Общая физиология кровообращения

Мотивация:

Знание материала данной темы необходимо для понимания основных механизмов, участвующих в поддержании величины кровяного давления, микроциркуляции и транскапилярного обмена, что является неотъемлемой частью при изучении клинических дисциплин.

План:

1.Функциональная классификация сердечно-сосудистой системы.

2.Основные законы гемодинамики. Объёмная и линейная скорость движения крови в различных отделах системы кровообращения.

3.Артериальное давление, его виды и факторы, определяющие величину АД. Артериальный и венозный пульс. Методы регистрации и оценки.

4.Венозная система . Функции вен. Венозный пульс.

5.Лимфатическая система и лимфообразование.

Гемодинамика — раздел физиологии кровообращения, которое изучает причины, условия и механизмы перемещения крови в сердечно-сосудистой системе.

• Системная гемодинамика – изучает движение крови в сердце и магистральных сосудах.

• Органная гемодинамика или региональная — изучает кровоснабжение органов.

• Тканевая гемодинамика или микроциркуляция — изучает кровоснабжение тканей, движение крови в мельчайших сосудах.

ФУНКЦИОНАЛЬНО-МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ:

• Сердце — генератор давления и расхода.

• Аорта и крупные артерии — образуют компрессионную камеру, обеспечивая непрерывный ток крови в диастолу.

• В этих сосудах выражены эластические элементы. В систолу они растягиваются, а в диастолу уменьшаются, выбрасывая депонированный объем крови в артериальное русло.

• Мелкие артерии и артериолы — сосуды стабилизаторы давления.

• Для них выражена резистивная функция. В стенке выражен гладко-мышечный слой. Они создают сопротивление кровотоку, поддерживая высокий уровень артериального давления.

• Прекапилярные артериолы и сфинктеры — распределители капиллярного кровотока.

• Выражена резистивная функция. Осуществляют регуляцию регионарного кровотока и перераспределение кровотока в сосудистом русле.

• Капилляры и посткапилярные венулы — обменные сосуды.

• Функция состоит в обеспечении обмена с тканями. Сосудистая стенка хорошо проницаема для водорастворимых веществ.

• Венулы и мелкие вены — аккумулирующие сосуды.

• Выполняют емкостную функцию. Обладают большой эластичностью. Способны депонировать значительный объем крови.

• Крупные вены и полые вены — сосуды венозного возврата крови.

• Анастамозы (артериоло-венулярные, артерио-венозные) — шунтирирующие сосуды.

• Регулируют регионарный кровоток. Это сосуды мышечного типа.

• Лимфатические сосуды — резорбтивные сосуды.

• Основная функция состоит в резорбции из тканей белка и жидкости, и обратном транспорте их в кровь.

Функциональные типы сосудов:

1. Амортизирующие сосуды — это аорта, крупные артерии. В их стенке преоблада-ют эластичные волокна. Их функция прежде всего - это превращение толчко-образных выбросов крови из сердца в равномерный ток.

2. Резистивные сосуды или сосуды сопротивления — конечные артерии, артериолы, они находятся в состоянии постоянного тонуса и могут изменять величину просвета.

• Тонус сосудов состоит из двух компонентов - базального и вазомоторного.

• Базальный компонент сосудистого тонуса определяется структурными особенностями (наличием коллагеновых волокон) и миогенным фактором - той частью сокращения сосудистой стенки, которая возникает в ответ на растяжение ее кровью.

• Вазомоторный компонент тонуса зависит от сосудосуживающей симпатической иннервации.

3. Между резистивними сосудами и капиллярами выделяют сосуды-сфинктеры, или прекапиллярные сфинктеры. Они регулируют количество откры-тых (функционирующих) капилляров.

4. Обменные сосуды — капилляры — здесь происходит обмен разных веществ и газов между кровью и тканевой жидкостью. Стенка капилляров состоит из одного слоя клеток. Способность к сокращению у капилляров отсутствует, величина их просвета зависит от давления в резистив-ных сосудах.

Перицит — отростчатая клетка соединительной ткани.

• Перициты входят в состав стенок мелких кровеносных сосудов, в том числе капилляров.

• Предшественниками перицитов являются адвентициальные клетки.

5. Емкостные сосуды — венулы и вены. Здесь находится до 67 % циркулирующей крови.

6. Шунтирующие сосуды — это артериально-венозные анастомозы, по которым кровь переходит из артериол в венулы, обходя капилляры.

Движущая сила кровотока — это разность давлений между различными отделами сосудистого русла. Этот градиент давления служит источником силы, преодолевающей гидродинамическое сопротивление.

Объемная скорость кровотока — определяется как объём крови проходящей через поперечное сечение сосуда за единицу времени (л/с).

• Эта величина одинаковая и постоянная, т.е. через артерии, капилляры и вены протекает одно и то же количество крови в минуту.

• Эта характеристика отражает кровоснабжение того или иного органа.

• Общий кровоток у взрослого человека в состоянии покоя — около 5 л/мин.

• При ламинарном токе жидкости — объемная скорость кровотока расчитывается как:

Q= P/R,

где Р - разность среднего давления в артериальной и венозной частях,

R - гидродинамическое сопротивление.

