Рух крові по судинах
Основні принципи гемодинамики. Рух крорві по судинах здійснюється за законами гідродинаміки, видозміненими відповідно до умов діяльності серця і кровоносних судин.
Швидкість, з яким рухається рідина по трубках, залежить від двох основних факторів: від різниці тиску рідини на початку і кінці трубки; від опору, що зустрічає рідину на шляху свого руху. Різниця тисків сприяє руху рідини, і чим вона більше, тим інтенсивніше цей рух. Цим закономірностям підкоряється і рух крові по судинах.
Різниця кров'яного тиску, що визначає швидкість руху крові по судинах, у людини велика. В аорті тиск може бути рівним 120–130 мм рт.ст., а наприкінці великого кола кровообігу, у порожніх венах, воно усього лише 2–5 мм рт. ст., під час вдиху навіть відємне – мінус 2–4 мм рт. Ст. Ця різниця тисків забезпечує швидкий рух крові по судинах.
Опір у судинній системі, що зменшує швидкість руху крові, залежить від ряду факторів: від довжини судини і його радіуса (чим більше довжина і менший радіус, тим більший опір), від в'язкості крові (вона в 5 разів більша за в'язкість води) і від тертя часток крові об стінки судин і між собою.
Кров'яний тиск як фактор, що забезпечує рух крові. Методи визначення кров'яного тиску. У людини і будь-якої тварини величина кров'яного тиску може бути визначена прямим шляхом. Для цього потрібно ввести голку шприца в судину і з'єднати її з ртутним манометром. При цьому величина тиску буде виражена в міліметрах ртутного стовпа. Прямий спосіб визначення кров'яного тиску незручний і не завжди прийнятний.
Для визначення величини кров'яного тиску в людини користуються непрямим методом, запропонованим Н.С. Коротковим. З цією метою використовують сфігмоманометр Ріва-Роччі. У людини звичайно визначають величину кров'яного тиску в плечевій артерії. Для цього на плече накладають манжету і нагнітають у неї повітря до повного здавлювання артерії, показником чого може бути припинення пульсу. При цьому за допомогою фонендоскопа прослуховують тони в судині. Тони відсутні при стиску судини і при вільному плині крові по судинах. Після припинення пульсу з манжети починають поступово випускати повітря й у якийсь момент у судині прослухується тон. У момент прослуховування першого звуку манометр показує величину максимального, чи систолічного тиску. Протягом деякого часу продовжують випускати повітря з манжети й увесь час прослухують судинний тон, що поступово слабшає і зникає цілком. У момент зникнення тону манометр показує величину мінімального, чи діастолічного тиску.
Максимальний тиск у плечевій артерії в дорослої здорової людини в середньому дорівнює 105–120 мм рт. ст. Мінімальний тиск у плечевій артерії складає 60–80 мм рт. ст.
Різниця між максимальним і мінімальним тиском називають пульсовою різницею чи пульсовим тиском. Пульсовий тиск коливається від 35 до 50 мм рт. ст. Воно пропорционально кількості крові, що викидається серцем за одну систолу і якоюсь мірою відбиває величину систолічного обєму серця.
Залежність кров'яного тиску від різних гемодинамічних умов. Тиск крові в судинах залежить від кількості крові, що викидається серцем в артерії, і того опору, що зустрічає кров, протікаючи по артеріях, артериолам і капілярам.
|
В звичайних умовах діяльності організму серце в момент систоли создає в аорті і легеневій артерії тиск, достатній для того, щоб забезпечити рух крові по всьому судинному руслі. Частина цього тиску необхідна для придання швидкості руху крові, а інша частина – для подолання опору. Значення опору в створенні визначеної величини тиску в судині добре вказує досвід з п’єзометрами рівень рідини у вертикальних трубках вказує величину тиску в даній ділянці судини. Якщо горизонтальна трубка має в окремих ділянках різний діаметр, то найбільше падіння тиску відмічається в місці її звуження. Тиск крові змінюється внаслідок коливань просвіту судин: воно збільшується внаслідок звуження судин та зменшується при їх розширенні. На величину кров’яного тиску вліяє зміна хвилинного об’єму крові. Так, наприклад, при переливанні крові у реципієнта збільшується хвилинний об’єм крові та кров’яний тиск. В той же час при крововтраті зменшуються хвилинний об’єм та кров’яний тиск. Величина кров’яного тиску зменшується при зменшені венозного притоку крові до серця. Це може відбуватися внаслідок роз ширения капілярів: у них затримується частина крові і зменшується повернення крові до серця. |
Рис. 76. Зміна тиску за шляхом руху рідини в системі трубок з різним діаметром. А - швидке падіння тиску наприкінці шляху при звуженому витічному отворі; Б - залежність падіння тиску в окремих ділянках від діаметра трубки; а, б, в, г, д, - тиск в різних пунктах.
