2 курс / Физиология / Доп информация / Gemodinamika __

Гемодинамика - это раздел физиологии кровообращения, изучающий закономерности движения крови по сосудам. С помощью сосудов обеспечивается возможность жизнедеятельности человека, так как по ним к каждой клетке организма доставляются и удаляются различные продукты обмена. Благодаря работе сердца кровь в сосудах находится в постоянном движении.

Строение сосудов. Все кровеносные сосуды выстланы изнутри слоем эндотелия, непосредственно прилегающим к просвету сосуда. Кроме эндотелия, во всех сосудах, за исключением капилляров, имеются эластические волокна, коллагеновые волокна и гладкомышечные волокна, количество которых различается в разных сосудах.

Прежде всего, представим функциональную классификацию кровеносных сосудов. Все сосуды организма представлены:

     - магистральными сосудами;

     - резистивными сосудами;

      - обменными сосудами;

     - емкостными сосудами;

     - шунтирующими сосудами.

 

    Рис. Структура кровеносных сосудов в различных областях системной гемоциркуляции.

К магистральныым сосудам относятся аорта, легочные атрериии другие крупные артерии организма. Стенка этих сосудов содержит много эластических элементов и много гладкомышечных волокон. Значение этих сосудов: превращают пульсирующий выброс крови из сердца в непрерывный кровоток.

К резистивным сосудам относятся пре- и посткапилляры. Прекапиллярные сосуды - это мелкие артерии и артериолы, капиллярные сфинктеры. Эти сосуды имеют несколько слоев гладкомышечных клеток. Посткапиллярные сосуды - это мелкие вены, венулы, у них тоже есть гладкие мышцы. Значение этих сосудов состоит в том, что они оказывают наибольшее сопротивление кровотоку. Прекапиллярные сосуды регулируют кровоток в микроциркуляторном русле и поддерживают определенную величину кровяного давления в крупных артериях. Посткапиллярные сосуды поддерживают определенный уровень кровотока и величину давления в капиллярах.

К обменным сосудам относятся капилляры, стенка которых имеет один слой эндотелиальных клеток и поэтому они обладают высокой проницаемостью по отношении к различным классам веществ. В них собственно и осуществляется транскапиллярный обмен.

К емкостным сосудам относятся все вены. Они обладают наименьшим сопротивлением кровотоку, поскольку их стенка легко растягивается. Значение этих сосудов состоит в том, что они за счет своего расширения депонируют кровь. В них обычно содержится до 2/3 всей крови организма.

Шунтирующие сосуды связывают артерии с венами минуя капилляры. Их значение состоит в том, что они обеспечивают разгрузку капиллярного русла. 

Начало формы

К апилляры - это наиболее важный в функциональном отношении отдел кровеносной системы, так как именно в них осуществляется обмен между кровью и интерстициальной жидкостью. Обмен между кровью и интерстициальной жидкостью происходит не только в капиллярах, он осуществляется также в венулах. Поскольку венулы и артериолы участвуют в регуляции капиллярного кровотока, совокупность сосудов от артериол до венул именуется терминальным или микроциркуляторным руслом и его следует рассматривать как общую функциональную единицу.

Функции сердца и периферических сосудов скоординированы для транспорта крови в капиллярную сеть, где осуществляется обмен между кровью и тканевой жидкостью. Перенос воды и веществ через стенку сосудов осуществляется посредством диффузии, пиноцитоза и фильтрации.

Транскапиллярное движение жидкости определяется впервые описанным Старлингом соотношением между капиллярной и интерстициальной гидростатической и онкотической силами, действующими через капиллярную стенку. Это движение может быть описано следующей формулой:

V= Kf * ((P_гк+P_ои)-(P_ги+P_ок))

где V -- объём жидкости, проходящей через стенку капилляра за 1 мин;

Kf -- коэффициент фильтрации;

P_гк -- гидростатическое давление в капилляре;

P_ои -- онкотическое давление в интерстициальной жидкости;

P_ги -- гидростатическое давление в интерстициальной жидкости;

P_ок -- онкотическое давление в плазме.

Коэффициент капиллярной фильтрации (Kf) -- объём жидкости, фильтруемой за 1 мин 100 г ткани при изменении давления в капилляре в 1 мм рт.ст. Kf отражает состояние гидравлической проводимости и поверхности капиллярной стенки.

Среднее капиллярное давление на артериальном конце капилляров на 15-25 мм рт.ст. больше, чем на венозном конце. В силу этой разницы давлений кровь фильтруется из капилляра на артериальном конце и реабсорбируется на венозном. 

Конец формы

Движение крови по сосудам подчиняется многим физическим и физиологическим закономерностям.

     Физические закономерности определяются законами гидродинамики. Первый закон формулируется так: количество протекающей по сосудам крови и скорость ее движения зависит от разности давления в начале и конце сосуда. Чем эта разница больше, тем лучше кровоснабжение. Второй закон определяется следующим образом: движению крови препятствует периферическое сопротивление.

