Классификация сосудов. Основы гемодинамики

СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

По своим функциональным характеристикам сосуды большо­го и малого кругов кровообращения делятся на следующие груп­пы:

1. Амортизирующие сосуды эластического типа. К ним отно­сятся аорта, легочная артерия, крупные артерии. Их функция вы­ражается в сглаживании (амортизации) резкого подъема артери­ального давления во время систолы. За счет эластических свойств этих сосудов создается непрерывный кровоток, как во время сис-Толы, так и диастолы. Во время систолы одна часть кинетической энергии, создаваемой сердцем, затрачивается на продвижение крови, другая преобразуется в потенциальную энергию растяну­тых сосудов аорты и крупных артерий, образующих эластическую «компрессионную камеру». Во время диастолы потенциаль­ная энергия растянутого сосуда снова переходит в кинетическую энергию движения крови. Благодаря этому эффекту и обеспечи­вается непрерывное течение крови.

2. Резистивные сосуды (сосуды сопротивления). К ним отно­сятся средние и мелкие артерии, артериолы, прекапилляры и пре-капиллярные сфинктеры. Эти сосуды имеют хорошо развитую гладкомышечную стенку, за счет которой просвет сосуда может резко уменьшаться и создавать большое сопротивление кровото-ку. Этими свойствами особенно обладают артериолы, которые на­зывают «кранами сосудистой системы».

3. Обменные сосуды. К ним относятся капилляры, в которых происходят обменные процессы между кровью и тканевой жид­костью.

4. Емкостные сосуды — это вены, благодаря своей растяжи­мости они способны вмещать 70—80% всей крови.

5. Артериовенозные анастомозы (шунты) — это сосуды, со­единяющие артериальную и венозную части сосудистой систе­мы, минуя капиллярную сеть.

Движение крови по кровеносным сосудам подчиняется зако­нам гемодинамики, являющейся частью гидродинамики — науки о движении жидкостей по трубкам. Основным условием кровотока является градиент давления между различными отделами сосу­дистой системы.

Давление в сосудах создается работой сердца. Кровь течет из области высокого давления в область низкого. При движении ей приходится преодолевать сопротивление, создаваемое, во-пер­вых, трением частиц крови друг о друга, во-вторых, трением час­тиц крови о стенки сосуда. Особенно велико это сопротивление в артериолах и прекапиллярах. Сопротивление (R) в кровеносном сосуде можно определить по формуле Пуазейля:

R = 8lη/πr⁴

где 1 — длина трубки (сосуда); η — вязкость жидкости (крови);π — отношение окружности к диаметру; r — радиус трубки (сосу­да). Значит, сопротивление зависит от длины сосуда, вязкости крови, которая в 5 раз больше вязкости воды, и радиуса сосуда.

В соответствии с законами гидродинамики количество жид­кости (крови), протекающей через поперечное сечение сосуда за единицу времени (мл/с), или объемная скорость кровотока (О), прямо пропорциональна разности давления в начале (Р₁) сосудис­той системы — в аорте и в ее конце (Р₂), т.е. в полых венах, и об­ратно пропорциональна сопротивлению (R} току жидкости:

Q=(P₁ – Р₂)R

В связи с замкнутостью кровеносной системы объемная ско­рость кровотока во всех ее отделах (во всех артериях, всех капил­лярах, всех венах) одинакова. Зная объемную скорость кровото­ка, можно рассчитать линейную скорость или расстояние, прохо димое частицей крови за единицу времени:

V = Q/πr².

В отличие от объемной, линейная скорость изменяется по ходу сосудистого русла и обратно пропорциональна суммарному по перечному сечению всех сосудов данного калибра. Самое узко< место в сосудистой системе — это аорта, поэтому она имеет самую большую линейную скорость кровотока — 50—60 см/с. В артериях она равна 20—40 см/с, в артериолах — 5 мм/с, в венах -7—20 см/с; самый широкий суммарный просвет, в 500—600 paз превышающий диаметр аорты, имеют капилляры, поэтому линейная скорость в них минимальная — 0,5 мм/с.