Рис. 77. кімограма кров’яного тиску (внизу) та дихання (вверху): пульсові коливання, пов’язані із серцевим циклом, більш рідкі дихальні хвилі та одна хвиля третього порядку (хвиля Траубе). |
На величину кров'яного тиску впливає і в'язкість крові: чим вона більше, тим більше опір струму крові і тем більше кров'яний тиск. За допомогою ртутного манометра на кімографі можна записати криву кров'яного тиску, у якій розрізняють три види хвиль. У ній розрізняють хвилі I, II і III порядку, що відбивають коливання пульсового тиску, ритм дихальних рухів і стан судинорухольного центру.
Зміна кров'яного тиску в різних ділянках кров'яного русла. Кров'яний тиск, будучи одним з факторів, що забезпечують рух крові, зменшується від артеріального кінця судинної системи до венозного. У дорослої людини максимальний тиск в аорті складає 130–120 мм рт. ст. У більш дрібних артеріях кров зустрічає більший опір і тиск тут значний падає до 80–60 мм рт. ст. Саме різке зменшення тиску відзначається в артериолах і капілярах, в артериолах воно складає 20–40 мм рт. ст., а в капілярах – 15–25 мм рт. ст. У венах тиск зменшується до 3–8 мм рт. ст., у порожніх венах тиск негативний: він дорівнює –2, –4 мм рт. ст., тобто він на 2–4 мм рт. ст. нижче атмосферного. Це зв'язано зі зміною тиску в грудній порожнині. Під час вдиху, коли тиск у грудній порожнині значно зменшується, знижується і кров'яний тиск у порожніх венах. З приведених даних видно, що кров'яний тиск у різних ділянках кров'яного русла неоднаковий. У великих і середніх артеріях він зменшується незначно, приблизно на 10%, а в артеріолах і капілярах – на 85%. Це говорить про те, що 10% енергії, що розвивається серцем при скороченні, витрачається на просування у великих і середніх артеріях, а 85% – на її просування тільки по артеріолам і капілярах.
Тиск крові в малому колі кровообігу значно менший, ніж у великому. У легеневій артерії він складає близько 20% від тиску в артеріях великого кола кровообігу.
Артеріальний кров'яний тиск змінюється під впливом різних факторів. Він збільшується при виконанні фізичної роботи й у спортсменів під час спортивних змагань може досягати 200 мм рт. ст. Кров'яний тиск змінюється при різних емоційних станах: страху, гніві, переляку та ін. Він залежить також від віку.
Об'ємна і лінійна швидкості руху крові. Об'ємною швидкістю руху крові називають кількість крові, що протікає в одиницю часу через суму поперечних перерізів судин даної ділянки судинного руслу. Через аорту, легеневі артерії, порожні вени чи капіляри за одну хвилину протікає однаковий обєм крові. Тому до серця завжди повертається така ж кількість крові, яка була їм викинута в судини під час сістоли.
Об'ємна швидкість у різних органах може змінюватися, вона залежить від роботи органа і величини його судинної мережі. У працюючому органі може збільшуватися просвіт судин і разом з ним – об'ємна швидкість руху крові.
Лінійною швидкістю руху крові називають шлях, пройдений кров'ю за одиницю часу. Її величина залежить від просвіту судини: лінійна швидкість зворотньо пропорційна площі поперечного перерізу судини. Чим ширше сумарний просвіт судин, тим повільніше рух крові, а чим він вуже, тим більше швидкість руху крові. В міру розгалуження артерії швидкість руху крові в них зменшується, тому що сумарний просвіт галузей судин більше, ніж просвіт вихідного стовбура. У дорослої людини просвіт аорти приблизно складає 8 см2, а сума просвітів капілярів у 500–1000 разів більше, вона дорівнює 4000–8000 см². Отже, лінійна швидкість руху крові в аорті в 500– 1000 разів більше, ніж у капілярах, вона дорівнює 500 мм/сек, а в капілярах тільки 0,5 мм/сек.
У міру того як капіляри переходять у вени, а дрібні вени з'єднуються в більш великі, просвіт судин зменшується і, відповідно, збільшується швидкість руху крові. Оскільки в середньому дві артерії з'єднуються в одну вену, то швидкість руху крові в них у два рази менше. Дві порожні вени приблизно в два рази ширше аорти, і швидкість руху крові в них дорівнює половині швидкості в аорті.
Лінійна швидкість руху крові може змінюватися в різних ділянках судинного русла. При постійній об'ємній швидкості звуження судин в одній з ділянок судинного русла приводить до підвищення лінійної швидкості, а розширення судин – до її зниження.
