2 курс / Нормальная физиология / Физиология.-Шукуров-Ф.А

аортальной компрессионной камеры, которая образуется во время систолы желудочков благодаря наличию большого количества эластических волокон в среднем слое аорты. Эта камера во время систолы желудочков заполняется кровью, выход которой осуществляется во время диастолы желудочков. В капиллярной части движение крови непульсирующее и непрерывное, а в венозной части сосудистой системы движение крови слабо пульсирующее (за счет периодических застойных явлений, происходящих в процессе одного сердечного цикла) и непрерывное.

Кроме этого, освобождение крови из "«компрессионной камеры" во время диастолы способствует тому, что давление

вартериальной части сосудистой системы не падает до нуля;

2)средние и мелкие артерии, артериолы

(мельчайшие артерии) и прекапиллярные сфинктеры в

своем среднем слое содержат большое количество мышечных волокон, поэтому они оказывают наибольшее сопротивление току крови – их называют резистивными сосудами. Это особенно относится к артериолам, поэтому эти сосуды И.М.Сеченов назвал «кранами» сосудистой системы. От состояния мышечного слоя этих сосудов зависит кровенаполнение капилляр;

3)капилляры состоят из одного слоя эндотелия, благодаря этому в этих сосудах происходит обмен веществ, жидкости и газов – эти сосуды называются обменными. Капилляры не способны к активному изменению своего диаметра, который изменяется за счет состояния пре- и посткапиллярных сфинктеров;

4)вены в своем среднем слое содержат малое количество мышечных и эластических волокон, поэтому они обладают высокой растяжимостью и способны вмещать большие объемы крови (75 –80% всей циркулирующей крови находится в венозной части сосудистой системы) – эти сосуды называют емкостными;

171

5) артерио-венозные анастамозы (шунтирующие сосуды) – это сосуды соединяющие артериальную и венозную части сосудистого русла, минуя капилляры. При открытых артерио-венозных анастамозов кровоток через капилляры либо резко уменьшается, либо полностью прекращается. Состояние шунтов отражается и на общем кровотоке. При открытии анастамозов увеличивается давление в венозном русле, что увеличивает приток к сердцу, а, следовательно, и величину сердечного выброса.

Закон Гагена-Пуазейля в гемодинамике.

Гемодинамика – это раздел науки, изучающий механизмы движения крови в сердечно-сосудистой системе. По закону Гагена количество протекающей жидкости через определенный участок трубочки зависит от следующих факторов: 1) от градиента давления (разницы давления в начальной и конечной части трубочки) – чем больше градиент давления, тем больше количество протекающей жидкости; 2) от длины трубочки – чем больше длина трубочки, тем меньше объем протекающей жидкости; 3) от поперечного сечения – отмечается прямая зависимость от радиуса в четвертой степени; 4) от вязкости протекающей жидкости – чем больше вязкость, тем меньше объем протекающей жидкости; 5) от времени – чем больше время, тем больше объем протекающей жидкости. Коэффициент

образом, объем протекающей жидкости через любую трубочку (ΔV) прямопропорциональна градиенту давления

(ΔP), радиусу 4-ой степени (r4), времени (t) и

172

обратнопропорциональна длине трубочки ( l ) и вязкости

Сопротивление току жидкости по трубочкам изучал Пуазейль и определил, что сопротивление зависит от следующих факторов: 1) вязкости жидкости, – чем больше вязкость, тем больше сопротивление; 2) от радиуса трубки в четвертой степени – чем больше радиус, тем меньше сопротивление; 3) от длины трубки – чем больше длина трубки, тем больше сопротивление. Коэффициент

образом, сопротивление току жидкости по трубочкам ( R )

прямопропорциональна длине трубочки ( l ), вязкости (η) и обратно пропорциональна ( r4 ):

R8 l

r 4

Сравнивая формулу Гагена и Пуазеля видно, что часть

Пуазеля. Объединяя эти две формулы мы получим закон Гагена-Пуазеля: объем жидкости, протекающий через трубочку (ΔV) прямо-пропорциональна градиенту давления (ΔP = P1 – P2), времени (t) и обратно пропорциональна

сопротивлению (R):

V (P1 P2 ) t R

В клинике вместо объема протекающей жидкости используют объемную скорость, то есть объем протекающей крови через

173

определенное сечение сосуда за единицу времени: Q = ΔV/t. Таким образом, для определения объемной скорости правую половину уравнения Гагена-Пуазеля необходимо разелить на время (t):

В конечном итоге закон Гагена-Пуазели применительно в клинике отражает зависимость объемной скорости ( Q ) от градиента давления (P1-P2) и сопротивления (R):

Q P1 P2 R

Давление в различных отделах сосудистой системы зависит от сопротивления: чем больше сопротивление, тем меньше давление (рис. 74).

