1.Кровообращение. Основные законы гемодинамики. Факторы, обеспечивающие поступательное движение крови.
Кровообращение — это движение крови по сосудам, обеспечивающее обмен веществ между всеми тканями организма и внешней средой. Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды. Циркуляция крови в организме человека по замкнутой сердечно-сосудистой системе обеспечивается ритмическими сокращениями сердца — ее центрального органа. Сосуды, по которым кровь от сердца разносится к тканям и органам, называют артериями, а те, по которым кровь доставляется к сердцу, —венами. В тканях и органах тонкие артерии (артерио-лы) и вены (венулы) соединены между собой густой сетью кровеносных капилляров.
Гемодинамика – раздел физиологии кровообращения, использующий
законы гидродинамики (физические явления движения жидкости в замкнутых
сосудах) для исследования причин, условий и механизмов движения крови в
сердечно-сосудистой системе. Гемодинамика определяется двумя силами: давлением, которое оказывает влияние на жидкость, и сопротивлением, которое
она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях.
Силой, создающей давление в сосудистой системе, является сердце.
Движущей силой крови служат разность давлений, возникающая в начале и
конце трубки.
Почти во всех отделах сосудистой системы кровоток носит ламинарный
характер – кровь движется отдельными слоями параллельно оси сосуда. При
этом скорость кровотока в разных участках сосудистого русла будет
неодинаковая. В аорте она составляет 40 см/с, в артериях – от 40 до 10, в
артериолах – 10 – 0,1, капиллярах меньше 0,1, венулах – меньше 0,3. венах –
0,3 – 5,0, полой вене – 5 – 20 см/с.
Наряду с ламинарным в сосудистой системе существует турбулентное
движение с характерным завихрением крови. Турбулентное движение обычно
возникает в местах разветвлений и сужений артерий, в участках крутых изгибов
сосудов.
Переход от ламинарного движения крови к турбулентному сопровождается значительным ростом сопротивления течению крови.
Основная кинетическая энергия, необходимая для движения крови,
сообщается ей сердцем во время систолы. Одна часть этой энергии расходуется
на проталкивание крови, другая – превращается в потенциальную энергию
растягиваемой во время систолы эластичной стенки аорты, крупных и средних
артерий.
Основными параметрами, характеризующими системную гемодинамику, являются: системное артериальное давление, общее периферическое сопротивление сосудов, сердечный выброс, работа сердца, венозный возврат крови к сердцу, центральное венозное давление, объем циркулирующей крови.
Cистемное артериальное давление .Внутрисосудистое давление крови является одним из основных параметров, по которому судят о функционировании сердечно-сосудистой системы. Артериальное давление есть интегральная величина, составляющими и определяющими которой являются объемная скорость кровотока (Q) и сопротивление (R) сосудов. Поэтому системное артериальное давление (САД) является результирующей величиной сердечного выброса (СВ) и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС):
САД = СВ • ОПСС.
Равным образом давление в крупных ветвях аорты (собственно артериальное) определяется как
АД = Q • R.
Применительно к артериальному давлению различают систолическое, диастолическое, среднее и пульсовое давления. Систолическое – определяется в период систолы левого желудочка сердца, диастолическое – в период его диастолы, разница между величиной систолического и диастолического давлений характеризует пульсовое давление, а в упрощенном варианте среднее арифметическое между ними – среднее давление (рис. 1).
Общее периферическое сопротивление сосудов Под этим термином понимают общее сопротивление всей сосудистой системы выбрасываемому сердцем потоку крови. Это соотношение описывается уравнением:
ОПСС = САД / СВ,
которое используется в физиологической и клинической практике для расчета величины этого параметра или его изменений. Как следует из этого уравнения, для расчета ОПСС необходимо определить величину системного артериального давления и сердечного выброса.
Прямых бескровных методов измерения общего периферического сопротивления пока не разработано, и его величина определяется из уравнения Пуазейля для гидродинамики:
R = 8 l / r4,
где R – гидравлическое сопротивление, l – длина сосуда, – вязкость крови, r – радиус сосудов.
Сердечный выброс. Под сердечным выбросом понимают количество крови, выбрасываемой сердцем в сосуды в единицу времени. В клинической литературе используют понятия: минутный объем кровообращения (МОК) и систолический, или ударный, объем крови.(4,0-6,0 л/мин)
Минутный объем кровообращения характеризует общее количество крови, перекачиваемое правым и левым отделом сердца в течение одной минуты в сердечно-сосудистой системе. Размерность минутного объема кровообращения — л/мин или мл/мин. Чтобы нивелировать влияние индивидуальных антропометрических различий на величину МОК, его выражают в виде сердечного индекса. Сердечный индекс — это величина минутного объема кровообращения, деленная на площадь поверхности тела в м . Размерность сердечного индекса — л/(мин • м2).
Центральное венозное давление — давление в устье полых вен — составляет около 0 мм рт. ст. В легочной артерии (в которой течет венозная кровь) кровяное давление равно 18—25 мм рт. ст., в легочной вене — 3— 4 мм рт. ст. и в левом предсердии — 2—3 мм рт. ст.
Объем циркулирующей крови (ОЦК) представляет собой гемодинамический показатель, который указывает на суммарный объём жидкой крови в функционирующих кровеносных сосудах. Условно можно поделить ОЦК на тукровь, которая в данный момент свободно циркулирует по сосудам и ту кровь, которая в данный момент находится в печени, почках, селезенке, легких и др.), называемую депонированной. Часть депонированной крови постоянно выходит в сосуды и наоборот, циркулирующая кровь на время “оседает” во внутренних органах. Интересный факт – объём циркулирующей крови в два раза меньше, чем объём депонированной крови.
Факторы, обеспечивающие поступательное движение крови.
Движение крови по артериям обусловлено следующими факторами:
Работой сердца, обеспечивающего восполнение энергозатрат системы кровообращения.
Упругостью стенок эластических сосудов. В период систолы энергия систолической порции крови переходит в энергию деформации сосудистой стенки. Во время диастолы стенка сокращается и ее потенциальная энергия переходит в кинетическую. Это способствует поддержанию снижающегося артериального давления и сглаживанию пульсаций артериального кровотока.
Разность давлений в начале и конце сосудистого русла. Она возникает в результате затраты энергии на преодоление сопротивления току крови.
Стенки вен более тонкие и растяжимые, чем у артерий. Энергия сердечных сокращений в основном уже затрачена на преодоление сопротивления артериального русла. Поэтому давление в венах невысокое и требуются дополнительные механизмы, способствующих венозному возврату к сердцу. Венозный кровоток обеспечивают следующие факторы:
Разность давлений в начале и конце венозного русла.
Сокращения скелетных мышц при движении, в результате которых кровь выталкивается из периферических вен к правому предсердию.
Присасывающее действие грудной клетки. На вдохе давление в ней становится отрицательным, что способствует венозному кровотоку.
Присасывающее действие правого предсердия в период его диастолы. Расширение его полости приводит к появлению отрицательного давления в нем.
Сокращения гладких мышц вен.
Движение крови по венам к сердцу связано и с тем, что в них имеются выпячивания стенок, которые выполняют роль клапанов.