Все секреты про движение крови по сосудам в организме. Механизм продвижения крови по сосудистой системе

Движение крови по сосудам. Механизм и регуляция кровообращения

Ритмические непрерывные сокращения сердечной мышцы позволяют крови преодолевать сопротивление, которое создается плотностью сосудов в сочетании с ее собственной вязкостью. Разность кровяного давления образуется и поддерживается венозными, а также артериальными участками кровеносной системы. Образование такой разности с возникновением областей низкого и высокого давления выступает одним из основных механизмов, согласно которым происходит движение крови по сосудам.

Кровяное давление

Функционирование сердца можно сравнить с работой своеобразного насоса. Каждое ритмическое сокращение сердечных желудочков приводит к выбросу в сосудистую систему очередных порций насыщенной кислородом крови, что вызывает образование кровяного давления.

Наибольшим уровнем давления отличается перемещение крови в аорте, а наименьшим – в венах крупного диаметра. В ходе удаления от сердечной мышцы происходит снижение кровяного давления, так же, как и замедляется движение крови по кровеносным сосудам.

Выброс крови в артерии происходит порционно. Несмотря на это в организме наблюдается постоянный непрерывный кровоток. Объяснением этому служит высокая эластичность сосудистых стенок. При поступлении обогащенной крови от сердечной мышцы стенки сосудов приходят в растянутое состояние и, благодаря упругости, создают условия для перемещения крови в направлении мелких сосудов.

Механизм движения крови по сосудам основан на возникновении максимального давления в момент сокращения сердечных желудочков. Минимальное же давление наблюдается при расслаблении сердечной мышцы. Разницу между максимальным и минимальным кровяным давлением определяют как пульсовое давление. Именно стабильные показатели пульсового давления свидетельствуют о том, что сердце работает в нормальном режиме.

Пульс

Определенные зоны человеческого тела при пальпации кожных покровов позволяют ощутить ритмичное движение крови по сосудам. Данное явление называется пульсом, в основе которого лежит толчкообразное периодическое расширение артериальных стенок под влиянием сердечных импульсов.

Исходя из числа ударов пульса в течение определенного времени можно судить, насколько эффективно сердечная мышца справляется с возложенной на нее работой. Ощутить движение крови по сосудам, пульс, можно, прижав через кожу одну из крупных артерий к кости.

Перемещение крови по венам

Движение крови в полости вен отличается своими особенностями. В отличие от артерий, наименее эластичные венозные стенки отличаются незначительной толщиной и мягкой структурой. В результате перемещение крови по мелким венам создает незначительное давление, а в венах большого диаметра оно практически незаметно или даже равняется нулевым показателям. Поэтому перемещение крови по венозным путям к сердцу требует преодоления ею собственной тяжести и вязкости.

Важнейшую роль в обеспечении стабильного венозного кровотока играет вспомогательное мышечное сокращение, которое также принимает непосредственное участие в кровообращении. Сокращение мышц приводит к сдавливанию вен, наполненных кровью, что вызывает ее движение по направлению к сердцу.

Тонус сосудов

Структура всех сосудистых стенок, за исключением мелких капилляров, основана на гладких мышцах, которые подвержены сокращению даже при отсутствии гуморальных либо нервных воздействий. Данное явление называется базальным тонусом стенок сосудов. И основано на чувствительности тканей к растяжению, механическим внешним влияниям, подвижности органов, мышечной массы.

Базальный тонус наряду с сердечными сокращениями отвечает за движение крови по сосудам. Выражен процесс базального тонуса в различных проводящих кровь путях неодинаково. В его основе лежит сокращение гладкого мышечного эпителия, а также явления, которые способствуют образованию просвета сосудов при поддержании артериального давления, обеспечении кровоснабжения органов.

Скорость движения крови по сосудам

Скорость сосудистого кровотока является важнейшим показателем при диагностике кровообращения. Наименьшая скорость перемещения крови наблюдается в капиллярной сетке, а наивысшая – в аорте. Действие данной закономерности несет в себе важнейший биологический смысл, так как медленное движение обогащенной кислородом и питательными веществами крови способствует их рациональному распределению в тканях и органах.

Линейная скорость кровотока

Различают линейную и объемную скорость движения крови. Вычисляется показатель линейной скорости кровотока на основе определения суммарного сечения сосудистой системы. Суммарное сечение совокупности капиллярной сетки человеческого организма в сотни раз превышает просвет самого тонкого сосуда – аорты, где линейная скорость достигает максимального показателя.

Принимая во внимание тот факт, что на одну артерию приходится более двух вен в человеческом организме, неудивительно, что совокупный просвет венозных путей в несколько раз превышает артериальный. Это, в свою очередь, приводит к снижению скорости венозного кровотока практически вдвое. Показатели линейной скорости в полых венах равняются порядка 25 см/мин и редко превышают данное значение.

Объемная скорость кровотока

Определение объемной скорости перемещения крови основано на вычислении ее общего количества при выполнении полного круга через сосудистую систему в течение единицы времени. В данном случае отбрасываются причины движения крови по сосудам, так как любые проводящие пути всегда пропускают равное количество крови в единицу времени.

Временем завершенного кругооборота считается период, за который кровь успевает пройти через малый и большой круги кровообращения. При здоровой работе сердца и наличии порядка 70-80 сокращений в минуту полное движение крови по сосудам с завершением кругооборота происходит примерно в течение 22-23 сек.

Факторы, способствующие активному кровотоку

Определяющим, т. е. главенствующим фактором, который обеспечивает механизм движения крови по сосудам, является работа сердечной мышцы. Однако существует также широкий ряд не менее важных вспомогательных факторов обеспечения кровотока, среди которых следует выделить:

• замкнутый характер сосудистой системы;
• наличие разности показателей давления в полых венах, сосудах и аорте;
• эластичность, упругость сосудистых стенок;
• функционирование клапанного сердечного аппарата, что обеспечивает перемещение крови в едином направлении;
• наличие мышечного, органного, внутригрудного давления;
• активность дыхательной системы, которая приводит к возникновению присасывающего воздействия крови.

