В каких сосудах движение крови ламинарное

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Принципы и уравнения, используемые для описания движения идеальных жидкостей в трубках, часто применяют для объяснения поведения крови в кровеносных сосудах. Однако кровеносные сосуды — не жёсткие трубки, а кровь — не идеальная жидкость, а двухфазная система (плазма и клетки), поэтому характеристики кровообращения отклоняются (иногда весьма заметно) от теоретически рассчитанных.

· Ламинарный поток. Движение крови в кровеносных сосудах можно представить как ламинарное (т.е. обтекаемое, с параллельным течением слоёв). Слой, прилежащий к сосудистой стенке, практически неподвижен. Следующий слой движется с небольшой скоростью, в слоях ближе к центру сосуда скорость движения нарастает, а в центре потока максимальна. Ламинарное движение сохраняется до достижения некоторой критической скорости. Выше критической скорости ламинарный поток становится турбулентным (вихревым). Ламинарное движение бесшумно, турбулентное движение порождает звуки, при должной интенсивности слышимые стетофонендоскопом.

· Турбулентный поток. Возникновение турбулентности зависит от скорости потока, диаметра сосуда и вязкости крови. Сужение артерии увеличивает скорость кровотока через место сужения, создаёт турбулентность и звуки ниже места сужения. Примеры шумов, воспринимаемых над стенкой артерии, — шумы над участком сужения артерии, вызванным атеросклеротической бляшкой, и тоны Короткова при измерении АД. При анемии наблюдают турбулентность в восходящей аорте вследствие снижения вязкости крови, отсюда и систолический шум.

· Формула Пуазейля. Соотношение между током жидкости в длинной узкой трубке, вязкостью жидкости, радиусом трубки и сопротивлением определяется по формуле Пуазейля:

,

где R — сопротивление трубки, h — вязкость протекающей жидкости, L — длина трубки, r — радиус трубки.

Так как сопротивление обратно пропорционально четвёртой степени радиуса, то в организме кровоток и сопротивление существенно меняются в зависимости от небольших изменений калибра сосудов. Например, кровоток через сосуды удваивается при увеличении их радиуса только на 19%. Когда радиус увеличивается в 2 раза, то сопротивление уменьшается на 6% от исходного уровня. Эти выкладки позволяют понять, почему органный кровоток столь эффективно регулируется минимальными изменениями просвета артериол и почему вариации диаметра артериол оказывают такой сильный эффект на системное АД.

· Вязкость и сопротивление. Сопротивление кровотоку определяется не только радиусом кровеносных сосудов (сопротивление сосудов), но и вязкостью крови. Плазма примерно в 1,8 раза более вязкая, чем вода. Вязкость цельной крови в 3–4 раза выше вязкости воды. Следовательно, вязкость крови в значительной степени зависит от гематокрита, т.е. процентного содержания эритроцитов в крови. В крупных сосудах увеличение гематокрита вызывает ожидаемое повышение вязкости. Однако в сосудах с диаметром менее 100 мкм, т.е. артериолах, капиллярах и венулах изменения вязкости на единицу изменений гематокрита намного меньше, чем в больших сосудах.

à Изменения гематокрита сказываются на периферическом сопротивлении, главным образом, крупных сосудов. Тяжёлая полицитемия (увеличение количества эритроцитов разной степени зрелости) повышает периферическое сопротивление, увеличивая работу сердца. При анемии периферическое сопротивление понижено, отчасти за счёт уменьшения вязкости.

à В сосудах эритроциты стремятся расположиться в центре текущего потока крови. Следовательно, вдоль стенок сосудов движется кровь с низким гематокритом. Ответвления, отходящие от крупных сосудов под прямыми углами, могут получать непропорционально меньшее количество эритроцитов. Этот феномен, называемый скольжением плазмы, может объяснять тот факт, что гематокрит капиллярной крови постоянно на 25% ниже, чем в остальных частях тела.

