Роль сосудов в гемодинамике
Классификация сосудов. Основы гемодинамики
По своим функциональным характеристикам сосуды большого и малого кругов кровообращения делятся на следующие группы:
1. Амортизирующие сосуды эластического типа. К ним относятся аорта, легочная артерия, крупные артерии. Их функция выражается в сглаживании (амортизации) резкого подъема артериального давления во время систолы. За счет эластических свойств этих сосудов создается непрерывный кровоток, как во время систолы, так и диастолы. Во время систолы одна часть кинетической энергии, создаваемой сердцем, затрачивается на продвижение крови, другая преобразуется в потенциальную энергию растянутых сосудов аорты и крупных артерий, образующих эластическую «компрессионную камеру». Во время диастолы потенциальная энергия растянутого сосуда снова переходит в кинетическую энергию движения крови. Благодаря этому эффекту и обеспечивается непрерывное течение крови.
2. Резистивные сосуды (сосуды сопротивления). К ним относятся средние и мелкие артерии, артериолы, прекапилляры и прекапиллярные сфинктеры. Эти сосуды имеют хорошо развитую гладкомышечную стенку, за счет которой просвет сосуда может резко уменьшаться и создавать большое сопротивление кровотоку. Этими свойствами особенно обладают артериолы, которые называют «кранами сосудистой системы».
3. Обменные сосуды. К ним относятся капилляры, в которых происходят обменные процессы между кровью и тканевой жидкостью.
4. Емкостные сосуды – это вены, благодаря своей растяжимости они способны вмещать 70 – 80% всей крови.
5. Артериовснозные анастомозы (шунты) – это сосуды, соединяющие артериальную и венозную части сосудистой системы, минуя капиллярную сеть.
Движение крови по кровеносным сосудам подчиняется законам гемодинамики, являющейся частью гидродинамики – науки о движении жидкостей по трубкам. Основным условием кровотока является градиент давления между различными отделами сосудистой системы.
Давление в сосудах создается работой сердца. Кровь течет из области высокого давления в область низкого. При движении ей приходится преодолевать сопротивление, создаваемое, во-первых, трением частиц крови друг о друга, во-вторых, трением частиц крови о стенки сосуда. Особенно велико это сопротивление в артериолах и прекапиллярах. Сопротивление (R) в кровеносном сосуде можно определить по формуле Пуазейля.
R=8l?/?r4
В соответствии с законами гидродинамики количество жидкости (крови), протекающей через поперечное сечение сосуда за единицу времени (мл/с), или объемная скорость кровотока (О), прямо пропорциональна разности давления в начале (P1) сосудистой системы – в аорте и в ее конце (Р2), т. е. в полых венах, и обратно пропорциональна сопротивлению (Д) току жидкости.
Q=(P1-P2)/R
В связи с замкнутостью кровеносной системы объемная скорость кровотока во всех ее отделах (во всех артериях, всех капиллярах, всех венах) одинакова. Зная объемную скорость кровотока, можно рассчитать линейную скорость или расстояние, проходимое частицей крови за единицу времени:
V = Q/?r2.
В отличие от объемной, линейная скорость изменяется по ходу сосудистого русла и обратно пропорциональна суммарному по-перечному сечению всех сосудов данного калибра. Самое узкое место в сосудистой системе – это аорта, поэтому она имеет самую большую линейную скорость кровотока – 50 – 60 см/с. В артериях она равна 20 – 40 см/с, в артериолах – 5 мм/с, в венах – 7 – 20 см/с; самый широкий суммарный просвет, в 500 – 600 раз превышающий диаметр аорты, имеют капилляры, поэтому линейная скорость в них минимальная – 0,5 мм/с.
Помимо объемной и линейной скорости кровотока, существует еще один гемодинамический показатель – время кругооборота крови – это время, в течение которого частица крови пройдет и большой и малый круг кровообращения, оно составляет 20- 25 с.