Тренировка сердечно-сосудистой системы

Здоровая регуляция движения крови по сосудам возможна лишь при заботе о состоянии сердца и его тренировках. Во время беговых тренировок потребность в насыщении тканей кислородом существенно возрастает. В результате для обеспечения жизнедеятельности организма сердцу приходится перекачивать намного больше крови по сравнению с нахождением тела в состоянии покоя.

У людей, ведущих малоактивный, практически неподвижный образ жизни, основные причины движения крови по сосудам – это исключительно учащение сердечных сокращений. Однако постоянно находясь в стрессовом состоянии, без активизации вспомогательных факторов движения крови, сердечная мышца постепенно начинает давать сбои. Такая тенденция приводит к усталости сердца, когда усиление кровоснабжения тканей и органов происходит краткими, непродолжительными периодами. В конечном итоге отсутствие активности всего организма, направленной на перемещение крови, приводит к заметному износу сердца.

Тренированные подвижные люди, которым не чужды регулярные физические нагрузки, будь то занятия спортом либо активность ввиду трудовой деятельности, обладают мощным здоровым сердцем. Тренированная сердечная мышца способна обеспечивать стабильное кровообращение без усталости на протяжении более длительного отрезка времени. Поэтому активный подвижный образ жизни, разумное рациональное чередование отдыха и физических нагрузок заметно способствуют укреплению сердца и сердечно-сосудистой системы в целом.

fb.ru

Механизм движения крови по сосудам :: SYL.ru

Кровь в человеческом организме постоянно двигается по замкнутой сосудистой системе в заданном направлении. Такое непрерывное движение крови носит название кровообращение. У человека кровеносная система замкнута, включает в себя два круга кровообращения: малый и большой. Главным органом, который отвечает за движение крови по сосудам, конечно же, является сердце. В данной статье рассмотрим эту тему более подробно, обратим внимание на строение кровеносных сосудов и осветим всю механику процесса.

Структура

В состав кровеносной системы входят сосуды и сердце. Сосуды делятся на три вида: вены, артерии, капилляры.

Сердце – это полый мышечный орган, имеющий массу около трёхсот граммов. Его размер приблизительно равен размеру кулака. Находится оно слева в полости груди. Вокруг него посредством соединительной ткани образована околосердечная сумка (перикард). Между ней и сердцем расположена жидкость, которая уменьшает трение. Главный орган в организме человека – четырёхкамерный. Левое предсердие отделяется от левого желудочка клапаном с двумя створками, правое предсердие – клапаном трёхстворчатым. Как происходит движение крови по сосудам? Об этом далее.

Там, где расположены желудочки, к створкам крепятся сухожильные нити, имеющие высокую прочность. Подобная структура не даёт крови двигаться во время сокращения желудочка из желудочков в предсердие. Там, где начинается легочная артерия и аорта, размещены полулунные клапаны, которые не позволяют крови снова поступать в желудочки из артерий.

Венозная кровь поступает из большого круга в правое предсердие, артериальная идёт из лёгких – в левое. Поскольку на левом желудочке лежит задача снабжения кровью всех органов, находящихся в пределах большого круга, то стенки последнего толще стенок правого желудочка приблизительно в три раза. Что обеспечивает движение крови по сосудам?

Миокард

Сердечная мышца – это особая поперечно-полосатая мышца, где мышечные волокна соединяются концами между собой и в итоге образуют сложную сеть. Подобная структура миокарда повышает его прочность и убыстряет продвижение нервного импульса (реакция всей мышцы происходит одновременно). Сердечная мышца имеет отличия и от скелетных мышц, которые проявляются в её способности сокращаться ритмично, в ответ на импульсы, появляющиеся непосредственно в сердце. Подобный процесс имеет название автоматии. Рассмотрим основные факторы движения крови по сосудам.

Артерии

Что такое артерии? Какова их функция в человеческом организме? Артерии – такие толстостенные сосуды, по которым кровь направляется от сердца. Средний их слой состоит из эластичных волокон и гладкой мускулатуры, поэтому артерии могут выдержать сильное кровяное давление без разрывов, только растягиваясь при этом. Внутри артерий отсутствуют клапаны, кровь течет довольно быстро.

Вены

Вены – более тонкостенные сосуды, которые несут кровь по направлению к сердцу. В стенках вен размещаются клапаны, которые затрудняют обратный ток крови. В среднем слое вен мышечных элементов и эластичных волокон значительно меньше. Кровь течёт не слишком пассивно, мышцы, которые окружают вену, пульсируют и проносят кровь к сердцу по сосудам.

Капилляры – самые маленькие кровеносные сосуды, через которые происходит обмен питательными веществами между плазмой крови и тканевой жидкостью.

Круги кровообращения

Большой круг кровообращения представляет собой путь крови, проделываемый ею от левого желудочка до правого предсердия.

Малый круг кровообращения является путём крови от правого желудочка до левого предсердия.

В малом круге кровообращения по лёгочным артериям проходит кровь венозная, а по легочным венам после того, как в лёгких произойдёт газообмен в легких, – кровь артериальная.

Непрерывность движения крови по сосудам

Когда сердечная мышца сокращается, она заставляет жидкость порционно переливаться в кровеносные сосуды. Но при этом нужно учесть, что движение крови осуществляется непрерывно. Это обусловлено эластичностью артериальной оболочки и её способностью оказывать сопротивление давлению крови в мелких сосудах. Из-за этого сопротивления жидкость оседает в крупных сосудах и растягивает их оболочки. Также на их растягивание влияет ещё и поступающая под давлением из-за сокращения желудочков жидкость.

Во время диастолы кровь не выбрасывается из сердца в артерии, а стенки сосудов одновременно продвигают жидкость, позволяя движению оставаться непрерывным. Как уже было сказано, главная причина течения по сосудам крови – сердечные сокращения и различия в давлении. При этом крупные сосуды характеризуются меньшим давлением, оно растёт обратно пропорционально уменьшению диаметра. Благодаря вязкости происходит трение, энергия отчасти растрачивается во время движения, а значит, давление крови становится меньше.