· Критическое давление закрытия просвета сосудов. В жёстких трубках соотношение между давлением и скоростью потока гомогенной жидкости линейное, в сосудах такой зависимости нет. Если давление в мелких сосудах уменьшается, то кровоток останавливается раньше, чем давление упадёт до нуля. Это касается прежде всего давления, продвигающего эритроциты через капилляры, диаметр которых меньше размеров эритроцитов. Ткани, окружающие сосуды, оказывают на них постоянное небольшое давление. При понижении внутрисосудистого давления ниже тканевого давления сосуды спадаются. Давление, при котором кровоток прекращается, называют критическим давлением закрытия.

· Растяжимость и податливость сосудов. Все сосуды растяжимы. Это свойство играет важную роль в кровообращении. Так, растяжимость артерий способствует формированию непрерывного тока крови (перфузии) через систему мелких сосудов в тканях. Из всех сосудов наиболее растяжимы вены. Небольшое повышение венозного давления приводит к депонированию значительного количества крови, обеспечивая ёмкостную (аккумулирующую) функцию венозной системы. Растяжимость сосудов определяют как увеличение объёма в ответ на повышение давления, выраженное в миллиметрах ртутного столба. Если давление в 1 мм рт.ст. вызывает в кровеносном сосуде, содержащем 10 мл крови, увеличение этого объёма на 1 мл, то растяжимость будет составлять 0,1 на 1 мм рт.ст. (10% на 1 мм рт.ст.).

à На практике важнее знать общее количество сосудов, способных резервировать кровь из кровообращения в ответ на каждый миллиметр ртутного столба повышенного давления, чем просто растяжимость отдельных сосудов. Такое понятие, характеризующее эластичность сосудистой стенки, называют податливостью. Чем выше податливость, тем больше растяжимость кровеносных сосудов.

à Растяжимость и податливость различаются между собой. Сосуды, имеющие высокую растяжимость, но имеющие малый объём, могут иметь намного меньшую податливость, чем менее растяжимые сосуды, имеющие большой объём. Так, податливость вены в 24 раза больше, чем в соответствующей артерии, потому что она в 8 раз растяжимее и имеет в 3 раза больший объём. Единица измерения податливости — 1 мл/мм рт.ст.

· Стресс-релаксация. В венозном сосудистом русле проявляется так называемый феномен стресс-релаксации, свойственный всем ГМК. Введённый внутривенно значительный объём крови вызывает немедленное эластическое растяжение вен, а ГМК после быстрой релаксации начинают медленно возвращаться к исходной длине. Стресс-релаксация, увеличивая податливость, служит механизмом для поддержания адекватного кровообращения при переливании больших объёмов крови. Этот же механизм работает и в обратном направлении, автоматически приспосабливая кровообращение к деятельности в условиях уменьшенного объёма крови после большой кровопотери. Важно учитывать, что в состоянии покоя более 60% ОЦК находится в венозной системе. При переливании крови менее 1% её объёма распределяется в артериальной системе (системе высокого давления), а вся остальная кровь распределяется в венозной системе, малом круге кровообращения, предсердиях и правом желудочке (системе низкого давления).



Из курса анатомии и гистологии Вам хорошо известно строение сосудов и их классификация. В физиологии принято сосуды подразделять в зависимости от их функционального назначения. Исходя из этих принципов, все сосуды мы делим на эластические – это аорта, легочная артерия и другие крупные сосуды. Мышечные –средние и мелкие артерии. Резистивные (сосуды сопротивления) – концевые артерии, артериолы. Обменные – капилляры и емкостные – вены и венулы.

Движение крови по сосудам подчиняется некоторым закономерностям, в основе которых используются, известные Вам, законы гидродинамики. По отношению к кровеносным сосудам мы их называем законами гемодинамики. К факторам, которые определяют особенности гемодинамики, относят: давление, сопротивление и скорость. Возможность кровообращения также зависит от диаметра и длины сосуда, а также состояния крови, протекающей в нем (состав крови, вязкость и другие).

К особенностям кровотока относят: одностороннее движение крови по сосудам, его непрерывность, ламинарность и турбулентность потока.