Помимо объемной и линейной скорости кровотока, существует еще один гемодинамический показатель — время кругообороте крови — это время, в течение которого частица крови пройдет к большой и малый круг кровообращения, оно составляет 20 — 25 с.

Основным гемодинамическим показателем является артери­альное давление (АД), уровень которого по ходу сосудистого рус­ла падает неравномерно (рис. 13) и зависит от ряда факторов, глав­ный из которых — работа сердца. Во время систолы АД повыша­ется — это систолическое, или максимальное, давление.

Рис. 13. Схема изменения кровяного давления вдоль сосудистого русла (по Фолькову, 1967):

О— 1 — сердце — «насос»; 1—2— аорта и крупные артерии; 2—3 — арте­риолы и прекапилляры; 3—4— прекапиллярные сфинктеры; 4—5— ка­пилляры; 5—6— посткапиллярные сосуды; 6—7— венулы и вены

 

У здорового человека в возрасте 20 — 40 лет в плечевой арте­рии оно равно 110 — 120 мм рт.ст. Во время диастолы АД снижается — это диастолическое, или минимальное, давление, равное 70 — 80 мм рт.ст. Разницу между систолическим и диастолическим давлением составляет пульсовое давление — 40 мм рт.ст. Различа­ют еще среднее давление, или равнодействующую изменений давления во время систолы и диастолы. Оно равно 100 мм рт.ст. АД прежде всего зависит от работы сердца. Остановка сердца приводит к быстрому падению АД до 0.

На уровень давления влияет количество циркулирующей кро­ви. При кровопотере давление снижается. АД зависит также от эластичности сосудистой стенки. Поэтому у пожилых людей (после 50 лет) в связи с потерей эластичности сосуда АД повыша­ется до 140/90 мм рт.ст.

Сопротивление сосуда, которое изменяется в зависимости от его просвета, влияет на уровень АД. Так, прием сосудосуживаю­щих препаратов приводит к увеличению сопротивления в сосуде и повышению АД.

Увеличение вязкости крови повышает артериальное давле­ние, уменьшение — снижает.

Возраст определяет величину АД. У новорожденных систоли­ческое давление равно 70 — 80 мм рт.ст, у ребенка первых лет жиз­ни — 80—120, подростка — 110—120, у взрослого человека 20-40 лет - 110/70-120/80, после 50 лет - 140-150/90 мм рт.ст. Физические упражнения повышают давление до 180 мм рт.ст. и более, особенно систолическое. Во время сна давление па­дает на 15—20 мм рт.ст.

Прием пищи, эмоции повышают систолическое давление. На уровень АД влияет положение тела в пространстве, так как сосудистая система находится в поле силы тяжести. В вертикаль­ном положении давление, создаваемое работой сердца, склады­вается с гидростатическим давлением. Поэтому давление в сосу­дах, расположенных ниже сердца, больше чем давление в сосу­дах, расположенных выше сердца. При горизонтальном положе­нии эти различия нивелируются. Так, в вертикальном положе­нии в сосудах стопы, т.е. на 125 см ниже сердца, гидростатичес­кое давление составляет 90 мм рт.ст. Сложив его со средним АД, получим: 100+90= 190 мм рт.ст. В артериях головного мозга (на 40 см выше сердца) АД снижается на 30 мм рт.ст., составляя 100-30 =70 мм рт.ст.

В настоящее время существуют два способа измерения АД. Первый — кровавый, прямой, применяется в остром эксперимен­те на животных, второй — бескровный, непрямой, используется для измерения давления на плечевой артерии у человека.

На кривой давления (рис.14), записанной на сонной артерии животного, различают волны 3 порядков: волны первого порядка, или пульсовые, обусловленные деятельностью сердца, волны второго порядка, или дыхательные, вдох сопровождается понижением АД, а выдох — повы­шением. Иногда, при не­достаточном кровоснаб­жении сосудодвигатель-ного центра (после кро-вопотери, при отравле­нии некоторыми ядами) регистрируются волны третьего порядка (Трау-бе—Геринга), каждая из которых охватывает как пульсовые, так и не­сколько дыхательных волн второго порядка.

Рис. 14. Кривая кровяного давления (запись на кролике в остром опыте):

о — волны первого порядка — пульсовые;

б — волны второго порядка — дыхательные;

в — волны третьего порядка (Траубе — Ге­ринга);

г — отметка времени с ценой деле­ния 0,3 с

 

В клинике наиболь­шее распространение по­лучил бескровный, не­прямой метод измерения АД с помощью сфигмоманометра Д.Рива-Роччи и выслушивания сосудистых тонов Н.С.Короткова на плечевой артерии ниже места пережатия ее манжеткой, в кото­рую нагнетается воздух выше максимального значения АД и до исчезновения пульса на лучевой артерии. Появление первого со­судистого тона после выпускания воздуха из манжетки обуслов­лено ударом о стенку артерии порции крови, проходящей через сдавленный участок сосуда. Этот момент соответствует систоли­ческому, или максимальному, давлению.

По мере снижения давления в манжетке, звуковые явления, создаваемые завихрениями крови в еще пережатой артерии, про­слушиваются достаточно хорошо. Затем они исчезают, так как со­суд открыт как во время систолы, так и во время диастолы, пре­пятствий для прохождения крови нет. Момент исчезновения то­нов Короткова соответствует диастолическому, или минимально­му, давлению.

Артериальный пульс

Артериальный пульс — это ритмические колебания стенки артерии, связанные с повышением давления во время систолы. Деятельность сердца создает два вида движения в артериальной системе: пульсовую волну и пульсирующее течение крови, или линейную скорость кровотока (в артериях она не более 50 см/с).

Пульсовая волна возникает в аорте во время фазы изгнания крови и распространяется со скоростью 4—6 м/с. Периферичес­ких артерий мышечного типа (например, лучевой) она достигает со скоростью 8—12 м/с. С возрастом эластичность артерий сни­жается и скорость распространения пульсовой волны (СРПВ) возрастает. Она может увеличиваться при повышении АД в связи с увеличением напряжения сосудистой стенки. СРПВ претерпева­ет значительные изменения под действием лекарственных препа­ратов.

Артериальный пульс можно зарегистрировать с помощью приборов сфигмографов. Кривая пульса называется сфигмограм­мой.

Различают центральный пульс — пульс на аорте и прилегаю­щих к ней артериях (сонной, подключичной) и периферический — пульс на лучевой, бедренной и других артериях.

На кривой центрального пульса (рис.15) имеется восходящая часть — анакрота, обусловленная повышением давления и рас­тяжением стенки артерии в начале фазы изгнания. В конце пе­риода изгнания перед закрытием полулунных клапанов происхо­дит внезапное падение давления в аорте, при этом регистрирует­ся выемка, или инцизура. Далее происходит захлопывание полу­лунных клапанов и возникает вторичная волна повышения дав­ления. Ей соответствует дикротический подъем, или зубец, после которого регистрируется катакрота — спад пульсовой кривой, обусловленный диастолой сердца и падением давления в желу­дочках.

Центральный пульс отличается от периферического, тем что, начиная от вершины подъема кривой, может регистрироваться систолическое плато, обра­зованное ударной и остаточ­ной систолической волнами.

На кривой периферичес­кого пульса анакротический подъем более медленный, дикротический зубец менее вы­ражен и является результа­том интерференции цент­ральных и периферических волн.

 

Рис. 15. Сфигмограмма (по В.А.Зарубину):

/ — схема сфигмограммы; cd — анакрота; de — систолическое плато; gh — катакрота; f — инцизура; g — дикротический зубец; II — запись пульса на сонной артерии: a — запись пульса; б — отметка времени с ценой деления 0,7 с

 

Артериальный пульс от­ражает состояние сердечно­сосудистой системы и имеет несколько характеристик: частоту, ритм, быстроту, амплитуду, напряжение и форму. Частота пульса у здо­рового человека соответству­ет частоте сердечных сокра­щений. В покое она равна 60 — 80 в 1 минуту. Если пульс менее 60 в 1 минуту — это брадикардия, более 80 — тахикардия. Повышение температуры тела на 1° С сопровождается учащением пульса на 8 ударов в 1 ми­нуту.

Ритм пульса может быть правильным — это ритмичный пульс или неправильным — аритмичный (например, дыхательная арит­мия).

Быстрота пульса отражает скорость, с которой происходит повышение давления в артерии во время подъема пульсовой вол­ны и снижение во время ее спада. Различают быстрый и медлен­ный пульс, оба вида пульса наблюдаются при патологии аорталь­ных клапанов и аорты.

Амплитуда пульса — это амплитуда колебаний стенки сосуда, зависящая от систолического объема сердца, а также от эластич­ности сосудов: чем они более эластичны, тем меньше амплитуда пульса.

Напряжение пульса определяется тем сопротивлением стенки артерии, которая противодействует нажиму давящего пальца. Различают твердый и мягкий пульс. При высоком АД пульс стано­вится твердым, «проволочным».

По форме пульс может быть дикротическим или анакротиче-ским в зависимости от степени выраженности дикротического зубца.

Микроциркуляция

Термином «микроциркуляция» обозначают ток крови и лим­фы по мельчайшим кровеносным и лимфатическим сосудам, пи­тающим любой орган, а также транспорт воды, газов и различных веществ (в том числе и лекарственных) между микрососудами и интерстициальным пространством.

Микрососуды — это главное звено сосудистой системы. Они выполняют целый ряд функций:

1. Участвуют в перераспределении крови в организме в зави­симости от его потребностей.

2. Создают условия для обмена веществ между кровью и тка­нями.

3. Играют компенсаторно-приспособительную роль при воз­действии экстремальных факторов среды — переохлаждение, пе­регревание и др.

В состав внутриорганного микроциркуляторного русла вхо­дят следующие сосуды: артериолы, прекапилляры, или метаартериолы, прекапиллярные сфинктеры, капилляры, посткапилляр­ные венулы, венулы и артериовенозные анастомозы. К кровенос­ным сосудам, расположенным в интерстициальном пространстве, примыкают замкнутые лимфатические капилляры и мелкие лимфатические сосуды.

Рис. 16. Схема артериовенозного анастомоза:

/ — артериола; 2 — артериовенозный анастомоз; 3 — капилля­ры; 4 — венула

Совокупность всех вышеперечисленных элементов микроциркуляторного русла называется микроциркуляторной едини­цей, или «модулем» (рис.16). Артериолы — это тонкие сосуды ди­аметром 70 мкм, содержат кольцевой слой гладких мышц, сокращение которых создает сопротивление кровотоку, поэтому их называют резистивными сосудами. Их функция — регуляция уровня АД в артериях. При уменьшении просвета артериолы АД в артериях увеличивается, при увеличении - падает. И.М. Сеченовназвал артериолы «кранами сосудиетой системы». Артериальное давление в артериолах равно нозный 60 - 80 мм рт.ст.

Прекапилляры, или метаартериолы, имеют диаметр от 7 до 16 мкм. В них отсутствуют эластические элементы, но их мышеч­ные клетки обладают автоматией, т.е. способностью спонтанно генерировать импульсы. Их особенность — большая чувствитель­ность к химическим веществам, в том числе к сосудосуживаю­щим и сосудорасширяющим.

Каждый прекапилляр заканчивается прекапиллярным сфинктером. Это последнее звено, в котором встречаются гладко-мышечные клетки. От состояния сфинктера зависит число от­крытых и закрытых капилляров и появление так называемых «плазменных» капилляров, по которым протекает только плазма без форменных элементов, например, после кровопотери, при ма­локровии. Прекапиллярные сфинктеры также находятся преиму­щественно под контролем гуморальных факторов и химических веществ, растворенных в крови. Так, хорошо известный антаго­нист кальция — нифедипин (коринфар), а также бета-адреноблокатор — анаприлин (обзидан) расширяют Прекапиллярные сфинктеры, улучшают капиллярную фильтрацию и снижают ар­териальное давление.

Капилляры — самое важное звено в системе микроциркуля­ции, это обменные сосуды, обеспечивающие переход газов, во­ды, питательных веществ из сосудистого русла в ткани и из тка­ней в сосуды. Всего у человека 40 млрд капилляров. Капилля­ры — это тончайшие сосуды диаметром 5—7 мкм и длиной от 0,5 до 1,1 мм. Они тесно примыкают к клеткам органов и тканей, об­разуя обширную обменную поверхность, равную 1000— 1500 м², хотя в них и содержится всего 200—250 мл крови. Капилляр не имеет сократительных элементов, у него 2 оболочки: внутрен­няя — эндотелиальная и наружняя — базальная, в которую впа­яны клетки-перициты.

Различают три типа капилляров: 1. Соматический — эндотелий капилляра не имеет фенестр и пор, а базальный слой непре­рывный (капилляры скелетных и гладких мышц, кожи, коры боль­ших полушарий). Капилляры данного типа непроницаемы или почти непроницаемы для крупных молекул белка, но хорошо про­пускают воду и растворенные в ней минеральные вещества. 2. Висцеральный — имеет фенестрированный эндотелий и сплош­ную базальную мембрану. Этот тип капилляров расположен в ор­ганах (почки, кишечник, эндокринные железы), секретирующих и всасывающих большие количества воды с растворенными в ней веществами. 3. Синусоидный — это капилляры с большим диамет­ром, между эндотелиоцитами имеются щели, базальная мембрана прерывиста или может полностью отсутствовать. Через их стенки хорошо проникают макромолекулы и форменные элементы кро­ви. Такого типа капилляры находятся в печени, костном мозге, се­лезенке.

Количество функционирующих капилляров зависит от состо­яния органа. Так, в покое открыто только 25 - 35% всех капилля­ров. Кровь поступает в капилляр под давлением 30 мм рт.ст., а вы­ходит под давлением 10 мм рт.ст. и течет по капилляру с очень ма­ленькой скоростью, всего 0,5 мм/с, что создает благоприятные ус­ловия для протекания обменных процессов между кровью и тка­нями.

Посткапиллярные венулы — это первое звено емкостной час­ти микроциркуляторного русла. Наряду с эндотелиальными и гладкомышечными клетками в стенке вен появляются соединительнотканные элементы, придающие ей большую растяжи­мость. Диаметр этих сосудов составляет от 12 мкм до 1 мм, давле­ние — 10 мм рт.ст., скорость кровотока — 0,6—1 мм/с. Постка­пиллярные венулы наряду с капиллярами относят к обменным со­судам, через стенку которых способны проходить высокомолеку­лярные вещества.

Артериовенозные анастомозы, или шунты — это сосуды, со­единяющие артериолу с венулой, минуя или в обход капиллярной сети. Они находятся в коже, легких, почках, печени, имеют гладкомышечные элементы и, в отличие от других сосудов, большое количество рецепторов и нервных окончаний, обеспечивающих регуляцию кровотока. Основные функции анастомозов заключа­ются: 1) в перераспределении крови к работающему органу, 2) оксигенации венозной крови; 3) поддержании постоянной темпера­туры в данном органе или участке тела — терморегуляторная функция; 4) увеличении притока крови к сердцу.

В системе микроциркуляции различают два вида кровотока:

1. Медленный, транскапиллярный, преобладает в состоянии по­коя, обеспечивает обменные процессы. 2. Быстрый, юкстакапил-

лярный, через артериовенозные анастомозы, преобладает в со­стоянии функциональной активности, например, в мышцах при физической нагрузке. Так, 1 мл крови проходит через капилляры за б ч, а через артериовенозные анастомозы — всего за 2 с.

1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: