2 курс / Нормальная физиология / Кровообращение_Смирнов_В_П_,_Копылова_С_В_

Артерии не имеют собственных кровеносных и лимфатических сосудов, питающих стенки. Эти сосуды идут от ветвей ближайших артерий и лимфатических сосудов. Венозная кровь из стенок артерий оттекает в ближайшие вены.

Стенки сосудов пронизаны многочисленными и разнообразными по строению и функциям нервными окончаниями. Чувствительные нервные окончания (ангиорецепторы) реагируют на изменения в химическом составе крови, на изменения давления в артериях и посылают нервные импульсы в соответствующие отделы нервной системы. Двигательные нервные окончания, находящиеся в мышечном слое артерии, при соответствующем раздражении вызывают сокращение мышечных волокон, тем самым уменьшая просвет артерий (рис. 67).

По отношению к органу различают артерии, идущие вне органа, до поступления в него – экстраорганные артерии, и их продолжения, разветвляющиеся внутри него – внутриорганные, или интраорганные, артерии. Боковые ветви одного и того же ствола или ветви различных стволов могут соединяться друг с другом. Такое соединение сосудов до распадения их на капилляры носит название анастомоза, или соустья. Артерии, образующие анастомозы, называются анастомозирующими (их большинство). Артерии, не имеющие анастомозов с соседними стволами до перехода их в капилляры,

называются конечными артериями.

Рис. 67. Изменения структуры сосудистых стенок во время сокращения.

Слева: стенка малой артерии (внешний диаметр около 1 мм) при расширенном состоянии сосуда является очень тонкой (верхний рисунок) и компоненты стенки вытянуты по окружности. При сокращении гладких мышц артерии стенка утолщается и ее компоненты становятся округлыми и деформированными. Такие сосуды не спадаются даже при максимальном

сокращении мышц. Справа: терминальные веточки могут закрываться эндотелиальными клетками, принявшими округлую форму и функционирующими как эластичная пробка.

111

Последние разветвления артерий становятся тонкими и мелкими и потому выделяются под названием артериол.

Артериола отличается от артерий тем, что стенка ее имеет лишь один слой мышечных клеток, благодаря которому она осуществляет регулирующую функцию. Артериола продолжается непосредственно в прекапилляр, в котором мышечные клетки разрозненны и не составляют сплошного слоя. Прекапилляр отличается от артериолы еще и тем, что он не сопровождается венулой. От прекапилляра отходят многочисленные капилляры.

5.3 Механические свойства стенок артерий

Растяжимость. Все артерии растяжимы при малых давлениях и радиусах, и наоборот. В статическом режиме модуль упругости стенки артерии E постепенно возрастает при растяжении сосуда (рис. 68).

Рис. 68. Дуга аорты как компрессионная камера.

А. Эластическая стенка аорты, растягиваясь при выбросе сердцем крови во время систолы, накапливает энергию, которая освобождается во время диастолы.

Б. Воздух в компрессионной камере сжимается при нагнетании жидкости поршнем и, расширяясь во время обратного хода поршня, смягчает (демпфирует, погашает) величину колебания давления и скорости потока.

На неизолированных артериях вычисляют условный модуль упругости Ep:

Ep p r ,

r

где ∆r – колебания радиуса за сердечный цикл ∆p – колебания давления за сердечный цикл

r – средняя величина радиуса.

112

Условный модуль Ep характеризует податливость артерий как конструкций. Он зависит от материала стенки артерии, от толщины стенки и от радиуса. Ep возрастает по мере удаления от сердца.

Толщина, внутренний радиус и модуль упругости определяют коэффициент податливости артерий. Податливость артерий приводит к тому, что растягиваясь при желудочковом выбросе, они принимают не менее 50% ударного объема сердца и медленно вытесняют этот объем, спадаясь в диастолу. Податливость артерий так же обуславливает возникновение смещений стенки артерий (пульс).

Сократимость. Активная констрикция артерий обуславливается натяжением, генерируемым гладкими миоцитами. Вместе с тем констрикция сопровождается увеличением толщины стенки, то есть в процессе сужения артерия переходит в диапазон размеров, где модуль упругости материала меньше, а растягивающее напряжение снижено.