Одностороннее движение крови по сосудам – обеспечивается разностью давления в начале и в конце сосудистой системы. В начальном отделе системы кровообращения оно равняется около 120-150 мм рт.ст., а в конечном – в венах, впадающих в сердце – 5,0 – 0,0 мм рт.ст.

Непрерывность кровотока — связана с эластичностью сосудов, когда кровь выбрасывается сердцем в аорту (обладает эластичностью), то весь ее объем не может сразу пройти по сосудам. Большая часть крови остается на время в расширенном (благодаря эластичности) участке аорты, а позже (во время диастолы сердца) покидает его в связи с сокращением мышц стенки аорты. Чем эластичнее будет аорта, и другие крупные артерии, тем лучше осуществляется непрерывность кровотока. И, наоборот, при потере эластичности (с возрастом, при склерозе и других поражениях сосудов), непрерывность кровотока нарушается.

Ламинарный и турбулентный характер движения крови по сосудам. Ламинарный кровоток – это движение крови отдельными слоями параллельно оси сосуда (осуществляется почти во всех сосудах). Турбулентный кровоток – с завихрениями крови – возникает в местах разветвлений и сужений, в участках изгибов и пережатий сосудов.

Основные показатели работы сосудов: скорость, давление, пульс. Различают и определяют следующие виды скорости движения крови по сосудам.

Объемная скорость — количество крови, протекающей через полперечное сечение сосуда за единицу времени. Она выражается в мл/мин и зависит от разности давления в начале и в конце сосудистой системы, от сопротивления току крови. Ее величина зависит от состояния органа (например, при мышечной работе объемная скорость кровотока в них возрастает в десятки раз). Определяется эта скорость методом реографии, с которым Вы подробно познакомитесь на наших практических занятиях.

Линейная скорость — расстояние, которое проходит частица крови за единицу времени. Определяется в м/с и составляет в норме: в аорте – 0,5 –1,0 м/с, крупных артериях – до 0,5 м/с, в венах – 0,25 м/с, капиллярах – 0,05 м/с. Методы измерения: прямые – введение красок и различных веществ и непрямые – ультразвуковые (познакомитесь с ними на занятиях).

Скорость кругооборота – время прохождения крови по кругам кровообращения. В норме от 14 до 20 с. Определяют радиактивными методами.

Давление крови – сила, с которой кровь давит на стенки сосуда, она зависит от работы сердца, сопротивления сосудов, их диаметра и длины, вязкости крови. Максимальное (или систолическое) давление, регистрируется во время систолы сердца. В среднем в плечевой артерии его величина от 100 до 130 мм рт.ст. В последние годы наметилась тенденция к увеличению этого давления у практически здоровых детей даже в школьном возрасте. Его величина преимущественно зависит от работы сердца. Минимальное (или диастолическое) давление характеризуется величиной, регистрируемой во время диастолы. В норме оно составляет в среднем около 65-90 мм рт.ст. При его изменении, как правило, судят о состоянии (тонусе) сосудистой стенки. Пульсовое давление — это разница (математическая) между величиной систолического и диастолического давления. Наиболее велика его величина в артериях вблизи сердца. Чем дальше от сердца, тем пульсовая разница давления уменьшается и, начиная с артериол, она исчезает. Среднединамическое давление –выражает энергию, с которой движется кровь, оно обеспечивает движение крови по сосудам и является средней результирующей всех колебаний давления по ходу сосудистой системы. Его величина меньше систолического, но больше диастолического и составляет в норме от 90 до 100 мм рт.ст. С методами определения всех видов давления Вы ознакомитесь на наших практических занятиях.

По мере продвижения крови по сосудам давление меняется. Если в аорте оно составляет 120-130 мм рт.ст, то в артериях – 100-120 мм рт.ст, в артериолах – 40-80 мм рт.ст., капиллярах – 20-40 мм рт.ст, в венах – 5-10 мм рт.ст. и вплоть до 0 мм рт.ст в полых венах.

