Давление крови в сосудах
Очень важным показателем состояния организма человека является давление крови.
Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и сопротивлением стенки сосуда.
В разных сосудах оно неодинаково. Разность давления в различных участках кровеносной системы обеспечивает непрерывный ток крови по сосудам из области большего давления в область меньшего.
Наиболее высоко давление крови в аорте (120 мм рт. ст.). По мере продвижения крови по сосудам, оно постепенно уменьшается, достигая наименьшей величины в верхней и нижней полых венах. В крупных венах грудной полости давление практически равно атмосферному. Давление крови в капиллярах снижается до 15 мм рт. ст.
Если давление крови резко снижается (например, при больших потерях крови), то ткани (прежде всего мозг) перестают получать достаточное количество кислорода и питательных веществ. Человек становится вялым, сонливым, ему трудно усваивать новую информацию и вспоминать ранее изученный материал. При значительном снижении давления крови происходит потеря сознания и, если не принять мер для поднятия давления, человек может погибнуть.
В том случае когда давление в кровеносных сосудах сильно повышается и они не выдерживают большую нагрузку, возникает угроза разрушения капилляров – кровоизлияние.
Измерение давления
Кровяное давление обычно измеряют в плечевой артерии с помощью манометра.
У здоровых людей в состоянии покоя в среднем двление равно 120 мм рт. ст. в момент сокращения сердца (максимальное давление), а в момент расслабления - 70-80 мм рт. ст. при расслабленном сердце (минимальное давление).
Стойкое повышение артериального давления у человека называют гипертонией .
Стойкое понижение артериального давления у человека называют гипотонией .
Скорость тока крови
Скорость тока крови - важный показатель кровообращения.
По различным участкам кровеносного русла кровь течет с разной скоростью, которая зависит от сопротивления, оказываемого стенками сосудов, и от суммарной площади поперечного сечения всех сосудов.
В аорте скорость тока крови наибольшая - примерно 2,5 м/с.
Суммарный просвет всех капилляров примерно в 1000 раз больше просвета аорты, поэтому кровь течёт в них в тысячу раз медленнее - примерно 0,5–1,2 м/с.
Медленное течение крови по капиллярам способствует обмену веществ и газов между тканями и кровью: питательные вещества успевают проникнуть в клетки, а продукты их жизнедеятельности и углекислый газ поступить в кровь.
Перераспределение крови в организме
Снабжение кровью различных органов зависит от интенсивности их работы. К работающему органу, нуждающемуся в кислороде и питательных веществах, притекает больше крови, чем к органу, находящемуся в покое. Так, при выполнении физической работы к мышцам притекает большое количество крови. При этом уменьшается ее приток к органам пищеварения. То есть, в организме все время происходит перераспределение крови: через одни органы ее протекает больше, а через другие – меньше.
В этих условиях кровь оказывает на стенки сосудов определенное давление, как и любая жидкость, находящаяся в закрытой емкости. Величина кровяного давления непостоянна и изменяется под действием различных факторов, в первую очередь в зависимости от фаз работы сердца. Во время систолы (сокращения сердечной мышцы) ток крови усиливается, и давление повышается, а в период диастолы (расслабления) - замедляется, что вызывает снижение его величины.
Кроме этого, давление зависит от общего количества крови, находящегося в сосудах, а оно постоянно изменяется в одну, или в другую сторону. Например, после того как человек выпивает какое-то количество жидкости, она всасывается в кровь и вызывает небольшое увеличение ее объема. Напротив, фильтрация воды почками приводит к его уменьшению.
Почему же человек не впадает в гипертонический криз каждый раз, как выпьет стакан воды? Дело в том, что в регуляции уровня кровяного давления участвуют многочисленные механизмы, в частности те, которые направлены на изменение тонуса, а следовательно, и диаметра сосудов. Согласно законам физики, если размер емкости, в которой находится определенное количество жидкости, увеличить, то ее давление на стенки сосуда уменьшится. Точно так же при увеличении объема циркулирующей крови кровеносные сосуды расслабляются, что не допускает его резких скачков. В обратной ситуации происходит наоборот - тонус сосудистой стенки повышается, общая емкость кровеносного русла становится меньше, и в результате потери части жидкости не происходит падения цифр давления.
Человек даже не задумывается о том, насколько интенсивная работа постоянно происходит внутри его тела. За регуляцию и поддержание постоянного тока крови отвечает множество органов - головной мозг, сердце, железы внутренней секреции, стенки сосудов, изменяющие свой тонус и выделяющие биологически активные вещества, и т.д. Все они позволяют поддерживать в сосудистом русле давление, превышающее атмосферное. Это важнейшее условие, необходимое для того, чтобы человек продолжал жить. При слишком сильном повышении или резком снижении его величины скорость тока крови по капиллярам меняется, в результате чего клетки тела теряют способность получать кислород и питательные вещества, а также избавляться от вредных продуктов обмена веществ. Это может вызвать в организме тяжелейшие нарушения, вплоть до гибели.
