Параметры гемодинамики

Лекция

ФИЗИОЛОГИЯ СОСУДОВ

Большой и малый круги кровообращения. Морфофункциональная классификация сосудов. Гемодинамические законы. Артериальное давление. Методы определения. Венозное давление, его значение. Артериальный и венозный пульс, механизмы возникновения. Микроциркуляторное русло, его характеристика. Сосудосуживающие и сосудорасширяющие нервы. Понятие о сосудистом тонусе. Гуморальная и рефлекторная регуляция сосудистого тонуса. Рефлексогенные зоны. Сосудодвигательный центр, его организация.

 

Физиология сосудов не может быть отдельной от физиологии сердца. Рассказать о большом и малом кругах кровообращения. Оба круга кровообращения работают синхронно, взаимодействуют друг с другом. Большой круг кровообращения- доставка питательных веществ и кислорода, в малом- связь между внешней средой –диффузия кислорода в альвеолы. В большом круге кровообращения содержится 84% крови.

 

Показатели	Большой круг кровообращения	Малый круг кровообращения
объем крови	84% всей крови	9%
Давление крови	120 на 70 мм.рт.ст.	22 на 8 мм.рт.ст
Линейная скорость движения крови	в среднем около 0,3 м/сек, а нижняя граница около 70 см/сек	верхние величины -около 5 см/сек нижние - около 1 см/сек

 

Морфофункциональная классификация сосудов

1. Амортизирующие сосуды или сосуды эластического типа – аорта, легочная артерия, и др. крупные артерии, которые расположены близко к сердцу. Их стенки содержат много эластических элементов. Следовательно, они сглаживают изменения АД, которые возникают при систоле.

2. Резистивные сосуды или сосуды сопротивления - концевые артерии, артериолы. Имеют небольшой просвет, но толстую мышечную стенку из гладко-мышечных клеток. Эти сосуды очень хорошо изменяют свой просвет. Они оказывают сопротивление току крови. Они являются основными источниками регуляции кровообращения в органах, участвуют в перераспределительных реакциях крови.

У пациентов, страдающих гипертиреозом (болезнь Грейвса), повышение уровня основного обмена веществ часто сочетается с расширением артериол. Снижение их сопротивления уменьшает демпфирование пульсации АД, что проявляется в виде пульсации в капиллярах, которую можно наблюдать в ногтевых ложах у пациентов, страдающих этим заболеванием.

3. Сосуды-сфинктеры - последние участки прекапиллярных артериол. Как и резистивные сосуды имеют выраженную стенку, представленную ГМК. Через сосуды-сфинктеры обеспечивается кровенаполнение капилляров. Один сосуд-сфинктер может обеспечивать кровенаполнение около 100 капилляров.

Если просвет увеличен, то в общей артериальной системе давление низкое, но за счет этого все капилляры максимально заполнены кровью. Если просвет сосуда снижен- давление увеличивается, почти все капилляры не заполнены кровью, они закрыты. Регулируя просвет и артериолы и сосуды-сфинктеры обеспечивают их максимальное кровенаполнение или не обеспечивают кровью. Сосуды управляются через гуморальные факторы (гормоны), местные механизмы (О2, СО2 в крови, продуктами метаболизма).

4. Обменные сосуды или капилляры. Движение крови медленное. Капилляры самые многочисленные сосуды (около 40 лн. в организме человека). Если какой-нибудь орган находится в активном состоянии, то максимально открыты все капилляры, а в другом участке, который неактивен, большая часть капилляров закрыта. При физических нагрузках капилляры открываются в работающих мышцах, а в ЖКТ- сужены.

5. Емкостные сосуды- венулы, средние вены, крупные вены. Мышечная стенка гораздо тоньше, следовательно, они могут вмещать большой объем крови (особенно печеночная вена, вены почек, легких). Вены это одно из кровяных депо, до 35% крови сосредоточено в них.

 

6. Шунтирующие сосуды- объединяют между собой артериальную и венозную часть и представлены не во всех частях тела, а только на периферии- в стопе, в области носа, уха. Они являются регуляторами периферического кровообращения и выполняют функцию терморегуляции. Если ноги всегда холодные, то это признак недостаточности периферического кровообращения.

