Различные участки кровеносного русла имеют различные характеристики. Это позволяет участкам сосудистого русла выполнять функции амортизирующих, резистивных, обменных и емкостных сосудов.
Объемная скорость кровотока.
Объемная скорость кровотока (Q) - это количество крови, которое проходит через определенное суммарное сечение сосудов в единицу времени (обычно за одну минуту). Суммарный просвет сосудов постепенно увеличивается, включая капилляры, где он максимальный, а затем постепенно уменьшается. Однако, в полых венах он в 1,5-2 раза больше, чем в аорте.
Объемную скорость можно определить по формуле:
Q = (P1-P2) / W.
Иначе, объемная скорость (Q) равняется разности давлений крови в начальной и конечной части сосудистой системы (P1-P2) , поделенной на сопротивление этого отдела сосудистой системы (W) . Отсюда, чем больше разность давлений крови, и чем меньше сопротивление, тем больше объемная скорость. Однако, эту формулу для определения объемной скорости можно использовать только теоретически. Объемная скорость во всех суммарных сечениях сосудов одинакова и составляет у взрослого и здорового человека в состоянии покоя в среднем 4-5 литров крови за минуту.
Однако, это совсем не означает, что в различных участках одного сечения она одинакова, то есть в одном участке этого сечения она увеличивается (площадь поперечного сечения здесь соответственно уменьшается), то в других она соответственно уменьшается (следовательно, площадь поперечного сечения здесь возрастает). На этом основано перераспределение кровообращения в зависимости от функциональной нагрузки. Объемную скорость кровообращения за 1 минуту иначе можно назвать минутным объемом кровообращения (МОК). При физическом напряжении минутный объем кровообращения (МОК) увеличивается и может доходить до 30 литров крови. Если учесть, что объемная скорость и МОК - одна и та же величина, то практически для ее определения можно использовать все методы, которые применяются для оценки МОК, а именно методы Фика, индикаторный, Грольмана и др., о которых шла речь в подразделе “Физиология сердца”.
Линейная скорость кровотока.
Линейная скорость кровотока (V) оценивается расстоянием, которое проходит частица крови в единицу времени (секунда). Ее легко можно вычислить по формуле:
V = Q / P*r2
где Q - объемная скорость, (P*r2) - сечение сосуда (имеется в виду суммарный просвет сосудов соответствующего калибра). Как следует из формулы, линейная скорость находится в прямой зависимости от объемной скорости, и обратной зависимости - от сечения сосудов. Отсюда следует, что линейная скорость должна быть различной в разных сечениях сосудов. Так в состоянии покоя линейная скорость в аорте составляет 400-600 мм/с, в артериях среднего калибра - 200-300 мм/с, в артериолах - 8-10 мм/с, в капиллярах - 0,3-0,5 мм/с. Затем по ходу венозного кровотока линейная скорость постепенно возрастает, т. к. суммарный просвет сосудов уменьшается и в полых венах она доходит до 150-200 мм/с.
Естественно, что линейная скорость частиц крови, находящихся ближе к стенке сосудов, меньше, чем тех частиц, которые находятся в центре столба крови, а также линейная скорость во время систолы желудочков несколько больше, чем во время диастолы. Кроме того, в начальной части аорты она может уменьшаться или даже быть нулевой, т. к. при падении давления в левом желудочке, кровь естественно устремляется по направлению к сердечной мышце в силу разности давлений. При физической нагрузке линейная скорость увеличивается во всех сечениях сосудистой системы.
|
Определение |
Артерии |
Капилляры |
||
|
Строение |
Стенки аорты состоят преимущественно из эластических волокон |
В состав стенок других артерий входят также и мышечные элементы, что делает возможным процесс нейрогуморальной регуляции их просвета |
Стенка капилляра представляет собой слой эндотелиальных клеток, расположенных на базальной мембране |
– В венах имеются клапаны |
|
Часть энергии систолы передается на стенки этих сосудов. Под давлением крови стенки растягиваются и за счет сокращений проталкивают кровь дальше по направлению к периферии |
Объем кровотока в тканях корригируется «по потребности». Просвет артериальных сосудов может меняться, что, несомненно, сказывается на системном артериальном давлении |
Питательные вещества и кислород диффундируют в ткани, а продукты клеточного метаболизма, в том числе и углекислый газ в кровеносное русло |
– Обеспечивают ток крови только в одном направлении |
|
Основной физиологической функцией сердца является нагнетание крови в сосудистую систему.