У здорового человека в возрасте 20 – 40 лет в плечевой артерии оно равно 110 – 120 мм рт.ст. Во время диастолы АД снижает-
Основным гемодинамическим показателем является артериальное давление (АД), уровень которого по ходу сосудистого русла падает неравномерно (рис. 13) и зависит от ряда факторов, главный из которых – работа сердца. Во время систолы АД повышается – это систолическое, или максимальное, давление.
Диастолическое, или минимальное, давление, равное 70 – 80 мм рт.ст. Разницу между систолическим и диастолическим давлением составляет пульсовое давление – 40 мм рт.ст. Различают еще среднее давление, или равнодействующую изменений давления во время систолы и диастолы. Оно равно 100 мм рт.ст. АД прежде всего зависит от работы сердца. Остановка сердца приводит к быстрому падению АД до 0.
На уровень давления влияет количество циркулирующей крови. При кровопотере давление снижается. АД зависит также от эластичности сосудистой стенки. Поэтому у пожилых людей (после 50 лет) в связи с потерей эластичности сосуда АД повышается до 140/90 мм рт.ст.
Сопротивление сосуда, которое изменяется в зависимости от его просвета, влияет на уровень АД. Так, прием сосудосуживающих препаратов приводит к увеличению сопротивления в сосуде и повышению АД.
Увеличение вязкости крови повышает артериальное давление, уменьшение – снижает.
Возраст определяет величину АД. У новорожденных систолическое давление равно 70 – 80 мм рт.ст, у ребенка первых лет жизни – 80- 120, подростка – 110–120, у взрослого человека 20–40 лет 110/70–120/80, после 50 лет 140–150/90 мм рт.ст. Физические упражнения повышают давление до 180 мм рт.ст. и более, особенно систолическое. Во время сна давление падает на 15 – 20 мм рт.ст.
Прием пищи, эмоции повышают систолическое давление. На уровень АД влияет положение тела в пространстве, так как сосудистая система находится в поле силы тяжести. В вертикальном положении давление, создаваемое работой сердца, складывается с гидростатическим давлением. Поэтому давление в сосудах, расположенных ниже сердца, больше чем давление в сосудах, расположенных выше сердца. При горизонтальном положении эти различия нивелируются. Так, в вертикальном положении в сосудах стопы, т. е. на 125 см ниже сердца, гидростатическое давление составляет 90 мм рт.ст. Сложив его со средним АД, получим: 100 + 90= 190 мм рт.ст. В артериях головного мозга (на 40 см выше сердца) АД снижается на 30 мм рт.ст., составляя 100–30 = 70 мм рт.ст.
В настоящее время существуют два способа измерения АД. Первый – кровавый, прямой, применяется в остром эксперименте на животных, второй – бескровный, непрямой, используется для измерения давления на плечевой артерии у человека.
На кривой давления (рис.14), записанной на сонной артерии животного, различают волны 3 порядков: волны первого порядка, или пульсовые, обусловленные деятельностью сердца, волны второго порядка, или дыхательные, вдох сопровождается понижением АД, а выдох – повышением.
По мере снижения давления в манжетке, звуковые явления, создаваемые завихрениями крови в еще пережатой артерии, про-слушиваются достаточно хорошо. Затем они исчезают, так как сосуд открыт как во время систолы, так и во время диастолы, препятствий для прохождения крови нет. Момент исчезновения тонов Короткова соответствует диастолическому, или минимальному, давлению.
