Особенности крови в сосудах

Кровь – это одна из базовых жидкостей человеческого организма, благодаря которой органы и ткани получают необходимое питание и кислород, очищаются от токсинов и продуктов распада. Эта жидкость может циркулировать в строго определённом направлении благодаря системе кровообращения. В статье мы поговорим о том, как устроен этот комплекс, благодаря чему поддерживается ток крови, и каким образом система кровообращения взаимодействует с другими органами.

Кровеносная система человека: строение и функции

Нормальная жизнедеятельность невозможна без эффективной циркуляции крови: она поддерживает постоянство внутренней среды, переносит кислород, гормоны, питательные компоненты и другие жизненно необходимые вещества, принимает участие в очищении от токсинов, шлаков, продуктов распада, накопление которых рано или поздно привело бы к гибели отдельно взятого органа или всего организма. Этот процесс регулируется кровеносной системой – группой органов, благодаря совместной работе которых осуществляется последовательное перемещение крови по телу человека.

Давайте рассмотрим, как устроена кровеносная система, и какие функции в организме человека она выполняет.

Строение кровеносной системы человека

На первый взгляд, кровеносная система устроена просто и понятно: она включает сердце и многочисленные сосуды, по которым течёт кровь, поочерёдно достигая всех органов и систем. Сердце – это своеобразный насос, который подстёгивает кровь, обеспечивая её планомерный ток, а сосуды играют роль путеводных трубок, которые определяют конкретный путь перемещения крови по организму. Именно поэтому кровеносную систему называют ещё сердечно-сосудистой, или кардиоваскулярной.

Поговорим более подробно о каждом органе, который относится к кровеносной системе человека.

Органы кровеносной системы человека

Как и любой организменный комплекс, кровеносная система включает ряд различных органов, которые классифицируются в зависимости от строения, локализации и выполняемых функций:

1. Сердце считается центральным органом кардиоваскулярного комплекса. Оно представляет собой полый орган, образованный преимущественно мышечной тканью. Сердечная полость разделена перегородками и клапанами на 4 отдела – по 2 желудочка и предсердия (левые и правые). Благодаря ритмичным последовательным сокращениям сердце проталкивает кровь по сосудам, обеспечивая её равномерную и непрерывную циркуляцию.
2. Артерии несут кровь от сердца к другим внутренним органам. Чем дальше от сердца они локализованы, тем тоньше их диаметр: если в области сердечной сумки средняя ширина просвета составляет толщину большого пальца, то в районе верхних и нижних конечностей его диаметр примерно равен простому карандашу.

Несмотря на визуальную разницу, и крупные и мелкие артерии имеют сходное строение. Они включают три слоя – адвентиций, медиа и интима. Адвентиций – наружный слой – образован рыхлой фиброзной и эластической соединительной тканью и включает множество пор, через которые проходят микроскопические капилляры, питающие сосудистую стенку, и нервные волокна, регулирующие ширину просвета артерии в зависимости от посылаемых организмом импульсов.

Медиа, занимающая срединное положение, включает эластические волокна и гладкие мышцы, благодаря которым поддерживается упругость и эластичность сосудистой стенки. Именно этот слой в большей степени регулирует скорость кровотока и артериальное давление, которое может варьироваться в допустимом диапазоне в зависимости от внешних и внутренних факторов, влияющих на организм. Чем больше диаметр артерии, тем выше процент эластических волокон в срединном слое. По этому принципу сосуды классифицируют на эластические и мышечные.

Интима, или внутренняя выстилка артерий, представлена тонким слоем эндотелия. Гладкая структура этой ткани облегчает циркуляцию крови и служит пропускным каналом для питания медии.

По мере истончения артерий эти три слоя становятся менее выраженными. Если в крупных сосудах адвентиций, медиа и интима хорошо различимы, то в тонких артериолах заметны только мышечные спирали, эластические волокна и тонкая эндотелиальная выстилка.