Количество крови, выбрасываемой желудочком сердца в минуту, является одним из важнейших показателей функционального состояния сердца и называется минутным объемом кровотока, или минутным объемом сердца. Он одинаков для правого и левого желудочков. Когда человек находится в состоянии покоя, минутный объем составляет в среднем 4,5-5,0 л. Разделив минутный объем на число сокращений сердца в минуту, можно вычислить систолический объем кровотока. При ритме сердечных сокращений 70-75 в минуту систолический объем равен 65-70 мл крови. Определение минутного объема кровотока у человека применяется в клинической практике.
Наиболее точный способ определения минутного объема кровотока у человека предложен Фиком (1870). Он состоит в косвенном вычислении минутного объема сердца, которое производят, зная: 1) разницу между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови; 2) объем кислорода, потребляемого человеком в минуту. Допустим,
что в 1 мин через легкие в кровь поступило 400 мл кислорода, каждые
100 мл крови поглощают в легких 8 мл кислорода; следовательно, чтобы усвоить все
количество кислорода, который поступил через легкие в кровь за минуту (в нашем при
мере 400 мл), необходимо, чтобы через легкие прошло 100*400/8= 5000 мл крови. Это
количество крови и составляет минутный объем кровотока, который в данном случае равен 5000 мл.
При использовании метода Фика необходимо брать венозную кровь из правой половины сердца. В последние годы венозную кровь у человека берут из правой половины сердца при помощи зонда, вводимого в правое предсердие через плечевую вену. Этот метод взятия крови не имеет широкого применения.
Для определения минутного, а следовательно, и систолического объема разработан ряд других методов. В настоящее время широко применяют некоторые краски и радиоактивные вещества. Введенное в вену вещество проходит через правое сердце, малый круг кровообращения, левое сердце и поступает в артерии большого круга, где и определяют его концентрацию. Сначала она волнообразно нарастает, а затем падает. Через некоторое время, когда порция крови, содержавшая максимальное его количество, вторично пройдет через левое сердце, его концентрация в артериальной крови вновь немного увеличивается (так называемая волна рециркуляции). Замечают время от момента введения вещества до начала рециркуляции и вычерчивают кривую разведения, т. е. изменения концентрации (нарастания и убыли) исследуемого вещества в крови. Зная количество вещества, введенного в кровь и содержащегося в артериальной крови, а также время, потребовавшееся на прохождение всего количества введенного вещества через систему кровообращения, можно вычислить минутный объем (МО) кровотока в л/мин по формуле:
где I - количество введенного вещества в миллиграммах; С - средняя концентрация его в миллиграммах на 1 л, вычисленная по кривой разведения; Т - длительность первой волны циркуляции в секундах.
В настоящее время предложен метод интегральной реографии. Реография (импендансография) - это метод регистрации электрического сопротивления тканей человеческого тела электрическому току, пропускаемому через тело. Чтобы не вызвать повреждения тканей, используют токи сверхвысокой частоты и очень небольшой силы. Сопротивление крови значительно меньше, чем сопротивление тканей, поэтому увеличение кровенаполнения тканей значительно снижает их электрическое сопротивление. Если регистрировать суммарное электрическое сопротивление грудной клетки в нескольких направлениях, то периодические резкие уменьшения его возникают в момент выброса сердцем в аорту и легочную артерию систолического объема крови. При этом величина уменьшения сопротивления пропорциональна величине систолического выброса.