Говоря о давлении в сосудистом русле, в первую очередь подразумевают артериальное - то, которое создается в артериях, несущих кровь от сердца к тканям. Однако, кроме артерий, в нашем организме есть вены и капилляры, давление в которых отличается от артериального. В отношении диагностики, капиллярное давление нас интересует мало, а вот о венозном следует сказать подробнее. Как известно, артериальное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба. Его цифры наиболее велики по сравнению с давлением, которое создается в других частях кровяного русла, так как именно в эти сосуды поступает мощный поток крови, с силой выталкиваемой сердцем. В отличие от этого, в венах давление измеряют в миллиметрах водного столба. Регистрация венозного давления проводится при помощи специального аппарата Вальдмана. Она необходима при экстренных состояниях, например при шоке или крупной кровопотере. Зная цифры венозного давления, врач может правильно рассчитать объем жидкости, которую следует вводить больному внутривенно.
{module директ4}
Вернемся к наиболее важному показателю - артериальному давлению (АД). Его величина является одним из основных показателей здоровья сердечно-сосудистой системы, и не только ее. Изменение АД может проявляться при заболеваниях почек, печени, крови и т.д. Поэтому давление измеряют всем больным, вне зависимости от того, какой врач их лечит - кардиолог, невролог, хирург или другой специалист. Артериальное давление - это интегральный показатель, который реагирует практически на любое неблагополучие в организме - от кислородного голодания при пребывании в душной комнате до нарушений в работе щитовидной железы. Иногда его изменение может быть единственным симптомом развивающейся болезни. Так, у больных феохромоцитомой - доброкачественной опухолью надпочечников - признаки болезни могут проявляться только повторными гипертоническими кризами.
Наверное, каждому человеку в возрасте старше 10 лет хотя бы раз измеряли АД. Результат этого измерения выглядит в виде двух цифр - первая из них всегда больше, вторая - всегда меньше. Что же они означают?
Первая величина отражает систолическое артериальное давление - давление крови, которое возникает в большом круге кровообращения в момент выброса крови левым желудочком. Речь идет только о большом круге, так как именно он снабжает кровью все ткани тела, кроме легких, в частности, верхние конечности, на которых и определяется АД. Нормальная величина систолического давления составляет <120 мм рт.ст. У каждого человека может быть своя норма, при которой он чувствует себя комфортно. У кого-то это 120 мм, у кого-то - 90. Если артериальное давление снижается и достигает менее 90 мм рт.ст., это говорит о гипотонии. Что касается сдвига в сторону повышения, отечественные кардиологи говорят о том, что менее 120 мм - это оптимальное давление, от 120 до 130 мм - нормальное, и от 130 до 140 - нормальное повышенное. Выделение «нормального повышенного» давления - спорный вопрос. Оно может считаться приемлемым для тех людей, которые отличаются мощным телосложением, например для крупных мужчин, не страдающих при этом никакими заболеваниями.
В отличие от российских врачей, американские специалисты говорят о том, что систолическое давление ниже 120 мм рт. ст. является нормальным, а величины от 120 до 130 мм они обозначают как «предгипертонию», т.е. состояние, предшествующее гипертонической болезни.
Как становится понятно, отношение к нормам артериального давления весьма неоднозначно. В любом случае, оптимальными цифрами являются величины 110- 120 мм рт. ст.
Правый и левый желудочки за один удар сердца выбрасывают равные количества крови, но правый, снабжающий только легкие, делает это с меньшей силой. Давление в легочной артерии в норме составляет лишь 25-30 мм рт. ст. и повышается, например, при тяжелых заболеваниях легких.
Вторая цифра, получаемая при измерении давления, называется диастолическим АД. Оно обозначает величину кровяного давления в течение диастолы - когда сердечная мышца расслабляется и не выталкивает кровь. По величине диастолического показателя можно судить о состоянии сосудов. Чем больше их тонус, тем она выше, и наоборот. Например, при тяжелой аллергической реакции или лихорадке Диастолическое давление может сильно снижаться и даже стремиться к нулю, а при гипотиреозе - заболевании щитовидной железы, при котором падает уровень продукции ею гормонов - оно возрастает до 100-110 мм рт.ст.
Норма диастолического артериального давления ≤80 мм рт. ст. Повышение больше 85-90 мм говорит о гипертонии, снижение меньше 60 мм - о гипотонии. Таким образом, нормальное артериальное давление может выглядеть как 120/80, 110/75, 100/70 и т.д.
