Учебное+пособие+Ред.+2020

71

7.2. Основные принципы гемодинамики и регуляция движения крови по сосудам.

Основные законы гемодинамики и их использование для объяснения физиологических закономерностей движения крови в разных участках кровеносного русла. Время кругооборота крови. Минутный объем кровотока, его перераспределение между органами и тканями в организме. Депо крови, их физиологическое значение. Механизмы, обеспечивающие постоянство объема циркулирующей крови.

Артериальное давление, факторы, обуславливающие его величину. Клиническая оценка систолического, диастолического, пульсового и среднего давления. Изменение показателей артериального давления при физиологических нагрузках.

Артериальный пульс, его происхождение. Пульсовая волна, скорость ее распространения. Сфигмография. Реография. Методы исследования минутного объема кровотока. Определение объема циркулирующей крови.

Функциональная классификация сосудов. Тонус сосудов и его компоненты. Функциональные особенности строения сосудистой стенки. Особенности гладкомышечных клеток сосудов. Регуляция сосудистого тонуса: рефлекторная, гуморальная, саморегуляция. Роль эндотелия в регуляции сосудистого тонуса.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Какие факторы в основном обуславливают величину артериального давления?

2.Что характеризуют показатели систолического, диастолического, пульсового и среднего давления?

3.Какие результаты измерения артериального давления говорят об отклонении от нормы?

4.Как изменятся показатели давления при физической нагрузке, эмоциональном возбуждении?

5.Какова причина появления волн первого порядка на кривой артериального давления, записанной при зондировании артерии?

6.Какие показатели артериального давления в аорте и в лёгочной артерии?

7. Как изменяется давление по ходу кровеносного русла?

8.Чему равно давление крови в капиллярах скелетных мышц, в капиллярах почки?

9.Какова скорость движения крови в разных отделах кровеносного русла?

10.Каково соотношение между объёмной и линейной скоростью кровотока?

11.Что такое пульсовая волна? От чего зависит скорость её распространения?

12.Какие сосуды являются упруго-растяжимыми, резистивными, обменными, собирательными, ёмкостными?

13.Какова роль гладкомышечных клеток (ГМК) в сосудах разных типов?

14.Каковы особенности сократимости ГМК сосудов? Эффект Бейлиса?

15. Какими способами можно определить минутный объём кровотока, что такое метод Фика, метод разведения?

16. Что такое плетизмография, сфигмография, реография, флебография? 17. Что характеризует анакрота, катакрота, дикротический зубец?

Практические работы. КРОВЯНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Из-за природы сердечного цикла изгнание крови желудочками в артерии не непрерывно, а кровяное давление и кровоток в артериях являются пульсирующими, увеличиваясь во время систолы желудочков и уменьшаясь в течение желудочковой диастолы.

Основные понятия:

Систолическое артериальное давление (САД) – это самое высокое давление, достигнутое в течение систолы желудочков. Диапазон нормальных значений САД для взрослого, находящегося в состоянии покоя: 100 – 139 мм рт.ст.

Диастолическое артериальное давление (ДАД) - это самое низкое артериальное давление,

достигнутое в течение диастолы желудочков. Диапазон нормальных значений ДАД для взрослого, находящегося в состоянии покоя: 60 – 89 мм рт.ст.

Пульсовое давление (ПД) – это математическая разница между систолическим и диастолическим давлением. ПД прямо пропорционально ударному объёму сердца и обратно пропорционально частоте сердечных сокращений и периферическому сопротивлению сосудов.

Среднее артериальное давление (СрАД) – величина непрерывного давления, которая вызывает на периферии такие же гемодинамические эффекты, как пульсирующее реальное давление. Оценка СрАД в плечевой артерии осуществляется по формуле: СрАД = ПД/3 + ДАД

72

Оценка СрАД в аорте осуществляется по формуле: СрАД = ПД/2 + ДАД = (САД + ДАД) / 2. Зависимость между потоком или объёмной скоростью (Q, в л/мин.), давлением (Р, в мм рт.ст.), вызывающим поток, и сопротивлением (R) потоку выражается формулой: Q=P/R.

