Региональные хемостаты

Имеющиеся в литературе экспериментальные данные о саморегуляции артериального давления указывают на существование в общей схеме сердечно-сосудистого хемостата ряда региональных хемостатов. Как указывает Ф. Гродинз (1966), хемостатическая система вместо того, чтобы удовлетворять потребности всех тканей одновременно, изменяя соответствующим образом, минутный объем сердца Q, выполняет задачу в результате регионального перераспределения кровотока: происходит преимущественное снабжение одних тканей, одних органов за счет уменьшения кровоснабжения других. Следовательно, система управления в сердечно-сосудистом хемостате адаптивна, способна корректировать управляющие воздействия в соответствии с изменившимися условиями в управляемой системе.

В физиологии кровообращения широко распространен реографический метод, обеспечивающий возможность бескровного определения величины минутного объема крови, а также регионального кровотока. Метод основан на определении колебаний электрического сопротивления при кровенаполнении различных сосудов и органов. Математически он может быть выражен следующим соотношением:

R/R=V/V,

где R — сопротивление участка ткани между электродами; R — изменение сопротивления этого участка при изменении кровенаполнения; V—объем участка ткани; V—изменение этого объема.

Анализ возможности количественной оценки величин сердечного выброса методом реографии привел к заключению, что для определения ударного объема крови в этом случае необходимо учитывать эластичность сердечно-сосудистой системы. Поэтому необходимо проводить оценку изменений ударного объема крови в условиях меняющегося функционального состояния сердечно-сосудистой системы, как методом реографии, так и другими методами оценки термодинамических параметров.

Исследования энергетики сердечной мышцы показали, что кинетическая энергия объема крови, выталкиваемой из сердца во время систолы, зависит от куба мгновенной скорости кровотока, измеряемой в точке, расположенной непосредственно за аортальным клапаном.

Для изучения механизмов центральной регуляции кровообращения используются статические характеристики системы кровообращения при различных состояниях организма животного. Эти статические характеристики определяют зависимость минутного объема циркулирующей крови в установившихся режимах работы. Методом оценки статических режимов сердечно-сосудистой системы было показано, что при острых изменениях объема циркулирующей крови реакция системы включает две фазы: быстрые (в течение 0,5-2,0 мин) и медленные (7—10 мин) изменения основных термодинамических переменных. Во второй фазе изменения минутного объема, среднего артериального давления, венозного давления, а также частоты сердечных сокращений, как правило, не превышает погрешности измерения.

Значительную роль в организации сердечно-сосудистой системы играет механическая модель, которая хорошо демонстрирует взаимосвязь артериального давления и минутного объема сердца (рис.33). Закономерности функционирования этой механической модели указывают на двусторонний характер связи между давлением в сосудах и минутным объемом сердца.

Объем крови зависит от давления, а давление в сосудах—от минутного объема. За счет этой механической обратной связи в системе обеспечивается саморегуляция, т. е. при нарушении равенства минутных объемов крови в малом и большом круге кровообращения в результате возмущения давление изменяется так, что это равенство восстанавливается.

Другая универсальная механическая модель системы кровообращения представляет собой гидродинамический насос, параметры которого можно изменять в широких пределах для получения необходимых систолического объема, скорости тока жидкости, частоты и формы импульсации. В модели предусмотрена возможность изменения параметров на входе и выходе насоса. При работе модели используются трехкомпонентные жидкости различной вязкости и плотности.

Модель, построенная по оценкам эластичности и ряда динамических значений сопротивлений, дает возможность при помощи линейных дифференциальных уравнений связывать скорость изменения давления с объемом выбрасываемой крови и падением давления по мере продвижения крови по сосудам.

Разработаны также модели механических свойств кровеносных сосудов, позволяющие интерпретировать изменения кровяного давления, и выведены уравнения деформации эластичных трубок под действием внутреннего избыточного давления.