Кроме систолического и диастолического АД, существует еще так называемое пульсовое. Пульсовое артериальное давление - это разница между систолическим и диастолическим, т. е. между «верхней» и «нижней» цифрами, полученными при измерении. У здоровых людей оно составляет порядка 30-40 мм рт.ст. Пульсовое давление может увеличиваться или уменьшаться при отдельных заболеваниях. В частности, у некоторых пожилых людей гипертония носит особенный характер - систолическое давление возрастает, а диастолическое, напротив, снижается. В результате величина АД может составлять 160/80, 170/65 мм рт.ст. и т. д. При этом пульсовое давление возрастает до 50, 80, 100 мм рт.ст. и более.
При регистрации и оценке АД всегда нужно помнить о том, что отклонения не обязательно означают наличие какой-то болезни. Для того чтобы заподозрить заболевание, необходимо зафиксировать не одномоментное, а стойкое повышение давления. Нередко бывает, что человек полагается на случайные измерения, которые могут оказаться не показательными. Так, давление, которое определяется после физической нагрузки, употребления кофе или волнения, может быть повышенным. Если в течение нескольких минут оно нормализуется, то брать в расчет следует именно те цифры, которые получают в покое.
Давление крови в различных отделах сосудистого русла неодинаково: в артериальной системе оно выше, в венозной ниже. Это отчетливо видно из данных, представленных в табл. 3 и на рис. 16.
Таблица 3. Величина среднединамического давления в различных участках кровеносной системы человека
Рис. 16. Диаграмма изменения давления в разных частях сосудистой системы. А - систолического; Б - диастолического; В - среднего; 1 - аорта; 2 - крупные артерии; 3 - мелкие артерии; 4 - артериолы; 5 - капилляры; 6 - венулы; 7 - вены; 8 - полые вены
Кровяное давление - давление крови на стенки кровеносных сосудов - измеряется в паскалях (1 Па = 1 Н/м 2). Нормальное кровяное давление необходимо для циркуляции крови и надлежащего снабжения кровью органов и тканей, для образования тканевой жидкости в капиллярах, а также для осуществления процессов секреции и экскреции.
Величина кровяного давления зависит от трех основных факторов: частоты и силы сердечных сокращений; величины периферического сопротивления, т. е. тонуса стенок сосудов, главным образом артериол и капилляров; объема циркулирующей крови.
Различают артериальное, венозное и капиллярное давление крови. Величина артериального давления у здорового человека является довольно постоянной. Однако она всегда подвергается небольшим колебаниям в зависимости от фаз деятельности сердца и дыхания.
Различают систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее артериальное давление.
Систолическое (максимальное) давление отражает состояние миокарда левого желудочка сердца. Его величина 13,3-16,0 кПа (100-120 мм рт. ст.).
Диастолическое (минимальное) давление характеризует степень тонуса артериальных стенок. Оно равняется 7,8-10,7 кПа (60-80 мм рт. ст.).
Пульсовое давление - это разность между систолическим и диастолическим давлением. Пульсовое давление необходимо для открытия полулунных клапанов во время систолы желудочков. В норме пульсовое давление составляет 4,7-7,3 кПа (35-55 мм рт. ст.). Если систолическое давление станет равным диастолическому, движение крови будет невозможным и наступит смерть.
Среднее артериальное давление равняется сумме диастолического и 1 / 3 пульсового давления. Среднее артериальное давление выражает энергию непрерывного движения крови и представляет собой постоянную величину для данного сосуда и организма.
На величину артериального давления оказывают влияние различные факторы: возраст, время суток, состояние организма, центральной нервной системы и т. д. У новорожденных величина максимального артериального давления составляет 5,3 кПа (40 мм рт. ст.), в возрасте 1 мес - 10,7 кПа (80 мм рт. ст.), 10-14 лет - 13,3-14,7 кПа (100-110 мм рт. ст.), 20-40 лет - 14,7-17,3 кПа (110-130 мм рт. ст.). С возрастом максимальное давление увеличивается в большей степени, чем минимальное.
В течение суток наблюдается колебание величины артериального давления: днем оно выше, чем ночью.
Значительное повышение максимального артериального давления может наблюдаться при тяжелой физической нагрузке, во время спортивных состязаний и др. После прекращения работы или окончания соревнований артериальное давление быстро возвращается к исходным показателям. Повышение артериального давления называют гипертонией . Понижение артериального давления получило название гипотонии . Гипотония может наступить в результате отравления наркотиками, при сильных травмах, обширных ожогах, больших кровопотерях.
Стойкие гипертония и гипотония могут обусловить нарушение функций органов, физиологических систем и организма в целом. В этих случаях необходима квалифицированная врачебная помощь.
