердечный выброс. Минутный объем кровообращения. Сердечный индекс. Систолический объем крови. Резервный объем крови.
8. Частота сердечных сокращений ( пульс ). Работа сердца.
9. Сократимость. Сократимость сердца. Сократимость миокарда. Автоматизм миокарда. Проводимость миокарда.
10. Мембранная природа автоматии сердца. Водитель ритма. Пейсмекер. Проводимость миокарда. Истинный водитель ритма. Латентный водитель ритма.
Сердечный выброс. Минутный объем кровообращения. Сердечный индекс. Систолический объем крови. Резервный объем крови.
В клинической литературе чаще используют понятие «минутный объем кровообращения» (МОК).
Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения — л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса. Сердечный индекс — это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м . Размерность сердечного индекса — л/(мин • м2).
В системе транспорта кислорода аппарат кровообращения является лимитирующим звеном, поэтому соотношение максимальной величины МОК, проявляющейся при максимально напряженной мышечной работе, с его значением в условиях основного обмена дает представление о функциональном резерве сердечно-сосудистой системы. Это же соотношение отражает и функциональный резерв сердца в его гемодинамической функции. Гемодинамический функциональный резерв сердца у здоровых людей составляет 300—400 %. Это означает, что МОК покоя может быть увеличен в 3—4 раза. У физически тренированных лиц функциональный резерв выше — он достигает 500—700 %.
Для условий физического покоя и горизонтального положения тела испытуемого нормальные величины минутного объема кровообращения ( МОК ) соответствуют диапазону 4—6 л/ мин (чаще приводятся величины 5—5,5 л/мин). Средние величины сердечного индекса колеблются от 2 до 4 л/(мин • м2) — чаще приводятся величины порядка 3—3,5 л/(мин • м2).
Рис. 9.4. Фракции диастолической емкости левого желудочка.
Поскольку объем крови у человека составляет только 5—6 л, полный кругооборот всего объема крови происходит примерно за 1 мин. В период тяжелой работы МОК у здорового человека может увеличиваться до 25— 30 л/мин, а у спортсменов — до 30—40 л/мин.
Факторами, определяющими величину величины минутного объема кровообращения ( МОК ), являются систолический объем крови, частота сердечных сокращений и венозный возврат крови к сердцу.
Систолический объем крови. Объем крови, нагнетаемый каждым желудочком в магистральный сосуд (аорту или легочную артерию) при одном сокращении сердца, обозначают как систолический, или ударный, объем крови.
В покое объем крови, выбрасываемый из желудочка, составляет в норме от трети до половины общего количества крови, содержащейся в этой камере сердца к концу диастолы. Оставшийся в сердце после систолы резервный объем крови является своеобразным депо, обеспечивающим увеличение сердечного выброса при ситуациях, в которых требуется быстрая интенсификация гемодинамики (например, при физической нагрузке, эмоциональном стрессе и др.).
Таблица 9.3. Некоторые параметры системной гемодинамики и насосной функции сердца у человека (в условиях основного обмена)
Величина систолического (ударного) объема крови во многом предопределена конечным диастолическим объемом желудочков. В условиях покоя диастолическая емкость желудочков сердца подразделяется на три фракции: ударного объема, базального резервного объема и остаточного объема. Все эти три фракции суммарно составляют конечно-диастолический объем крови, содержащийся в желудочках (рис. 9.4).
После выброса в аорту систолического объема крови оставшейся в желудочке объем крови — это конечно-систолический объем. Он подразделяется на базальный резервный объем и остаточный объем. Базальный резервный объем — это количество крови, которое может быть дополнительно выброшено из желудочка при увеличении силы сокращений миокарда (например, при физической нагрузке организма). Остаточный объем — это то количество крови, которое не может быть вытолкнуто из желудочка даже при самом мощном сердечном сокращении (см. рис. 9.4).
Величина резервного объема крови является одной из главных детерминант функционального резерва сердца по его специфической функции — перемещению крови в системе. При увеличении резервного объема, соответственно, увеличивается максимальный систолический объем, который может быть выброшен из сердца в условиях его интенсивной деятельности.
Регуляторные влияния на сердце реализуются в изменении систолического объема путем воздействия на сократительную силу миокарда. При уменьшении мощности сердечного сокращения систолический объем снижается.