Существует показатель активности гладких мышц: из общего напряжения стенки, измеренного при ее активации, вычитают напряжение, регистрируемое в тех же условиях, но при выключенной активности гладких мышц. Максимально активированы гладкие мышцы артерий большого круга (рис. 69).

Рис. 69. Возможности изменения кровотока при максимальном расширении артериальных сосудов в разных органах.

Увеличение просвета артерии под действием умеренных внутрисосудистых давлений (до 100 мм рт. ст.) в большей или меньшей степени снижается активированными гладкими мышцами. При более высоких давлениях активация мышц лишь в начальный период действия высокого давления заметно суживает артерию. При еще более высоких давлениях (200 мм рт. ст.) активная констрикция крупных артерий не развивается.

Более выражена эффективность активации малых артерий, чем крупных, так как при одном и том же внутриартериальном давлении растягивающее

113

напряжение меньше из-за того, что толщина стенки больше и площадь, по которой распределено растягивающее усилие, меньше.

Даже максимальные сократительные реакции не могут уменьшить емкость артериальной части русла больше чем на 30%.

5.4Пульсовые колебания в артериях

Всистему ветвящихся упруго-растяжимых артерий регулярно подаются порции крови, ритмически выбрасываемые сердцем. Это порождает пульсации давления, объема, скорости крови, в которых отражаются закономерности работы сердца, свойства артерий и текущей по ним крови. При этом значения всех параметров (давление, объем крови, кровенаполнение) существенно изменяются за время каждого сердечного цикла, то есть течение крови в артериях не стационарно.

Пульсовые изменения давления в артериях запаздывают сравнительно с давлением в начале аорты соответственно расстоянию от начала аорты, на котором они регистрируются. То есть они распространяются вдоль сосудов в виде волны.

Распространение по артериям (со скоростью 5–14 м/с) пульсовой волны давления сопровождается почти синхронным распространением пульсовой волны ускорения кровотока и пульсовой волны расширения артерий. Истинная линейная скорость поступательного движения крови много меньше, чем скорость распространения пульсовой волны. Исключением является аорта, в которой эти величины уравновешены. В остальных артериях скорость кровотока уменьшается тогда, как скорость распространения пульсовых волн увеличивается (рис. 70).

Рис. 70. Давление крови в разных участках периферического сосудистого русла.

A. Давление и артериальной системе возрастает и пульсирует при протекании крови через артериальную систему. Среднее давление снижается очень постепенно. В маленьких сосудах давление падает резко и колебания его исчезают вследствие большого сопротивления кровотоку. В больших венах градиент давления снова становится очень маленьким.

Б. Артерии постоянно содержат около 20% общего объема крови. Вены содержат около 75% всего объема крови и могут менять свою емкость в широких пределах.

114

Скорость распространения волны увеличивается при увеличении давления. В конечностях скорость больше чем в аорте, а в артериях нижних конечностей больше, чем в верхних (рис. 71).

Рис. 71. Определение скорости (V) распространения пульсовой волны. Пульсовые изменения объема артерий регистрируются на сфигмографе.

5.5 Свойства пульсовой волны

Ритм. Определяют по интервалам между пульсовыми волнами. Пульсовые колебания стенки артерии должны возникать через равные промежутки времени – ритмичный пульс (рис. 72). При нарушениях ритма наблюдается неправильное чередование пульсовых волн - пульс неритмичный.

Частота пульса. Ее подсчитывают в течение 1 мин. В покое у здорового человека пульс составляет 60–80 ударов в 1 мин. При учащении сердечных сокращений (тахикардия) число пульсовых волн увеличивается, появляется частый пульс. Учащение пульса у здоровых людей может возникнуть при эмоциональной и физической нагрузках, у больных при лихорадочных состояниях, гипертонической и ишемической болезни сердца. При замедлении сердечного ритма пульс редкий (брадикардия). Брадикардия возникает при некоторых инфекционных заболеваниях, отравлениях, обморожениях; у здоровых тренированных людей это норма.