Артериальный пульс – или толчок, колебание артериальной стенки, обусловленное систолическим повышением давления в артериях. Пульсовая волна возникает в аорте, когда в ней резко повышается давление и стенка ее растягивается. Эта волна распространяется со скоростью от 3 до 15 м/с от аорты до артериол. Ее можно зарегистрировать на крупных, поверхностно расположенных артериях, пальпаторно или графически (сфигмограмма). При пальпаторном исследовании это надо делать на двух руках одновременно (руки на уровне сердца) и в одном и том же положении пациента от первоначального исследования. Если разницы не обнаружится, то можно исследование пульса далее проводить на одной руке (при разнице пульса на той и другой руке его называют — разный, может быть при стенозе митрального клапана, аневризме).

На сфигмограмме различают: подъем – анакроту (соответствует систоле желудочков), спадение кривой – катакроту (соответствует в самом начале медленному изгнанию крови из желудочков, остальная часть – диастола желудочков), дикроту – на катакроте есть дикротический подъем, обусловлен возвратом крови к сердцу во время диастолы и ударом ее о полулунные клапаны.

Клиническая характеристика пульса складывается из ряда показателей. Частота – количество ударов в минуту. В норме составляет от 60 до 80. По частоте пульс бывает — частый (тахикардия) может иметь место при повышении температуры, при физической нагрузке. Если температура тела у взрослых увеличивается на 1 градус, то частота пульса возрастает на 8-10 ударов, а у детей – на 15-20 ударов в минуту. Редкий (брадикардия) пульс встречается у спортсменов, у тренированных людей. Частота пульса меняется с возрастом: у новорожденных –130-140 ударов в минуту, в 1 год – 120-130, в 7 лет – 90-100. Определяется пальпаторно и на сфигмограмме.

Ритм пульса – определяется пальпаторно и графически. При одинаковых интервалах между пульсовыми волнами – пульс ритмичный (регулярный), при разных интервалах – неритмичный (не регулярный, аритмичный). Аритмия может возникнуть у практически здоровых людей при интенсивной мышечной нагрузке, термальных процедурах.

Скорость пульса – это интенсивность, с которой повышается давление в артерии во время подъема пульсовой волны и вновь снижается во время спада (лучше всего определять на сфигмограмме). Различают быстрый пульс (может быть при физической работе, недостаточности аортального клапана) и медленный пульс (наблюдается при обмороке, при сужении устья аорты).

Высота пульса – определяется по сфигмограмме. Высокий пульс (он же быстрый) и низкий пульс (он же медленный).

Напряжение пульса – определяется пальпаторно, это силы или степень сопротивления сосудистой стенки сдавливанию ее пальцами. Различают твердый и мягкий пульс. По степени напряжения можно приблизительно судить о величине максимального кровяного давления. Чем оно выше, тем пульс напряженнее.

Наполнение пульса — складывается из величины высоты пульса и его напряжения. Чем больше систолическое давление, плюс объем крови и высота пульса, тем сильнее наполнение. Такой пульс называют полным. Если пульс малый по величине, он, как правило, является и пустым. При массивном кровотечении, коллапсе, шоке пульс может стать нитевидным.

Капиллярный кровоток и его особенности. Кровоток в этом отделе кровообращения обеспечивает его ведущую функцию – обмен между кровью и тканями. Вот почему главное звено в этой системе — капилляры, называют обменными сосудами. Их функция тесно связана с сосудами, из которых они начинаются – артериолами и сосудами, в которые они переходят – венулами. Существуют прямые артериовенозные анастомозы, соединяющие их, минуя капилляры. Если к этой группе сосудов добавить еще и лимфокапилляры, то все это вместе составит то, что именуется системой микроциркуляции. Это самое главное звено системы кровообращения. Именно в нем происходят те нарушения, которые являются причиной основной массы заболеваний. Основу этой системы составляют капилляры. В норме, в покое открыто только 25-35% капилляров, если раскроются сразу многие из них, то происходит кровоизлияние в капилляры и организм может даже погибнуть от внутренней кровопотери, так как кровь скапливается в капиллярах и не поступает к сердцу.

