Тема: физиология сосудистой системы. Основные принципы гемодинамики.

Распределение периферического сопротивления
Сопротивление в аорте, больших артериях и относительно длинных артериальных ответвлениях составляет лишь 19% от общего сосудистого сопротивления. На долю же конечных артерий и артериол приходится почти 50% этого сопротивления. Т.о., почти половина периферического сопротивления приходится на сосуды длиной порядка всего несколько мм. Это колоссальное сопротивление связано с тем, что диаметр концевых артерий и артериол относительно мал, и это уменьшение просвета полностью не компенсируется ростом числа параллельных сосудов. Сопротивление в капиллярном русле – 25%, в венозном русле в венулах – 4%, во всех остальных венозных сосудах – 2%.
И
4% 2%
19%

25% 50%

2% - вены
4% - венулы
19% - аорта и большие артерии
25% - капилляры
50% - артериолы
так: артериолы играют двоякую роль: участвуют в поддержании периферического сопротивления и через него в формировании необходимого системного артериального давления. С другой – за счет изменения сопротивления обеспечивают перераспределение крови в организме: в работающем органе сопротивление артериол снижается, приток крови к органу увеличивается, но величина общего периферического сопротивления остается постоянной за счет сужения артериол других сосудистых областей. Это обеспечивает стабильный уровень артериального давления.


Линейная скорость кровотока выражается в см/сек. Ее можно рассчитать, зная количество крови, изгнанное сердцем в минуту (объемная скорость кровотока) и площадь сечения кровеносного сосуда.
Линейная скорость V отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной скорости, деленной на суммарную площадь сечения сосудистого русла:
V =
Линейная скорость, вычисленная по этой формуле, есть средняя скорость. В действительности же линейная скорость величина непостоянная, так как отражает движение частиц крови в центре потока вдоль сосудистой оси и у сосудистой стенки (ламинарное движение – слоистое: в центре движутся частицы – форменные элементы, а у стенки – слой плазмы). В центре сосуда скорость максимальная, а у стенки сосуда она минимальная в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку.
Изменение линейной скорости тока крови в разных частях сосудистой системы.
Самое узкое место в сосудистой системе (имеется в виду суммарный просвет сосудов) – аорта; её диаметр = 4 см², здесь самое минимальное периферическое сопротивление и самая большая линейная скорость: в аорте – 50 см/сек.
По мере расширения русла скорость снижается. В артериолах самое «неблагополучное» соотношение длины и диаметра, поэтому здесь самое большое сопротивление и наибольшее падение скорости. Но за счет этого при входе в капиллярное русло кровь имеет наименьшую скорость, необходимую для обменных процессов – 0,3-0,5 мм/сек. Этому способствует и фактор расширения (максимального) сосудистого русла на уровне капилляров (общая площадь их сечения – 3200 см²). Суммарный просвет сосудистого русла является определяющим фактором в формировании скорости системного кровообращения.
Кровь, оттекающая от органов, поступает через венулы в вены. Происходит укрупнение сосудов, параллельно суммарный просвет сосудов уменьшается. Поэтому линейная скорость кровотока в венах опять увеличивается (по сравнению с капиллярами). Линейная скорость – 10-15 см/сек, а площадь поперечного сечения этой части сосудистого русла – 6-8 см². В полых венах скорость кровотока – 20 см/сек.
Таким образом: в аорте создается наибольшая линейная скорость движения артериальной крови к тканям, где при минимальной линейной скорости в микроциркуляторном русле происходят все обменные процессы, после чего по венам с увеличивающейся линейной скоростью уже венозная кровь поступает через «правое сердце» в малый круг кровообращения, где происходят процессы газообмена и оксигенации крови.
Механизм изменения линейной скорости кровотока
Объем крови, протекающей в 1 мин через аорту и полые вены и через легочную артерию и легочные вены, одинаков, т.е. отток крови от сердца соответствует ее притоку. Из этого следует, что объем крови, протекающий в 1 мин через всю артериальную систему или все артериолы, через все капилляры или всю венозную систему как большого, так и малого круга кровообращения, одинаков. При постоянном объеме крови, протекающей через любое общее сечение сосудистой системы, линейная скорость кровотока не может быть постоянной. Она зависит от общей ширины данного отдела сосудистого русла. Это следует из уравнения, выражающего соотношение линейной и объемной скорости: ЧЕМ БОЛЬШЕ ОБЩАЯ ПЛОЩАДЬ СЕЧЕНИЯ СОСУДОВ, ТЕМ МЕНЬШЕ ЛИНЕЙНАЯ СКОРОСТЬ КРОВОТОКА. В кровеносной системе самым узким местом является аорта. При разветвлении артерий, несмотря на то, что каждая ветвь сосуда уже той, от которой она произошла, наблюдается увеличение суммарного русла, так как сумма просветов артериальных ветвей больше просвета разветвившейся артерии. Наибольшее расширение русла отмечается в капиллярах большого круга кровообращения: сумма просветов всех капилляров примерно в 500-600 раз больше просвета аорты. Соответственно этому кровь в капиллярах движется в 500-600 раз медленнее, чем в аорте.
В венах линейная скорость кровотока снова возрастает, так как при слиянии вен друг с другом суммарный просвет кровяного русла суживается. В полых венах линейная скорость кровотока достигает половины скорости в аорте.
ВЛИЯНИЕ РАБОТЫ СЕРДЦА НА ХАРАКТЕР КРОВОТОКА И ЕГО СКОРОСТЬ:
В связи с тем, что кровь выбрасывается сердцем отдельными порциями,