Напряжение пульса. Определяют по той силе, с которой нужно прижать лучевую артерию, чтобы полностью прекратить ее пульсовые колебания.

Зависит напряжение пульса прежде всего от величины систолического артериального давления. Если артериальное давление нормальное и артерия сдавливается при умеренного усилии, то говорят о пульсе умеренного напряжения. При высоком артериальном давлении артерию сжать труднее – такой пульс называется напряженным, или твердым. Если давление низкое, артерия сжимается легко - пульс мягкий.

115

Рис. 72. Пульсовые колебания артериального давления А. Пульсовые колебания артериального давления представляют собой волны давления,

быстро проходящие через артериальную систему. Кровь, внезапно выброшенная в начале систолы в восходящую аорту, обладает энергией, недостаточной для преодоления инерции длинных столбов крови, уже находящейся в артериях. Поэтому кровь устремляется вверх, расширяя восходящую аорту и вызывая резкое местное повышение давления. Далее кровь выжимается в следующую часть аорты, расширяя зону растяжения аорты – возникает пульсовое колебание артериального давления, которое быстро пробегает по артериям по направлению к периферии. Эти волны давления, отражаясь от периферических структур, направляются обратно к сердцу и накладываются на следующую пульсовую волну, вследствие чего повышается максимальный уровень систолического давления, сглаживается инцизура и снижается диастолическое давление в бедренной артерии. Если вычитать из пульсовой волны, зарегистрированной на дуге аорты, пульсовую волну, записанную на периферической артерии, то полученная кривая (А2–А1) напоминает естественные колебания давления в периферической артериальной системе.

Б. Скорость пульсовой волны (4–5 м/с) намного больше скорости тока крови (менее 0,5 м/с). Скорость пульсовой волны определяется эластичностью (податливостью) стенок артерий.

5.6 Методы измерения давления и расхода крови

Все измерительные приборы должны минимальным и контролируемым образом возмущать естественные процессы, отсюда стремление к

116

миниатюризации вводимых в организм датчиков и предпочтительность неинвазивных методов.

Методы измерения артериального давления делятся на прямые, связанные со вскрытием сосуда, и непрямые (бескровные).

Одним из простейших методов прямого измерения артериального давления является введение в просвет сосуда канюли, соединенной с U- образным ртутным манометром. Недостатком этого метода является инертность манометрической системы, поэтому колебания высокой частоты в ней гасятся.

В настоящее время широко используются манометры мембранного типа. Их чувствительность, линейность и частотные характеристики полнее отвечают требованиям. Эти манометры, соединяемые системой заполненных жидкостью трубок с соответствующей артерией, представляют собой небольшую жесткую камеру, одна из поверхностей которой включает закрепленную по окружности мембрану. Смещения мембраны пропорциональны изменениям уровня давления крови. Их чувствительность зависит от размера мембраны и материала, из которого она изготовлена. Ошибка при измерении не более 2–3%.

Наиболее эффективно применение миниатюрных манометров, вмонтированных в кончик катетера и вводимых непосредственно в просвет сосуда.

Для измерения пульсирующей скорости течения или расхода крови используют электромагнитные расходомеры. Принцип их действия основан на законе электромагнитной индукции – при движении проводника вдоль силовых линий магнитного поля в нем создается электрическое поле. А кровь является проводником электричества.

Манжетные или проточные датчики измеряют суммарную разность потенциалов, отражающую индуцированное электрическое поле по всему сечению потока, то есть среднюю по сечению мгновенную скорость крови, а так как просвет известен, то известен и расход.

Есть ультразвуковые расходомеры. Их действие основано на двух физических явлениях: скорость звука в движущейся жидкости равна сумме скорости жидкости и скорости звука в неподвижной жидкости. Если источник и приемник УЗ-колебаний установить на разных стенках артерии и разнести по ее длине, то пролетное время для звука, когда он распространяется по направлению кровотока, окажется меньше, чем при противоположном; доплеровский сдвиг частоты звука при отражении от движущихся эритроцитов. Эритроциты, двигаясь с разной скоростью, дают разный доплеровский эффект.