У животных артериальное давление измеряют бескровным и кровавым способом. В последнем случае обнажают одну из крупных артерий (сонная или бедренная). Делают надрез в стенке артерии, через который вводят стеклянную канюлю (трубочку). Канюлю при помощи лигатур укрепляют в сосуде и соединяют с одним концом ртутного манометра с помощью системы резиновых и стеклянных трубок, заполненных раствором, препятствующим свертыванию крови. На другом конце манометра опускают поплавок с писчиком. Колебания давления передаются через жидкость трубочек ртутному манометру и поплавку, движения которого регистрируются на закопченной поверхности барабана кимографа.
У человека артериальное давление определяют аускультативным методом по Короткову (рис. 17). Для этой цели необходимо иметь сфигмоманометр Рива-Роччи или сфигмотонометр (манометр мембранного типа). Сфигмоманометр состоит из ртутного манометра, широкого плоского резинового мешка-манжеты и нагнетательной резиновой груши, соединенных друг с другом резиновыми трубками. Артериальное давление у человека обычно измеряют в плечевой артерии. Резиновую манжету, нерастяжимую благодаря покрышке из парусины, обертывают вокруг плеча и застегивают. Затем с помощью груши в манжету нагнетают воздух. Манжета раздувается и сдавливает ткани плеча и плечевую артерию. Степень этого давления можно измерить по манометру. Воздух нагнетают до тех пор, пока не перестанет прощупываться пульс в плечевой артерии, что происходив при полном ее сжатии. Затем в области локтевого сгиба, т. е. ниже места пережатия, к плечевой артерии прикладывают фонендоскоп и начинают с помощью винта понемногу выпускать воздух из манжеты. Когда давление в манжете понизится настолько, что кровь при систоле оказывается способной его преодолеть, в плечевой артерии прослушиваются характерные звуки - тоны. Эти тоны обусловлены появлением тока крови при систоле и отсутствием его при диастоле. Показания манометра, которые соответствуют появлению тонов, характеризуют максимальное, или систолическое, давление в плечевой артерии. При дальнейшем понижении давления в манжете тоны сначала усиливаются, а затем затихают и перестают прослушиваться. Прекращение звуковых явлений свидетельствует о том, что теперь и во время диастолы кровь способна проходить по сосуду. Прерывистое течение крови превращается в непрерывное. Движение по сосудам в этом случае не сопровождается звуковыми явлениями. Показания манометра, которые соответствуют моменту исчезновения тонов, характеризуют диастолическое, минимальное, давление в плечевой артерии.
Рис. 17. Определение артериального давления у человека
Артериальный пульс - это периодические расширения и удлинения стенок артерий, обусловленные поступлением крови в аорту при систоле левого желудочка. Пульс характеризуется рядом качеств, которые определяются путем пальпации чаще всего лучевой артерии в нижней трети предплечья, где она расположена наиболее поверхностно.
Пальпаторно определяют следующие качества пульса: частоту - количество ударов в 1 мин, ритмичность - правильное чередование пульсовых ударов, наполнение - степень изменения объема артерии, устанавливаемая по силе пульсового удара,напряжение - характеризуется силой, которую надо приложить, чтобы сдавить артерию до полного исчезновения пульса.
Пальпацией определяют и состояние стенок артерий: после сдавления артерии до исчезновения пульса в случае склеротических изменений сосуда она ощущается как плотный тяж.
Возникшая пульсовая волна распространяется по артериям. По мере продвижения она ослабевает и затухает на уровне капилляров. Скорость распространения пульсовой волны в различных сосудах у одного и того же человека неодинакова, она больше в сосудах мышечного типа и меньше в эластических сосудах. Так, у людей молодого и пожилого возраста скорость распространения пульсовых колебаний в эластических сосудах лежит в пределах от 4,8 до 5,6 м/с, в крупных артериях мышечного типа - от 6,0 до 7,0-7,5 м/с. Таким образом, скорость распространения пульсовой волны по артериям значительно больше, чем скорость движения крови по ним, которая не превышает 0,5 м/с. С возрастом, когда понижается эластичность сосудов, скорость распространения пульсовой волны увеличивается.
Для более детального изучения пульса производят его запись с помощью сфигмографа. Кривая, полученная при записи пульсовых колебаний, называется сфигмограммой (рис. 18).