Читайте также
36. Классификация хронических гепатитов. Основы хронических диффузных заболеваний печени
36. Классификация хронических гепатитов. Основы хронических диффузных заболеваний печени
Классификация хронических гепатитов. 1. Вирусный (B, C, D, E, F, G).2. Аутоиммунный (вирусы Эпштейн—Барра, цитомегалии, Коксаки, простого герпеса).3. Лекарственный (туберкулостатики,
6. Терапия травматического шока в зависимости от стадии нарушения гемодинамики
6. Терапия травматического шока в зависимости от стадии нарушения гемодинамики
Стадия централизации кровообращения:1) остановка наружного кровотечения;2) спиртоновокаиновые (тримекаиновые) блокады области перелома или нервных стволов на протяжении;3) иммобилизация
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ И ГЕМОДИНАМИКИ
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ И ГЕМОДИНАМИКИ
Как только нижние конечности становятся теплыми и в них усиливается кровоток, появляются отеки, которые особенно выражены в первые 2–3 недели. Под кожей нижних конечностей могут появляться спонтанные гематомы,
Нарушение гемодинамики
Нарушение гемодинамики
Тахикардия или тахиаритмия – характерный синдром ОДН, при крайне тяжелой ОДН развивается брадикардия, экстрасистолия и фибрилляция сердца.Гипертензия – ранний признак ОДН. Вследствие спазма почечных сосудов нарушается функция почек и
Клинические особенности изменения гемодинамики при ОИМ
Клинические особенности изменения гемодинамики при ОИМ
Нарушения гемодинамики. Отсутствуют нормальные показатели артериального давления, частоты сокращений сердца, частоты дыхания, удовлетворительные показатели периферической гемодинамики.Гипердинамический
ТРИ ОСНОВЫ ЦВЕТОПУНКТУРЫ
ТРИ ОСНОВЫ ЦВЕТОПУНКТУРЫ
Итак, коль скоро мы условились выше, что это может и должно быть в нашем случае чрезвычайно важно, поговорим сперва о том, что в цветопунктуре чем является. Самая технически сложная ее часть заключается в учении об энергетических меридианах,
Основы уринотерапии
Основы уринотерапии
Уринотерапия (лечение мочой) известна с очень давних времен. Много тысяч лет назад эта методика лечения применялась для следующих целей: во-первых, для оздоровления организма и избавления от телесных болезней; во-вторых, для воспитания силы духа и
Основы лечения
Основы лечения
Невротическая патология является психопатологией достигших индивидуации личностей, хотя не в самой ее ранней форме. Хотя невротическая патология главным образом триадно детерминирована, ей предшествует еще более ранний уровень индивидуальной
Основы здоровья
Основы здоровья
Основы здоровья. Здоровье человека держится на трех основах – духовности, психике и физиологии. Каждая из этих тем требует специфического подхода и знания средств, с помощью которых решаются возникшие проблемы. Духовность – это соблюдение нравственных
ОСНОВЫ
ОСНОВЫ
Прошло около тринадцати лет с тех пор, как мне удалось с помощью новой аппаратуры открыть психогенное поле мозга, определяемое индивидуальной поведенческой и мыслительной структурами человека. Оно является составной частью электрического поля, создаваемого
I. Основы диагностики
I. Основы диагностики
«Лекарь, не знающий методов диагностики, похож на человека, заблудившегося в пустыне, – он никогда не откроет облик болезни».
«Чжуд-Ши», Тантра
Улучшение гемодинамики мозга
Улучшение гемодинамики мозга
Очень важным моментом в профилактике инсульта является улучшение гемодинамики мозга.Что это такое?Мы знаем, что кровообращение головного мозга осуществляется четырьмя крупными сосудами – двумя сонными артериями и двумя позвоночными. От
Основы капилляротерапии
Основы капилляротерапии
Кровь есть жизнь — так сказано в Ветхом Завете. И действительно, каждая клеточка получает питание из крови, но только чистая, здоровая кровь, беспрепятственно циркулирующая в теле, может создать здоровые клетки. Хорошая работа сердца зависит от
Источник
Основные закономерности движения крови
Движение крови в организме осуществляется сердцем вместе с кровеносными сосудами, которые образуют единый круг кровообращения. Сердце фактически выполняет роль не одного, а двух насосов: первый – левое предсердие и левый желудочек, кровь из которого во время систолы выбрасывается в аорту (большой круг кровообращения) и второй – правое предсердие и правый желудочек, кровь из которого во время систолы выбрасывается в легочную артерию (малый круг кровообращения). Схематическое строение его изображена на рис. 10.32.