Рис. 74. Зависимость между давлением (Р) в различной части сосудистой системы и сопротивлением(R).

Как видно из рисунка зависимость эта обратнопропорциональна: чем меньше сопротивление (10), тем больше давление (9) в сосуде. В каждом последующем

174

сосуде сопротивление слагается из сопротивления данного сосуда и суммы сопротивлений предыдущих сосудов. Самое маленькое сопротивление в аорте (1), так как этот сосуд ближе всего к сердцу (насосу) – здесь самое большое давление (100 мм рт.ст.). Самое большое сопротивление в полых венах (8) – дальше всего от сердца (насоса), поэтому здесь самое маленькое давление (-5 мм рт.ст.). Часть энергии сердца расходуется на давление на стенку сосуда, а часть - на преодоление сопротивления: чем ближе сосуд к сердцу (аорта), тем больше энергии тратится на давление и меньше на преодоление сопротивления; чем дальше сосуд от сердца (полые вены), тем меньше энергии остается на давление и больше расходуется на преодоление сопротивления. Из рисунка видно, что наибольший перепад давления (разница между давлением вначале сосуда и в конце) отмечается в артериолах (4). Это связано с тем, что в среднем слое артериол наибольшее количество гладкомышечных клеток и артериолы вызывают наибольшее сопротивление току крови.

Часть энергии сердца расходуется на преодоление сопротивления, оказываемое сосудами, другая часть идет на давление, оказываемое на стенку сосуда: чем больше энергии расходуется на преодоление сопротивления, тем меньше остается на давление. Чем дальше сосуды от сердца (насоса), тем больше сопротивление – самое маленькое сопротивление в аорте и самое большое суммарное сопротивление в полых венах. По мере удаления от насоса сопротивление увеличивается и давление падает. Таким образом, давление в различных отделах сосудистой системы обратно пропорциональна сопротивлению: чем больше сопротивление, тем меньше давление. Давление в артериях эластического типа падает плавно. Наибольшее сопротивление току крови оказывают артериолы, так как они богаты мышечным слоем, поэтому наибольший перепад

175

давления отмечается в начальной и конечной части артериол. Начиная с капилляр (5) давление плавно уменьшается до полых вен, где давление отрицательное (ниже атмосферного) и составляет – 5 мм рт.ст. Таким образом, градиент давления, обеспечивающее движение крови по сосудам большого круга кровообращения, составляет 100 – (-5) = 105 мм рт.ст. Следует отметить, что системное артериальное давление (отмечаемое в системе артериальных сосудов от аорты до артериол) прямо пропорционально сопротивлению, что вытекает из формулы Гагена-Пуазейля: (Р1-Р2) = QхR, где (Р1-Р2) – это градиент давления в начале аорты и в начале артериол, то есть среднее давление в артериальной части сосудистой системы. При сокращении мышечного слоя артериол они суживаются и резко увеличивается сопротивление току крови, отток крови из артерий уменьшается, и давление в них повышается, то есть в данном случае между системным давлением (давление во всей артериальной части сосудистой системы) и сопротивлением зависимость прямая: чем больше сопротивление, тем больше давление.

Объемная скорость (количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени - Q), или МОК в различных отделах сосудистой системы не изменяется (рис.75) и определяется работой сердца (МОК = ЧСС х СОК): через суммарный просвет любой части сосудистой системы за единицу времени проходит одинаковое количество крови (Q1 = Q2 = Q3 = const.).

176

Количество крови, протекающее через сосуд определенной длины, можно определить через поперечное сечение и длину этого сосуда: Q = lхпr2/t. Поперечное сечение обозначим через S, а l/t есть линейная скорость (расстояние, пройденное частицей крови вдоль сосуда за единицу времени) и ее можно обозначить как V. Учитывая, что объемная скорость в различных отделах сосудистой системы есть величина постоянная, мы имеем V1хS1 = V2хS2 = сonst., или V1/S1 = V2/S2, то есть линейная скорость обратно пропорциональна суммарному поперечному сечению сосудов. Наименьшее сечение в аорте и здесь самая большая линейная скорость (0,5 м/с). Наибольшее суммарное сечение в капиллярах (в 600 раз больше сечения аорты) и здесь наименьшая линейная скорость (0,001 м/с). Суммарное сечение полых вен в два раза (две полые вены) больше, чем сечение аорты и линейная скорость в полых венах в два раза меньше (0,25 м/c). Следует отметить, что средняя линейная скорость зависит от суммарного сечения сосудов. В действительности линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока (вдоль продольной оси сосуда) и у сосудистой стенки. В центре сосуда линейная скорость максимальна, около стенки сосуда она минимальна в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку. Таким образом, линейная скорость в отдельных сосудах зависит от сопротивления, а средняя линейная скорость в различных отделах сосудистой системы зависит от суммарного сечения.