Рис. 18. Сфигмограммы артерий, записанные синхронно. 1 - сонная артерия; 2 - лучевая; 3 - пальцевая
На сфигмограмме аорты и крупных артерий различают восходящее колено - анакроту и нисходящее колено - катакроту . Возникновение анакроты объясняется поступлением новой порции крови в аорту в начале систолы левого желудочка. В результате расширяется стенка сосуда, при этом возникает пульсовая волна, которая распространяется по сосудам, и на сфигмограмме фиксируется подъем кривой. В конце систолы желудочка, когда давление в нем снижается, а стенки сосудов возвращаются в исходное состояние, на сфигмограмме появляется катакрота. Во время диастолы желудочков давление в их полости становится ниже, чем в артериальной системе, поэтому создаются условия для возвращения крови в желудочки. В результате этого давление в артериях падает, что отражается на пульсовой кривой в виде глубокой выемки - инцизуры. Однако на своем пути кровь встречает препятствие - полулунные клапаны. Кровь отталкивается от них и обусловливает появление вторичной волны повышения давления. Это в свою очередь вызывает вторичное расширение стенок артерий, что фиксируется на сфигмограмме в виде дикротического подъема.
Физиология микроциркуляции
В сердечно-сосудистой системе центральным является микроциркуляторное звено. Все другие отделы системы кровообращения обеспечивают основную функцию, выполняемую микроциркуляторным звеном, - транскапиллярный обмен.
Микроциркуляторное звено сердечно-сосудистой системы представлено мелкими артериями, артериолами, метартериолами, капиллярами, венулами, мелкими венами.
Согласно существующим представлениям, иннервируются микрососуды с хорошо выраженным слоем гладкомышечных клеток. Иннервация прогрессивно уменьшается с исчезновением мышечных клеток в стенке микрососуда.
Транскапиллярный обмен происходит в капиллярах. Он возможен благодаря особому строению капилляров, стенка которых обладает двусторонней проницаемостью. Проницаемость - это активный процесс, который обеспечивает оптимальную среду для нормальной жизнедеятельности клеток организма.
Рассмотрим особенности строения важнейших представителей микроциркуляторного русла - капилляров.
Капилляры открыты и изучены итальянским ученым Мальпиги (1861). Общее количество капилляров в системе сосудов большого круга кровообращения составляет около 2 млрд., протяженность их 8000 км, площадь внутренней поверхности 25 м 2 , объем крови приблизительно равен сердечному выбросу - 63·10 -3 -65·10 -3 (63-65 мл). Поперечное сечение всего капиллярного русла в 500-600 раз больше поперечного сечения аорты.
Капилляры имеют форму шпильки, срезанной или полной восьмерки. В капилляре различают артериальное и венозное колено, а также вставочную часть. Длина капилляра равна 0,3·10 -3 -0,7·10 -3 м (0,3-0,7 мм), диаметр - 8·10 -6 -10·10 -6 м (0,008-0,01 мм). Через просвет такого сосуда эритроциты проходят друг за другом, несколько деформируясь. Скорость тока крови в капиллярах составляет 0,5·10 -3 -1·10 -3 м/с (0,5-1 мм/с), что в 500-600 раз меньше скорости тока крови в аорте.
Стенка капилляров образована одним слоем эндотелиальных клеток, которые снаружи сосуда располагаются на тонкой соединительнотканной базальной мембране.
Существуют закрытые и открытые капилляры. Показано, что работающая мышца животного содержит в 30 раз больше капилляров, чем мышца, находящаяся в состоянии покоя.
Форма, размеры и количество капилляров в различных органах неодинаковы. В тканях органов, в которых наиболее интенсивно происходят обменные процессы, количество капилляров на 1·10 -6 м 2 (1 мм 2) поперечного сечения значительно больше, чем в органах, где метаболизм менее выражен. Так, в сердечной мышце на 1·10 -6 м 2 (1 мм 2) поперечного сечения приходится в 2 раза больше капилляров, чем в скелетной мышце.
Для выполнения капиллярами их функций (транскапиллярный обмен) имеет значение величина артериального давления. Установлено, что в артериальном колене капилляра давление крови составляет 4,3 кПа (32 мм рт. ст.), в венозном - 2,0 кПа (15 мм рт. ст.). В капиллярах почечных клубочков величина давления достигает 9,3-12,0 кПа (70-90 мм рт. ст.), в капиллярах, оплетающих почечные канальцы, - 1,9-2,4 кПа (14-18 мм рт. ст.). В капиллярах легких величина давления равняется 0,8 кПа (6 мм рт. ст.).
Таким образом, величина давления в капиллярах тесно связана с состоянием органа (покой, активность) и теми функциями, которые он выполняет.
Кровообращение в капиллярах можно наблюдать под микроскопом в плавательной перепонке лапки лягушки. В капиллярах кровь движется прерывисто, что связано с изменением просвета артериол и прекапиллярных сфинктеров. Фазы сокращения и расслабления длятся от нескольких секунд до нескольких минут. Активность микрососудов регулируется нервными и гуморальными механизмами. На артериолы главным образом воздействуют симпатические нервы, на прекапиллярные сфинктеры - гуморальные факторы (гистамин, серотонин и др.).