У человека при горизонтальном положении тела в условиях покоя систолический объем составляет от 60 до 90 мл (табл. 9.3).
Видео физиологии и анатомии системы кровообращения
– Также рекомендуем “Частота сердечных сокращений ( пульс ). Работа сердца.”
Источник
Общий объем крови в сосудистой системе является важным гомеостатическим показателем. Средняя величина его составляет для женщин 6-7%, для мужчин 7-8% от массы тела и находится в пределах 4—6 л; 80-85% крови из этого объема – в сосудах большого круга кровообращения, около 10% – в сосудах малого круга кровообращения и около 7% – в полостях сердца.
Больше всего крови содержится в венах (около 75%) – это указывает на их роль в депонировании крови как в большом, так и в малом кругу кровообращения.
Движение крови в сосудах характеризуется не только объемной, но и линейной скоростью кровотока. Под ней понимают расстояние, на которое перемещается частичка крови за единицу времени.
Между объемной и линейной скоростью кровотока существует взаимосвязь, описываемая следующим выражением:
где V – линейная скорость кровотока, мм/с, см/с; Q – объемная скорость кровотока; л – число, равное 3,14; г — радиус сосуда. Величина пг2 отражает площадь поперечного сечения сосуда.
Из выражения зависимости величины линейной скорости от объемной в сосудах кровеносной системы видно, что линейная скорость кровотока (рис. 1.11) пропорциональна объемному кровотоку через сосуд(ы) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения этого сосуда(ов). Например, в аорте, имеющей наименьшую площадь поперечного сечения
Рис. 1.11. Изменения давления крови, линейной скорости кровотока и площади поперечного сечения в различных участках сосудистой системы в большом круге кровообращения (3^4 см2), линейная скорость движения крови наибольшая и составляет в покое около 20- 30 см/с. При физической нагрузке она может возрасти в 4-5 раз.
По направлению к капиллярам суммарный поперечный просвет сосудов увеличивается и, следовательно, линейная скорость кровотока в артериях и артериолах уменьшается. В капиллярных сосудах, суммарная площадь поперечного сечения которых больше, чем в любом другом отделе сосудов большого круга (в 500-600 раз больше поперечного сечения аорты), линейная скорость кровотока становится минимальной (менее 1 мм/с). Медленный ток крови в капиллярах создает наилучшие условия для протекания обменных процессов между кровью и тканями. В венах линейная скорость кровотока увеличивается в связи с уменьшением площади их суммарного поперечного сечения по мере приближения к сердцу. В устье полых вен она составляет 10—20 см/с, а при нагрузках возрастает до 50 см/с.
Линейная скорость движения плазмы и форменных элементов крови зависит не только от типа сосуда, но и от их расположения в потоке крови. Различают ламинарный тип течения крови, при котором поток крови можно условно разделить на слои. При этом линейная скорость движения слоев крови (преимущественно плазмы), близких или прилежащих к стенке сосуда, – наименьшая, а слоев в центре потока – наибольшая. Между эндотелием сосудов и пристеночными слоями крови возникают силы трения, создающие на эндотелии сосудов сдвиговые напряжения. Эти напряжения играют роль в выработке эндотелием сосудоактивных факторов, регулирующих просвет сосудов и скорость кровотока.
Эритроциты в сосудах (за исключением капилляров) располагаются преимущественно в центральной части потока крови и движутся в нем с относительно высокой скоростью. Лейкоциты, наоборот, располагаются преимущественно в пристеночных слоях потока крови и совершают катящиеся движения с небольшой скоростью. Это позволяет им связываться с рецепторами адгезии в местах механического или воспалительного повреждения эндотелия, прилипать к стенке сосуда и мигрировать в ткани для выполнения защитных функций.
При существенном увеличении линейной скорости движения крови в суженной части сосудов, в местах отхождения от сосуда его ветвей ламинарный характер движения крови может сменяться на турбулентный. При этом в потоке крови может нарушиться послойность перемещения ее частиц, между стенкой сосуда и кровью могут возникать большие силы трения и сдвиговых напряжений, чем при ламинарном движении. Развиваются вихревые потоки крови, возрастает вероятность повреждения эндотелия и отложения холестерина и других веществ в интиму стенки сосуда. Это способно привести к механическому нарушению структуры сосудистой стенки и инициированию развития пристеночных тромбов.