Вопросы для повторения

А1

1.Гемодинамика изучает закономерности: 1) сократительной функции миокарда; 2) движения крови по сосудам; 3) изменения артериального давления; 4) электрических явлений в сердце.

178

2.Закон Гагена-Пуазейля, используемый в клинике отражает: 1) факторы, влияющие на количество протекающей крови по сосудам; 2) зависимость между линейной и объемной скоростью; 3) факторы, влияющие на величину объемной скорости; 4) зависимость между линейной скоростью и суммарным сечением сосудов.

3.Линейная скорость: 1) обратно-пропорциональна объемной скрости; 2) обратно-пропорциональна сопротивлению; 3) обратнопропорциональна суммарному сечению; 4) одинаковая во всех отделах соудистой системы.

4.Q: 1) прямо-пропорциональна СОК; 2) обратно-пропорциональна R; 3) обратноропорциональна S; 4) одинаковая во всех отделах соудистой системы.

5.Давление в различных отделах сосудистой системы: 1) прямопропорциональна суммарному сечению; 2) обратно-пропорциональна сопротивлению; 3) обратно-пропорциональна суммарному сечению; 4) одинаковая во всех отделах соудистой системы.

А2

1.I тон Короткова совпадает : 1) с систолой желудочков; 2) с диастолой желудочков; 3) величиной систолического давления; 4) величиной диастолического давления

2.На величину артериального давления влияет: 1) объемная скорость; 2) линейная скорость; 3 СОК); 4) сопротивление.

3.При исчезновении тонов Короткова может возникать: 1) I тон; 2) II тон ; 3) III тон; 4) IV тон.

4.При возникновении волн II порядка на кривой АД происходит: 1) систола; 2) диастола; 3)только вдох; 4) вдох и выдох.

5.Период волны первого порядка изменяется при: 1) изменении тонуса сосудов; 2) укорочении интервала RR; 3) удлинении интервала RR; 4)

брадикардии.

Б

1.Самое низкое давление в полых венах, потому что здесь наибольшее сопротивление: 1)ВВН; 2)ВНН; 3)ВВВ; 4)ВНВ.

2.Линейная скорость наибольшая в аорте, потому что здесь наибольшая величина давления: 1)ВНН; 2)ВНВ; 3)ВВВ; 4)ВВН.

3.При расширении сосудов уменьшается АД, потому что при этом уменьшается сопротивление: 1)ВВН; 2)ВНВ; 3)ВВВ; 4)ВНН.

179

4.Кровь по сосудам движется непрерывно, потому что Q в сосудистой системе не изменяется: 1)ВНН; 2)ВНВ; 3)ВВН; 4)ВВВ.

5.При тахикардии увеличивается АД, потому что при этом увеличивается объёмная скорость: 1)ВВВ; 2)ВНН; 3)ВНВ; 4)ВВН.

В

1.Количество крови, протекающее через определенное сечение сосуда за единицу времени (8,8)

2.Расстояние, пройденное частицей крови за единицу времени (8,8)

3.Свойство артериального пульса, определяемое силой сдавления пулься

(10)

4.Сосуд, участвующий в регуляции АД (9)

5.Эффект миокарда, влияющий на амплитуду волн I порядка кривой АД

(10)

Д

1.Во время систолы желудочков … сердца расходуется на образование

…… … и на … …, а во время диастолы … … … превращается в … благодаря этому … поток … превращается в …

2.Закон Гагена-Пуазейля отражает зависимость … … от … … и …. Объемная скорость не зависист от … … и находится в прямой … от … и … … …

3.С увеличением … … сосудов происходит … … скорости. Наименьшая

…скорость отмечается в …, так как их суммарное … в …-… раз …, чем в аорте.

4.При положительном инотропном … увеличивается амплитуда волн …

…на кривой АД, что свидетельствует об увеличении … … … и при этом … … скорость

5.Амплитуда волны … порядка зависит от … … эффекта при котором увеличивается … … … , что приводит к увеличению … …

Е

Задачи

1.Нарисовать волны первого порядка в норме, при отрицательном инотропном и хронотропном эффектах

2.Схема модели сосудистой системы: нарисовать и объяснить

3.Нарисовать быстрый, медленный, ритмичный и аритмичный пульс

4.Вывести закономерность между линейной скоростью и суммарным сечением сосуда

180