Капилляры проходят в межклеточных промежутках и, поэтому обмен веществ идет между кровью и межклеточной жидкостью. Факторы, которые этому способствуют: разница гидростатического давления в начале и в конце капилляра ( 30-40 мм рт.ст. и 10 мм рт.ст.), скорость движения крови (0,05 м/с), давление фильтрации (разница между гидростатическим давлением в межклеточной жидкости – 15 мм рт.ст.) и давлением реабсорбции (разница между гидростатическим давлением в венозном конце капилляра и онкотическим давлением в межклеточной жидкости – 15 мм рт.ст.). Если эти соотношения изменяются, то жидкость идет преимущественно в том или ином направлении. Именно это лежит в основе, например, развития отека, когда давление фильтрации превосходит давление реабсорбции (белковое голодание).

Есть такое понятие как «капиллярный пульс» (или пульс Квинке), это вообще-то псевдопульс, он связан с ритмическими колебаниями при расширении мелких артерий во время систолы желудочков (его иногда нетрудно заметить при тепловых процедурах – после бани, парной, сауны, если приложить к губам стекло, то видна пульсация мелких сосудов). Такой пульс чаще всего является признаком патологии (аортальной недостаточности, тиреотоксикоза).

Венозный кровоток — вены являются емкостными сосудами, в них находится до 70-80% крови, они обладают большой растяжимостью и относительно низкой эластичностью. Их внутренняя поверхность снабжена клапанами (за исключением мелких вен, вен воротной системы и полых вен), которые способствуют току крови к сердцу, препятствуют ее обратному движению и предохраняют сердце от излишней затраты энергии на преодоление колебательных движений крови. Несмотря на то, что давление в венах достаточно низко, кровь, как известно, по ним движется сравнительно быстро. В основе этого лежат следующие механизмы: разность давления в артериальном и венозном конце системы кровообращения, остаточная сила сердца, присасывающее действие грудной клетки (дыхательный насос), сокращение скелетных мышц (мышечный насос) и работа диафрагмы.

Колебания давления и объема в венах за время одного сердечного цикла, связанные с динамикой оттока крови в правое предсердие в разные фазы систолы и диастолы называются венным пульсом. Эти колебания передаются ретроградно, и их можно обнаружить в крупных, близко расположенных к сердцу венах – обычно, полых и яремных. Скорость распространения пульсовой волны составляет 1-3 м/с. Происхождение этой пульсовой волны иное, чем у артериального пульса. Причиной венного пульса является прекращение оттока крови из вен к сердцу во время систолы предсердий и желудочков. В этот момент ток крови в больших венах задерживается, а давление в них возрастает. Этот пульс регистрируют графическим методом и получаемая кривая получила название флебограммы. На ней различают три волны: первая (обозначается как «а») возникает во время систолы правого предсердия, в этот момент отток крови из вен к сердцу прекращается и, давление в них возрастает. Когда же предсердие расслаблено, то кровь снова начинает поступать в его полость, давление в вене падает и кривая возвращается к исходному уровню. Однако вскоре падение прерывается новой волной (обозначается буквой «с»), по времени она совпадает с пульсом соседней сонной артерии и отражает колебание ее стенки. Толчок сонной артерии сообщается вене и вызывает в ней возникновение быстро протекающей волны повышенного давления. После такого кратковременного подъема давление продолжает равномерно падать. Это происходит потому, что кровь непрерывно оттекает в предсердие, находящееся в это время в диастоле. После заполнения предсердий давление в вене вновь начинает повышаться, происходит застой крови и растяжение венозной стенки, все это вызывает возникновений третьей волны (обозначаемой буквой «v»). Венный пульс можно исследовать на шее и пальпаторно.

Лимфоток необходим для удаления из тканей избытка жидкости и веществ (белки), частиц (микробы и другие), является посредником между кровью и клетками. Кровь переходит в лимфу, лимфа в ткани, из тканей в кровь и наоборот. К системе лимфотока относят: лимфатические капилляры, лимфатические сосуды, лимфоузлы.