В разных промежутках системы кровообращения наблюдается и различное давление, что представляет собой одну из основных причин обеспечения движения крови по сосудам. По сосудам кровь движется от участков с высоким давлением к местам с более низким.

Регулирование движения по сосудистой системе крови и его непрерывный характер дают возможность постоянного притока кислорода и полезных веществ к тканям и органам.

Если в каком-то отделе нарушается кровоснабжение, то, соответственно, нарушается вся жизнедеятельность организма. Например, при неполном снабжении кровью спинного мозга процесс насыщения кислородом и полезными веществами нервных тканей сразу же нарушается. Затем по цепочке возникает дефект сокращений мышц, которые приводят суставы в движение.

Скорость движения

Такой важный признак, как суммарное поперечное сечение сосудов, оказывает прямое влияние на скорость течения кровь. Чем больше сечение в сосудах, тем медленнее двигается в них кровь, и наоборот. Каждое сечение, через которое проходит кровь, пропускает определённый объём жидкости. В общей сложности сечение капилляров в шестьсот-восемьсот раз выше соответствующего значения аорты. Площадь просвета последней равна восьми квадратным сантиметрам, является самым узким участком системы кровоснабжения. От чего зависит скорость движения крови по сосудам?

Наиболее высокое давление обнаруживается в мелких артериях, имеющих такое название, как артериолы. В других же значениях оно намного меньше. По сравнению с остальными артериями, сечение артериолы небольшое, но если смотреть на суммарное выражение, то превышает не на один десток. В общем артериолы имеют внутреннюю поверхность более высокую, чем аналогичная поверхность остальных артерий, вследствие чего ощутимо увеличивается сопротивление. Ускоряется движение крови по сосудам, и давление крови увеличивается.

Наиболее высокое давление обнаруживается в капиллярах, особенно на тех участках, где его диаметр их меньше, чем размер эритроцита.

Когда сосуды расширяются в каком-то органе и сохраняется общее давление крови, скорость тока через него становится более высокой. Если же принять во внимание законы движения крови по сосудистой системе, то можно обнаружить, что самая большая скорость выявляется в аорте. Во время сердечных сокращений – до шестисот мм/с, в период расслабления – до двухсот мм/с.

Если скорость течение крови в капиллярах замедляется, это накладывает на человеческий организм важный отпечаток, поскольку именно посредством капиллярных стенок происходит снабжение тканей и органов газами и питательными веществами. Те сосуды, которые несут кровь, пускают весь объём по кругу за 21-22 с. При пищеварительных процессах или мышечных нагрузках скорость падает, усиливаясь в первом случае в брюшной полости, а во втором – в мышцах.

Факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам

Движение крови в научном мире называют гемодинамикой. Она обусловливается сердечными сокращениями и различными показателями кровяного давления в разных местах системы. Кровоток направляется из участка с давлением высоким к участку с более низким. Поскольку кровь у человека движется по малому и большому кругам обращения, то многие задаются вопросом: какая именно кровь протекает в организме у человека?

Сердце как основной орган обеспечивает движение крови по кровеносным сосудам. Левая его часть наполнена кровью артериальной, правая – венозной. Эти виды крови не могут перемешаться из-за перегородок между желудочками. Дифференцировать вены и артерии, а также кровь, двигающуюся по ним, можно следующим образом:

• по артериям движение направляется от сердца, вперёд, имеет яркий алый цвет, кровь насыщена кислородом;
• по венам движение направляется, наоборот, в сторону сердца, кровь имеет тёмный цвет и насыщена углекислым газом.

Дополнительный круг

Специалисты в области кардиологии также отмечают дополнительный круг кровообращения – венечный (коронарный), в котором находятся артерии, вены и капилляры. Сердечная стенка насыщается полезными веществами и кислородом посредством поступившей крови, в дальнейшем освобождающейся от лишних веществ и соединений и впадающей в вены коронарного круга. Здесь количество вен выше числа артерий.

Мы рассмотрели движение крови по сосудам и круги кровообращения.

www.syl.ru

Движение крови по сосудам в организме: особенности

Нормальный ток крови по сосудам – основа жизни организма.

В статье будет рассказано о том, что заставляет кровь двигаться по сосудам и не тормозить, какие бывают типы тока крови, чем они отличаются и когда и где возникают. Благодаря огромному количеству исследований, проводимых в кардиоваскулярной отрасли, в данную статью включены пояснения не только о физических факторах течения крови, но и биологических.

Движение крови по сосудам в организме – это целый комплекс биофизических основ давления, потока и сопротивления, оказываемого сосудистыми стенками. С его помощью выполняется самая главная функция кровеносной системы – доставка питательных веществ, кислорода к тканям организма, и, наоборот, транспорт продуктов распада из них, а также поддержание кислотно-основного и водно-электролитных равновесий в организме в целом.

Внимание! Все это позволяет полноценно функционировать как отдельным клеткам и тканям, так и целостному организму.

Содержание статьи

Общие сведения

Работа каждого органа и системы в целом определяет степень его кровоснабжения, а значит и транспортировки к ним кислорода и нутриентов. Таким образом, сами же ткани определяют, что им необходимо, и в каком количестве.

Поставляемые тканям питательные вещества определяются их потребностью в них, а также их функциональным спектром, что занимает особенно важное место в работе определенных органов и систем. Так, функция почечного аппарата требует высокой степени его кровоснабжения, но не только для покрытия потребностей ткани органа, но и для поддержания его основных функций – фильтрации, реабсорбции, экскреции, что в свою очередь влияет на работу других систем органов.

Важно! Выделяют системную циркуляцию крови и легочную, в связи, с чем существуют два круга кровообращения – большой и малый, соответственно.