1. Капилляры – самые тонкие сосуды кардиоваскулярной системы, которые являются промежуточным звеном между артериями и венами. Они локализованы в самых отдалённых от сердца участках и содержат не более 5% от общего объёма крови в организме. Несмотря на малый размер, капилляры крайне важны: они окутывают тело плотной сетью, снабжая кровью каждую клеточку организма. Именно здесь происходит обмен веществами между кровью и прилегающими тканями. Тончайшие стенки капилляров легко пропускают молекулы кислорода и питательных компонентов, содержащихся в крови, которые под воздействием осмотического давления переходят в ткани других органов. Взамен кровь получает содержащиеся в клетках продукты распада и токсины, которые по венозному руслу отправляются обратно к сердцу, а затем к лёгким.
2. Вены – разновидность сосудов, которые переносят кровь от внутренних органов к сердцу. Стенки вен, как и артерий, образованы тремя слоями. Единственное отличие заключается в том, что каждый из этих слоёв менее выражен. Эта особенность регулируется физиологией вен: для циркуляции крови здесь не требуется наличия сильного давления сосудистых стенок – направление кровотока поддерживается благодаря наличию внутренних клапанов. Большее их количество содержится в венах нижних и верхних конечностей – здесь при низком венозном давлении без попеременного сокращения мышечных волокон кровоток был бы невозможен. В крупных венах, напротив, клапанов очень мало или нет вовсе.

В процессе циркуляции часть жидкости из крови просачивается через стенки капилляров и сосудов к внутренним органам. Эта жидкость, визуально чем-то напоминающая плазму, является лимфой, которая попадает в лимфатическую систему. Сливаясь воедино, лимфатические пути образуют довольно крупные протоки, которые в области сердца впадают обратно в венозное русло кардиоваскулярной системы.

Кровеносная система человека: кратко и понятно о кровообращении

Замкнутые циклы кровообращения образуют круги, по которым кровь движется от сердца к внутренним органам и обратно. Человеческая кардиоваскулярная система включает 2 круга кровообращения – большой и малый.

Кровь, циркулирующая по большому кругу, начинает путь в левом желудочке, затем переходит в аорту и по прилегающим артериям попадает в капиллярную сеть, распространяясь по всему организму. После этого происходит молекулярный обмен, а затем кровь, лишённая кислорода и наполненная диоксидом углерода (конечным продуктом при клеточном дыхании), попадает в венозную сеть, оттуда – в крупные полые вены и, наконец, в правое предсердие. Весь этот цикл у здорового взрослого человека занимает в среднем 20–24 секунды.

Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке. Оттуда кровь, содержащая большое количество углекислого газа и прочих продуктов распада, попадает в лёгочный ствол, а затем в лёгкие. Там кровь насыщается кислородом и отправляется обратно к левому предсердию и желудочку. Этот процесс занимает порядка 4 секунд.

Помимо двух основных кругов кровообращения, в некоторых физиологических состояниях у человека могут появляться иные пути для циркуляции крови:

• Венечный круг является анатомической частью большого и отвечает исключительно за питание сердечной мышцы. Он начинается на выходе венечных артерий из аорты и заканчивается венозным сердечным руслом, которое образует венечный синус и впадает в правое предсердие.
• Виллизиев круг призван компенсировать недостаточность мозгового кровообращения. Он располагается в основании головного мозга, где сходятся позвоночные и внутренние сонные артерии.
• Плацентарный круг появляется у женщины исключительно во время вынашивания ребёнка. Благодаря ему плод и плацента получают от материнского организма питательные вещества и кислород.

Функции кровеносной системы человека

Основная роль, которую играет кардиоваскулярная система в организме человека, заключается в передвижении крови от сердца к другим внутренним органам и тканям и обратно. От этого зависит множество процессов, благодаря которым возможно поддержание нормальной жизнедеятельности:

• клеточное дыхание, то есть перенос кислорода от лёгких к тканям с последующей утилизацией отработанного углекислого газа;
• питание тканей и клеток поступающими к ним веществами, содержащимися в крови;
• поддержание постоянной температуры тела с помощью распределения тепла;
• обеспечение иммунного ответа после попадания в организм болезнетворных вирусов, бактерий, грибков и других чужеродных агентов;
• выведение продуктов распада к лёгким для последующей экскреции из организма;
• регуляция активности внутренних органов, которая достигается за счёт транспортировки гормонов;
• поддержание гомеостаза, то есть баланса внутренней среды организма.

Кровеносная система человека: кратко о главном

Подводя итоги, стоит отметить важность поддержания здоровья кровеносной системы для обеспечения работоспособности всего организма. Малейший сбой в процессах циркуляции крови способен стать причиной недополучения кислорода и питательных веществ другими органами, недостаточного выведения токсических соединений, нарушения гомеостаза, иммунитета и других жизненно важных процессов. Чтобы избежать серьёзных последствий, необходимо исключить факторы, провоцирующие заболевания кардиоваскулярного комплекса – отказаться от жирной, мясной, жареной пищи, которая забивает просвет сосудов холестериновыми бляшками; вести здоровый образ жизни, в которой нет места вредным привычкам, стараться в силу физиологических возможностей заниматься спортом, избегать стрессовых ситуаций и чутко реагировать на малейшие изменения в самочувствии, своевременно принимая адекватные меры по лечению и профилактике сердечно-сосудистых патологий.