Лимфатические капилляры – это слепо начинающиеся капилляры, состоящие из системы эндотелиальных трубочек, пронизывающих ткани. Их просвет шире кровеносного капилляра, эндотелиальные клетки больше по величине, между ними и щели больше, отсутствует базальная мембрана. В ряде органов нет лимфатических капилляров – эпителий кожи, слизистые оболочки, плацента, мозг.

Лимфатические сосуды похожи на кровеносные сосуды, но тоньше, в них меньше мышечный слой и много сужений (клапанов). Клапаны – парные складки интимы, направленные друг против друга и создающие работу, подобную шлюзам.

Лимфоузлы выполняют важную роль в организме. Им свойственны функции гемопоэза (образование лимфоцитов), фильтрации (задерживают инородные тела, бактерии, клетки злокачественного роста, токсины, чужеродные белки), иммунитета (вырабатывают плазматические клетки, антитела, дифференцируют Т- и В — лимфоциты). Они принимают участие в обмене белков, жиров и витаминов.

Лимфа – это продукт крови, клеток, межуточной жидкости. Поэтому ее состав похож на все эти составляющие. Ее реакция щелочная, в ней есть белки (фибриноген и другие факторы свертывания), лимфоциты, соли, жиры и другие вещества. За сутки образуется до 2,0 л лимфы. По числу лимфоцитов лимфу подразделят на: периферическую (0,5 х 109/л) и центральную (прошедшую лимфоузлы, где лимфоцитов от 2,0 до 20,0 х 109/л).

Механизм образования лимфы складывается из таких этапов: образование тканевой жидкости, собственно лимфы и движение лимфы по сосудам. Образование тканевой жидкости происходит в капиллярах. В ее образовании значение имеет разница осмотического давления тканей и крови. Несколько ранее мы рассматривали механизм фильтрации и реабсорбции жидкости в кровеносном капилляре, и если Вы помните, то давление фильтрации и реабсорбции практически равны. Другими словами, количество жидкости, ушедшей из капилляра, равно количеству жидкости, пришедшей в него. Поэтому в норме из тканевой жидкости лимфы образуется очень мало. А если онкотическое давление будет изменяться, например, при потере белка организмом (голодание), то происходит уменьшение онкотического давления. Как результат, давление фильтрации возрастет, а реабсорбции уменьшится. Жидкость, в таком случае, пойдет в ткани, что приведет к развтитю отеков. Но такое явление развивается не только при голодании, а и при физической работе. В этих условиях возрастает фильтрационное давление за счет более существенной разницы в связи с увеличением давления в капиллярах (результат увеличения гидростатического давления в магистральных сосудах). Количество жидкости в тканях также будет возрастать (мышцы, например, увеличивают свой вес в этот момент на 20%). В это время активно начинают функционировать лимфатические сосуды и уносят избыток жидкости.

Однако тканевая жидкость это еще не лимфа. Она ею становится лишь тогда, когда жидкость перейдет в лимфатические сосуды. Лимфообразование – это сложный процесс. В нем различают как физико-химические реакции (диффузия, проницаемость, осмотическое давление), так и секреторный процесс (секреция клеток). Есть вещества, которые усиливают лимфообразование. Их называют лимфогонными веществами. Это пептоны, гистамин. Некоторые продукты питания также обладают лимфогонными свойствами – раки, кальмары, земляника и другие. На этом механизме основано действие пиявок.

Движение лимфы осуществляется за счет сокращения стенок лимфатических сосудов (8-20 раз в минуту), отрицательного давления в грудной клетке, мышечных сокращений (внутримышечное лимфосердце). Этот механизм движения лимфы по сосудам очень важен для проведения массажа. При гиподинамии, когда нарушается этот механизм, развиваются отеки нижних конечностей.

Лимфа, возвращая белки из межклеточной жидкости в кровь, принимает участие в поддержании баланса жидкости в тканях.