Системне кровообіг - динаміка серцево-судинної системи
Відео: Бутакова Про А Сердечно судинна система
Особливості кровообігу в різних тканинах є об`єктом величезної кількості досліджень багатьох лабораторій. Однак до недавнього часу калібр, довжина, обсяг і загальну поперечний переріз різних відділів судинного русла вивчалися тільки на фіксованих препаратах. Wiedeman [1] описав геометричні відносини мікроциркуляторного русла «гілок», а також розгалужень артерій і вен в живому організмі (рис. 1.3). Відповідно до колишніми уявленнями сумарне поперечний переріз всіх судинних гілок зростає в більш дрібних гілках артеріальної і венозної системи (рис. 1.3, А, В). Калібр вен є більшим, ніж калібр відповідних артерій. Капіляри, що відходять від артерії, формують складну мережу, в якій сумарний поперечний переріз венозних решт капілярів і посткапілярних венул є значно більшим, ніж перетин будь-яких інших сегментів судинного русла. Обсяг крові, який містять капіляри і артерії, є відносно невеликим порівняно з обсягом крові, що містяться в посткапілярних венулах і маленьких венах. Таким чином, капіляри містять невелику і відносно постійна кількість крові. Артеріальна система містить більше, але теж відносно постійна кількість крові. І лише венули і вени містять велику частину загальної кількості крові і можуть змінювати свій обсяг відповідно до змін загального та регіонального кровотоку. При схематичному зображенні судинного русла капіляри зазвичай зображують у вигляді паралельних ліній. Артеріальні гілки на такій схемі розташовані одна під інший і мають той же калібр. Подібно до цього відповідні гілки венозної системи також розташовані одна під інший. Однак таким чином можна демонструвати лише спосіб розгалуження артеріального і венозного русла, величину тиску і швидкість кровотоку в відповідних судинах, але аж ніяк не складний характер розгалужень всієї структури мікроциркуляторного судинного русла (рис. 1.4).
МАЛ. 1.3. СТРУКТУРНІ КОМПОНЕНТИ ПЕРИФЕРИЧНОГО СУДИННОГО РУСЛА.
- Розміри діаметра аорти та її головних гілок, що ілюструють те, яким чином зростає сумарна площа поперечного перерізу судин у міру розгалуження аорти.
Б. Типова капілярна мережа представляється комплексом каналів, кровотік в яких регулюється артеріолами і прекапілярнихсфінктерів.
- Відносні діаметри системних вен більше діаметрів відповідних гілок артеріальної системи.
Г. Сумарна площа поперечного перерізу периферичних судин поступово зростає від артерій до капілярів, а потім різко збільшується на рівні посткапілярних венул (більш відомих як венозні капіляри), будучи ще більшою в венулах.
Д. Загальний обсяг крові, яку вміщують різні відділи судинного русла. Чітко видно малий обсяг крові в капілярах і різке зростання обсягу крові в венозної частини судинного русла (особливо в венулах і в малих венах) (по Магу Wiedeman [1]).
МАЛ. 1.4.
А. Розгалуження судин великого кола кровообігу представлені схематично. Судини однакового калібру знаходяться у відповідному вертикальному стовпчику. Малюнок свідчить про те, що обсяги крові, що протікає за одиницю часу через судини в кожному вертикальному стовпці, повинні бути однаковими в такій же мірі, якби кров протікала через одну просту трубку.
Б. Сумарна площа поперечного перерізу різних сегментів судинного русла собак »вагою 13 кг. Видно велику площу артеріол, капілярів і венул. Швидкість кровотоку оберненопропорційна величиною сумарного просвіту даної ділянки русла і падає в капілярах до 0,07 см / с (Green) [2].
Об`ємний кровотік через різні ділянки судинної системи
Анатомічна складність периферичного судинного русла ускладнює використання простих законів гемодинаміки, отриманих при вивченні течії рідини в простих трубках. Так, наприклад, якщо рідина тече в простій трубці, як показано на рис. 1.4, А, зі швидкістю 5 л / хв, то теж саме кількість рідини повинна витікати з трубки. При цьому 5 л має протікати через кожну ділянку трубки, позначений вертикальними лініями А, Б, В, Г, Д, протягом кожної хвилини. Виняток з цього правила можливо лише в разі, якщо утворюються ділянки судинної мережі з нерівномірними змінами об`єму рідини в кожному з них. При цьому перерозподіл рідини може викликати змішування і нерівномірність швидкості течії в різних ділянках трубок. Схематичне зображення такого варіанту, представлене на рис. 1.4, свідчить про можливість застосування викладеної вище схеми для розуміння умов системного кровообігу. У цьому випадку кількість крові, що протікає через перетин трубок в області кожної з вертикальних ліній, точно таке ж, як і кількість, що нагнітається в систему, і дорівнює кількості рідини, що покидає систему в кожну одиницю часу (за винятком невеликих і минущих відмінностей розподілу обсягів рідини в різних ділянках трубок всередині системи). Дійсно, кровотік через один з паралельних каналів може бути більшим, ніж через інший. Але загальна кількість рідини, що протікає у відповідних сегментах системи, представляється однаковим. Однак саме це вельми елементарне обставина нерідко повністю ігнорується в багатьох дискусіях, присвячених обговоренню гемодинамічних явищ.
Поперечний переріз судинної системи (рис. 1.4, Б).
Коли артерії або вени розгалужуються, загальне поперечний переріз значно зростає в порівнянні з січнем вихідного судини. Так як кількість судин, що формуються цими гілками, величезна, загальна площа поперечного перерізу капілярів у собаки вагою 13 кг становить приблизно 625 см2, в той час як перетин її аорти одно лише 0,8 см2 (Green [2]). Загальна поперечний переріз судин в області мікроциркуляції, певне Green і Wiedemanj повному обсязі відповідає цифрам на вертикальній шкалі на рис. 1.3, Д і 1.4, Б з огляду на те, що загальне число паралельних судинних каналів є настільки великим, що просто не піддається обліку. Але, так як обсяг крові, що протікає через відповідні сегменти системного судинного русла в одиницю часу, є однаковим, то зміна поперечного перерізу русла призводить до значних зрушень швидкості кровотоку.
Швидкість кровотоку (рис. 1.4, Б)
Подібно воді в річці кровотік сповільнюється в широкому ділянці русла і є, отже, найбільш повільним в областях, які мають найбільшим сумарним поперечним перерізом. В аорті кров протікає з середньою швидкістю 40
МАЛ. 1.5. Чинники, що викликають ПАДІННЯ ТИСКУ ПРИ ПРОТЯГОМ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ ТРУБОК (ЗАКОН Пуазейль).
А. Падіння тиску (ДР) при ламінарному плині гомогенної рідини через жорстку трубку постійного діаметра прямо пропорційно довжині трубки.
Б. При тих же умовах величина падіння тиску обернено пропорційна четвертого ступеня
50 см / с, в той час як в капілярах її швидкість падає до 0,07 см / с. Уповільнення кровотоку в периферичних капілярах забезпечує необхідний час для обміну речовин через капілярну стінку. У венозному руслі виникає прискорення кровотоку через зменшення величини загального поперечного перерізу. Але, так як калібр вен значно більше калібру відповідних артерій, швидкість кровотоку в венах ніколи не досягає швидкості течії крові у відповідних артеріях. Необхідно відрізняти поняття величини об`ємного кровотоку від лінійної швидкості кровотоку. Об`ємна швидкість кровотоку в кожній посудині залежить від градієнта тиску, радіуса трубки (1 / R4) і прямо пропорційна обсягу протікає через трубку рідини (В) і в`язкості рідини (V). Взаємини між цими величинами включені в формулу, яка дістала назву закону Пуазейля (Г).
опору кровотоку і фізичних характеристик крові (див. також главу II).
Опір течією крові
в судинній системі (рис. 1.5)
Кров тече через судини відповідно до градієнтом тиску. Прогресивне зменшення тиску в рідині, що протікає через трубку, пов`язане з втратою енергії на тертя і теплоту. Тертя виникає внаслідок зіткнення рухомих молекул, складових рідина. Різниця між тиском на двох кінцях трубки пропорційно ступеня втрати енергії на тертя і висловлює величину судинного опору току рідини в трубці. Розглянемо умови ламінарного течії води через горизонтальну трубку (див. Рис. 1.5). Градієнт тиску відображає висоту стовпа рідини вертикальної трубки. Якщо трубка має постійний перетин, то падіння тиску прямо пропорційно довжині трубки. Якщо збільшити довжину трубки вдвічі, то перепад тисків також зросте вдвічі. Опір току через трубку значно зростає при зменшенні поперечного перерізу трубки (рис. 1.5, В). Під час протікання гомогенної рідини через сегмент, позначений R, падіння тиску в ньому дорівнює 1 см вод. ст. Під час протікання рідини через наступний сегмент, радіус якого дорівнює V2R, тиск знизиться на 16 см вод. ст. Як показує градієнт тиску, опір, пов`язаний з тертям, пропорційно 1 R4, т. Е. Обернено пропорційно четвертого ступеня зміни радіуса трубки. Таким чином, при зменшенні радіуса трубки вдвічі опір її зростає в 16 разів. Крім того, перепад тиску прямо пропорційний об`ємної швидкості кровотоку, а також в`язкості рідини. Взаємовідносини між цими величинами представлено у формулі (див. Рис. 1.5), яка виражає закон Пуазейля. Цей закон визначає умови перебігу в`язкої рідини через жорсткі трубки постійного діаметру. Однак для пояснення умов перебігу крові через судинну систему закон Пуазейля виявляється недостатнім внаслідок кількох причин:
а) кровоносні судини не мають жорстких стенок- вони розтягуються у відповідь на підвищення тиску-підвищення внутрішнього тиску викликає підвищення як радіусу, так і дліни- в зв`язку з цим тиск і розміри посудини являють собою взаємопов`язані велічіни-
б) плазма крові дійсно є в`язкою рідиною, але суцільна кров - ні-якщо перфузувати плазму через звичайну жорстку трубку, то найменша різниця в тиску викликає певне протягом рідини, якщо ж перфузируется через судинну систему цільна кров тварини, то течії крові не виникає до тих пір, поки градієнт тиску між артеріями і венами не досягне величини в 10 мм рт. ст. (І навіть більше в разі наявності вазоконстрикції) -
в) кров не є гомогенною рідиною, так як вона містить величезну кількість клітинних елементів, які певним чином впливають на кровотік.
Відео: ДАГЕСТАН.В МАХАЧКАЛА ПЛЯЖ 23 СЕРПНЯ 2016
Градієнт тиску в судинному руслі
Хоча закон Пуазейля і не можна використовувати для аналізу процесів, що протікають в судинній системі, умови, відображені на рис. 1.5, можуть бути корисні для розуміння якісних закономірностей. Оскільки артеріальний тиск і довжина судин приблизно постійні, головним фактором, що визначає як градієнт тиску, так і величину кровотоку в різних сегментах судинної системи, є перетин судин (рис. 1.6, 1.7). Опір кровотоку при перебігу крові через артеріальні стовбури невелике, тому перепад тиску на початку і в кінці артеріальної системи невеликий. Але, так як артерії багаторазово розгалужуються на більш дрібні судини і калібр їх значно зменшується, опір судин, природно, значно збільшується. Близько 80% перепаду тисків, що виникають в артеріальній системі, доводиться саме на кінцеві артеріальні гілочки і артеріоли. На відміну від цього злиття вен призводить до зменшення судинного опору кровотоку в напрямку від капілярів до серця. У великих венах кров тече при дуже малому градієнті тиску.
МАЛ. 1.6. ТИСК КРОВІ В РІЗНИХ ДІЛЬНИЦЯХ ПЕРИФЕРИЧНОГО СУДИННОГО РУСЛА.
А. Тиск в артеріальній системі зростає і пульсує при протіканні крові через артеріальну систему. Середній тиск знижується дуже поступово. У маленьких судинах тиск падає різко і коливання його зникають внаслідок великого опору кровотоку. У великих венах градієнт тиску знову стає дуже маленьким.
Б. Артерії постійно містять близько 20% загального обсягу крові. Відня містять близько 75"% Всього обсягу крові і можуть міняти свою ємність в широких межах.
Різке зростання опору в малих судинах викликає значне падіння тиску і цю ділянку формує функціональну межу між артеріальною і венозної частинами судинного русла (см. Рис. 1.6).