Артеріальний пульс. Однієї з характеристик діяльності серцево-судинної системи є пульс. Пульсом, чи пульсовою хвилею, називають ритмічні коливання стінки судини, викликані підвищенням тиску в ньому в момент систоли, що поширюються по стінках артерій. У поширенні пульсової хвилі велике значення має еластичність судин. Вона забезпечує розтягання аорти при підвищенні в ній тиску. Виникле при цьому коливання стінки аорти поширюється по всіх артеріях до капілярів, де пульсова хвиля гасне.
Поширення пульсової хвилі не зв'язано зі швидкістю руху крові. Незалежність поширення пульсової хвилі від швидкості руху крові добре видна з порівняння швидкостей їх поширення. Визначено, що від моменту систоли і до появи в променевій артерії пульсу проходить всего 0,1 сек, тоді як відстань від серця до місця прослуховування пульсу 1 м. За цей час кров по артерії просувається тільки на 5 см. Пульсова хвиля поширюється зі значно більшою швидкістю, чим рухається кров. Швидкість поширення пульсової хвилі в аорті в людини середнього віку складає 5,5–8 м/сек, а в перифе ричних артеріях – 6 – 9,5 м/сек, тоді як швидкість руху крові в артеріях дорівнює 0,3–0,5 м/сек.
Рис. 78. Сфігмограми сонної, променевої і пальцевої артерій, записані синхронно.
У цій кривій розрізняють анакротичне коліно (підйом кривої) і катакротичне коліно (спуск кривої). Анакротичне коліно відповідає початку фази вигнання крові, коли відбувається розширення стінки аорти кров’ю, що викидається. Катакротичне коліно відповідає кінцю систоли, коли тиск у судині починає зменшуватися. Але в момент спуска кривої на ній з’являється другий підйом, називаний дикротичним підйомом. Він зв’язаний з тим, що при зниженні тиску крові в серце в момент діастоли кров з аорти направляється в серце і відштовхується від закритих напівмісячних клапанів.
Реєстрація пульсу має велике практичне значення для клініки і фізіології. Пульс дає можливість судити про частоту, силу і ритм серцевих скорочень.
Час кругообігу крові. Кров, викинута з лівого шлуночка в аорту, повертається в праве передсердя, зробивши повний кругообіг. Поверненню крові в серце сприяє ряд факторів. Найважливішим з них є різниця тиску крові між аортою і порожнистими венами.
Кругообігу крові сприяє також присмоктуюча діяльність грудної клітини і самого серця.
Швидкість кругообігу крові визначається шляхом уведення радіоактивних чи ізотопів нешкідливої фарби і спостереження їх пересування. Якщо ввести мічені атоми в стегнову вену правої ноги, то час, через яке дана речовина з’явиться в стегновій вені лівої ноги, буде часом кругообігу крові.
Час кругообігу крові в людини в стані спокою рівне 20–25 сек. Це складає приблизно 27 систол. Біля половини цього часу витрачається на рух крові по малому колу, незважаючи на те що мале коло значно коротше. Це зв’язано з тим, що кров по широких судинах протікає швидко, тому що їх сумарний просвіт невеликий, а основний час затрачається на просування крові по артеріолам і капілярах. Їх особливо багато у великому колі, кровообігу, і їх сумарний просвіт великий.
Час кругообігу крові зменшується при фізичному навантаженні і може складати 10 сек. Воно змінюється з віком.
Особливості руху крові по венах. Від руху крові по венах залежать повернення крові до серця і його наповнення кров’ю. Вени – судини тонкостінні, їх м’язовий шар невеликий. Вони мають меншу еластичність у порівнянні з артеріями і тому легко розтягуються кров’ю, що притікає до них, унаслідок чого кров у них може застоюватися.
На рух крові у венах впливає різниця тиску крові між аортою і порожнистими венами, а також різниця тиску між дрібними і великими венами. По мірі просування крові до серця тиск у венах зменшується, а це полегшує рух крові.
Сила серцевого поштовху, що повідомляє швидкість руху крові, у венах значно знижене і значення цього фактора мінімально. Тут важливий ряд інших додаткових факторів. Так, в основних магістральних венах є клапани, що є кишенькоподібними виростами їх ендотелію і розташовані так, що пропускають кров тільки до серця. Тому будь-яке здавлювання вен приводить до просування крові до серця. У зв’язку з цим важливе значення мають скорочення, що чергуються, і розслабленням м’язів при русі. При скороченні м’язів вени здавлюються і кров проштовхується до серця, а при їхньому розслабленні вени розширюються, тиск у них дещо зменшується і кров спрямовується в них з артерій (працює «м’язовий насос»).
Важливим фактором руху крові по венах є діяльність грудної клітини, що присмоктує і серця.