Особенности кровотока в венах . Кровь из микроциркуляторного русла (венулы, мелкие вены) поступает в венозную систему. В венах давление крови низкое. Если в начале артериального русла давление крови равно 18,7 кПа (140 мм рт. ст.), то в венулах оно составляет 1,3-2,0 кПа (10-15 мм рт. ст.). В конечной части венозного русла давление крови приближается к нулю и даже может быть ниже атмосферного давления.
Движению крови по венам способствует ряд факторов: работа сердца, клапанный аппарат вен, сокращение скелетных мышц, присасывающаяся функция грудной клетки.
Работа сердца создает разность давлений крови в артериальной системе и правом предсердии. Это обеспечивает венозный возврат крови к сердцу. Наличие в венах клапанов способствует движению крови в одном направлении - к сердцу. Чередование сокращений и расслаблений мышц является важным фактором, способствующим движению крови по венам. При сокращении мышц тонкие стенки вен сжимаются и кровь продвигается по направлению к сердцу. Расслабление скелетных мышц способствует поступлению крови из артериальной системы в вены. Такое нагнетающее действие мышц получило название мышечного насоса, который является помощником основного насоса - сердца. Вполне понятно, что движение крови по венам облегчается во время ходьбы, когда ритмически работает мышечный насос нижних конечностей.
Отрицательное внутригрудное давление, особенно в фазу вдоха, способствует венозному возврату крови к сердцу. Внутригрудное отрицательное давление вызывает расширение венозных сосудов, области шеи и грудной полости, обладающих тонкими и податливыми стенками. Давление в венах понижается, что облегчает движение крови по направлению к сердцу.
Скорость тока крови в периферических венах составляет 5-14·10 -2 м/с (5-14 см/с). В полых венах скорость движения крови равна 20·10 -2 м/с (20 см/с).
Емкостная функция вен очень велика. Уменьшение емкости системных вен на 2-3% увеличивает диастолический приток крови к сердцу в 2 раза.
Линейная скорость движения крови в венах меньше, чем в артериях. Это связано с тем, что просвет вен больше просвета артериального русла.
Время кругооборота крови
Временем кругооборота крови называют время, необходимое для прохождения крови по двум кругам кровообращения. Установлено, что у взрослого здорового человека при 70-80 сокращениях сердца в 1 мин полный кругооборот крови происходит за 20-23 с. Из этого времени 1 / 5 приходится на малый круг кровообращения и 4 / 5 - на большой.
Существует ряд методов, с помощью которых определяют время кругооборота крови. Принцип этих методов состоит в том, что в вену вводят какое-либо вещество, не встречающееся обычно в организме, и определяют, через какой промежуток времени оно появляется в одноименной вене другой стороны или вызывает характерное для него действие.
В настоящее время для определения времени кругооборота крови используют радиоактивный метод. В локтевую вену одной руки вводят радиоактивный изотоп, например 24 Na, на другой же руке специальным счетчиком регистрируют появление его в крови.
Время кругооборота крови при нарушениях деятельности сердечно-сосудистой системы может существенно изменяться. У больных с тяжелыми заболеваниями сердца время кругооборота крови может увеличиваться до 1 мин.
Движение крови в различных отделах системы кровообращения характеризуется двумя показателями - объемной и линейной скоростью кровотока.
Объемная скорость кровотока одинакова в поперечном сечении любого участка сердечно-сосудистой системы. Объемная скорость в аорте равна количеству крови, выбрасываемой сердцем в единицу времени, т. е. минутному объему крови. Такое же количество крови поступает к сердцу по полым венам в 1 мин. Одинакова объемная скорость крови, притекающей и оттекающей от органа.
На объемную скорость кровотока оказывают влияние в первую очередь разность давлений в артериальной и венозной системах и сопротивление сосудов. Повышение артериального и снижение венозного давления обусловливает увеличение разности давлений в артериальной и венозной системах, что приводит к нарастанию скорости кровотока в сосудах. Снижение артериального и повышение венозного давления влечет за собой уменьшение разности давлений в артериальной и венозной системах. При этом наблюдается уменьшение объемной скорости кровотока в сосудах.
На величину сопротивления сосудов оказывает влияние ряд факторов: радиус сосудов, их длина, вязкость крови.
Линейная скорость кровотока - это путь, пройденный в единицу времени каждой частицей крови. Линейная скорость кровотока в отличие от объемной неодинакова в разных сосудистых областях. Линейная скорость кровотока наибольшая в артериях и наименьшая в капиллярах. Следовательно, линейная скорость кровотока обратно пропорциональна суммарной площади поперечного сечения сосудов.
В потоке крови скорость отдельных частиц различна. В крупных сосудах линейная скорость максимальна для частиц, движущихся по оси сосуда, минимальна для пристеночных слоев.