Индекс минутного объёма крови (ИМОК).

Используя значения показателей артериального давления и периода сердечного цикла [1] можно вычислить ИМОК, показывающий отношение между минутным объёмом крови (МОК) и объёмом циркулирующей крови (ОЦК):

МОК / ОЦК ≈ ИМОК = (САД + ДАД) · Тпи / (ДАД · (Тсц – Тпи)) = = (САД + ДАД) · Тпи / ДАД / (Тсц – Тпи)

где: Тсц – период сердечного цикла (Тсц = 60 / ЧСС); Тпи – период изгнания, вычисляемый по формуле В.Л. Карпмана: Тпи = 0,268 · Тсц0,36 ≈ Тсц · 0,109 + 0,159.

Когда ИМОК ~ 1, то за 1 минуту через большой круг кровообращения проходит ~ 1 ОЦК. Примерный диапазон варьирования ИМОК от 0,75 (МОК = 0,75 · ОЦК) до 4 (МОК = 4 · ОЦК). Т.о. ИМОК является естественным инвариантным показателем активации системы кровообращения и его можно использовать для оценки функционирования кровообращения, как в покое, так и при нагрузке.

Определение соотношения трофотропных и эрготропных механизмов регуляции работы сердечнососудистой системы по ИМОК.

1. Оценка работы сердечнососудистой системы в покое с помощью ИМОК.

У испытуемого в положении лёжа на спине (или сидя) в условиях максимального мышечного покоя и минимального эмоционального напряжения измеряется систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление и частота пульса. Время измерения желательно выбирать по показателям пульсометра (по установившемуся минимальному значению ЧСС). При отсутствии пульсометра производят трёхкратное измерение САД, ДАД и ЧСС с интервалом между измерениями 1-2 минуты. Для расчётов берутся минимальные значения измеренных параметров.

73

Эффективность сердечнососудистой системы в покое (ЭССП):

ЭССП = 1 / ИМОК =

Шкала оценки уровня ЭССП.

Сделать вывод об эффективности работы сердечнососудистой системы в покое.

2. Оценка должного объёма циркулирующей крови (ДОЦК) в покое.

В сравнительной физиологии принято считать, что у большинства млекопитающих общий объём крови составляет от 60 до 70 см3 на 1 кг массы тела: Vк = 65,6 · MТ1,02 (Stahl, 1967). Позже, подобные подходы были предложены и для оценки ОЦК, например, формула Крохалёва (1972): ОЦК = k · МТ, где МТ – масса тела (кг), k –при нормальной МТ у мужчин равен - 70, у женщин

– 65.

Но есть несколько причин, делающих такой подход к оценке ДОЦК человека неадекватным. Объём крови в теле определяется внутренним объёмом сосудов и должен быть пропорционален не массе тела, а объёму тела. Общий объём крови и ОЦК – это разные объёмы. В покое общий объём крови состоит из ОЦК и крови, находящейся в депо. При нагрузке увеличение МОК происходит не только за счёт увеличения ИМОК, но и некоторого увеличения самого ОЦК от перехода депонированной крови в активную циркуляцию. Если сравнивать женщину и мужчину с одинаковым объёмом тела в покое, когда ОЦК находится на минимальном уровне, больший ОЦК должен быть не у мужчины, а у женщины, т.к. у женщины более низкие значения гематокритного показателя, означающие, что объём форменных элементов растворён в значительно большем объёме плазмы.