Помня об этом и используя формулы, учитывающие размеры тела, особенности конституции и т. д., можно по реографическим кривым определить величину систолического объема крови, а умножив ее на число сердечных сокращений,- получить величину минутного объема сердца.
ГЕМОДИНАМИКА
Гемодинамика - раздел физиологии, изучающий закономерности движения крови в сердечно-сосудистой системе.
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
1. Равенство объемов кровотока. Объем
крови, протекающей через поперечное сечение сосуда в единицу времени, называют объемной скоростью кровотока (мл/мин). Объемная скорость кровотока через большой и малый круг кровообращения одинакова. Объем кровотока через аорту или легочный ствол равен объему кровотока через суммарное поперечное сечение сосудов на любом отрезке кругов кровообращения.
2. Движущей силой, обеспечивающей кровоток, является разность кровяного давления между проксимальным и дистальным участками сосудистого русла. Давление крови создается работой сердца и зависит от упруго-эластических свойств сосудов.
Поскольку давление в артериальной части кругов кровообращения является пульсирующим в соответствии с фазами работы сердца, для его гемодинамической характеристики принято использовать величину среднего давления (Р ср.). Это усредненное давление, которое обеспечивает такой же эффект движения крови, как и пульсирующее давление. Среднее давление в аорте равно примерно 100 мм рт.ст. Давление в полых венах колеблется около нуля. Таким образом, движущая сила в большом круге кровообращения равна разнице между этими величинами, т.е. 100 мм рт.ст. Среднее давление крови в легочном стволе менее 20 мм рт.ст., в легочных венах близко к нулю - следовательно, движущая сила в малом круге - 20 мм рт.ст., т.е. в 5 раз меньше, чем в большом. Равенство объемов кровотока в большом и малом круге кровообращения при существенно различающейся движущей силе связано с различиями в сопротивлении току крови - в малом круге оно значительно меньше.
3. Сопротивление в кровеносной системе. Если общее сопротивление току крови в сосудистой системе большого круга принять за 100 %, то в разных ее отделах сопротивление распределится следующим образом. В аорте, крупных артериях и их ветвях сопротивление току крови составляет около 19 %; на долю мелких артерий (диаметром менее 100 мкм) и артериол приходится 50 % сопротивления; в капиллярах сопротивление составляет примерно 25 %, в венулах - 4 %, в венах - 3 %. Общее периферическое сопротивление (ОПС) - это суммарное сопротивление всех параллельных сосудистых сетей большого круга кровообращения. Оно зависит от градиента давления (АР) в начальном и конечном отделах большого круга кровообращения
и объемной скорости кровотока (Q). Если градиент давления равен 100 мм рт.ст., а объемная скорость кровотока - 95 мл/с, то величина ОПС составит:
В сосудах малого круга кровообращения общее сопротивление равно примерно 11 Па с/мл.
Сопротивление в региональных сосудистых сетях различно, оно наименьшее в сосудах чревной области, наибольшее - в коронарном сосудистом русле.
Согласно законам гидродинамики, сопротивление току крови зависит от длины и радиуса сосуда, по которому течет жидкость, и от вязкости самой жидкости. Эти взаимоотношения описывает формула Пуазейля:
где R - гидродинамическое сопротивление, L - длина сосуда, г - радиус сосуда, v - вязкость крови, тг - отношение окружности к диаметру.
Применительно к системе кровообращения длина сосудов довольно постоянна, а радиус сосуда и вязкость крови - переменные параметры. Наиболее изменчивым является радиус сосуда, и именно он вносит существенный вклад в изменения сопротивления току крови при различных состояниях организма, так как величина сопротивления зависит от радиуса, возведенного в четвертую степень. Вязкость крови связана с содержанием в ней белков и форменных элементов. Эти показатели могут меняться при различных состояниях организма - анемии, поли-цитемии, гиперглобулинемии, а также различаются в отдельных региональных сетях, в сосудах разного типа и даже в ветвях одного сосуда. Так, в зависимости от диаметра и угла отхождения ветви от основной артерии в ней может меняться соотношение объемов форменных элементов и плазмы. Это связано с тем, что в пристеночном слое крови больше доля плазмы, а в осевом - эритроцитов, поэтому при дихотомическом делении сосуда меньшая по диаметру ветвь или ветвь, отходящая под прямым углом, получает кровь с большим содержанием плазмы. Вязкость движущейся крови меняется в зависимости от характера кровотока и диаметра сосудов.