В состоянии относительного покоя организма линейная скорость кровотока в аорте составляет 0,5 м/с. В период двигательной активности организма она может достигать 2,5 м/с. По мере разветвления сосудов ток крови в каждой веточке замедляется. В капиллярах он равен 0,0005 м/с (0,5 мм/с), что в 1000 раз меньше, чем в аорте. Замедление кровотока в капиллярах облегчает обмен веществ между тканями и кровью. В крупных венах линейная скорость тока крови увеличивается, так как уменьшается площадь сосудистого сечения. Однако она никогда не достигает скорости тока крови в аорте. Величина кровотока в разных органах различна. Она зависит от васкуляризации органа и уровня его активности (табл. 4).
Таблица 4. Величина кровотока в разных органах на 0,1 кг их массы
Давление крови в различных участках сосудистой системы.
Среднее давление в аорте
поддерживается на высоком уровне (примерно 100 мм рт. ст.), поскольку сердце непрестанно перекачивает кровь в аорту. С другой стороны, артериальное давление меняется от систолического уровня 120 мм рт. ст. до диастолического уровня 80 мм рт. ст., поскольку сердце перекачивает кровь в аорту периодически, только во время систолы.
По мере продвижения крови в большом круге кровообращения среднее давление неуклонно снижается, и в месте впадения полых вен в правое предсердие оно составляет 0 мм рт. ст.
Давление в капиллярах большого круга кровообращения снижается от 35 мм рт. ст. в артериальном конце капилляра до 10 мм рт. ст. в венозном конце капилляра. В среднем «функциональное» давление в большинстве капиллярных сетей составляет 17 мм рт. ст. Этого давления достаточно для перехода небольшого количества плазмы через мелкие поры в капиллярной стенке, в то время как питательные вещества легко диффундируют через эти поры к клеткам близлежащих тканей.
В правой части рисунке показано изменение давления в различных участках малого (легочного) круга кровообращения. В легочных артериях видны пульсовые изменения давления, как и в аорте, однако уровень давления значительно ниже: систолическое давление в легочной артерии - в среднем 25 мм рт. ст., а диастоли-ческое - 8 мм рт. ст. Таким образом, среднее давление в легочной артерии составляет всего 16 мм рт. ст., а среднее давление в легочных капиллярах равно примерно 7 мм рт. ст. В то же время общий объем крови, проходящий через легкие за минуту, - такой же, как и в большом круге кровообращения. Низкое давление в системе легочных капилляров необходимо для выполнения газообменной функции легких.
Теоретические основы кровообращения
Несмотря на то, что объяснение многих механизмов кровообращения довольно сложное и неоднозначное, можно выделить три основных принципа, которые определяют все функции системы кровообращения.
1. Объемный кровоток в органах и тканях почти всегда регулируется в зависимости от метаболических потребностей тканей. Когда клетки активно функционируют, они нуждаются в усиленном снабжении питательными веществами и, следовательно, в усиленном кровоснабжении - иногда в 20-30 раз большем, чем в состоянии покоя. Однако сердечный выброс не может увеличиться более чем в 4-7 раз. Значит, невозможно просто увеличить кровоток в организме, чтобы удовлетворить потребность какой-либо ткани в усиленном кровоснабжении. Вместо этого сосуды микроциркуляторного русла в каждом органе и ткани немедленно реагируют на любое изменение уровня метаболизма, а именно: на потребление тканями кислорода и питательных веществ, накопление углекислого газа и других метаболитов.
Все эти сдвиги непосредственно влияют на мелкие сосуды, вызывая их расширение или сужение, и таким образом контролируют местный кровоток в зависимости от уровня метаболизма.
2. Сердечный выброс контролируется главным образом суммой всех местных тканевых кровотоков. Из капиллярных сетей периферических органов и тканей кровь по венам сразу возвращается к сердцу. Сердце автоматически реагирует на возросший приток крови, начиная немедленно перекачивать больше крови в артерии. Таким образом, работа сердца зависит от потребностей тканей в кровоснабжении. Этому способствуют и специфические нервные сигналы, поступающие к сердцу и регулирующие его насосную функцию рефлекторно. 3. В целом системное артериальное давление контролируется независимо от регуляции местного тканевого кровотока и сердечного выброса.
В сердечно-сосудистой системе существуют эффективные механизмы регуляции артериального давления. Например, каждый раз, когда давление оказывается ниже нормального уровня (100 мм рт. ст.), в течение секунд рефлекторные механизмы вызывают изменения деятельности сердца и состояния сосудов, направленные на возвращение артериального давления к нормальному уровню. Нервные сигналы способствуют: (а) увеличению силы сердечных сокращений; (б) сужению венозных сосудов и перемещению крови из емкого венозного русла к сердцу; (в) сужению артериол в большинстве периферических органов и тканей, что затрудняет отток крови из крупных артерий и поддерживает в них высокий уровень давления.
