Объемная и линейная скорость кровотока в сосудах

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.

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.

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.