Направленное движение крови по кровеносным сосудам осуществляется по градиенту давлений на каждом участке сосудистого русла. Непрерывность движения крови по сосудам при ритмичной работе сердца как насоса происходит благодаря эластичности крупных сосудов.
Согласно основному уравнению гидродинамики, количество крови, протекающей за 1 мин ( МОК или Q , л / мин) через любое поперечное сечение единого круга кровообращения, зависит от градиента давления ( ΔΡ ) в начале ( P 1 – аорта) и в конце сосудистого русла ( Р 2 – полые вены) и гидродинамического сопротивления (R) движения крови, соответственно:
где: – давление крови в аорте (125 мм рт. ст.)
– Давление крови в полых венах (0 мм рт. Ст.).
Сопротивление сосудов (R) движения крови по формуле Пуазейля, зависит от следующих факторов: вязкости крови длины сосудов (и) суммарного радиуса кровеносных сосудов в четвертом степени ( r 4):
Однако точно определить сосудистое сопротивление по этой формуле невозможно. Исходя из уравнения R = ΔΡ / Q , можно рассчитать общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС) в динах • с / см5: ОПСС = CAT / МОК . В расчетах используют величину среднего артериального давления (CAT), который отражает энергию движения крови в том случае, когда кровь вытекает из сердца непрерывным потоком. Для перевода величины давления с мм рт. ст. в дины, показатель давления умножают на 13,6. МОК, протекающей через сосуды, выражают в мл / с. Величина ОПСС в сосудах большого круга кровообращения составляет примерно 2500 дин • с / см5, в сосудах малого круга – в 10 раз меньше.
Линейная скорость движения крови в кровеносных сосудах (V, м / с) прямо пропорциональна Q (МОК) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения сосудов (S, м2):
С уравнения следует, что чем меньше общая площадь поперечного сечения сосудов (аорта – 4,5 см2),
ТАБЛИЦА 10.4. Средние значения показателей системного кровообращения у человека
Название сосуды | Общая площадь поперечного Средняя скорость, см / с сечения, см1 | Среднее давление, мм рт. ст. | Объем крови, мл | |
аорта | 4,5 | 20 | 100 | 300 |
артерии | 20 | 10-15 | 70-90 | 270-290 |
артериолы | 400 | 0,2-0,3 | 35-70 | 400 |
капилляры | 4500 | 0,03 | 30-35 | 300 |
венулы | 4000 | 0,5 | 10-15 | 2300 |
Вена | 40 | 5-15 | 10 | 800 |
Полая вена Сердце Сосуды малого круга кровообращения | 18 | 10-16 | 05 | 900-1000 360 440 |
тем больше линейная скорость (20 см / с). Наибольшая площадь поперечного сечения во всех вместе взятых капиллярах (4500 см2), поэтому у них наименьшая линейная скорость (0,03 см / с) (табл. 10.4).
Трансмуральный давление – разница между внутренним давлением крови на стенки сосудов и внешним давлением тканей, которые окружают:
где: Pt – трансмуральный давление;
F – напряжение стенки; r – радиус сосуда.
Из уравнения следует: чем меньше радиус сосуды, тем меньше напряжение в ее стенке. Благодаря этому маленькие сосуды (капилляры), несмотря на относительно высокое давление крови в них, не разрываются. Ток крови в кровеносных сосудах ламинарным (линейным потоком), ибо число Рейнольдса (Re), которое прямо пропорционально диаметру сосуда (2г) в метрах, средний линейной скорости кровотока (V) в м / с и плотности крови (р = 1060 кг / м3) и обратно пропорционально вязкости крови (η) в Па • с:
в норме не превышает 2000 Когда число Re перевишуе 3000, всегда возникает турбулентное течение. Причиной этого может быть увеличение линейной скорости движения крови через суженные сосуды или уменьшения вязкости крови, например, при уменьшении гематокрита.
Емкость сосудов (С) обусловлена их способностью растягиваться при увеличении в них объема крови, она прямо пропорциональна объему крови (V) и обратно пропорциональна давлению крови в сосудах (Р):
Емкость венозных сосудов значительно больше, чем емкость артериальных сосудов, вследствие этого больший объем крови содержится в венах, чем в артериях. С возрастом растяжимость артериальных сосудов уменьшается, их емкость становится меньше.
Каждый отдел сосудистого русла в системе кровообращения выполняет соответствующую функцию (рис. 10.33).
По классификации фолковыми сосуды делятся на: Амортизирующие сосуды (сосуды камеры сжатия) – это аорта и крупные артерии, содержащих эластичные и коллагеновые волокна, которые придают стенке сосуда упругости и жесткости. Во время систолы левого желудочка кровь изгоняется в аорту, которая растягивается в ближайшей области к сердцу (А) (рис. 10.34). Вследствие сокращения эластичных волокон этого участка аорта сужается и перемещает кровь в область (Б). Следующее сокращение этой растянутой участка перемещает кровь в область (В) и так далее по ходу эластичных артерий. Каждая расширенный участок после изгнания из нее крови возвращается к исходному состоянию. Благодаря этому обеспечивается непрерывность движения крови в сосудах при ритмичной работе сердца и уменьшении гидродинамического удара.
Прекапиллярные резистивные сосуды (сосуды сопротивления) – это мелкие артерии и артериолы, имеют гладкие мышцы, при сокращении которых уменьшается суммарный поперечный диаметр и увеличивается сопротивление, благодаря чему повышается давление в артериях и уменьшается течение крови в капиллярах.
Шунтирующие сосуды (артериовенозные анастомозы) – обеспечивают позакапилярне перемещения артериальной крови в венозную систему.
Обменные сосуды – это капилляры, стенка которых лишена медиа и почти полностью адвентиции. Большинство из них фенестровани. Именно здесь, с помощью процессов диффузии, фильтрации и реабсорбции, осуществляется газообмен, обмен воды и веществ крови с межклеточной жидкостью. Из-за отсутствия собственных мышечных клеток, диаметр капилляров зависит от давления в пре- и посткапилляров резистивных сосудов и сосудов-сфинктеров.
Процесс диффузии происходит при наличии разницы давлений и концентраций веществ и идет в направлении от большей концентрации к меньшей. По такому механизму проходят газы крови (O2 и СO2), водорастворимые соли (Na +
РИС. 10.33. Функциональное назначение кровеносных сосудов в организме
РИС. 10.34. Функции амортизирующих сосудов. При растяжении эластичных сосудов кинетическая энергия движения крови превращается в потенциальную энергию деформации. Эти эффекты, тесно связанные с объемом выброшенной крови и ее давлением, называют пульсовыми колебаниями
и Сl-) и глюкоза. Свободно проникают через стенку капилляра вещества, имеющие радиус менее 0,3 нм. Альбумин, диаметр молекулы которого составляет более 3 нм, диффундирует только в 5%. Вода и глюкоза в сутки переносятся с капилляра в межклеточное вещество и обратно в огромных количествах (80 тыс. Литров и 20 тыс. Граммов соответственно), что зависит от направления диффузионного градиента концентраций веществ по обе стороны стенки капилляра (фолковыми, Нил, 1976).
Интенсивность фильтрации и реабсорбции (обратного перехода жидкости в капилляры) определяется: гидростатическим давлением крови в капиллярах ( ) гидростатическим давлением межтканевой жидкости ( ) онкотическим давлением плазмы крови ( ), онкотическим давлением межтканевой жидкости ( ) и коэффициентом фильтрации (К). По стерлингов, скорость фильтрации – (V) в мл / мин на 1 мм рт. ст. на 100 г ткани, определяется уравнением:
где К – коэффициент капиллярной фильтрации.
Согласно гипотезе Стерлинга, движение жидкости через стенку капилляра происходит благодаря двум противоположным силам: 1) гидростатическому давлению, что выталкивает плазму с капилляра; 2) онкотическое давление, созданном белками крови, которые не проходят через стенку капилляра, что предупреждает выход плазмы из сосуда. В артериальном конце капилляра составляет 30 мм рт. ст., а – 25 мм рт. ст. Вследствие преобладания осуществляется фильтрация. В венозном конце капилляра падает до 15 мм рт. ст., а остается без изменений (25 мм рт. ст.), что способствует обратному процессу – реабсорбции межклеточной жидкости в кровь (рис. 10.35).
Для более точных расчетов определяют и тканевой жидкости. При отсутствии методов определения , его величину принимают за ноль, – определенный по содержанию белка в ткани, равно 4-5 мм рт. ст. Окончательные расчеты показывают, что эффективный фильтрационный давление
РИС. 10.35. Схема обмена жидкостью между кровеносным капилляром и клетками жидкостной в скелетной м мышце
(ЭФТ) составляет 9 мм рт. в .; а эффективный резорбционно давление (ЕРТ) равен 6 мм рт. ст. Поскольку ЕРТ меньше ЭФТ, то объем реабсорбции жидкости будет меньше (18 л в сутки), чем фильтрации (20 л в сутки), и эта разница в объеме жидкости (2 л) будет всасываться в лимфатические сосуды.
Гипотеза Старлинга о процессах фильтрацн-реабсорбции исходит из положения о непроницаемость стенки капилляра для белков. Сейчас твердо установлено, что белки проходят сквозь поры в стенке капилляра, если диаметр белковой молекулы меньше диаметра поры (0,3 нм). Этот процесс медленный, но очень важный в функциональном отношении. Белки плазмы, проникли в межклеточное пространство, участвуют в транспорте гидрофобных, нерастворимых в воде веществ – жиров и жирных кислот, гормонов, металлов (медь, железо) и др. Белки используются в нативной форме или расщепляются протеазами интерстиция. За сутки из плазмы в тканевую жидкость, а оттуда в лимфу и потом снова в кровь транспортируется около 240 г белка, то есть происходит постоянный круговорот белков. Любые изменения этого круговорота отражаются на перераспределении внеклеточной жидкости между сосудистым и межклеточном пространстве.
Высокомолекулярные белки (диаметр молекулы которых более 10 нм) проникают через толщу эндотелиальной клетки по механизму цитопемпсису (микропиноцитоз) с использованием энергии АТФ. Транспорт осуществляется с помощью везикул, которые захватывают макромолекулу на поверхности эндотелиальной клетки и через цитоплазму клетки переносят ее на противоположную поверхность.
Посткапиллярные сосуды сопротивления – это венулы, сокращение или расслабление гладких мышц которых регулирует отток крови из капилляров.
Вены – это емкостные сосуды, в которых содержится около 76 % общего объема крови, выполняющих депонирующую (резервуарную) функцию. Давление крови в венах вне грудной клеткой составляет 5-6 мм рт. ст. Внутри- грудной давление равно 4 мм рт. ст.
Давление крови в правом предсердии называют центральным венозным давлением . Величина его равна 0 или от -2 до -5 мм рт. ст. и колеблется при дыхании. Колебания давления и объема крови в венах, расположенных у сердца, называют венным пульсом .
Запись венного пульса называется флебограмме, на которой регистрируется три положительных (a, с, v) и два отрицательных (x, y) зубцы, отражающие определенную фазу работы сердца (рис 10.36). Зубец в связан с систолическим правого предсердия, зубец с – с пульсовым повштовхом сонной артерии в стенку вены, зубец V – со вторым повышением венозного давления, отражающий переполнении правого предсердия. Отрицательные зубцы возникают вследствие диастолического предсердий, опущение основания правого желудочка (х) и перехода крови в его полость (у).
Центральное венозное давление зависит от работы правого сердца как насоса и объема крови в венах, что возвращается к сердцу. Вены получают симпатическую иннервацию, на возбуждение которой прямо или через гипоталамус и прессорные центры продолговатого мозга отвечают констрикцией.
Источник