Время полного кругооборота крови, т.е. возврата частицы крови в левый желудочек после ее выброса и прохождения через большой и малый круги кровообращения, составляет в покое 20-25 с, или примерно через 27 систол желудочков сердца. Приблизительно четверть этого времени затрачивается на перемещение крови по сосудам малого круга и три четверти – по сосудам большого круга кровообращения.
Источник
Регуляция объема кровотока и периферического сопротивления. Объемный кровотокОбъем крови, протекающей по кровеносному сосуду, определяется двумя факторами: (1) разницей давления между двумя концами кровеносного сосуда (так называемым градиентом давления), которая является движущей силой кровотока; (2) силами, препятствующими движению крови по сосуду, которые в совокупности называют сосудистым сопротивлением. На рисунке показано влияние этих факторов на кровоток в отрезке сосуда, взятого из любого участка сосудистой системы.
P1 представляет собой давление в начальной части сосуда; давление на другом конце сосуда обозначено Р2. Сопротивление кровотоку возникает в результате трения между движущейся кровью и эндотелием стенки кровеносного сосуда на всем его протяжении. Объем протекающей крови можно рассчитать, пользуясь формулой, выражающей закон Ома: F=ΔP/R,где F — объемный кровоток, ΔР — разница давлений (P1 – Р2), R — сопротивление кровотоку. Из данной формулы следует, что величина объемного кровотока прямо пропорциональна разнице давлений и обратно пропорциональна сопротивлению. Обратите внимание, что разница давлений между двумя концами кровеносного сосуда, которая обеспечивает движение крови по сосуду, не является абсолютной величиной давления в сосуде. Например, если давление на обоих концах сосуда равно 100 мм рт. ст. и нет разницы давления между двумя концами сосуда, то движение крови по сосуду не происходит, несмотря на высокий уровень давления в нем. Объемный кровотокОбъемный кровоток — это объем крови, протекающий через данный участок сосудистой системы за данный период времени. Обычно объемный кровоток измеряется в миллилитрах за минуту или в литрах за минуту, но может быть выражен также в миллилитрах за секунду и в каких-либо других единицах. Общий объемный кровоток в сосудистой системе взрослого человека в покое составляет около 5000 мл/мин. Это так называемый сердечный выброс, т.е. количество крови, которое сердце перекачивает в аорту за минуту. Методы измерения объемного кровотока. Для измерения объема протекающей крови механические или механоэлектрические датчики разных типов могут быть расположены вдоль кровеносного сосуда или внутри него, или снаружи. Их называют флоуметрами.
Электромагнитный флоуметр. Наиболее важное значение имеет метод определения объемного кровотока, который не требует повреждения кровеносного сосуда. Таким методом является электромагнитная флоуметрия. На рисунке показан генератор электродвижущей силы (электрического напряжения) в металлическом проводнике, который быстро движется в магнитном поле в поперечном направлении. Это хорошо известный принцип работы электрического генератора. На рисунке показан тот же принцип, однако генерация электродвижущей силы происходит в крови, движущейся в магнитном поле. Для этого кровеносный сосуд помещается между полюсами мощного магнита, а регистрирующие электроды находятся с двух сторон от сосуда перпендикулярно по отношению к силовым линиям магнита. Когда кровь течет по сосуду, между двумя электродами возникает электрическое напряжение, которое измеряют с помощью вольтметра или регистрируют электронным устройством. Это напряжение пропорционально скорости кровотока. На рисунке показан датчик, который накладывают на крупный кровеносный сосуд для регистрации объемного кровотока. Такой датчик состоит из сильного магнита и пары электродов. Преимуществом электромагнитного флоуметра является то, что он может улавливать изменения кровотока на величину меньшую, чем 1/100 в секунду, а значит, регистрировать не только постоянный уровень, но и пульсовые колебания кровотока. – Также рекомендуем “Ультразвуковой флоуметр. Ламинарное течение крови в сосудах” Оглавление темы “Сосудистая система”: |
Источник