Ламинарное движение крови — движение крови цилиндрическими слоями, почти во всех отделах сосудистой системы. Форменные элементы крови составляют центральный, осевой поток, в котором эритроциты находятся в центре, а плазма двигается возле сосудистой стенки. (В норме)

Турбулентное движение крови — движение крови с характерными завихрениями. Такое движение крови обычно возникает в местах разветвления или сужения артерий, в участках изгибов сосудов. Это создаёт дополнительное сопротивление для движения крови в сосудах. (В патологии — при сужении, расширении просвета сосудов или появлении другой преграды на пути кровотока).

• При турбулентном движении крови увеличивается внутреннее трение жидкости — В этом случае объемная скорость тока крови будет уже пропорциональна не градиенту давления, а - квадратному корню из него: Q = √P/R.

Линейная скорость кровотока в сосудах кровеносного русла обратно пропорциональна площади его поперечного сечения: V=Q/r2

• в аорте составляет 50—70 см/с,

• в артериях — от 40 до 10 см/с

• артериолах — 10—0,1 см/с

• капиллярах — меньше 0,1 см/с

• венулах — меньше 0,3 см/с

• венах — 0,3—5,0 см/с

• полой вене — 5—20 см/с.

Показатели гемодинамики в различных отделах сосудистого русла:

А — распределение крови,

Б — уровень кровяного давления, суммарный просвет сосудов и линейная скорость кровотока.

а — сердце,

б, в — резистивные сосуды (б — артерии,

в — артериолы),

г — капилляры,

д, е — емкостные сосуды (д — венулы,

е — вены).

V=Q/r2

Сосудистое сопротивление:

• определяется по формуле Пуазейля:

R = 8Lη/ r4,

где: R — сосудистое сопротивление,

η — вязкость протекающей жидкости,

L — длина трубки,

r — радиус трубки.

• В общем виде принято определять как частное от деления кровяного давления Р на объемную скорость кровотока Q: R = P/Q

• При необходимости вычисления сопротивления отдельного участка сосудистой системы: R=(Р1—Р2)/Q

• При последовательном соединении сосудов: R=R1+R2+…+Rn

• При параллельном соединении сосудов: 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn

Соотношение объемов и сопротивления в разных участках сосудистой системы

В формулах формализованы основные физиологические факторы, определяющие движение крови по сосудам:

1. Разность давлений (основной фактор, определяющий движение крови по сосудам), обеспечивается следующими факторами:

• Работой сердца, т.е. силой и частотой его сокращений, а также венозным возвратом к сердцу.

• Эластичностью сосудов компрессионной камеры, что обеспечивает поддержание разности давлений в диастолу.

• Работой скелетных мышц (мышечный насос). Способствует венозному возврату.

2. Перферическое сопротивление. Зависит от следующих факторов:

• Тонус резистивных сосудов (мелкие артерии и артериоллы).

• Площадь поперечного сечения, приходящаяся в них на гладкие мышцы составляет от 10 до 90%. Поэтому при повышении их тонуса резко возрастает периферическое сопротивление.

• Вязкость крови, линейно связана с периферическим сопротивлением.

• Вязкость крови зависит от количества форменных элементов (при анемии – уменьшается), агрегации эритроцитов, активности системы гемостаза.

• Эффективная вязкость крови (вязкость движущейся крови в сосуде) определяется силой трения крови о стенки сосуда и ее слоев относительно друг друга. Она зависит от:

• вязкости плазмы;

• количества эритроцитов;

• обратимой агрегации эритроцитов (в капилярах вязкость уменьшается за счёт ориентации агрегатов вдоль сосуда);

• от деформации эритроцитов;

• от скорости кровотока, типа течения крови.

Так, при ламинарном типе течения жидкости, вязкость – прямо пропорциональна напряжению сдвига и обратно пропорциональна градиенту скорости между слоями крови (в центре сосуда - больше, в пристеночных слоях – меньше).

Вязкость (η) = Напряжение сдвига / Градиент скорости м/у слоями,

где, напряжение сдвига – сила взаимодействия между движущимися слоями жидкости, которая уменьшается при нарастании линейной скорости тока крови.

• При низкой скорости кровотока эффективная вязкость растет за счет уменьшения градиента.

• При высокой скорости – вязкость резко возрастает за счет перехода ламинарного типа течения – в турбулентное (дуга аорты, разветвление сосудов).

• Гидростатическое давление крови при вертикальном положении тела препятствует кровотоку.

• Так, в артериях стопы давление = 190 мм.рт.ст. Под действием этого давления сосуды ниже сердца (вены) растягиваются и депонируют около 500 мл. крови, которая при переходе тела в горизонтальное положение – возвращается к сердцу (клиностатическая проба).

• Влияние сил действующих на сосуды снаружи.

• Механическое напряжение тканей передается на сосуды. Прежде всего это касается сосудов скелетных мышц.

Методы исследования показателей гемодинамики:

•Определение МОК по Фику: МОК = V потр O2 / (VO2 a - VO2 v)

•Сфигмография и определение скорости распространения пульсовой волны

•Плетизмография — современный метод регистрации объемного пульса пальца.

•Реография

•Регистрация артериального давления

•Ультразвуковая и лазерная флоуметрия (доплерография).