Резюме

1. Кровеносная система состоит из насоса (сердце), системы распределяющих и собирающих трубок (кровеносные сосуды) и обширной системы тонких сосудов, обеспечивающих быстрый обмен веществ между тканями и кровью.

2. Наибольшее сопротивление движению крови и, как следствие, наибольшее падение давления в артериальной системе, наблюдается на уровне малых артерий и артериол.

3. Пульсация давления демпфируется за счет эластичности стенок артериол и сопротивления, производимого трением в малых артериях и артериолах, так что движение крови в капиллярах преимущественно равномерное (не пульсирующее).

4. Скорость движения крови обратно пропорциональна общей площади поперечного сечения сосудов на любом участке сосудистой системы.

5. Большая часть крови, содержащейся в сосудах большого круга кровообращения, находится в венозной части.

 

Основы гемодинамики

Гемодинамика - это наука, которая занимается изучением законов, обеспечивающих движение крови.

Движение крови происходит из области высокого давления в область низкого, т.е. кровь течет от сосудов с высоким давлением к сосудам с более низким давлением.

Параметры, обеспечивающие нормальную гемодинамику:

1. Сопротивление кровотоку ® - зависит от размера сосуда (его поперечного сечения) и вязкости крови.

Формула Пуазейля:

R=8pl/Пr4             

где р- вязкость крови,

l-длина сосуда,

Пr4- поперечное сечение (радиус сосуда)

Можно рассчитать и по другому. Если неизвестны р и l, то R=(P1-P2)/Q

P1- давление в начале сосуда

Р2- давление в конце сосуда

Q- величина кровотока через этот участок (объемный кровоток через этот участок)

Сердце является главной движущей силой крови, насосом, обеспечивающим движение крови по сосудам.

При некоторых заболеваниях артерий, особенно у пациентов, страдающих гипертонией, субэндотелиальный слой сосудов имеет тенденцию к локальной дегенерации, так что небольшие участки эндотелия могут лишиться нормальной связи с субэндотелиальным слоем. Вязкостное сопротивление, действующее на стенку артерии, может вызвать разрыв (трещину) эндотелия на границе между участком с нормальной поддержкой субэндотелиальным слоем и участком, где эндотелий лишен этой поддержки. Кровь затем может затекать из просвета сосуда в трещину и распределяться между различными слоями стенки артерии. Это заболевание наз расслаивающейся аневризмой. Чаще всего оно поражает участки аорты, расположенные ближе к сердцу, и является чрезвычайно серьезным. Одна из причин– высокая скорость кровотока в этих участках, и как следствие, высокое напряжение сдвига на эндотелиальной выстилке стенок сосуда. Напряжение сдвига, действующее на стенку сосуда, также изменяет многие другие функции сосудов, такие как проницаемость сосудов для большинства молекул, биосинтетическая активность клеток эндотелия, целостность форменных элементов крови и свертываемость крови. Увеличение напряжения сдвига на эндотелий стенок сосудов является еще и эффективным стимулом для высвобождения оксида азота из клеток эндотелия, которая является мощным вазодилятатором.

Кровоток может быть двух типов:

1. ламинарный или слоистый кровоток (основной) вдоль стенки находится плазма, она почти неподвижна, а центральная часть продвигается с определенной скоростью. Форменные элементы продвигаются параллельно оси сосуда.

2. турбулентный тип течения крови - в местах сужения сосудов. При разветвлении артерий на более мелкие. При этом форменные элементы передвигаются перпендикулярно оси сосуда. Когда в систолу происходит выброс крови, кинетическая энергия обеспечивает ее движение. Порция крови растягивает стенки сосудов, часть основной кинетической энергии в конце систолы переходит в потенциальную энергию растянутой стенки аорты. После окончания систолы стенки аорты и других крупных артерий приходят в нормальное состояние. И в тот момент, когда эластические элементы обеспечивают возвращение в нормальное состояние, потенциальная энергия снова переходит в кинетическую и обеспечивает проталкивание крови дальше в диастолу.

Непрерывность движения крови обеспечивается в первую очередь эластичностью крупных артерий и их сокращением, т.е. поперечным сечением артерий. Аорту вместе с крупными артериями называют компрессионным насосом.

