Распределение давления и скорости кровотока в сосудистой системе

Само понятие "давление крови", неоднократно употреблявшееся выше, требует некоторых уточнений. В любой точке сосудистой систе­мы давление крови зависти от: а) атмосферного давления; б) гидрос­татического давления r gh, обусловленного весом кровяного столба высотой h и плотностью r; в) давления, обеспечиваемого насосной функцией сердца.

Разность давлений на внутреннюю (Р_в) и наружную (Р_н) стенки сосуда называют трансмуральным давлением (Р_т) (см. рис.19):
Р_т = Р_в - Р_н. Можно считать, что давление на наружную стенку сосуда равно атмосферному. Трансмуральное давление является важнейшей характе­ристикой состояния системы кровообра­щения, определяя нагрузку сердца, состояние периферического сосудистого русла и ряд других физиологических показателей. Однако, необходимо иметь в виду, что это не то давление, которое обеспечивает движение крови от одной точки сосудистой системы к дру­гой. Например, среднее по времени трансмуральное давление в круп­ной артерии руки составляет около 100 мм.рт.ст. (1,33×10⁴ Па). В то же время, движение крови из восходящей дуги аорты в эту артерию обеспечивается разностью трансмуральных давлений между указанными сосудами, которое составляет 2-3 мм.рт.ст. (0,03×10⁴ Па).

На величину трансмурального давления существенно влияет сила тяжести, создающая гидростатическое (весовое) давление. Для пояс­нения этого влияния представим, что происходило бы с кровенаполне­нием сосудов вертикально расположенного тела человека, если бы его сердце не работало. В этом случае под действием силы тяжести кровь стекала бы в сосуды нижней части тела и верхний его уровень распо­ложился бы в области сердца, где давление равнялось бы атмосферно­му, то есть трансмуральное давление было бы равно нулю (см.рис.20). На некоторой высоте h, отсчитываемой вниз от этого уровня, давление имело бы значение rgh (где r - плотность крови, g - ускорение свободного падения), т.е. определялось бы только гидростатическим давлением.

Очевидно, гидростати­ческое давление влияет и на распределение кро­ви в сосудистой системе живого человека. В этом случае, однако, оттоку крови из верхней части тела вертикально стоя­щего человека препятс­твует ряд физиологичес­ких механизмов. Кроме очевидной работы серд­ца, к ним относится, в частности, рефлекторное сужение венозных сосу­дов ног в стоячем положении, которое сильно уменьшает способность этих сосудов растягиваться и накапливать кровь, а также способс­твует венозному возврату крови в сердце.

Если сосудосуживающий эффект ослаблен в результате заболева­ния или каких-либо внешних воздействий, то при резком вставании человек может впасть в обморочное состояние за счет уменьшения ве­нозного возврата и снижения кровоснабжения головного мозга.

Измеряемое трансмуральное давление из-за воздействия на него гидростатической составляющей может существенно зависеть от выбора участков измерения и взаимного расположения частей тела. Так, нап­ример, трансмуральное давление в артериях голени может быть намно­го больше, чем в артериях поднятой руки.

В клинических условиях измерение кровяного давление обычно производят в области плеча (т.е. на уровне сердца). Поэтому гид­ростатическая составляющая давления в плечевой артерии в этом слу­чае равна нулю.

Движение крови по сосудистой системе происходит за счет пре­вышения давления, обусловленного работой сердца, над атмосферным давлением. Именно градиент указанного давления и является движущей силой кровотока. Распределение этого давления в сосудистой системе показано на рис.21 (верхняя кривая). Из этого рисунка видно, что в аорте и крупных артериях падение давления (разница давлений в начале и в конце сосу­да) невелика. В арте­риолах наблюдается максимальное падение давления, поскольку для совокупности ар­териол происходит большое увеличение гидравлического соп­ротивления Х (см. фор­мулы (14) и (15)).

В венах, впадающих в сердце, давление ниже атмосферного. Как уже отмечалось в разделе 2.1, в крупных кровеносных сосудах прояв­ляются пульсовые колебания давления, амплитуда которых уменьшается с увеличением степени разветвленности сосудистого русла и уменьше­нием диаметра отдельных сосудов.

Сосудистая система обладает минимальной площадью сечения в области аорты, где наблюдается максимальная амплитуда пульсовых колебаний и наибольшая линейная скорость крови порядка 0,5 м/с (см.рис.21, нижняя кривая). По мере перехода к более мелким крове­носным сосудам суммарная площадь их сечения увеличивается и, в со­ответствии с условиями неразрывности струи (см. раздел 1.2), скорость кро­вотока в них уменьшается, составляя в капиллярах около 0,5 мм/с. В венозной части сосудистой системы суммарная площадь сечения сосу­дов уменьшается, что приводит к возрастанию скорости кровотока.