П оскольку кровь, несмотря на наличие в ней форменных элементов, является жидкостью, ее течение определяется рядом физических законов. Существует два типа течений жидкости, в том числе и крови (см. рис 1.).

     

    

 Рис. Профили скоростей при ламинарном (коаксиальном, цилиндрическом)  и турбулентном потоках. На верхнем фрагменте рисунка сверху ламинарное (a) и снизу - турбулентное течение (b).

Первый тип - это ламинарное течение. При таком типе течения жидкость движется как бы коаксиальными цилиндрическими слоями, причем все частицы ее перемещаются только параллельно оси сосуда. Остальные слои жидкости передвигаются относительно друг друга подобно трубкам телескопа, причем слой, непосредственно прилегающий к стенке сосуда, «прилипает» к ней и остается неподвижным. По этому слою скользит второй слой, по нему - третий и так далее. В результате образуется параболический профиль распределения скоростей с максимумом в центре сосуда. 

   Чем меньше диаметр сосуда, тем ближе центральные «слои» жидкости к его неподвижной стенке, и тем больше они тормозятся в связи с вязкостным взаимодействием со стенкой сосуда. Вследствие этого, в мелких сосудах средняя скорость кровотока ниже. В крупных же сосудах центральные слои расположены дальше от стенок, поэтому по мере приближения к длинной оси сосуда эти слои скользят относительно друг друга с все большей скоростью. В результате средняя скорость кровотока значительно возрастает.   

    Второй тип - это турбулентное течение. При определенных условиях ламинарное течение превращается в турбулентное. Для турбулентного течения характерными являются завихрения, в которых частички жидкости перемещаются не только параллельно оси сосуда, но и перпендикулярно ей. Эти завихрения существенно увеличивают внутреннее трение жидкости, и профиль течения уплощается. При таком течении объемная скорость тока жидкости уже не пропорциональна градиенту давления (как при ламинарном кровотоке), так как по причине завихрений возникают дополнительные потери давления. Величина этих потерь пропорциональна квадрату объемной скорости тока жидкости, поэтому повышение последней сопровождается непропорциональным возрастанием давления.

Kровяное  давление - это давление внутри кровеносных сосудов (внутри артерий - артериальное давление, внутри капилляров - капиллярное и внутри вен - венозное). Кровяное давление обеспечивает возможность продвижения крови по кровеносной системе и тем самым осуществление обменных процессов в тканях организма.    

Величина артериального давления определяется, главным образом, силой сердечных сокращений, количеством крови, которое выбрасывает сердце при каждом сокращении, сопротивлением, оказываемым току крови стенками кровеносных сосудов (в особенности периферических).

Н а величину артериального давления влияют также:

     - количество циркулирующей крови;

      - вязкость крови, поступающей в сосудистую систему в единицу времени; 

      - колебания давления в брюшной и грудной полостях, связанные с дыхательными движениями;

       - интенсивности оттока через прекапиллярное русло;

      - напряжения стенок артериальных сосудов;

      - физической нагрузки;

      - внешней среды и прочего.

Максимальное давление, достигаемое в момент выброса крови из сердца в аорту, называется систолическим давлением. Kогда, после выталкивания крови из сердца, аортальные клапаны захлопываются, давление падает до величины, соответствующей так называемому диастолическому давлению. Разница между систолическим и диастолическим давлением называется пульсовым давлением.

Пульс - это ритмические колебания артериальной стенки, обусловленные систолическим повышением давления в артериях, называют артериальным пульсом. В более широком смысле под пульсом понимают любые изменения в сосудистой системе, связанные с деятельностью сердца, поэтому в клинике различают не только артериальный, но и венозный икапиллярный пульс.

Пульсовая волна, иначе говоря, волна повышения давления возникает в аорте в момент изгнания крови из желудочков, когда давление в аорте резко повышается и стенка ее вследствие этого растягивается. Волна повышенного давления и вызванного этим колебания артериальной стенки распространяется с определенной скоростью от аорты до артериол и капилляров, где пульсовая волна гаснет. Норма пульсовых колебаний у человека составляет 60-80 ударов/мин.

Артериальный пульс - это ритмические толчкообразные колебания стенок артерий, связанные с изменением их кровенаполнения. Существует несколько методов исследования пульса. К ним относятся пальпация и сфигмография.

Путем простой пальпации пульса поверхностных артерий (например, лучевой артерии в области кисти) можно получить важные предварительные сведения о функциональном состоянии сердечнососудистой системы. Пульсацию артерий можно легко обнаружить прикосновением к любой, доступной ощупыванию артерии: лучевой, бедренной, пальцевой артерии стопы. Желательно, чтобы артерия лежала на твердом основании (кость), хотя при условии выраженного пульса это не обязательно. 