1. 
   кровоток в артериях имеет пульсирующий характер. Поэтому линейная и объемная скорости непрерывно меняются: они максимальны в аорте и легочной артерии в момент систолы желудочков и уменьшаются во время диастолы.
   
2. 
   В капиллярах и венах кровоток постоянен, т.е. линейная скорость его постоянна. В превращении пульсирующего тока крови в постоянный имеют значение свойства артериальной стенки: в сердечно-сосудистой системе часть кинетической энергии, развиваемой сердцем во время систолы, затрачивается на растяжение аорты и отходящих от нее крупных артерий. В результате в этих сосудах образуется эластическая, или компрессионная, камера, в которую поступает значительный объем крови, растягивающий ее; при этом кинетическая энергия, развитая сердцем, переходит в энергию эластического напряжения артериальных стенок. Когда систола заканчивается, растянутые стенкиартерий стремятся спадаться и проталкивают кровь в капилляры, поддерживая кровоток во время диастолы.
   

Методики исследования линейной и объемной скорости кровотока
1. Ультразвуковой метод исследования – к артерии на небольшом расстоянии друг от друга прикладывают две маленькие пьезоэлектрические пластинки, которые способны преобразовывать механические колебания в электрические и обратно. На первую пластинку подают электрическое напряжение высокой частоты. Оно преобразуется в ультразвуковые колебания, которые передаются с кровью на вторую пластинку, воспринимаются ею и преобразуются в высокочастотные электрические колебания. Определив, как быстро распространяются ультразвуковые колебания по току крови от первой пластинки ко второй, и против тока крови в обратном направлении, рассчитывают скорость кровотока: чем быстрее ток крови. тем быстрее будут распространяться ультразвуковые колебания в одном направлении и медленнее – в противоположном.
2. Окклюзионная плетизмография (окклюзия – закупорка, зажатие) – метод, позволяющий определить объемную скорость регионарного кровотока. Методика состоит в регистрации изменений объема органа или части тела, зависящих от их кровенаполнения, т.е. от разности между притоком крови по артериям и оттоком ее по венам. Во время плетизмографии конечность или ее часть помещают в герметически закрывающийся сосуд, соединенный с манометром для измерения малых колебаний давления. При измерении кровенаполнения конечности изменяется ее объем, что вызывает увеличение или уменьшение давления воздуха или воды в сосуде, в который помещена конечность: давление регистрируется манометром и записывается в виде кривой – плетизмограммы. Для определения объемной скорости кровотока в конечности на несколько секунд сжимают вены и прерывают венозный отток. Поскольку приток крови по артериям продолжается, а венозного оттока нет, увеличение объема конечности соответствует количеству притекающей крови.
ВЕЛИЧИНА КРОВОТОКА В ОРГАНАХ НА 100 г МАССЫ