Кроме того, в течение более длительного периода времени (от нескольких часов до нескольких дней) окажет влияние важная функция почек, связанная с секрецией гормонов, контролирующих артериальное давление, и с регуляцией объема циркулирующей крови. Итак, потребности отдельных органов и тканей в кровоснабжении обеспечиваются разными механизмами, регулирующими деятельность сердца и состояние сосудов. Далее в этой главе мы подробно проанализируем основные механизмы регуляции местного кровотока, сердечного выброса и артериального давления.
Нормальный уровень систолического давления в плечевой артерии для взрослого человека обычно находится в пределах 110–139 мм. рт. ст. Границы нормы для диастолического давления в плечевой артерии составляет 60–89 мм. рт. ст.
В кардиологии выделяют следующие уровни артериального давления:
оптимальный уровень АД крови: систолическое давление несколько меньше 120 мм. рт. ст., диастолическое - менее 80 мм. рт. ст.
нормальный уровень: систолическое давление менее 130 мм. рт. ст., диастолическое менее 85 мм. рт. ст.
высокий нормальный уровень: систолическое давление 130–139 мм. рт. ст., диастолическое 85–89 мм. рт. ст.
Несмотря на то, что с возрастом, особенно у людей старше 50 лет, АД крови обычно постепенно повышается, в настоящее время не принято говорить о возрастной норме повышения давления крови. При увеличении систолического давления 140 мм. рт. ст. и выше, а диастолического 90 мм. рт. ст. и выше рекомендуется принимать меры по его снижению.
Повышение АД относительно определенных для конкретного организма величин называется гипертензией (140–160 мм рт.ст.), снижение - гипотензией (90–100 мм рт.ст.). Под влиянием различных факторов АД может значительно изменяться. Так, при эмоциях наблюдается реактивное повышение АД (сдача экзаменов, спортивные соревнования). В данных ситуациях возникает так называемая опережающая (предстартовая) гипертензия. Наблюдаются суточные колебания АД, днем оно выше, при спокойном сне оно несколько ниже (на 20 мм рт.ст.). При приеме пищи систолическое давление умеренно повышается, диастолическое умеренно понижается. Боль сопровождается повышением АД, но при длительном воздействии болевого раздражителя возможно снижение АД.
При физических нагрузках систолическое давление - повышается, диастолическое - может повышаться, понижаться, либо не изменяется.
Артериальная гипертензия возникает:
при повышении сердечного выброса;
при повышении периферического сопротивления;
при увеличении объема циркулирующей крови;
при сочетании всех вышеуказанных факторов.
В клинике принято различать гипертензию первичную (эссенциальную) , встречается в 90-95% случаев, причины ее трудно определимы и вторичную (симптоматическую) - в 5-10% случаев. Она сопутствует различным заболеваниям. Гипотензию так же различают первичную, вторичную.
При переходе человека в вертикальное положение из горизонтального происходит перераспределение крови в организме. Временно снижаются: венозный возврат, центральное венозное давление (ЦВД), ударный объем, систолическое давление. Это вызывает активные приспособительные гемодинамические реакции: суживание резистивных и емкостных сосудов, повышение ЧСС, повышение выделения катехоламинов, ренина, возопрессина, ангиотензина II, альдостерона. У некоторых людей с пониженным АД эти механизмы могут быть недостаточны для поддержания нормального уровня АД в вертикальном положении тела и оно снижается ниже допустимого уровня. Возникает ортостатическая гипотензия: головокружение, потемнение в глазах, возможна потеря сознания - ортостатический коллапс (обморок). Подобное может наблюдаться при повышении температуры окружающей среды.
Периферическое сопротивление.
Второй фактор, определяющий АД - периферическое сопротивление сосудов, которое обусловлено состоянием резистивных сосудов (артерий и артериол).
Третий фактор, определяющий величину АД - количество циркулирующей крови и ее вязкость. При переливании больших количеств крови АД повышается, при кровопотере - снижается. Зависит АД от венозного возврата (например, при мышечной работе). АД постоянно колеблется от некоторого среднего уровня. При записи этих колебаний на кривой различают: волны I порядка - пульсовые - самые частые, их частота соответствует частоте сокращений сердца (в норме – 60–80/мин). Волны II порядка - дыхательные - (частота этих волн равна частоте дыхания, в норме 12–16/мин). На вдохе АД понижается, на выдохе повышается. Волны III порядка - медленные колебания давления (1–3/мин), каждое из которых охватывает несколько дыхательных волн. Обусловлены периодическими изменениями тонуса сосудодвигательного центра (обычно на фоне гипоксемии, например, в результате кровопотери).