В статье будет рассказано о том, что заставляет кровь двигаться по сосудам и не тормозить, какие бывают типы тока крови, чем они отличаются и когда и где возникают. Благодаря огромному количеству исследований, проводимых в кардиоваскулярной отрасли, в данную статью включены пояснения не только о физических факторах течения крови, но и биологических.

Движение крови по сосудам в организме – это целый комплекс биофизических основ давления, потока и сопротивления, оказываемого сосудистыми стенками. С его помощью выполняется самая главная функция кровеносной системы – доставка питательных веществ, кислорода к тканям организма, и, наоборот, транспорт продуктов распада из них, а также поддержание кислотно-основного и водно-электролитных равновесий в организме в целом.

Внимание! Все это позволяет полноценно функционировать как отдельным клеткам и тканям, так и целостному организму.

Общие сведения

Работа каждого органа и системы в целом определяет степень его кровоснабжения, а значит и транспортировки к ним кислорода и нутриентов. Таким образом, сами же ткани определяют, что им необходимо, и в каком количестве.

Поставляемые тканям питательные вещества определяются их потребностью в них, а также их функциональным спектром, что занимает особенно важное место в работе определенных органов и систем. Так, функция почечного аппарата требует высокой степени его кровоснабжения, но не только для покрытия потребностей ткани органа, но и для поддержания его основных функций – фильтрации, реабсорбции, экскреции, что в свою очередь влияет на работу других систем органов.

Важно! Выделяют системную циркуляцию крови и легочную, в связи, с чем существуют два круга кровообращения – большой и малый, соответственно.

Физические особенности кровотока

Прежде, чем разобрать, чем обеспечивается движение крови по сосудам, стоит рассмотреть анатомические единицы сосудистой системы.

Артериальное русло

Известно всем, что по артериям кровь течет к тканям, принося им множество питательных веществ. Ввиду высокого давления и большой скорости крови в них, требуется повышенная сопротивляемость их стенок. Поэтому при гистологическом исследовании сосудистую стенку артерии легко отличить от вены ее округлым сечением, в толще которого расположено больше количество гладкомышечных элементов.

Артериолы – также представители данного сосудистого русла, однако отличаются от артерий своим калибром. Давление крови по артериолам значительно ниже. Они играют роль «переходников», по которым кровь перетекает в капилляры.

За счет развитой мышечной оболочки в артериолах, последние могут контролировать кровоток в определенных тканях – спазмируясь, при необходимости уменьшить кровоснабжение определенной области, и, наоборот, расширяясь, если нужно усилить кровоток в тканях.

Сеть капилляров

Данные анатомические структуры сосудистого русла имеют полупроницаемую стенку с капиллярными порами, расположенными между клетками эндотелия, которые позволяют осуществлять двусторонний обмен электролитами, газами, питательными веществами, гормонамишт и продуктами распада.

Венозная система

Венулы, имея малый калибр, собирают кровь из капиллярного русла, и уносят ее из тканей. С удалением от органа их калибр растет, прогрессивно увеличиваясь до вен. Вены – коллекторы крови в кардиоваскулярной системе. По ним собранная со всех систем органов кровь оттекает в сердце.

Кроме транспортной функции они играют еще одну важную роль, являясь большим резервуаром крови в организме человека. За счет низкого давления в их системе, венозная стенка тонкая, преимущественно состоит из эластических соединительнотканных волокон. Однако, даже небольшое число гладкомышечных элементов в их стенках позволяет им расширяться, накапливая больше крови в своей системе.

Важно! Внутренняя оболочка венозной стенки имеет клапаны, число которых прогрессивно уменьшается от нижних конечностей и до впадения вен в нижнюю полую вену. Они играют важную роль в регулировании односторонности кровотока.

Принципы системы циркуляции крови

Как уже отмечено было выше, объем поступающей к ткани крови прямо пропорционален ее потребностям. Когда выполняется любого рода физическая (и не только), активность – кровоснабжения всех органов усиливается за счет повышения их потребностей в нутриентах. Изменения могут различаться в 20-30 раз в отличие от состояния покоя.

Сердце самостоятельно не может увеличить сердечный выброс более чем в 4-7 раз (способности миокарда зависят от его натренированности, потому высока цена регулярной физической активности). Поэтому когда невозможно изолированно повысить скорость движения крови по сосудам, срабатывает ее контроль посредством исключительно сосудистой системы.

Потребность в кислороде, или, наоборот, степень накопленного углекислого газа и других метаболитов передает сигнал на локальные кровеносные сосуды, что в свою очередь спазмирует их, или, наоборот, расширяет в зависимости от потребности определенной ткани и уровня активности перетекающих в ней процессов. Центральная нервная система и гуморальная, которые дополнительно осуществляют контроль за сосудистой стенкой, также помогают контролировать кровоток в различных тканях организма.

Когда произошел контроль на уровне локальных сосудов, происходит и «подгон» сердечного выброса под сформировавшуюся сумму кровотоков в тканях. Сердце автоматически отвечает на усиленное кровоснабжение путем увеличения своей сократительной способности.

Большое влияние на контроль над уровнем артериального давления оказывает нервная система, а именно рефлексы. Так, при снижении систолического давлении ниже цифры в 100 мм.рт.ст. срабатывает комплекс рефлексов, направленных на его поднятие за короткий промежуток времени.

Пути его повышения следующие:

• повышение силы сокращений сердца;
• сужение просвета больших венозных стволов с целью направления большего объема крови к сердцу;
• повсеместное сужение артериол, что приводит к перераспределению крови в большие по калибру артерии, что в свою очередь результирует повышением систолического давления.

Физические данные тока крови

Рассмотрим далее физические факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам:

1. Давление и градиент давления. Данный показатель является одним из самых важных, который определяет односторонний поток крови, ее устремление от сердца к тканям, и от органов к сердцу. Градиент давления подразумевает разницу давлений на протяжении сосуда, то есть на двух противоположных его концах.
   При одинаковых величинах давления (даже очень высоких) на разных концах одного сосуда не возникает тока крови, так как для него необходим именно градиент давления.
2. Сосудистое сопротивление. Сопротивление, которое оказывает сосудистая стенка – второй фактор, оказывающий влияние на поток крови по кардиоваскулярной системе. На данный показатель влияют гистологические особенности (процентное соотношение гладкомышечных волокон и соединительнотканных эластических волокон), калибр сосуда.
3. Ток крови. Под данным термином понимается то количество крови, которое перетекает за определенный отрезок времени в конкретной точке сосудистого русла. Ток прямо пропорционален описанному выше градиенту давления в сосудах, и обратно пропорционален сосудистому сопротивлению.

Важно! Вышеописанные факторы вместе поставляют комплекс, что обеспечивает непрерывность движения крови по сосудам.

Немаловажную роль в особенностях движения крови играет ее вязкость, то есть отношение ее форменных элементов к жидкостной структуре (плазме). Изменения нормальных величин имеет последствия.

Варианты тока крови по сосуду

Существует несколько вариантов течения крови по сосудам. Характеристика каждого из них приведена ниже.

Ламинарный ток

При данной модели потока крови по сосудистому руслу ток крови представлен слоями, каждый из которых расположен на одинаково удаленном расстоянии от стенки сосуда, и характеризуется определенной скоростью потока. Эти скорость и темп постоянны.

При этом, чем ближе кровь находится к центральной части сосуда (по отношению к его поперечному сечению) – тем выше ее скорость, и тем больше в ней находится форменных элементов. Таким образом, ток крови вблизи эндотелия замедлен и состоит в большей части из жидкостной основы крови – плазмы.

Ламинарный ток наблюдается в большей части кровеносной системы человека при состоянии физиологического покоя.

Турбулентный ток

Является полной противоположностью ламинарному току крови. При данной модели кровь не имеет однонаправленности в движении и упорядоченности по слоям, а движется в разных направлениях в просвете одного сосуда. Кровь настолько смешивается в одном сосуде, что даже формирует завитки наподобие волн.

Нормальная физиология предусматривает наличие турбулентного тока крови в областях, где расположены клапаны, в магистральных сосудах, особенно в проксимальном отделе аорты и легочной артерии (там, где они выходят из левого и правого желудочка соответственно), в местах анатомических бифуркаций и сужений, а также при состоянии физической активности (см. также Клапаны сердечно-сосудистой системы – анатомия ворот для крови.)

Остальные ситуации, когда встречается турбулентное течение крови, относятся к патологическим состояниям – неровность эндотелия за счет наличия его повреждения или атеросклеротической бляшки, обструкции сосуда, или его сужения извне.

Турбулентный ток приводит к повышенному сопротивлению сосудистой стенки, что результирует в усилении сердечных сокращений. Таким образом, такая модель тока крови оказывает большую нагрузку на сердце, и на сам сосуд, который поддается воздействию на него турбулентного потока.

Как оценить параметры кровотока

На сегодняшний день существует множество методик, позволяющих как инвазивно, так и вовсе без вмешательств оценить все факторы, которые оказывают влияние на адекватность кровотока, что в свою очередь напрямую влияет на кровоснабжение органов и тканей.

Оценка тока крови в сосудах

Наиболее используемым методом диагностики кровотока в различных отделах сердечно-сосудистой системы на сегодняшний день является ультразвуковое исследование с использованием Допплеровского метода. Его широкое распространение в медицине обусловлено точностью предоставляемых данных, транспортабельностью, низкой затратностью самой процедуры и универсальностью.

Принцип его работы заключается в эффекте Допплера. Трансдьюсер аппарата посылает множество ультразвуковых волн высокой частоты, которые проходят через ткани и сосудистые стенки, отражаются от поверхности эритроцитов, безостановочно двигающихся в просвете сосудов. (см. также Ультразвуковая допплерография сосудов шеи и головы.)

Отраженные волны имеют более низкую частоту за счет постоянного отдаления красных кровяных телец от датчика. Обработка получаемых сигналов позволяет показать ток крови в просвете сосуда (красным цветом картируется ток крови к трансдьюсеру, и от него, соответственно, синим цветом). Более подробно об это рассказано в видео в этой статье.

В комплексе с B-режимом ультразвуковой диагностики Допплеровский метод позволяет оценить не только адекватность тока крови в просвете сосудов, но и в полостях сердца. На основании результата данного обследования врач может сделать вывод о кровотоке в камерах сердца, по магистральным или периферическим сосудам.

Измерение давления

Давление крови определяется как такая сила, сформированная потоком крови, которая воздействует на любую единицу поверхности сосудистой стенки. Наиболее точным методом, позволяющим оценить кровяное давление, является ртутный манометр, потому что он не реагирует на изменение уровня давления, которое происходит быстрее, чем за 2-3 сек.

Водный манометр менее точный в своих показаниях, однако, и он применяется при измерении давления.

В медицинской практике используется как неинвазивная методика определения кровяного давления, например, при помощи известного каждому сфигмоманометра. Инструкция к использованию данного аппарата известна каждому второму человеку.

Инвазивный метод оценки артериального и венозного давления также нашел свое применение, однако, только в стенах медицинских учреждений (в основном в отделениях интенсивной терапии и операционных) ввиду наличия определенных показания к своему применению. Данные прямого измерения давления являются наиболее точными.

Не смотря на простоту в использовании стандартного сфигмоманометра, стоит обращать внимание на правила измерения артериального давления, что позволяет получить наиболее точные показания.

• рука, на которой измеряют давление, должна находиться на уровне сердца;
• пациент должен быть в состоянии покоя как минимум за 10-15 минут до начала процедуры измерения давления;
• нижние конечности должны располагаться свободно, и не скрещиваться;
• плечо, на которое накладывается манжета сфигмоманометра, должно быть освобождено от одежды;
• пациенту необходимо воздержаться от разговоров на момент процедуры;
• мочевой пузырь должен быть опорожнен.

Также в зависимости от патологии и состояния пациента может потребоваться измерение давления не только на обеих руках, но и на нижних конечностях.

Оценка вязкости крови

Кроме давления, сопротивления и собственно тока крови, среди величин, оказывающих влияние на особенности движения крови по сосудам, являются ее реологические свойства, и в первую очередь, вязкость крови. При постоянных вышеописанных физических критериях кровотока, повышение вязкости крови приводит к замедлению ее тока.

Вязкость крови определяется подвешенными в ней форменными элементами (в основном эритроцитами), каждый из которых оказывает сопротивление, направленное не только на стенки сосудов, но и на прилегающие вблизи от них клетки.

Определение гематокрита – отношения форменных элементов крови к плазме является опосредованным показателем вязкости крови. Другими факторами, оказывающими влияние (значительно меньшее, чем гематокрит) на вязкость, являются концентрация белков плазмы крови и их тип.

В заключении стоит отметить, что описанные выше причины движения крови по сосудам, имеют в своей основе физические и биологические характеристики. Регулярная физическая активность, индивидуально подобранная для каждого человека, позволяет тренировать выносливость сердечно-сосудистой системы, что оказывает положительное влияние на ее работу и профилактику множества заболеваний.