На фото представлено схематическое изображение кругов кровообращения.

Физические особенности кровотока

Прежде, чем разобрать, чем обеспечивается движение крови по сосудам, стоит рассмотреть анатомические единицы сосудистой системы.

Артериальное русло

Известно всем, что по артериям кровь течет к тканям, принося им множество питательных веществ. Ввиду высокого давления и большой скорости крови в них, требуется повышенная сопротивляемость их стенок. Поэтому при гистологическом исследовании сосудистую стенку артерии легко отличить от вены ее округлым сечением, в толще которого расположено больше количество гладкомышечных элементов.

Артериолы – также представители данного сосудистого русла, однако отличаются от артерий своим калибром. Давление крови по артериолам значительно ниже. Они играют роль «переходников», по которым кровь перетекает в капилляры.

За счет развитой мышечной оболочки в артериолах, последние могут контролировать кровоток в определенных тканях – спазмируясь, при необходимости уменьшить кровоснабжение определенной области, и, наоборот, расширяясь, если нужно усилить кровоток в тканях.

Сеть капилляров

Данные анатомические структуры сосудистого русла имеют полупроницаемую стенку с капиллярными порами, расположенными между клетками эндотелия, которые позволяют осуществлять двусторонний обмен электролитами, газами, питательными веществами, гормонамишт и продуктами распада.

Венозная система

Венулы, имея малый калибр, собирают кровь из капиллярного русла, и уносят ее из тканей. С удалением от органа их калибр растет, прогрессивно увеличиваясь до вен. Вены – коллекторы крови в кардиоваскулярной системе. По ним собранная со всех систем органов кровь оттекает в сердце.

Кроме транспортной функции они играют еще одну важную роль, являясь большим резервуаром крови в организме человека. За счет низкого давления в их системе, венозная стенка тонкая, преимущественно состоит из эластических соединительнотканных волокон. Однако, даже небольшое число гладкомышечных элементов в их стенках позволяет им расширяться, накапливая больше крови в своей системе.

Важно! Внутренняя оболочка венозной стенки имеет клапаны, число которых прогрессивно уменьшается от нижних конечностей и до впадения вен в нижнюю полую вену. Они играют важную роль в регулировании односторонности кровотока.

Схематическое изображение артериальной и венозной систем кровообращения.

Принципы системы циркуляции крови

Как уже отмечено было выше, объем поступающей к ткани крови прямо пропорционален ее потребностям. Когда выполняется любого рода физическая (и не только), активность – кровоснабжения всех органов усиливается за счет повышения их потребностей в нутриентах. Изменения могут различаться в 20-30 раз в отличие от состояния покоя.

Сердце – не единственный орган, контролирующий кровоснабжение тканей.

Сердце самостоятельно не может увеличить сердечный выброс более чем в 4-7 раз (способности миокарда зависят от его натренированности, потому высока цена регулярной физической активности). Поэтому когда невозможно изолированно повысить скорость движения крови по сосудам, срабатывает ее контроль посредством исключительно сосудистой системы.

Потребность в кислороде, или, наоборот, степень накопленного углекислого газа и других метаболитов передает сигнал на локальные кровеносные сосуды, что в свою очередь спазмирует их, или, наоборот, расширяет в зависимости от потребности определенной ткани и уровня активности перетекающих в ней процессов. Центральная нервная система и гуморальная, которые дополнительно осуществляют контроль за сосудистой стенкой, также помогают контролировать кровоток в различных тканях организма.

Когда произошел контроль на уровне локальных сосудов, происходит и «подгон» сердечного выброса под сформировавшуюся сумму кровотоков в тканях. Сердце автоматически отвечает на усиленное кровоснабжение путем увеличения своей сократительной способности.

Большое влияние на контроль над уровнем артериального давления оказывает нервная система, а именно рефлексы. Так, при снижении систолического давлении ниже цифры в 100 мм.рт.ст. срабатывает комплекс рефлексов, направленных на его поднятие за короткий промежуток времени.

Пути его повышения следующие:

• повышение силы сокращений сердца;
• сужение просвета больших венозных стволов с целью направления большего объема крови к сердцу;
• повсеместное сужение артериол, что приводит к перераспределению крови в большие по калибру артерии, что в свою очередь результирует повышением систолического давления.

Схематическое изображение циркуляции крови по сердечно-сосудистой системе.

Физические данные тока крови

Рассмотрим далее физические факторы, обеспечивающие движение крови по сосудам:

1. Давление и градиент давления. Данный показатель является одним из самых важных, который определяет односторонний поток крови, ее устремление от сердца к тканям, и от органов к сердцу. Градиент давления подразумевает разницу давлений на протяжении сосуда, то есть на двух противоположных его концах.При одинаковых величинах давления (даже очень высоких) на разных концах одного сосуда не возникает тока крови, так как для него необходим именно градиент давления.
2. Сосудистое сопротивление. Сопротивление, которое оказывает сосудистая стенка – второй фактор, оказывающий влияние на поток крови по кардиоваскулярной системе. На данный показатель влияют гистологические особенности (процентное соотношение гладкомышечных волокон и соединительнотканных эластических волокон), калибр сосуда.
3. Ток крови. Под данным термином понимается то количество крови, которое перетекает за определенный отрезок времени в конкретной точке сосудистого русла. Ток прямо пропорционален описанному выше градиенту давления в сосудах, и обратно пропорционален сосудистому сопротивлению.

Давление в сосудах в различных отделах сосудистой системы человека.

Важно! Вышеописанные факторы вместе поставляют комплекс, что обеспечивает непрерывность движения крови по сосудам.

Немаловажную роль в особенностях движения крови играет ее вязкость, то есть отношение ее форменных элементов к жидкостной структуре (плазме). Изменения нормальных величин имеет последствия.

Варианты тока крови по сосуду

Существует несколько вариантов течения крови по сосудам. Характеристика каждого из них приведена ниже.