Длина сосуда как фактор, влияющий на сопротивление, имеет значение для понимания того, что наибольшее сопротивление току крови оказывают артериолы, имеющие относительно большую длину при малом радиусе, а не капилляры: их радиус сопоставим с радиусом артериол, но капилляры короче. Из-за большого сопротивления току крови в артериолах, которое к тому же может значительно меняться при их сужении или расширении, артериолы называют «кранами» сосудистой системы. Длина сосудов меняется с возрастом (пока человек растет), в скелетных мышцах длина артерий и артериол может меняться при сокращении и растяжении мышц.
Сопротивление току крови и вязкость зависят также от характера кровотока - турбулентного или ламинарного. В условиях физиологического покоя почти во всех отделах кровеносной системы наблюдается ламинарное, т.е. слоистое течение крови, без завихрений и перемешивания слоев. Вблизи стенки сосуда располагается слой плазмы, скорость движения которого ограничивается неподвижной поверхностью стенки сосуда, по оси с большей скоростью движется слой эритроцитов. Слои скользят относительно друг друга, что создает сопротивление (трение) для течения крови как гетерогенной жидкости. Между слоями возникает напряжение сдвига, тормозящее движение более быстрого слоя. Согласно уравнению Ньютона, вязкость движущейся жидкости (v) прямо пропорциональна величине напряжения сдвига (т) и обратно пропорциональна разнице скоростей движения слоев (у) : v = т/у. Поэтому при снижении скорости движения крови вязкость увеличивается, в физиологических условиях это проявляется в сосудах с малым диаметром. Исключением являются капилляры, в которых эффективная вязкость крови достигает значений вязкости плазмы, т.е. снижается в 2 раза благодаря особенностям движения эритроцитов. Они скользят, двигаясь друг за другом (по одному в цепочке) в «смазочном» слое плазмы и деформируясь в соответствии с диаметром капилляра.
Для турбулентного течения характерно наличие завихрений, при этом кровь перемещается не только параллельно оси сосуда, но и перпендикулярно ей. Турбулентное течение наблюдается в проксимальных отделах аорты и легочного ствола в период изгнания крови из сердца, локальные завихрения могут создаваться в местах разветвлений и сужений артерий, в области крутых изгибов артерий. Движение крови может стать турбулентным во всех крупных артериях при возрастании объемной скорости кровотока (например, при интенсивной мышечной работе) или
снижении вязкости крови (при выраженной анемии). Турбулентное движение существенно увеличивает внутреннее трение крови, и для ее продвижения требуется значительно большее давление, при этом нагрузка на сердце увеличивается.
Таким образом, разница давлений и сопротивление кровотоку являются факторами, влияющими на объем кровотока (Q) в целом в сосудистой системе и в отдельных региональных сетях: он прямо пропорционален разности давлений крови в начальном (Р,) и конечном (Р 2) отделах сосудистой сети и обратно пропорционален сопротивлению (R) току крови:
Увеличение давления или уменьшение сопротивления току крови на системном, региональном, микроциркуляторном уровнях повышают объем кровотока соответственно в системе кровообращения, в органе или микрорегионе, а уменьшение давления или увеличение сопротивления уменьшают объем кровотока.
Линейная скорость кровотока – это расстояние, которое проходит частица крови за единицу времени, то есть это скорость перемещения частиц вдоль сосуда при ламинарном потоке.
Кровоток в сосудистой системе в основном носит ламинарный (слоистый) характер. При этом кровь движется отдельными слоями, параллельно оси сосуда.
Линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока и у сосудистой стенки. В центре она максимальная, а около стенки – минимальная. Это связано с тем, что на периферии особенно велико трение частиц крови о стенку сосуда.
При переходе от одного калибра сосуда к другому диаметр сосуда меняется, что приводит к изменению скорости течения крови и возникновению турбулентных (вихревых) движений.
Переход от ламинарного типа движения к турбулентному ведёт к значительному росту сопротивления.
Линейная скорость также различна для отдельных участков сосудистой системы и зависит от суммарного поперечного сечения сосудов данного калибра.
Она прямо пропорциональна объёмной скорости кровотока и обратно пропорциональна площади сечения кровеносных сосудов:
Поэтому линейная скорость меняется по ходу сосудистой системы.
Так, в аорте она равна 50-40 см/c; в артериях – 40-20; артериолах – 10-0,1; капиллярах – 0,05; венулах – 0,3; венах – 0,3-5,0; в полых венах – 10-20 см/с.
В венах линейная скорость кровотока возрастает, так как при слиянии вен друг с другом суммарный просвет кровеносного русла суживается.
Время кругооборота крови
Время полного кругооборота крови - это время, необходимое для того, чтобы она прошла через большой и малый круг кровообращения.
Для измерения времени полного кругооборота крови применяют ряд способов, принцип которых заключается в том, что в вену вводят какое-либо вещество, не встречающееся обычно в организме, и определяют, через какой промежуток времени оно появляется в одноименной вене другой стороны.
В последние годы скорость кругооборота (или только в малом, или только в большом круге) определяют при помощи радиоактивного изотопа натрия и счетчика электронов. Для этого несколько таких счетчиков помещают на разных частях тела вблизи крупных сосудов и в области сердца. После введения в локтевую вену радиоактивного изотопа натрия определяют время появления радиоактивного излучения в области сердца и исследуемых сосудов.
Время полного кругооборота крови у человека составляет в среднем 27 систол сердца. При частоте сердечных сокращений 70-80 в минуту кругооборот крови происходит приблизительно за 20-23 с, однако скорость движения крови по оси сосуда больше, чем у его стенок. Поэтому не вся кровь совершает полный кругооборот так быстро и указанное время является минимальным.
Исследования на собаках показали, что 1/5 времени полного кругооборота крови приходится на прохождение крови по малому кругу кровообращения и 4/5 - по большому.
Значение эластичности сосудистых стенок состоит в том, что они обеспечивают переход прерывистого, пульсирующего (в результате сокращения желудочков) тока крови в постоянный. Это сглаживает резкие колебания давления, что способствует бесперебойному снабжению органов и тканей.
Сопротивление сосудов. Факторы, влияющие на его величину. Общее периферическое сопротивление.
Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда.
Любой из таких сосудов можно сравнить с трубкой, сопротивление которой определяется по формуле: R = 8lν / πr 4 , то есть сопротивление сосуда прямо пропорционально его длине и вязкости, протекающей в нём жидкости (крови) и обратно пропорционально радиусу трубки (π - отношение длины окружности к её диаметру).
Отсюда следует, что наибольшей величиной сопротивления должен обладать капилляр, диаметр которого самый маленький.
Однако огромное количество капилляров включено в ток крови параллельно, поэтому их суммарное сопротивление меньше, чем суммарное сопротивление артериол.
Пульсирующий ток крови, создаваемый работой сердца, выравнивается в кровеносных сосудах, благодаря их эластичности.
Поэтому ток крови носит непрерывный характер.
Для выравнивания пульсирующего тока крови большое значение имеют упругие свойства аорты и крупных артерий.
Во время систолы часть кинетической энергии, сообщённой сердцем крови, переходит в кинетическую энергию движущейся крови.
Другая её часть переходит в потенциальную энергию растянутой стенки аорты.
Потенциальная энергия, накопленная стенкой сосуда во время систолы, переходит при его спадении в кинетическую энергию движущейся крови во время диастолы, создавая непрерывный кровоток.
Давление крови в разных отделах сосудистого русла.
Кровяное давление – это давление крови на стенки сосудов.
Венозное давление – это давление крови в венах.
На величину кровяного давления влияют:
1) количество крови, поступающей в единицу времени в сосудистую систему;
2) интенсивность оттока крови на периферию;
3) ёмкость артериального отрезка сосудистого русла;
4) упругое сопротивление стенок сосудистого русла;
5) скорость поступления крови в период систолы;
6) вязкость крови;
7) соотношение времени систолы и диастолы;
8) частота сердечных сокращений.
Таким образом, величина кровяного давления, в основном, определяется работой сердца и тонусом сосудов (главным образом, артериальных).
В аорте, куда кровь с силой выбрасывается из сердца, создается самое высокое давление (от 115 до 140 мм рт. ст.).
По мере удаления от сердца давление падает, так как энергия, создающая давление, расходуется на преодоление сопротивления току крови.
Чем выше сосудистое сопротивление, тем большая сила затрачивается на продвижение крови и тем больше степень падения давления на протяжении данного сосуда.
Так, в крупных и средних артериях давление падает всего на 10 %, достигая 90 мм рт. ст.; в артериолах оно составляет 55 мм рт. ст., а в капиллярах – падает уже на 85 %, достигая 25 мм рт. ст.
В венозном отделе сосудистой системы давление самое низкое.
В венулах оно равно 12 мм рт. ст., в венах – 5 мм рт. ст. и в полой вене – 3 мм рт. ст.
В малом круге кровообращения общее сопротивление току крови в 5-6 раз меньше, чем в большом круге. Поэтому давление в лёгочном стволе в 5-6 раз ниже, чем в аорте и составляет 20-30 мм рт. ст. Однако и в малом круге кровообращения наибольшее сопротивление току крови оказывают мельчайшие артерии перед своим разветвлением на капилляры.
Артериальное давление. Факторы, влияющие на его величину. Основные показатели артериального давления: систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее гемодинамическое давление. Методы регистрации артериального давления.
Артериальное давление – это давление крови в артериях.
Давление в артериях не является постоянным – оно непрерывно колеблется относительно некоторого среднего уровня.
Период этих колебаний различный и зависит от нескольких факторов.
1. Сокращения сердца, которые определяют самые частые волны, или волны первого порядка. Во время систолы желудочков приток крови в аорту и лёгочную артерию больше оттока, и давление в них повышается.
В аорте оно составляет 110-125 мм рт. ст., а в крупных артериях конечностей 105-120 мм рт. ст.
Подъём давления в артериях в результате систолы характеризует систолическое или максимальное давлениеи отражает сердечный компонент артериального давления.
Во время диастолы поступление крови из желудочков в артерии прекращается и происходит только отток крови на периферию, растяжение стенок уменьшается и давление снижается до 60-80 мм рт. ст.
Спад давления во время диастолы характеризует диастолическое или минимальное давлениеи отражает сосудистый компонент артериального давления.
Для комплексной оценки, как сердечного, так и сосудистого компонентов артериального давления используют показатель пульсового давления.
Пульсовое давление – это разность между систолическим и диастолическим давлением, которое в среднем составляет 35-50 мм рт. ст.
Более постоянную величину в одной и той же артерии представляет среднее давление, которое выражает энергию непрерывного движения крови.
Так как продолжительность диастолического понижения давления больше, чем его систолического повышения, то среднее давление ближе к величине диастолического давления и вычисляется по формуле:
СГД = ДД + ПД/3.
У здоровых людей оно составляет 80-95 мм рт. ст. и его изменение является одним из ранних признаков нарушения кровообращения.
2. Фазы дыхательного цикла, которые определяют волны второго порядка. Эти колебания менее частые, они охватывают несколько сердечных циклов и совпадают с дыхательными движениями (дыхательные волны): вдох сопровождается понижением кровяного давления, выдох – повышением.
3. Тонус сосудодвигательных центров, определяющий волны третьего порядка.
Это ещё более медленные повышения и понижения давления, каждое из которых охватывает несколько дыхательных волн.
Колебания вызываются периодическим изменением тонуса сосудодвигательных центров, что чаще наблюдается при недостаточном снабжении мозга кислородом (при пониженном атмосферном давлении, после кровопотери, при отравлениях некоторыми ядами).
Инвазивный (прямой) метод измерения АД применяется только в стационарных условиях при хирургических вмешательствах, когда введение в артерию пациента зонда с датчиком давления необходимо для непрерывного контроля уровня давления.
Преимуществом этого метода является то, что давление измеряется постоянно, отображаясь в виде кривой давление/время. Однако пациенты с инвазивным мониторингом АД требуют наблюдения из-за опасности развития тяжёлого кровотечения в случае отсоединения зонда, образования гематомы или тромбоза в месте пункции, присоединения инфекций.
Большее распространение в клинической практике получили неинвазивные (непрямые)методы определения АД. В зависимости от принципа, положенного в основу их работы, различают:
1) пальпаторный метод;
2) аускультативный метод;
3) осциллометрический метод.
Пальпаторный метод предполагает постепенную компрессию или декомпрессию конечности в области артерии и пальпацию её ниже места сдавливания. Систолическое АД определяется, при давлении в манжете, при котором появляется пульс, диастолическое – по моментам, когда наполнение пульса заметно снижается, либо возникает кажущееся ускорение пульса (pulsus celer).
Аускультативный метод измерения АД был предложен в 1905 г. Н.С. Коротковым. Систолическое АД определяют при декомпрессии манжеты в момент появления первой фазы тонов Короткова, а диастолическое АД – по моменту их исчезновения.
Осциллометрический метод. Снижение давления в окклюзионной манжете осуществляется ступенчато, и на каждой ступени анализируется амплитуда микропульсаций давления в манжете, возникающая при передаче на неё пульсации артерий. Наиболее резкое увеличение амплитуды пульсации соответствует систолическому АД, максимальные пульсации – среднему давлению, а резкое ослабление пульсаций – диастолическому.
Сложно понять физиологические процессы, протекающие в нашем организме, без знания основ. Поэтому эта статья будет посвящена именно основам такой науки, как гемодинамика . Мы рассмотрим основные показатели гемодинамики и постараемся объяснить их суть.
Итак, сердце , будучи генератором давления, выбрасывает в сосудистое русло кровь . Объем ее, перекачиваемый за единицу времени, называют . Существуют методики его определения. Например, известно, что взрослого здорового мужчины (это у нас своего рода золотой стандарт) составляет приблизительно 4,5-5 л крови, то есть почти столько, сколько ее вообще в организме. Надо сказать, и физиологи, и клиницисты предпочитают пользоваться именно этим показателем сердечного выброса, зная который не трудно определить ударный объем крови, выталкиваемой сердцем за одну систолу. Нужно лишь поделить минутный объем на количество сердечных сокращений за эту минуту. В 1990 г. Европейское общество кардиологов в отношении рекомендовало считать нормальными - 50-80 ударов в минуту, но наиболее часто у человека «золотого стандарта» встречается 70-75 ударов. Исходя из этих усредненных данных, ударный объем равен 65-70 мл крови. Другими словами, первая формула, которую вам следует запомнить, следующая:
Минутный объем = Ударный объем X Частота сердечных сокращений
В экстремальной ситуации, условиях патологии или просто при физической нагрузке минутный объем может значительно повышаться, сердце за минуту может перекачивать до 30 л крови, а у спортсменов - и до 40. У нетренированных людей это достигается увеличением частоты ударов (все факторы, приводящие к подобному эффекту, называются ), а у тренированных - возрастанием систолического объема выброса (такого рода влияния получили название ).
Рассматривая вопросы гемодинамики , стоит остановиться на скорости движения крови по кровеносным сосудам. У физиологов в арсенале имеется два понятия. Первое - объемная скорость кровотока - показывает какое количество крови пройдет по части сосудистого русла за секунду. Этот показатель является постоянным для каждого участка пути, так как за одну секунду через участок сосудистого русла протекает один и тот же объем крови. Попробуем это объяснить.
Рис.1. Объемная (а) и линейная (б) скорость кровотока
Взгляните на рис. 1, а. На нем изображены градуированный лабораторный стаканчик с отметкой 5-миллилитрового объема, система взаимосвязанных разнокалиберных трубок, заполненная «под завязку» водой, и мензурка. Выльем содержимое стаканчика в один из концов системы. Сколько миллилитров выльется в мензурку? Ответ, даже без подсказки нашей картинки, известен любому пятикласснику, знакомому с законом Архимеда. Конечно, 5 мл. Причем выливаться они будут сразу, по мере поступления жидкости с другого конца. А что это значит? А то, что одновременно в любом фрагменте трубчатой системы (широкий ли он или совсем узкий) протекает одинаковый объем поступающей воды. Дальше из мензурки возвращаем жидкость в стаканчик и снова заливаем ее в систему. Думаю, аналогия ясна: «стаканчик» - это желудочки, «разнокалиберные трубки» - сосудистое русло, а «мензурка» - предсердия. Но, если первое и третье пояснений не требует, то второе нуждается в комментариях.
Аорта - это начальная часть системы, самая длинная артерия , достигающей в длину около 80 см и имеющая диаметр 1,6-3,2 см. Однако аорта всего одна. Другое дело капилляры. Даже если каждый из них 1 мм в длину, а диаметр - 0,0005-0,001 см, их около 40 млрд. А это значит, что их общий суммарный просвет в 700 раз больше аорты. При этом не забывайте, что аорта и капилляры - это звенья одной цепи, это нечто очень похожее на только что рассмотренный рисунок. И как вам такая «разнокалиберность»?
И все же, в нашем понимании, скорость- это не миллилитры в секунду, а «расстояние за время», не правда ли? Конечно. И поэтому вводится второе понятие - линейная скорость кровотока , выражающаяся в сантиметрах в секунду. Тут-то о постоянстве говорить не приходится, в разных отделах кровеносного русла она различная. Любому байдарочнику известна такая ситуация: пока скользишь по узкой, поросшей осокой, бесчисленными кувшинками межозерной протоке, едва успевая уследить за коварными подводными корягами и неожиданными порогами, плывешь быстро (рис 1, б), а, выйдя через заросли камыша на гладь искрящегося солнцем озера, теряешь в скорости, весла увязают в воде, как в масле, а байдарка, чувствуя «брюхом» глубину, отказывается подчиняться хозяину и замедляет свой, казалось бы, неуемный бег. В кровеносной системе получается аналогично: пусть объем текущей крови и одинаков, но чем больше суммарный калибр сосудистого звена, тем медленнее движется кровь по каждому из слагаемых, что выражается второй формулой:
Объемная скорость = Линейная скорость/Калибр «звена»
Интерпретируя формулу, видно, что если капиллярное звено в 700 раз превышает аорту в поперечном сечении, то скорость движения крови по капиллярам в 700 раз меньше, чем в аорте. Подсчеты показали, что линейная скорость в аорте составляет около 50 см/с, а в микроциркуляторном русле - в среднем 0,5-0,7 мм/с. В венах же по мере увеличения просвета она возрастает, достигая в полых 30 см/с (рис. 2). Это связано с тем, что суммарное поперечное сечение венул больше, чем у мелких вен , у последних больше, чем у средних, у этих - чем у крупных, наконец, общий «калибр» двух полых вен весьма мал если сравнивать его с диаметром у их притоков, хотя размеры этих сосудов, взятых в отдельности, весьма внушительны.
Рис.2. Линейная скорость кровотока в сосудистой системе