Непрямые методы основаны на принципе создания внешнего противодавления, по величине которого судят об уровне давления в том или ином отделе артериального русла.

Манжеточные методы осуществляются с помощью пневматической манжеты, расположенной на нижней трети плеча (рис. 73). При медленном снижении исходного сверхсистолического манжетного давления производят

117

аускультацию артерии ниже манжеты. Прослушиваемые звуковые «тоны Короткова» сопровождают течение крови по артерии во время систолы. В ходе снижения манжеточного давления продолжительность периодов звучаний растет, а когда давление в манжете приближается к диастолическому, тоны делаются глухими и исчезают.

Рис. 73. Сфингмоманометрия

В момент, когда давление в манжетке сфигмоманометра становится выше артериального давления крови, артерии под манжеткой сдавливаются, и пульс на запястье перестает прощупываться. При градуальном снижении давления в манжетке наступает момент, когда максимальное систолическое давление превышает давление в манжетке и кровь устремляется в расположенные ниже манжетки артерии, вследствие чего на запястье опять прощупывается пульс. Резкое повышение скорости тока крови в артерии ниже манжетки вызывает вибрацию, слышимую через стетоскоп. Давление, регистрируемое ртутным манометром в момент возникновения слышимого или прощупываемого пульса, равняется систолическому давлению. При дальнейшем снижении давления в манжетке интенсивность звуков возрастает и затем внезапно заглушается а момент достижения диастолического давления, после чего просвет артерий остается неизменным на все время прохождения пульсовой волны. При дальнейшем снижении давлении в манжетке восстанавливается ламинарное течение крови и звуки прекращаются совсем.

Механическая вено-окклюзионная плетизмография. С помощью плетизмографа регистрируются объемные изменения органа, происходящие только за промежутки времени, пока поддерживается искусственная окклюзия вен. После быстрой венозной окклюзии продольный перепад давления на участке артерии-вены меняется весьма незначительно, вследствие легкой растяжимости вен, и артериальный приток крови к органу продолжается почти с той же скоростью. Плетизмограф при этом регистрирует быстрое увеличение объема органа, начальная скорость которого практически равна исходному

118

артериальному притоку. Периоды окклюзии вен задаются несколько раз в минуту и чередуются с периодами расслабления манжеты, когда кровенаполнение нормализуется.

Электроплетизмография (реография, импедансная плетизмография).

Метод основан на зависимости электропроводности ткани от кровенаполнения. Так как компоненты ткани (кровь, тканевая жидкость, клетки и др.) имеют различную электропроводность, то изменения в их соотношении приведут к изменению суммарной электропроводности (рис. 74).

Рис. 74. Схематически приведены различные способы определения кровотока и регистрирующие устройства для того, чтобы читатель получил представление о методах, применяющихся в прошлом. Непрямые методы широко используются в клинической диагностике, и поэтому детально описаны в разделе, посвященном клиническим методам определения сердечного выброса.

Систолическое давление определяется в первую очередь частотой сокращений и объемом систолического выброса левого желудочка и зависит от эластичности артерий. Диастолическое давление определяется величиной падения давления в диастолу (в зависимости от периферического сопротивления) и частотой сердцебиений, которая определяет длительность диастолы (рис. 75).

119

Рис. 75. Факторы, влияющие на величину систолического и диастолического артериального давления.

Пульсовая волна искажается во время прохождения по артериальным стволам в результате затухания и отражения, так что максимальное систолическое давление становится выше, а диастолическое – ниже, но среднее артериальное давление по сравнению с таковым в дуге аорты незначительно.Регуляция уровня давления в простой гидравлической системе может осуществляться через датчики давления, посылающие сигналы, пропорциональные величине давления, по соответствующим каналам к «черному ящику» – интегрирующей системе, которая отрегулирует выброс насоса и положение клапанов в соответствии с любым отклонением от какоголибо заданного уровня (рис. 76).

120