Фізіологія кровоносних судин

У хребетних і деяких безхребетних тварин кров рухається по системі еластичних судин - артерій, капілярів і вен - не виходячи з них, тому таку систему кровообігу називають замкненою. В замкненій системі кровообігу створюється більш високий тиск, кровопостачання органів здійснюється залежно від їхньої активності та забезпечується швидке повернення крові до серця.

Всі кровоносні судини вистелені зсередини шаром плоского ендотелію, гладка поверхня якого запобігає зсіданню крові. У стінках всіх кровоносних судин, крім капілярів, наявні еластичні і колагенові волокна, а також гладком'язові клітини. Капіляри мають тільки ендотеліальний шар і їхня стінка позбавлена м'язової і сполучної тканини.

Еластичні волокна, які створюють напруження, входять до складу внутрішньої оболонки і переважають у стінках артерій. Вени більш багаті на колагенові волокна, які входять до складу середньої і зовнішньої оболонки. Ці волокна протидіють тиску тоді, коли судини вже розтягнуті до певного ступеня. Гладком' язові клітини активно створюють судинний тонус і змінюють діаметр судин. Товщина стінок артерій більша, ніж вен.

Судини великого і малого кола кровообігу ділять на такі типи: амортизуючі, резистентні, сфінктери, обмінні, ємнісні і шунтуючі. До амортизуючих належить аорта, легенева артерія і ділянки артерій, які прилягають до них. У їхній стінці переважають еластичні волокна.

Резистентні судини - це кінцеві артерії й артеріоли. Вони мають товстий шар гладком'язовнх клітин, завдяки яким змінюються діаметр судин і регуляція кровопостачання органів.

Сфінктери - останні ділянки прекапілярних артеріол, визначають кількість функціонуючих капілярів.

До обмінних судин відносять капіляри, через стінки яких здійснюється обмін речовинами і газами між кров'ю і тканинною рідиною.

Посткапілярні венули, дрібні і великі вени утворюють ємнісні судини. Завдяки властивості розтягатись вени здатні вмішувати великий об'єм крові, тому виконують роль резервуарів крові.

Шунтуючі судини наявні тільки у деяких ділянках тіла (шкіра вуха, носа, ступні). Вони сполучають артеріоли і венули. Коли вони відкриті, течія крові по капілярах зменшується або припиняється. Шунтуючі судини відіграють роль у регуляції регіонального кровообігу і беруть участь у терморегуляції.

Принципи гемодинаміки

Гемодинаміка - розділ фізіології кровообігу, який вивчає рух крові у судинній системі, ґрунтуючись на законах гідродинаміки.

Згідно з законами гідродинаміки течія рідини по трубах визначається двома факторами: різницею тисків на початку і в кінці труби і опором, якого зазнає рідина внаслідок в'язкості і тертя об стінки труби. Перший фактор сприяє рухові рідини, а другий - протидіє.

Відношення різниці тисків (Р₁ - Р₂) до опору (R) визначає об'єм рідини (Q), який протікає по трубі за одиницю часу: Q = Р₁ - Р₂ / R

Якщо застосувати цю формулу до судинного русла, то необхідно наголосити, що тиск у кінці кола кровообігу близький до нуля, тому формулу можна спростити до де Р - середній тиск у аорті, R - величина судинного опору, Q - хвилинний об'єм крові. З цієї формули видно, що Р = Q· R, тобто тиск пропорційний кількості крові, що викидається, і величині периферичного опору.

Тиск у кровоносній системі рівний відношенню сили, з якою кров діє на стінки судин, до площі цих стінок. Його виміряють у мм рт. ст. (1 мм рт. ст. ~ 133 Па). Гідродинамічний опір не можна виміряти безпосередньо, але можна розрахувати. Він зумовлений тертям між шарами рідини, між рідиною і стінкою судин, залежить від діаметра судин і в'язкості крові. Оскільки кров містить форменні елементи, білки та інші компоненти, її гідродинамічний опір вищий, ніж води.

У фізіологічних умовах майже у всіх відділах кровоносної системи простежується ламінарна течія крові, коли всі її частини переміщуються паралельно осі судин. За певних умов (збішеная швидкості кровотоку під час м'язової роботи, зниження вязкості крові в разі анемії) ламінарна течія крові перетворюється у турбулентну, коли відбуваються завихрення і частинки можуть переміщуватися перпендикулярно до стінок судин. Разом з тим можуть прослуховуватися шуми у великих артеріях. Ламінарна течія перетворюється у турбулентну внаслідок збільшення лінійної швидкості течії крові. Особливо такі завихрення утворюються у місцях розгалуження судин, тому ймовірність судинних уражень тут вища.

Основними показниками гемодинаміки є об'ємна та лінійна швидкості течії крові, а також час кровообігу. Об'ємна швидкість течії крові - це кількість крові у мл, яка протікає за 1 с по судинній системі (мл/с). Об'єм крові, що відтікає від серця рівний її притоку до серця. Звідси випливає, що об’єм крові, яка тече за одиницю часу через всю артеріальну, капілярну і венозну системи, є однаковим. У судинах працюючих органів об'ємна швидкість збільшується, тому вона характеризує кровопостачання органів. Зміну кровопостачання органів досліджують за допомогою методів плетизмографії та реографії.

Відповідно до законів нерозривності струменя об'ємна швидкість течії рідини у системі з трубок різного діаметра постійна, а лінійна - різна і обернено пропорційна діаметру трубки. Лінійна швидкість течії крові характеризує швидкість (см/с) переміщення її частинок уздовж судин у разі ламінарного по-/ У центрі судин швидкість переміщення частинок вища, ніж біля стінок.

У зв'язку з розгалуженням судин лінійна швидкість течії крові у них різна. Чим більша загальна площа перерізу судинного русла, тим менша лінійна швидкість течії крові. Найбільш низьким місцем у кровоносній системі є аорта, хоча її діаметр більший. З галуженням артерій площа перерізу збільшується, хоча діаметр кожної гілки стає меншим. Найбільше розширення загального русла простежується у капілярній системі. Діаметр кожного з капілярів становить 5 - 7 мкм, але їхня кількісті настільки велика, що площа поперечного перерізу оцінюється 4500 см². Переріз капілярного русла приблизно у 600 - 800 разів перевищує переріз аорти.

Сповільнення лінійної швидкості течії крові у капіляра має велике фізіологічне значення для обміну газами і поживними речовинами між кров'ю і тканинами.

Швидкість кровообігу - це час, за який кров проходить велике і мале кола кровообігу. Для вимірювання швидкості кровообігу у вени руки вводять певну речовину і визначають, через який час вона з'явиться в однойменній вені другої руки. З цією метою використовують, зокрема, ізотоп натрію. Час повного кровообігу людини становить 23 с. На проходження малого кола кровообігу припадає 1/5, а великою - 4/5 цього часу. У собаки час кровообігу становить 16 с, у кролика – 7 с, у крабів - 65 с, у комах – 20 - 30 хв.