Ламинарный ток

При данной модели потока крови по сосудистому руслу ток крови представлен слоями, каждый из которых расположен на одинаково удаленном расстоянии от стенки сосуда, и характеризуется определенной скоростью потока. Эти скорость и темп постоянны.

При этом, чем ближе кровь находится к центральной части сосуда (по отношению к его поперечному сечению) – тем выше ее скорость, и тем больше в ней находится форменных элементов. Таким образом, ток крови вблизи эндотелия замедлен и состоит в большей части из жидкостной основы крови – плазмы.

Ламинарный ток наблюдается в большей части кровеносной системы человека при состоянии физиологического покоя.

Турбулентный ток

Является полной противоположностью ламинарному току крови. При данной модели кровь не имеет однонаправленности в движении и упорядоченности по слоям, а движется в разных направлениях в просвете одного сосуда. Кровь настолько смешивается в одном сосуде, что даже формирует завитки наподобие волн.

Нормальная физиология предусматривает наличие турбулентного тока крови в областях, где расположены клапаны, в магистральных сосудах, особенно в проксимальном отделе аорты и легочной артерии (там, где они выходят из левого и правого желудочка соответственно), в местах анатомических бифуркаций и сужений, а также при состоянии физической активности (см. также Клапаны сердечно-сосудистой системы – анатомия ворот для крови.)

Остальные ситуации, когда встречается турбулентное течение крови, относятся к патологическим состояниям – неровность эндотелия за счет наличия его повреждения или атеросклеротической бляшки, обструкции сосуда, или его сужения извне.

Турбулентный ток приводит к повышенному сопротивлению сосудистой стенки, что результирует в усилении сердечных сокращений. Таким образом, такая модель тока крови оказывает большую нагрузку на сердце, и на сам сосуд, который поддается воздействию на него турбулентного потока.

Ламинарный и турбулентный механизм движения крови по сосудам.

Как оценить параметры кровотока

На сегодняшний день существует множество методик, позволяющих как инвазивно, так и вовсе без вмешательств оценить все факторы, которые оказывают влияние на адекватность кровотока, что в свою очередь напрямую влияет на кровоснабжение органов и тканей.

Оценка тока крови в сосудах

Наиболее используемым методом диагностики кровотока в различных отделах сердечно-сосудистой системы на сегодняшний день является ультразвуковое исследование с использованием Допплеровского метода. Его широкое распространение в медицине обусловлено точностью предоставляемых данных, транспортабельностью, низкой затратностью самой процедуры и универсальностью.

Эффект Допплера позволяет оценить, как кровь движется по сосудам.

Принцип его работы заключается в эффекте Допплера. Трансдьюсер аппарата посылает множество ультразвуковых волн высокой частоты, которые проходят через ткани и сосудистые стенки, отражаются от поверхности эритроцитов, безостановочно двигающихся в просвете сосудов. (см. также Ультразвуковая допплерография сосудов шеи и головы.)

Отраженные волны имеют более низкую частоту за счет постоянного отдаления красных кровяных телец от датчика. Обработка получаемых сигналов позволяет показать ток крови в просвете сосуда (красным цветом картируется ток крови к трансдьюсеру, и от него, соответственно, синим цветом). Более подробно об это рассказано в видео в этой статье.В комплексе с B-режимом ультразвуковой диагностики Допплеровский метод позволяет оценить не только адекватность тока крови в просвете сосудов, но и в полостях сердца. На основании результата данного обследования врач может сделать вывод о кровотоке в камерах сердца, по магистральным или периферическим сосудам.

Измерение давления

Давление крови определяется как такая сила, сформированная потоком крови, которая воздействует на любую единицу поверхности сосудистой стенки. Наиболее точным методом, позволяющим оценить кровяное давление, является ртутный манометр, потому что он не реагирует на изменение уровня давления, которое происходит быстрее, чем за 2-3 сек.

Принципы измерения артериального давления очень просты.

Водный манометр менее точный в своих показаниях, однако, и он применяется при измерении давления.

В медицинской практике используется как неинвазивная методика определения кровяного давления, например, при помощи известного каждому сфигмоманометра. Инструкция к использованию данного аппарата известна каждому второму человеку.

Инвазивный метод оценки артериального и венозного давления также нашел свое применение, однако, только в стенах медицинских учреждений (в основном в отделениях интенсивной терапии и операционных) ввиду наличия определенных показания к своему применению. Данные прямого измерения давления являются наиболее точными.

Механизм для инвазивного измерения артериального давления.

Не смотря на простоту в использовании стандартного сфигмоманометра, стоит обращать внимание на правила измерения артериального давления, что позволяет получить наиболее точные показания.

• рука, на которой измеряют давление, должна находиться на уровне сердца;
• пациент должен быть в состоянии покоя как минимум за 10-15 минут до начала процедуры измерения давления;
• нижние конечности должны располагаться свободно, и не скрещиваться;
• плечо, на которое накладывается манжета сфигмоманометра, должно быть освобождено от одежды;
• пациенту необходимо воздержаться от разговоров на момент процедуры;
• мочевой пузырь должен быть опорожнен.

Также в зависимости от патологии и состояния пациента может потребоваться измерение давления не только на обеих руках, но и на нижних конечностях.

Оценка вязкости крови

Кроме давления, сопротивления и собственно тока крови, среди величин, оказывающих влияние на особенности движения крови по сосудам, являются ее реологические свойства, и в первую очередь, вязкость крови. При постоянных вышеописанных физических критериях кровотока, повышение вязкости крови приводит к замедлению ее тока.

Вязкость крови определяется подвешенными в ней форменными элементами (в основном эритроцитами), каждый из которых оказывает сопротивление, направленное не только на стенки сосудов, но и на прилегающие вблизи от них клетки.

Чем ниже вязкость крови – тем выше скорость кровотока по сосудам.

Определение гематокрита – отношения форменных элементов крови к плазме является опосредованным показателем вязкости крови. Другими факторами, оказывающими влияние (значительно меньшее, чем гематокрит) на вязкость, являются концентрация белков плазмы крови и их тип.