Сфигмография. Детальный анализ артериального пульсового колебания производится на основании сфигмограммы. В пульсовой кривой (сфигмограмме) аорты и крупных артерий различают две основные части: анакроту, или подъем кривой и катакроту, или спуск кривой.         

               

             Анакротический подъем отражает поступление крови в артерии, выброшенной из сердца в начале фазы изгнания, что приводит к повышению артериального давления и вызванного этим растяжения, которому подвергаются стенки артерий. Вершина этой волны в конце систолы желудочка, когда давление в нем начинает падать, переходит в спуск кривой -катакроту. Последняя соответствует по времени фазе медленного изгнания, когда отток крови из растянутых эластических артерий начинает преобладать над притоком. 

Окончание систолы желудочка и начало его расслабления приводит к тому, что давление в его полости становится ниже, чем в аорте. Кровь, выброшенная в артериальную систему, устремляется назад к желудочку, давление в артериях резко падает, и на пульсовой кривой крупных артерий появляется глубокая выемка - инцизура. Самая низкая точка инцизуры соответствует полному закрытию полулунных клапанов аорты, препятствующих обратному поступлению крови в желудочек. В норме инцизура бывает остроконечной и располагается приблизительно на высоте 2/3 общей амплитуды пульсовой волны. При патологических состояниях уровень расположения инцизуры может меняться. Так, при понижении артериального давления и снижении периферического сопротивления инцизура располагается ниже обычного уровня, а в крайних случаях, например при большой кровопотере, приближается к базовому уровню кривой пульса.    

             Когда волна крови отражается от клапанов, выходящих из сердца сосудов, она создает вторичную волну повышения давления. В результате на сфигмограмме появляется вторичный, или дикротический подъем, как результат растяжения стенок аорты за счет отражения волны крови от замкнутых полулунных клапанов. Последующий плавный спуск кривой соответствует равномерному оттоку крови из центральных сосудов в дистальные во время диастолы.              

Венозным (венным) пульсом называют колебания давления и объема в венах, расположенных около сердца. В мелких и средних венах отсутствуют пульсовые колебания кровяного давления. В крупных же венах вблизи сердца отмечаются пульсовые колебания - это венный пульс, который обусловлен затруднением оттока крови к сердцу во время систолы предсердий и желудочков. При сокращении этих отделов сердца давление внутри вен повышается, и происходят колебания их стенок. Удобнее всего записывать пульс яремной вены.     

     Запись венного пульса именуется флебограммой. На кривой флебограммы лучше всего рассмотреть его колебания в крупных венах впадающих в сердце. Так, на флебограмме  яремной вены здорового взрослого человека каждый сердечный цикл представлен тремя положительными (а, с, v) и двумя отрицательными (х, у) волнами, отражающими в основном работу правого предсердия. Зубец «а» (лат. atrium - предсердие) совпадает с систолой правого предсердия. Он вызывается тем, что в момент систолы предсердия устья впадающих в него полых вен зажимаются кольцом мышечных волокон, вследствие чего отток крови из вен в предсердия временно приостанавливается. Поэтому при каждой систоле предсердий происходит кратковременный застой крови в крупных венах, что вызывает растяжение их стенок. Зубец «c» (лат. саrotis - сонная артерия) обусловлен толчком пульсирующей сонной артерии, лежащей вблизи яремной вены. Возникает в начале систолы правого желудочка при закрытии трехстворчатого клапана и совпадает с началом подъема каротидной сфигмограммы (систолической волны каротидного пульса). Зубец «v» (лат. ventriculus - желудочек) обусловлен повышением давления в венах и затруднением оттока крови из них в предсердия в момент максимального наполнения предсердий. Вершина зубца «v» совпадает с открытием трехстворчатого клапана.

                        

      Рис. Синхронная запись венного пульса, фонокардиограммы и электрокардиограммы.  

     Отрицательных колебаний два, иногда - три. Во время диастолы предсердий доступ в них крови снова становится свободным и в это время кривая венного пульса круто падает, возникает отрицательная волна «х» (волна систолического коллапса), которая отражает ускоренный отток крови из центральных вен в расслабляющееся предсердие во время систолы желудочков. Самая глубокая точка этой волны совпадает по времени с закрытием полулунных клапанов. Иногда на нижней части волны «х» определяется небольшой зубец «z», соответствующая моменту закрытия клапанов легочной артерии и совпадающая по времени со II тоном фонокардиограммы. Последующее быстрое поступление крови из правого предсердия в желудочек в период диастолы сердца проявляется в виде отрицательной волны флебограммы, которая называется волной диастолического коллапса и обозначается символом «у» - быстрое опорожнение предсердий. Самая глубокая отрицательная точка волны «у» совпадает с III тоном фонокардиограммы.

5