Турбулентность обычно сопровождается слышимой вибрацией. Когда в сердечно-сосудистой системе присутствует турбулентный поток, он может быть выявлен при физическом осмотре как шум. При тяжелой анемии можно обнаружить функциональные шумы сердца (возникают не вследствие структурных аномалий). Физиологической основой этих шумов явл: 1). пониженная вязкость крови при анемии 2). Повышенная скорость кровотока, связанная с увеличенным сердечным выбросом, который как правило происходит у пациентов, страдающих анемией.

Вероятность образования тромбов гораздо выше при турбулентном течении, чем при ламинарном. Одна из проблем использования искусственных клапанов сердца при хирургическом лечении порока клапана сердца состоит в том, что из-за них могут образовываться тромбы. Тромб может сместиться и закупорить важнейший кровеносный сосуд. Поэтому важно проектировать искусственные клапаны так, чтобы предотвращать возникновение турбулентности.

Параметры гемодинамики

1. Сопротивление кровотоку (см выше).

2. Объемная скорость кровотока

3. Линейная скорость кровотока

2. Объемная скорость кровотока - характеризует количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда в единицу времени.

3. Линейная скорость кровотока - характеризует скорость продвижения какой-либо частицы крови при ламинарном течении крови (вводят изотопы и следят на экране за движением метки). Линейная скорость кровотока определяет скорость течения крови по сосуду. Она зависит:

1. от поперечного сечения сосуда. Аорта, как самый крупный сосуд, имеет самое большое поперечное сечение. Но это единственный сосуд. Если взять все капилляры, то их суммарное поперечное сечение больше в тысячу раз, чем в аорте. В аорте скорость движения крови самая высокая.

 

Аорта	0,3-0,2 м/с
артерии	0,15-0,1 м/с
артериолы	0,2-0,3 см/с
капилляры	0,03-0,01 см/с
вены	0,1-0,05 м/с

 

В венах, когда кровь собирается в более крупные сосуды и суммарное поперечное сечение уменьшается, что ведет к увеличению скорости кровотока. Пульсирующий характер движения крови гасится в капиллярах.

Скорость кругооборота крови и по большому и по малому кругам кровообращения в среднем составляет 23 сек. Это не совсем верно, нужно измерять в систолах, это составит 27 систол.

Давление крови в разных участках сосудистого русла.

Основная функция артерий- создание постоянного напора, под которым кровь движется по капиллярам. Регуляторами движения крови являются артериолы, но тем не менее общая артериальная система является основной для обеспечения давления в капиллярах.

Резюме

1. Сосудистая система состоит из двух главных подразделов, расположенных последовательно (переходящих один в другой): большого круга кровообращения и легочного круга кровообращения.

2. Каждый подраздел включает в себя разные типы кровеносных сосудов (напр. Артерии, артериолы, капилляры), которые расположены последовательно, одни являются продолжением других. Обычно сосуды одного типа расположены параллельно друг другу.

3. Средняя линейная скорость кровотока (v) в кровеносном сосуде определенного типа прямо пропорциональна общему кровотоку (Qt), прокачиваемому сердцем, и обратно пропорциональна общей площади поперечного сечения (А) всех параллельных сосудов этого типа (т.е. v=Qt/A).

4. Боковое давление в кровотоке уменьшается по мере увеличения его линейной скорости; уменьшение бокового давления пропорционально квадрату скорости. Эти изменения, впрочем, незначительны, кроме случаев, когда объемная скорость кровотока очень высока.

5. При равномерном и ламинарном потоке в сосудах, более крупных, чем артериолы, объемная скорость кровотока (Q), пропорциональна падению давления (Pi-Po), происходящему по мере продвижения крови по сосуду, и радиусу r в четвертой степени и обратно пропорциональна длине сосуда (l) и вязкости (η) жидкости, т.е. Q=πr⁴(Pi-Po)/8 ηl (закон Пуазейля).

6. Общее сопротивление последовательно расположенных сосудов равно сумме сопротивлений отдельных сосудов.

7. У параллельно расположенных сосудов обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных участков.