Объём тела (Vт) можно описать как Vт = Р · МТ · k , где Р – рост, МТ – масса тела, k – коэффициент, зависящий от соотношения в теле воды, тощей массы и жира. В случае нормального соотношения роста и массы тела у людей коэффициент k можно считать практически одинаковым, а отношение объёмов тел (Vт) рассчитывать исходя из показателей роста и массы тела, т.е.: Vт1 / Vт2 = (Р1 · МТ1) / (Р2 · МТ2). Но точно такое же отношение будет и между ДОЦК этих тел: ДОЦК1 / ДОЦК2 = (Р1 · МТ1) / (Р2 · МТ2). Такой подход позволяет ввести индекс объёма тела (Иот), показывающий во сколько раз объём тела человека отличается от объёма тела, взятого за эталон. В качестве эталонов оказалось удобным взять тела, имеющие ДОЦК = 3999,6 мл [1]. Это – женщина с ростом 150 см и массой тела 49 кг (150·49=7350) и мужчина с ростом 160 см и массой тела 59 кг (160·59=9440). Появление избыточного напряжения в работе сердечнососудистой системы, связанное с недостаточным ОЦК в покое, возникает, когда Иот превышает пороговую величину или когда МТ > (Р – 101).

74

3. Оценка функционирования сердечнососудистой системы при нагрузке степ-тестом

[4].

В основе оценки функционирования (эффективности работы) сердечнососудистой системы при нагрузке лежит определение мощности работы, выполненной при нагрузке (W) и приведенной к одному кг массы тела (Wкг = W / MT) и к одному объёму циркулирующей крови (Wкг/оцк = Wкг / ИМОК).

Выполнить нагрузку – восхождение на ступеньку высотой 0,4 м в течение 1 минуты в темпе ~ 30 восхождений/мин. Зафиксировать точное количество восхождений (N). Сразу после нагрузки измерить САД, ДАД, ЧСС, рассчитать ИМОК.

Мощность (W) выполненной нагрузки при восхождении на ступеньку определяется по формуле: W = MT · N · H · 1.333,

где W - мощность работы, кгм/мин; MT - масса тела, кг; H - высота ступеньки, м (0,4 м); N - число подъемов (восхождений на ступеньку) в минуту; 1.333 - расчетный коэффициент.

Мощность (Wкг), приведенная к одному кг массы тела (кгм/(мин·кг)):

Wкг = W / MT = MT · N · H · 1,333 / MT = N · H · 1,333.

Количество восхождений на ступеньку за 1 минуту (N) ______________________________

Показатели после нагрузки.

Мощность выполняемой работы, приведенная к 1-му кг массы тела и одному ОЦК

Вывод _______________________________________________________________________

Эффективность сердечнососудистой системы при нагрузке (ЭССН):

Сделать вывод об эффективности работы сердечнососудистой системы при нагрузке.

4. ЭКГ и пульс.

Основные понятия:

Выталкивающее действие желудочков провоцирует волну давления, которая передаётся через стенки артерий. Эластичность стенок сосудов снижает скорость распространения пульсовой волны. Чем менее эластичны стенки, тем больше скорость распространения пульсовой волны, но тем больше работы затрачивается сердцем для перекачки того же объёма крови.

Изучение изменений объёмов крови внутри органа называется плетизмографией. Один из видов датчиков, используемых в плетизмографии, является фотоэлектрическим преобразователем (преобразует световую энергию в электрическую). Он работает, просвечивая световым лучом через кожу и измеряя количество отражённого света. Кровь поглощает свет пропорционально своему объёму.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Пронаблюдать и зарегистрировать плетизмограмму и ЭКГ в покое, определить среднюю скорость распространения пульсовой волны, проходящей от сердца к пальцу.

ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: Компьютеризированный комплекс для лабораторных электрофизиологических исследований BIOPAC, наборы электродов для ЭКГ, датчик пульсплетизмограф, электродный гель и липкие фиксаторы, очищающее (спиртосодержащее) средство для кожи, пластиковая ёмкость с водой.

ХОД РАБОТЫ:

Включение и калибровка.

Включите компьютер. Подключите электроды и датчики: набор электродов для ЭКГ (SS2L) – канал 1 (СН 1); датчик пульс-плетизмограф – канал 2 (СН 2).

Включите блок BIOPAC. Расположите три электрода для регистрации II отведения ЭКГ (красный – левая лодыжка; чёрный – правая лодыжка; белый – правое запястье).

Закрепите датчик пульс-плетизмограф у основания последней фаланги указательного пальца на правой руке, где уже закреплены электроды для ЭКГ.

Попросите испытуемого сесть, положив руки на подлокотники, и расслабиться.

Запустите программу Biopac Student Lab. Выберите урок (L07-ECG&P-1). Внесите имя файла и нажмите ОК.

Калибровка.

Нажмите Calibrate. По окончании 8-секундной записи, должна получиться сильно уменьшенная кривая ЭКГ с относительно ровной базисной линией в верхней части данных. А в части “Pulse” должна получиться волнообразная кривая. При несоответствии, нажмите Redo Calibration (Повторить Калибровку).

76

Регистрация данных.

Нажмите Record (Запись). Начнётся запись и автоматически создастся метка добавления с

электродов от кожи и запись артефактов на ЭКГ, нажмите “Redo” (Повторно выполнить). Нажмите Done (Готово). Снимите электроды. Для регистрации данных другого испытуемого

выбрать опцию – “Record from another subject”.

Анализ данных.

Войдите в режим просмотра сохранённых данных (Review Saved Data) и выберете нужный файл. Канал СН 1 отображает II отведение ЭКГ, СН 40 – пульс.

Настройте окно для оптимального отображения всех данных регистрации. Установите каналы вычислений: СН 1 – Т (временной интервал), CH 1 – BPM (частота), CH 1 – p-p, CH 40 – p-p (max-min на выделенном участке). Увеличьте масштаб небольшой части данных 1 сегмента. С помощью I-образного курсора выделите участок между двумя зубцами R (1 сердечный цикл). Повторите эти измерения для каждого сегмента данных. Используя курсор, выделите участок между двумя пиками (1 сердечный цикл) соседних импульсов пульсовой кривой. Повторите измерения для соответствующих участков других сегментов регистрации.

Выделите последовательно по 1-му импульсу в каждом сегменте и определите их амплитуды.

Амплитуда QRS (CH1 p-p)

Амплитуда пульса (мВ; CH 40 p-p)

Вычисление скорости пульсовой волны:

Расстояние между грудиной и плечом испытуемого? _____________________________________см

Расстояние между плечом и кончиком пальца? __________________________________________см

Общее расстояние? _________________________________________________________________см

Время между R-зубцом и пиком импульса?____________________________________________сек

Скорость_______________________________________________________________________см/сек

7.3. Микроциркуляция, лимфообращение, регионарное кровообращение.

Микроциркуляция, ее роль. Тканевая микросистема. Пути и звенья микроциркуляции. Механика движения крови по микрососудам. Роль микроциркуляции в механизмах обмена жидкости между кровью и тканями. Регуляция микроциркуляции.

Функции лимфатической системы. Образование и движение лимфы в лимфатической системе.

77

Особенности кровообращения плода, изменения после рождения. Особенности мозгового, коронарного, легочного, печеночного кровотока. Особенности кровообращения при физических и эмоциональных нагрузках. Особенности кровообращения у пожилых людей.

Методы исследования периферического кровотока.

Исследование состояния сердечно сосудистой системы с помощью нагрузок.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Что такое микроциркуляция, тканевая микросистема, звенья и пути микроциркуляции?

2.Функции капилляров? Факторы, влияющие на кровоток в них?

3.Силы, обеспечивающие фильтрацию и реабсорбцию в капиллярах (модель Старлинга)?

4.Особенности лимфообразования и лимфообращения?

5.Особенности мозгового, коронарного, лёгочного, печёночного кровообращения?

6.В какой момент сердечного цикла наибольший кровоток в коронарах?

7.Какие факторы влияют на кровоток в коронарах?

8.Особенности кровотока в лёгких? Как изменяется объём крови в сосудах малого круга на фазе вдоха и выдоха?

Практические работы с модулем OEM-OXI-CAB фирмы «Микролюкс».

Микролюкс «ОEM-OXI-CAB» является полностью законченным модулем для мониторинга основных параметров пульсовой оксиметрии. Модуль измеряет следующие параметры: сатурация (SpO2), частота пульса (ЧП), индекс наполнения пульса (ИНП), фотоплетизмограмму (ФПГ).

Сатурация SpO2 – различают два вида значений: текущее значение (измеренное за последний кардиоинтервал) и усредненное значение. На дисплее обычно отображается усредненное значение.

ЧП – различают два вида значений: текущее значение частоты пульса (измеренное за последний кардиоинтервал) и усредненное значение. На дисплее обычно отображаются оба значения.

ИНП - различают два вида значений: текущее значение (измеренное за последний кардиоинтервал) и усредненное значение. На дисплее обычно отображается усредненное значение. ИНП пропорционален степени модуляции оптического сигнала, обусловленного пульсацией крови (т.е. пропорционален количеству крови, пульсирующему в месте расположения датчика).

Диапазон измерения ИНП – 0…250 единиц. Значения менее 10 единиц соответствуют очень слабому кровенаполнению периферических сосудов (спазм). Значения от 10 до 25

соответствуют слабому кровенаполнению. Значения от 25 до 150 – нормальное кровенаполнение. Значения свыше 150 – очень сильное кровенаполнение. ИНП можно пересчитать в общепринятый многими западными производителями Индекс Перфузии:

Индекс Перфузии (% mod) = ИНП / 20.

Диапазон измерения Индекса Перфузии будет от 0 до 12,5 % mod с шагом 0,05 % mod.

78

1. Рефлекторные изменения кровенаполнения периферических сосудов.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: зафиксировать изменение ИНП, связанное с изменением кровенаполнения периферических сосудов.

ХОД РАБОТЫ: надеть датчик на последнюю фалангу указательного пальца правой руки сидящего испытуемого. Подключить модуль «ОEM-OXI-CAB» к USB порту компьютера. Запустить программу «OXI_Test.exe». Подождать, пока появятся усредненные значения параметров, измеряемых пульсоксиметром и зафиксировать их. Поместить левую свободную от датчика руку в пластиковую ёмкость с холодной водой. Зафиксировать изменение показателей. Убрать ёмкость с водой, подождать восстановления исходных значений измеряемых показателей. Поднять правую руку с датчиком над головой. Зафиксировать показатели через несколько секунд после подъёма руки и через минуту.

Заполнить таблицу:

В покое

Левая рука в холодной воде

Правая рука поднята вверх

Пр. р. поднята вверх через 1 м.

Проанализировать изменения зарегистрированных параметров и сделать вывод.

2. Ортостатическая проба.

При ортостатической пробе (переходе из горизонтального положения в вертикальное) в венах нижних конечностей депонируется 300—800 мл крови, что вызывает уменьшение венозного возврата к сердцу, кровенаполнения его полостей и сердечного выброса. Компенсаторные реакции сердечно-сосудистой системы заключаются в увеличении ЧСС, тонуса сосудистой стенки, перераспределении объема циркулирующей крови. Эти реакции направлены на поддержание определенного уровня систолического давления крови в изменившихся условиях. В норме ЧСС увеличивается на 10 – 12 ударов в минуту. Изменение ЧСС при этих рефлексах более чем на 12 ударов в минуту – это показатель вегетативной дисфункции.

ХОД РАБОТЫ: надеть датчик на последнюю фалангу указательного пальца лежащего испытуемого. Через несколько минут зарегистрировать ЧСС (частоту пульса). Затем зарегистрировать ЧСС после перехода испытуемого в вертикальное положение.

Рефлекс Ортнера: урежение пульса на 4 – 8 ударов в минуту при наклоне головы назад в положении стоя.

Рефлекс Геринга: урежение пульса на 4 – 6 ударов в минуту при задержке дыхания после глубокого вдоха.

Вывод:

79

4. Проба Мартинета.

Проба Мартинета: время восстановления ЧСС (пульса) после стандартной нагрузки – 20 приседаний за 30 с.

ХОД РАБОТЫ: датчик пульсоксиметра «ОEM-OXI-CAB» надеть на последнюю фалангу указательного пальца, подключить пульсоксиметр к компьютеру. После 3-4 минут отдыха в положении сидя зафиксировать усреднённое значение пульса за 15 с. Выполнить 20 приседаний за 30 с (в темпе одно приседание за 1,5 с). Сразу после приседаний включить секундомер и снова запустить пульсоксиметр. Выключить секундомер при достижении исходного значения ЧСС в покое.

При отсутствии пульсоксиметра определять пульс за 10-тисекундные интервалы через каждые 20 с.

80

8.ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ И ОСНОВНОЙ ОБМЕН

8.1.Механизмы внешнего дыхания. Транспорт газов кровью.

Дыхание, его основные этапы. Механизм внешнего дыхания. Биомеханика вдоха и выдоха. Давление в плевральной полости, его изменение в разные фазы дыхательного цикла.

Транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина, её характеристика. Факторы, влияющие на образование и диссоциацию оксигемоглобина. Транспорт углекислого газа кровью. Формы транспорта. Значение карбоангидразы.

Методы исследования – спирометрия, пневмотахометрия, оксигемометрия.

Вопросы программированного контроля по теме занятия.

1.Чему равна частота дыхания в минуту у взрослого человека в состоянии покоя?

2.Какие методы используются для исследования функции внешнего дыхания?

3.Какие мышцы участвуют в осуществлении спокойного и форсированного вдоха и выдоха?

4.Какие объёмы воздуха содержатся в лёгких после спокойного и форсированного вдоха

ивыдоха?

5.Какой величине соответствуют (в среднем) жизненная ёмкость лёгких, дыхательный объём, резервные объёмы вдоха и выдоха, функциональная остаточная ёмкость, остаточный объём, объёмы лёгочной и альвеолярной вентиляции?

6.Какой объём занимает мёртвое пространство?

7.Каким величинам соответствует минутная вентиляция лёгких в покое, при физической нагрузке?

8.Какой величины достигает внутриплевральное давление при спокойном и форсированном вдохе и выдохе?

9.Как меняется дыхание при повышении температуры?

10.Как меняется аэродинамическое сопротивление в воздухоносных путях во время вдоха и выдоха?

11.Какой процентный состав (кислород, двуокись углерода) газов во вдыхаемом воздухе, в выдыхаемом воздухе, в альвеолах?

12.Чему равно парциальное давление кислорода и двуокиси углерода в альвеолярной газовой среде?

13.Чему равно напряжение кислорода, двуокиси углерода в венозной крови?

14.Какой объём двуокиси углерода можно выделить из венозной крови?

15.Каким состояниям соответствуют термины нормовентиляция, гиповентиляция, гипервентиляция?

16.Что такое кислородная ёмкость крови?

17.Какой объём кислорода содержит в покое 1 литр артериальной и венозной крови?

18.Какой процесс отражает кривая диссоциации оксигемоглобина? Число Хюфнера?

19.Какие факторы влияют на образование и диссоциацию оксигемоглобина?

20.При каких значениях парциального давления кислорода наибольшая скорость образования оксигемоглобина?

21.Чему равен коэффициент утилизации кислорода в покое, при тяжёлой физической нагрузке?

22.Какой показатель определяется с помощью оксигемометрии?

23.Каким состояниям соответствуют термины: гипоксия, гипоксемия, гипокапния, гиперкапния?

24.Где находится карбоангидраза?

25.Что такое эффект Холдейна?

26.Закон Фика?

27.Во сколько раз отличается диффузионная способность для двуокиси углерода в сравнении с диффузионной способностью для кислорода?

Основные понятия об объёмах и ёмкостях лёгочной деятельности: