Нормальная физиология / КР6 Сосудистая система, регуляция кровообращения

В клинической практике при пальпации центральных артерий (например, сонных) и периферических артерий (чаще всего лучевой) у человека можно ощутить ритмические колебания напряжения стенки сосуда, т.е. артериальный пульс. Графическая запись артериального пульса называется сфигмографией. Сфигмограмма была впервые зарегистрирована К. Виерордтом (1855), а более точные записи произведены О. Франком (1905). Сфигмограмма сонной артерии начинается низкоамплитудной предсистолической волной, происхождение которой, вероятно, связано с изометрическим сокращением левого желудочка (позиция 1 на рис.18). Далее следует высокоамплитудная главная волна, крутой восходящий участок которой называется анакротой (позиция 2 на рис.18).

Этот участок отражает ускоренное поступление крови в артерии из левого желудочка в начале фазы быстрого изгнания, что приводит к увеличению давления в артериях и их растяжению (время между открытием клапана аорты и появлением пульсового колебания сонной артерии составляет около 0,02 с). Пологая вершина главной волны, отражающая примерное равенство между притоком крови в магистральные артерии и ее оттоком в периферические сосуды, переходит в нисходящее колено — катакроту (позиция 3). Катакрота соответствует по времени фазе медленного изгнания, когда отток крови из растянутых эластических артерий начинает преобладать над притоком. Заканчивается катакрота формированием остроконечного, направленного вниз зубца сфигмограммы (позиция 4). Этот зубец называется инцизурой (вырезкой) и соответствует окончанию систолы левого желудочка, когда давление в желудочке становится ниже, чем в аорте. В этот момент объем аорты резко уменьшается за счет того количества крови, которое необходимо для заполнения кармашков аортального клапана. Самая низкая точка инцизуры соответствует полному закрытию аортального клапана. Диастолическая часть центральной сфигмограммы начинается дикротической волной (позиция 5), которая возникает в результате отражения гидравлической волны от замкнутых кармашков аортального клапана. Последующий плавный спуск кривой соответствует равномерному оттоку крови из центральных артерий в периферические сосуды во время диастолы. Следует подчеркнуть, что каротидная сфигмограмма свидетельствует о наличии нагнетательной функции левого желудочка, но сама по себе не отражает состояние внутрисердечной и тем более системной гемодинамики. Различают сфигмограммы центрального пульса, когда датчик помещается на крупные артерии, расположенные близко к сердцу: подключичную, сонную, и периферическую, когда регистрация осуществляется с более мелких артериальных сосудов (рис.19)

Сфигмограмма имеет определенные опознавательные точки и при синхронной записи с ЭКГ можно рассчитать скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического и мышечного типов (рис.20). Для расчета «времени запаздывания пульса» производят линейные измерения следующих расстояний: L1 — между точками расположения датчика пульса на сонной артерии и яремной вырезке грудины; L2 — от яремной вырезки грудины до пупка; L3 — от пупка до места наложения датчика пульса на бедренной артерии; L4 — от яремной вырезки грудины до места фиксации датчика на лучевой артерии при вытянутой под прямым углом к туловищу руке.

Определение времени запаздывания появления подъема записанных сфигмограмм лежит в основе анализа скорости распространения пульсовой волны. При определении разницы во времени появления подъема кривых сфигмограмм сонной и бедренной артерий рассчитывается скорость распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа (Сэ):

где Tэ — время запаздывания пульсовой волны от сонной до бедренной артерий; L2, L3 и L1— соответствующие расстояния от яремной вырезки до места приложения датчика пульсовой волны.

Расчет скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа (См) производится по формуле:

где Тм — время запаздывания пульсовой волны от сонной до лучевой артерий. Данные рассчитываются в 5-10 комплексах, и выводятся средние величины в см/с.

Отношение скорости распространения пульсовой волны по сосудам мышечного типа к скорости распространения пульсовой волны по сосудам эластического типа у здоровых людей находится в пределах 1,1-1,3. Скорость распространения пульсовой волны определяется упругими свойствами артериальной стенки и изменяется с возрастом - от 4 м/с у детей до 10 м/с у лиц старше 65 лет. На рисунке 21 приведены примеры возрастных изменений формы пульсовой волны.

Рис.21. Возрастные изменения формы пульсовой волны Величина скорости распространения пульсовой волны (СРПВ) имеет некоторое диагностическое значение при патологии сердечно-сосуди- стой системы.

ПУЛЬСОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

С каждым ударом сердца новая порция крови поступает в артерии. Если бы не

упругая растяжимость артериальной системы, эта кровь протекала бы по периферическим сосудам только во время систолы, а во время диастолы кровоток прекращался бы. Способность артерий вмещать дополнительный объем крови приводит к уменьшению пульсовых колебаний кровотока вплоть до полного их исчезновения к тому времени, как кровь достигнет капиллярного русла. Таким образом, кровоток в тканях осуществляется непрерывно, с ничтожно малыми пульсовыми колебаниями.

На рис. 15–3 представлена запись пульсовых колебаний артериального давления в восходящем отделе аорты. У здоровых молодых людей максимальное, или систолическое, давление равно при мерно 120 мм рт. ст., а минимальное, или диастолическое, давление — примерно

80 мм рт. ст. Разницу между систолическим и

диастолическим давлением (около 40 мм рт. ст.) называют пульсовым давлением.

На величину пульсового давления влияют два основных фактора:

1.ударный объем сердца;

2.податливость артерий. Третий, менее важный фактор — это характер изгнания крови из сердца во время систолы.

Чем больше величина ударного объема, тем большее количество крови должно вместиться в артериальные сосуды во время каждого сердечного сокращения, следовательно, тем значительнее будет систолическое повышение и диастолическое снижение давления, что приведет к увеличению пульсового давления. И наоборот, чем меньше податливость артериальной стенки, тем большим окажется подъем давления при одном и том же ударном объеме крови, поступающем в артерии. На рис. 15–4 показано, что пульсовое давление в пожилом возрасте может увеличиваться более чем в 2 раза по сравнению с

нормой, т.к. артерии становятся жестче в результате артериосклероза и емкость их существенно уменьшается.

Таким образом, пульсовое давление определяется отношением ударного объема к податливости артерий. Любые изменения гемодинамики, которые влияют на эти два фактора, влияют также на величину пульсового давления:

БКК: СРЕДНЕЕ 100 ММ.РТ.СТ., В КАПИЛЛЯРАХ 35-10 ММ.РТ.СТ (СРЕДНЕЕ 17 ММ.РТ.СТ.)

МКК: СРЕДНЕЕ 16 ММ.РТ.СТ. (САД 25, ДАД 8 ММ.РТ.СТ.), В КАПИЛЛЯРАХ 7 ММ.РТ.СТ.

Вопрос 9. Линейная и объемная скорость кровотока. Их величины в разных отделах сосудистой системы, факторы на них влияющие.

Реологические свойства крови

Цельная кровь состоит из жидкой части (плазмы) и форменных элементов – эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, т.е. кровь является не ньютоновской жидкостью; её можно сравнить с суспензией или взвесью.

Жидкости обладают вязкостью1, которая представляет собой внутреннее трение – свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одного слоя относительно другого. Относительной вязкостью биологической жидкости называют отношение ее вязкости к вязкости воды. Если вязкость воды условно принять за 1, то вязкость крови окажется примерно в 4-5 раз выше (табл.1).

Таблица 1. Относительная вязкость крови, плазмы и сыворотки крови (Шмидт Р., Тевс Г., 2006):

Вязкость (внутреннее трение) однородных (ньютоновских) жидкостей не зависит от скорости движения жидкостей. Эмульсии, суспензии, пены и другие «жидкости с примесями» являются не ньютоновскими жидкостями; их вязкость увеличивается при уменьшении скорости движения. На вязкость влияет химический состав жидкостей, наличие примесей, а также температура. С повышением температуры вязкость жидкости уменьшается. Вязкость крови зависит, в основном, от скорости кровотока, свойств плазмы, гематокрита (относительного объема эритроцитарной массы), температуры и пр.

Эритроциты способны формировать определенные структурные образования в виде систем по типу монетных столбиков, движущихся по артериальным сосудам с определенной скоростью. С помощью экспериментальных исследований и математических расчетов он доказал, что монетные столбики эритроцитов представляют собой закономерную простран- ственно-динамическую структуру движущейся по сосудам крови у здоровых людей и животных. При этом ориентация и скорость движения эритроцитов зависят от строения и свойств сосудов, а также от состояния организма. Монетные столбики из эритроцитов малого диаметра движутся в быстром осевом потоке крови по сосуду, а из эритроцитов крупного диаметра примыкают к медленному пристеночному слою крови (феномен Чижевского).

В условиях патологии кровообращения происходят нарушения в пространственной структуре движущейся крови, так как изменение заряда и числа эритроцитов отражается на их расположении в кровотоке. Особо следует отметить феномен «сладжа» (от англ sludge – густая грязь), прилипание друг к другу форменных элементов крови и повышение вязкости крови, что затрудняет ее движение через микрососуды (рис.1а). Это явление может возникать, например, при увеличении в крови фибриногена и глобулинов и снижении содержания альбуминов, ишемической болезни сердца, гипотермии, всех видах шока.

1 В абсолютных величинах динамическую вязкость крови обычно измеряют в Пуазах. В международной системе единиц (СИ) динамическая вязкость измеряется в Паскаль - секундах

[Па·с]. 1 Пуаз [П] = 0.1 Па·с.

https://t.me/kalecurly https://vk.com/kalecurly

Рис.1. Схема движения эритроцитов (монетных столбиков) в артериальном сосуде: а — эритроциты расположены своей плоской стороной перпендикулярно направлению движения потока плазмы; б — эритроциты расположены касательно к слоям плазмы, движущимся с разными скоростями вдоль кровеносного русла; в — эритроциты расположены своей торцовой стороной перпендикулярно к слоям плазмы (Рашмер Р., 1981).

Как отмечено выше, вязкость крови находится в обратной зависимости от скорости её движения: чем меньше скорость, тем больше вязкость и хуже текучесть. Поскольку в венулах скорость кровотока меньше, чем в артериолах, то вязкость венозной крови больше, чем артериальной. Важно также отметить, что в сосудах диаметром менее 500 мкм вязкость крови снижается более, чем в два раза по сравнению с крупными сосудами. Этот феномен сигма, или эффект Фареуса-Линдквиста, обусловлен ориентацией эритроцитов вдоль оси сосуда.

В результате неоднородности своего состава (форменные элементы, белки, и пр.) течение крови имеет некоторые особенности. Различают ламинарное (слоистое) течение жидкости и турбулентное (вихревое). При ламинарном течении жидкостей слои потока движутся параллельно, не смешиваясь с соседними. При этом слой жидкости, контактирующий со стенкой сосуда, практически «прилипает» к нему из-за силы трения. Турбулентный (вихревой) характер движения поток крови приобретает, например, в результате сужения просвета сосуда или его бифуркации (рис.2).

Рис.2. Профили скоростей движения при ламинарном и турбулентном течении крови

(Gendocs.ru, 2002).

Из физики также известно, что турбулентное (вихревое) движение жидкости зависит от числа Рейнольдса (Re):

Rе D v

ρ – плотность жидкости, η – вязкость, D – диаметр сосуда, V - линейная скорость. Если Re > 2300-2500, то поток жидкости турбулентный.

Для крови число Рейнольдса имеет меньшее значение (900-1600). В ряде случаев кровеносный сосуд нельзя моделировать гладкой трубой. Например, при наличии атеросклеротических бляшек в просвете сосудов имеются локальные сужения, приводящие к возникновению турбулентности в течении крови. Наличие турбулентности в кровотоке может быть обнаружено по шумам, прослушиваемым с помощью фонендоскопа. Движение крови в организме, в основном, ламинарное. Однако в полостях сердца и в аорте вблизи клапанов сердца кровоток может приобретать турбулентный характер, что, как ни парадоксально, уменьшает гидродинамическое сопротивление.

Объёмная и линейная скорости кровотока в различных участках сосудистой системы

Объём однородной жидкости (воды, низкомолекулярных истинных растворов и пр.) (Q), протекающий через трубку, прямо пропорционален разности давлений в начале и конце трубки (P1 - P2), и обратно пропорционален гидравлическому сопротивлению (R):

Q P1 P2 R

Гидравлическое сопротивление может быть рассчитано, как

,

где: l – длина трубки; η – вязкость жидкости; r – радиус трубки.

Важно подчеркнуть, что уравнение Хагена-Пуазейля условно применимо для расчета

величин объемной скорости кровотока и сопротивления сосудов, поскольку сосуды эластичны, а кровоток – пульсирующий, но оно широко применяется в физиологических и клинических исследованиях для расчета сопротивления сосудов. Из уравнения Хагена-Пуазейля, например, следует, что уменьшение радиуса сосуда в 2 раза приводит к возрастанию сопротивления в 16 раз.

В сердечно-сосудистой системе насосная функция сердца является источником энергии кровотока, кровь течет из области высокого в область низкого давления, а кинетическая энергия кровотока расходуется на преодоление сосудистого сопротивления, особенно, в артериолах.

Согласно уравнению Хагена-Пуазейля, объемная скорость кровотока - количество

крови, проходящее через поперечное сечение сосуда за единицу времени, может быть

рассчитана по формуле:

Q P R

где: ∆P – разность давления крови по ходу сосуда, R – сосудистое сопротивление.

Объемной скоростью кровотока называют количество крови, которое протекает за 1 минуту через всю кровеносную систему. Эта величина соответствует МОК и измеряется в миллилитрах в 1 мин. Как общая, так и местная объемные скорости кровотока непостоянны и существенно меняются при физических нагрузках.

Объемная скорость движения крови по сосудам зависит от разности давлений в начале и в конце сосуда, сопротивления току крови, а также от вязкости крови.

Для расчета объемной скорости крови необходимо учитывать, что вязкость крови примерно в 5 раз выше вязкости воды. Вследствие этого сопротивление току крови в сосудах резко возрастает. Кроме того, величина сопротивления зависит от длины и радиуса трубы.

Всердечно-сосудистой системе составляет 4—6 л/мин, она распределяется по регионам

иорганам в зависимости от интенсивности их метаболизма в состоянии функционального покоя и при деятельности (при активном состоянии тканей кровоток в них может возрастать в 2—20 раз). На 100 г ткани объём кровотока в покое равен в мозге 55, в сердце — 80, в печени

— 85, в почках — 400, в скелетных мышцах — 3 мл/мин

Поскольку жидкости практически несжимаемы и сосудистая система замкнута, то через суммарную площадь всех сосудов проходит один и тот же объём крови, который называется минутным объемом кровообращения (МОК), или сердечным выбросом (СВ). Величину сердечного выброса можно рассчитать как произведение величин ударного (систолического) объема сердца и частоты сердечных сокращений. (СВ = УО × ЧСС). В покое у взрослого человека сердечный выброс составляет 5-6 л/мин. Важно отметить, что в норме сердечный выброс левого желудочка равен сердечному выбросу правого желудочка, т.е., через два круга кровообращения за единицу времени проходит одинаковый объём крови. В клинической практике часто используется показатель сердечного индекса - отношение минутного объема сердца к площади поверхности тела. Указанный показатель выражается в л/мин/м2 и в норме составляет от 2.8 до 4.2 л/мин/м2.

Однако в органах скорость объемного кровотока различна (табл.2).

Таблица 2 Сопротивление (R в Па∙мл-1), объемная скорость кровотока (Q в мл/мин и в мл/с) и

кровоток (в % от сердечного выброса (СВ) в сосудах различных областях организма ((Шмидт Р., Тевс Г., 2006):