8. Поток становится турбулентным: 1) при высокой линейной скорости потока, 2) низкой вязкости жидкости, 3) высокой плотности жидкости, 4) большом диаметре трубки, 5) неровных стенках сосуда.

9. Движение крови в очень маленьких кровеносных сосудах неньютоновское (т.е. закон Пуазейля неприменим).

10. Структурная вязкость крови уменьшается при увеличении скорости сдвига (объемной скорости кровотока) и уменьшении размеров трубки.

Гемодинамические факторы, влияющие на давление:

1. Работа сердца (обеспечивает величину АД)

2. Объем циркулирующей крови и ее вязкость

3. Периферическое сопротивление сосудов.

Негемодинамические факторы, влияющие на АД:

1. Влияние вегетативной нервной системы

2. Гуморальные факторы

 

Давление крови, это то давление, с которым кровь давит на стенки сосудов при систоле и диастоле сердца (т.е. при работе сердца). Так как кровь течет по различным сосудам, выделяют

1. артериальное давление

2. давление в микроциркуляторном русле- в капиллярах

3. венозное давление.

Сердце может сокращаться и расслабляться, следовательно, есть максимальное или систолическое давление, которое в норме составляет 110-120 мм.рт.ст.. Диастолическое давление возникает во время диастолы, составляет 60-80 мм.рт.ст. Пульсовое давление - разность межу СД и ДД, если СД и ДД зависят от работы сердца, то ПД- зависит от систолического объема крови, которое в норме составляет 60-70 мл. Среднее давление - более стабильная величина, чем СД и ДД, оно редко изменяется при кратковременном изменении функционального состояния. Если это происходит, то говорят о нарушении в системе кровообращения.

Кровь не течет по артериям и венам равномерно, имеется пульсация.

Среднее давление - это такое давление, которое может проявляться без учета пульсообразного характера движения крови, но при том же гемодинамическом эффекте. Оно усреднено по времени. Есть математический способ определения Рср:

Рср=(Рдиаст+Р пульсовое)/2 – для центральных сосудов

Рср=(Рдиаст+Р пульсовое)/3 – для периферических сосудов.

АД может изменяться в зависимости от пола, возраста. У женщин до 40 лет преобладает гипотония, а затем в связи с менопаузой- гипертония резкая.

Объем циркулирующей крови влияет на АД, т.к. обильная кровопотеря снижает АД, (80% крови сосредоточено в большом круге кровообращения, 8-9%- в малом, в сердечной мышце около 8-9% всего объема). Чем больше в крови эритроцитов, тем больше вязкость и следовательно, тем выше АД.

При переливании крови, кровезаменителей ОЦК увеличивается и влияет на АД. Периферическое сопротивление сосудов- влияет на АД. По мере разветвления сосудов их диаметр уменьшается и растет периферическое сопротивление.

Сосуд	диаметр	среднее давление
аорта	20 мм	120 мм.рт.ст.
крупные артерии	15 мм	110 мм.рт.ст.
средние артерии	0,1 мм	90-95 мм.рт.ст
артериолы	0,05 мм	35-45 мм.рт.ст
капилляры	0,006 мм	артериальный конец-30-35 мм.рт.ст венозный конец- 10-15 мм.рт.ст.
венулы	5-8 мм	5-10 мм.рт.ст.
крупные вены	10-15 мм	0-2 мм.рт.ст.

 

Артериолы ответственны за создание периферического сопротивления, т.к происходит резкое снижение АД. Артериолы обеспечивают кровью определенные участки организма и за счет толстого гладкомышечного слоя могут менять просвет. Одна артериола обеспечивает кровью до 50-100 капилляров (при широком просвете), а если просвет узкий- то капилляры не получают достаточного количества крови.

 

Р=МОК*R  величина АД=Р, R-периферическое сопротивление сосудов

= вязкость,

l- длина сосуда        МОК=ЧСС*УОК

 

Методы измерения АД:

1. Инвазивные - позволяют прямо измерять давление в сосуде. Впервые кровавым методом определил давление Клод Бернар в 19 веке.

2. Неинвазивный метод. Их два: а) Короткова (аускультативный), т.к. нужен фонендоскоп для выслушивания сосудистых тонов.

б) метод Рива-Роччи, пальпаторный. Не предусматривает применение фонендоскопа, определяется только СД.

 

На сфигмограмме волны трех порядков:

1 порядка- пульсовые, связаны с систолой и диастолой сердца, в минуту у человека от 60 до 80.

2 порядка- дыхательные, в минуту у человека от 16 до 20. Во время вдоха давление в малом круге увеличивается, а в большом- снижается.

3 порядка- тонические волны, связаны с состоянием сосудо- двигательного центра. Их около 4-5 в минуту.

 

Величина АД в разных участках сосудистого русла:

когда человек находится в горизонтальном положении:

 

 

гипотония наблюдается чаще у молодых людей, когда СД ниже 110 мм.рт.ст.(100/70 или 90/60)

гипертония- 140/80, в основном меняется СД,т.к. зависит от эластичности сосудов, УОК, МОК, периферического сопротивления сосудов.

ДД изменяется незначительно.

Артериальный пульс - это максимальное растяжение стенки сосуда, связанное с систолой сердца. Его можно регистрировать на крупных артериях, расположенных поверхностно- сонной, височной, плечевой, бедренной, тыльной артерии стопы.

Пульс центральный - в сосудах, расположенных ближе к сердцу. Пульс периферический, скорость распространения пульсовой волны больше скорости течения крови и в среднем в аорте 4-6 м/с, в крупных артериях- 6-9 м/с. Чем больше эластичность сосуда, тем меньше скорость распространения пульсовой волны. Следовательно, у молодых скорость распространения пульсовой волны ниже, а в пожилом возрасте, когда снижается эластичность сосудддов, скорость распространения пульсовой волны выше.

Метод регистрации артериального пульса- сфигмография. Кривая – сфигмограмма. Восходящая часть – анакрота, нисходящая- катакрота, на ней есть инцизура и подъем (дикротический зубец). Анакрота связана с растяжением стенки сосуда, которая максимальна на пике, небольшие волны на кривой отражают эластичность сосуда. Чем жестче стенки сосудов, тем меньше дополнительных волн. Во время инцизуры кровь из аорты стремится попасть в желудочек, т.к. в нем давление стало ниже. Но клапаны левого желудочка закрылись и волна отразившись от закрытых клапанов, растягивает стенку аорты.

 

Характеристиками артериального пульса являются:

1. частота

2. ритмичность

3. высота пульса – высокий (связан с высоким АД, при малой эластичности сосудов, при большом систолическом выбросе) и низкий (связан с высокой эластичностью сосудов, малым УОК).

Пульс бывает быстрый (при атеросклерозе) и медленный (при сужении аортального отверстия).

Напряженность пульса- твердый и мягкий пульс (напрямую зависит от величины АД).

 

Венозное давление

Вены - емкостные сосуды, в них помещается до 60% крови, они являются депо крови. Они имеют тонкую стенку. Венозное давление зависит от тонуса вен, от емкости венозного русла. При понижении тонуса вен резко падает систолическое давление, диастолическое давление особенно не изменяется. Венозное давление не зависит от пола и возраста, а зависит от:

1. положения тела- в горизонтальном положении

 

в вертикальном положении 

 

 

если человек долго находится в вертикальном положении, то ухудшается венозный возврат.

Факторы движения крови по венам:

1. клапаны в стенках вен “кармашки”, важны для вен нижних конечностей.

2. “мышечный насос”- сокращение скелетных мышц, где расположены вены.

3. “дыхательный насос”- отрицательное давление в грудной клетке во время вдоха (присасывающее действие грудной клетки во время вдоха).

4. присасывающее действие самого сердца- 1?3 по верхней полой вене, а 2/3 по нижней полой вене. Давление в предсердиях составляет 0- (-2) мм.рт.ст., если оно будет еще более отрицательным, то вены спадаются и кровь не поступает.

 

Венный (венозный) пульс – не имеет решающего клинического значения, регистрируется на яремной вене и связан с прекращением оттока крови во время систолы сердца из крупных вен к сердцу. Скорость распространения пульсовой волны в венах ниже, чем в артериях, т.к. почти нет эластических волокон и скорость составляет 1-2 м/сек.