В заключении стоит отметить, что описанные выше причины движения крови по сосудам, имеют в своей основе физические и биологические характеристики. Регулярная физическая активность, индивидуально подобранная для каждого человека, позволяет тренировать выносливость сердечно-сосудистой системы, что оказывает положительное влияние на ее работу и профилактику множества заболеваний.

Вопросы врачу

Застой крови

Добрый день. Меня зовут Станислав, и меня беспокоит вопрос о застое крови в ногах. Дело в том, что в последние месяцы начал замечать на правой и левой голенях венозные узелки. Знакомый сказал, что это варикоз и, что кровь в ногах из-за него застаивается и не движется к сердцу. Так ли это и что я могу с этим сделать?

Здравствуйте, Станислав. Доля правды в суждениях Вашего друга есть. Однако их неточность не позволяет ответить на Ваш вопрос положительно. На самом деле описанные Вами «венозные» узелки вполне могут быть проявлением варикозной болезни нижних конечностей. Последняя проявляется вследствие недостаточности клапанного аппарата венозной системы данной области, из-за чего отток крови действительно нарушен.

Хроническая венозная недостаточность может повлечь за собой застой крови в ногах, однако, специфическая терапия оказывает положительный эффект на течение данной патологии. В Вашем случае необходимо обратиться к семейному врачу, который при подозрении на варикозную болезнь направит Вас к узкому специалисту.

Спорт – польза или вред?

Здравствуйте, меня зовут Марк. В последнее время увлекся тренировками (занимаюсь в тренажерном зале), чувствую себя значительно лучше. Знакомый сказал, что это плохо влияет на сердце, и, что вовсе влияние спорта на организм переоценено. Так ли это?

Добрый день, Марк. Спасибо за Ваш вопрос. На самом деле серьезный спорт не оказывает положительного эффекта на организм человека, особенно если говорить о тяжелой атлетике. Однако регулярная физическая активность, включающая в себя кардиотренировки, которые направлены на тренировку сердечно-сосудистой системы – важны для здоровья организма. Важно выполнять все упражнения под строгим присмотром тренера во избежание нежелательных травм.

uflebologa.ru

Reologia_Fizika_Metodichka

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Чем обусловлена вязкость жидкости (или внутреннее трение)?

2.Что характеризует градиент скорости? В каких единицах измеряется?

3.Какие жидкости относятся к ньютоновским (неньютоновские)?

4.Каковы реологические свойства крови и что на них влияет?

5.Что называется стационарным течением вязкой жидкости?

6.Что называется объемной скоростью кровотока? В каких единицах измеряется?

7.Какое течение называется ламинарным (турбулентным)?

8.От чего зависит средняя линейная скорость ламинарного течения ньютоновской жидкости по горизонтальной трубе исходя из уравнения Гагена-Пуазейля?

9.Укажите график зависимости объемной скорости кровотока вдоль сосудов большого (или малого) круга кровообращения?

10.Укажите график зависимости линейной скорости кровотока вдоль сосудов большого (или малого) круга кровообращения?

IV МОДЕЛИРОВАНИЕ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙСИСТЕМЫ

Биофизический анализ кровообращения – это описание взаимосвязи давления и скорости движения крови, а также их зависимости от физических параметров крови, кровеносных сосудов и функционирования сердца. Система кровообращения представляет собой сложную гидродинамическую систему. Движение и давление крови носит колебательный характер вследствие периодичности функционирования сердца. Система сосудов сильно ветвится, а упругие свойства сосудов изменяются по ходу сосудистого русла. Все это сильно осложняет физико-математическоеописание

функционирования полной системы кровообращения. Поэтому систему кровообращения

рассмотрим на примере более простых моделей.

4.1. Физическая модель сердечно-сосудистойсистемы. Пульсовая волна. Скорость пульсовой волны.

		Физическую		модель	можно
		представить в виде замкнутой, многократно
		разветвленной	и	заполненной	жидкостью
K1	K2	системы трубок		с эластичными стенками
A		Б
		(рис.4.1). Движение жидкости происходит в
		ней под действием ритмически работающего
		нагнетательного насоса в виде резиновой
		груши (сердце). При сжатии резиновой
		груши некоторый объем поступает в трубку
		А, уже заполненную жидкостью под
	Рис. 4.1.	некоторым	давлением.		Благодаря
		эластичности, стенки трубки растягиваются,
		и она вмещает	данный объем. Клапан К

закрывается, и за счет упругости стенки трубки А сокращаются, вызывая продвижение жидкости в следующее звено системы, стенки которого также сначала растягиваются, затем сокращаются и таким образом проталкивают жидкость в последующие звенья системы трубок. В конце системы данный объем жидкости собирается в трубку Б и поступает обратно в насос, вызывая его расширение.

Данная модель имеет следующие особенности:

1)постепенное и множественное разветвление трубок, особенно в средней части, которая состоит из большого числа коротких параллельных трубок малого сечения, общий просвет которых имеет настолько большое сечение, что скорость жидкость снижается здесь почти до нуля; внутреннее трение в пристеночных слоях этих трубок настолько велико, что эта часть системы представляет наибольшее сопротивление течению жидкости и обуславливает максимальное падение давления.

2)эластичность стенок трубок, за счет чего течение жидкости принимает равномерный характер.

Аналогичные условия имеют место в сосудистой системе. Рассмотрим явления, происходящие в большом круге кровообращения. Начальное давление, необходимое для продвижения крови по всей сосудистой системе, создается работой сердца. При каждом сокращении левого желудочка в аорту, уже заполненную кровью, под соответствующим давлением выталкивается определенный объем крови, называемый ударным объемом крови и равный 60 70 мл. Затем клапаны аорты закрываются. Поступивший в аорту дополнительный объем крови повышает давление в ней и растягивает ее стенки. Это давление в аорте называется систолическим, оно составляет в норме ~120мм.рт. ст (16кПа).

Затем, в период расслабления (диастолы), стенки аорты сокращаются до исходного положения и при этом проталкивают поступивший объем крови в прилегающие крупные артерии, которые, растягиваясь, а затем сокращаясь проталкивают кровь в последующие отделы сосудистой системы. Давление в период диастолы называется диастолическим и оно составляет в норме ~80мм.рт.ст (11кПа). При таком механизме продвижения крови стенки аорты и крупных сосудов периодически растягиваются и сокращаются, т.е. находятся в колебательном движении. Процесс распространения колебаний по стенкам сосудов в результате образования повышенного давления называется пульсовой волной. Пульсовая волна распространяется с определенной скоростью от аорты до артериол и капилляров, где она гаснет. Скорость распространения пульсовой волны зависит от

свойств сосуда и крови и определяется по формуле Моенса-Кортевега:					υп.в.=
		E h
			(4.1)
		2 ρ r

где Е – модуль Юнга стенки кровеносного сосуда,h – ее толщина,r – радиус просвета сосуда,ρ - плотность стенки сосуда.

Скорость пульсовой волны гораздо больше средней линейной скорости кровотока. У людей молодого и среднего возраста при нормальном артериальном давлении и нормальной эластичности сосудов скорость пульсовой волны равна в аорте (5.5.-8)м/с, а в периферических артериях –(6-9.5)м/с. С возрастом, по мере понижения эластичности сосудов, скорость пульсовой волны, особенно в аорте, увеличивается. Качественные особенности пульсового колебания (пульса) зависят от двух факторов: деятельности сердца и состояния сосудистой стенки. С целью детального анализа отдельного

пульсового колебания производится его графическая регистрация, полученный при этом график называется сфигмограммой. Прибор для регистрации сфигмограммы называется сфигмографом. В настоящее время в основе сфигмографов используются датчики, преобразующие механические колебания сосудистой стенки в электрические, которые затем регистрируются. Сфигмограмма позволяет получить определенные сведения о быстроте и энергии сердечного сокращения, а также о сопротивлении току крови со стороны стенки сосуда. Распределение кровотока по сосудистой системе зависит от функционального состояния вен. Венозный отдел, особенно венулы и малые вены, способны накапливать большой объем крови за счет способности сильно растягиваться и изменять свою геометрическую форму. В нормальных условиях в артериальной системе содержится 15% общего объема циркулирующей крови, в капиллярах не более 20%, а в венах 70-80%крови. За счет этого обеспечивается непрерывный приток крови к желудочкам – насосам. В связи с этим вены называют «емкостными сосудами».

4.2 Резистивная модель периферического кровообращения. Распределение давления крови по разным отделам сосудистой системы.

Причины образования артериального давления.

Закон Гагена-Пуазейля(6.3) можно представить в виде:

	Q =	P1− P2			(4.2)
			ω
где	ω =		8 η l		(4.3)
			π R4

Величину ω называют гидравлическим сопротивлением. Гидравлическое сопротивление прямо пропорционально вязкости и длине трубы и обратно пропорционально четвертой степени радиуса трубы. В связи с этим гидравлическое сопротивление резко возрастает с уменьшением радиуса трубы. Резистивная модель строится на основе аналогии между закономГагена-ПуазейляQ=(P1-P2)/ω и с законом Ома для участка цепи:I=(ϕ1-ϕ2)/R,где разность потенциалов(ϕ1-ϕ2) соответствует разности давлений(P1-P2),сила токаI – объему крови, протекающему через поперечное сечение сосуда за единицу времени, электрическое сопротивлениеR – гидравлическому сопротивлениюω.

Аналогия между электрическим и гидравлическим сопротивлениями позволяют использовать правило нахождения электрического сопротивления последовательного и

параллельного соединений проводников для определения гидравлического сопротивления системы последовательного и параллельного соединения сосудов. На рис.4.2 представлены последовательное (а) и параллельное (б) соединение проводников и записаны формулы нахождения общего сопротивления в том и другом случае. Аналогично на рис.4.3 показано последовательное (а) и параллельное (б) соединение сосудов и соответственно формулы для нахождения общего гидравлического сопротивления при данных соединениях.

ω1

ω2

R2

ω3

R1

R3

Rобщ=R1+R2+R3

ωобщ=ω1+ω2+ω3

R1

ω1

R2

ω2

R3

ω3

Рис. 4.2

Рис. 4.3

1

=

1

+

1

+

1

1

=

1

+

1

+

1

Rобщ

R1R2

R3

ϖ общ ϖ1 ϖ2 ϖ3

Рис. 4.2.

Рис. 4.3.

Необходимо отметить, что при увеличении числа сосудов, в случае их последовательного соединения, общее гидравлическое сопротивление ωобщ увеличивается, а при параллельном соединении – уменьшается (также, как для проводников). Согласно условиям данной модели считается, что сосуды соединены параллельно в отделах сосудистой системы (например, отдел артериол, отдел капилляров и т.д.), а последовательно – при переходе сосудов из одного отдела в другой (например, артерии – артериолы, артериолыкапилляры и т.д.).

Из формулы гидравлического сопротивления	видно, что	наибольшей величиной
гидравлического сопротивления должны обладать	капилляры,	т.к. их радиус самый

маленький. Однако, самое большое гидравлическое сопротивление имеют артериолы и малые артерии т.к. они соединены параллельно также, как и капилляры и их количество гораздо меньше, чем капилляров; кроме того, необходимо учесть большую длину артериол, чем капилляров. В связи с этим, систему артериол и малых артерий называют сосудами сопротивления или резистивными сосудами.

Резистивная модель, в отличие от физической модели не учитывает эластичности сосудов, пульсации давления в различные фазы сердечного цикла, а учитывает лишь

стационарный режим течения

Движение крови по сосудам обусловлено наличием разности давлений (Р1-Р2),причем кровь, как и любая жидкость, течет в сторону меньшего давления. Таким образом, по ходу кровеносного русла наблюдается постоянное снижение давления. В связи с этим величину(Р1-Р2) называют падением давления и ее можно определить из закона (4.2), из которого видно, что между гидравлическим сопротивлениемω и падением давления(Р1- Р2) прямая зависимость: т.е. с увеличением гидравлического сопротивленияω, увеличивается падение давления(Р1-Р2) при данном значении Q. В разных сосудах давление падает неодинаково. Поскольку в кровеносной системе самое большое общее гидравлическое сопротивление в отделе артериол и малых артерий, то здесь наблюдается наибольшее падение давления. На эту часть сосудистой системы совместно с капиллярами

приходится 85% падения давления, причем

P, мм. рт.

3/4из

них

– на артериолы. На крупные и

ст.

120

сист.

1-аорта;

средние артерии

–

10%. Это

значит,

что

2-артерии;

диас

80

3-артериолы;

большая часть энергии затрачиваемой левым

4-капиляры;

желудочком сердца на выталкивание крови,

5-венулы;

6-вены;

расходуется на

ее

течение

по

мелким

сосудам,

т.к. они

имеют

самое

большое

гидравлическое сопротивление.

Распределение

давления

по

разным

отделам сосудистого русла представлено на

1

2

3

4

5

6

7

Рис. 4.4

рис.4.4. Самое высокое давление в аорте во

время

систолы,

в

норме

составляет

120мм.рт.ст.

(все

данные

давления

приводятся

над

значением

атмосферного

давления,

составляющего

в

норме

760

мм.рт.ст.) В крупных артериях оно падает незначительно в связи с их небольшим

гидравлическим сопротивлением и у начала артериол составляет 70-80мм.рт.ст.

Вартериолах и капиллярах происходит наибольшее падение давления, в результате

уконца капилляров оно составляет 8-15мм.рт.ст. Далее, по мере перемещения крови в мелкие вены, а затем в более крупные давление продолжает падать, но гораздо медленнее. В венах, впадающих в сердце, давление ниже атмосферного и кровь поступает за счет «присасывающего» действия грудной полости при вдохе и присасывающего действия самого сердца (как насоса).

Вцелом, для кровеносной системы, можно считать, что в уравнении (4.2) Р1

соответствует артериальному давлению РА, аР2 – венозному давлениюРВ; т.е. его можно переписать:

Если принять, что давление в полых венах равно нулю, то оно будет иметь вид:

	РА=	Q	·ω	=	Q	8 η l
						π R4

(4.5)

Это значит, что величина артериального давления зависит от количества крови Q, нагнетаемой сердцем в аорту и гидравлического сопротивленияω, которое оказывают току крови сосуды (в основном, малые артерии и артериолы). Нормальное артериальное давление регулируется через изменение соотношения этих величин и поддерживается: 1)сокращениями сердца: чем больше частота сердечных сокращений, тем больше крови оно нагнетает в сосуды, тем выше артериальное давление;

2)гидравлическим сопротивлением со стороны периферических сосудов: при сужении резистивных сосудов гидравлическое сопротивление увеличивается и давление крови в крупных артериях повышается и, наоборот;

3)вязкостью крови: чем больше вязкость крови, тем выше сопротивление кровотоку и тем больше артериальное давление;

4)количеством крови в артериальной системе: при усилении работы сердца или же переливании человеку большого количества крови, минутный объем сердца возрастает и артериальное давление повышается; при ослаблении сердечной деятельности, кровопотере – понижается;

5)эластичностью сосудистой стенки.

Все перечисленные факторы, поддерживающие артериальное давление, действуют совместно и составляют единое целое. На величину артериального давления также влияют возраст, пол, отчасти вес и размеры тела, многие факторы окружающей среды.

Артериальное давление является одним из главных параметров кровообращения, широко практикующимся в экспериментальной и клинической медицине. Самым распространенным методом измерения артериального давления является звуковой метод, предложенный русским врачом Н.С.Коротковым. Он позволяет регистрировать достаточно точно систолическое и диастолическое давление. Эти два показателя артериального давления очень изменчивы в зависимости от перечисленных выше факторов и служат хорошим диагностическим показателем.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы особенности физической модели сердечно-сосудистойсистемы?

2.Что понимают под скоростью пульсовой волны? Какие значения она имеет в аорте, в периферических артериях?

3.Отчего зависит качественные особенности пульса? Как называется прибор, для графической регистрации пульсового колебания? Объясните принцип действия сфигмографа?

4.Укажите графически, как распределяется давление крови по разным отделам сосудистого русла?

5.От чего зависит нормальное артериальное давление?

6.Каковы особенности резистивной модели кровообращения?

7.Что понимают под гидравлическим сопротивлением сосудов? От чего оно зависит? Как оно меняется вдоль сосудистого русла?

8.Расскажите о методах измерения артериального давления?

studfiles.net

Кровообращение | Медицинская энциклопедия

Кровообращение — процесс постоянной циркуляции крови в организме , что обеспечивает его жизнедеятельность. Кровеносную систему организма иногда объединяют с лимфатической системой в сердечно-сосудистую систему.

Кровь приводится в движение сокращениями сердца и циркулирует сосудами. Она обеспечивает ткани организма кислородом, питательными веществами, гормонами и поставляет продукты обмена веществ в органы их выделения. Обогащение крови кислородом происходит в легких, а насыщение питательными веществами — в органах пищеварения. В печени и почках происходит нейтрализация и выведение продуктов метаболизма. Кровообращение регулируется гормонами и нервной системой. Различают малое (через легкие) и большое (через органы и ткани) круга кровообращения.

Кровообращение — важный фактор в жизнедеятельности организма человека и животных. Кровь может выполнять свои разнообразные функции только находясь в постоянном движении.

Кровеносная система человека и многих животных состоит из сердца и сосудов, по которым кровь движется к тканям и органам, а затем возвращается к сердцу. Крупные сосуды, по которым кровь движется к органам и тканям, называются артериями. Артерии разветвляются на меньшие артерии — артериолы, и, наконец, на капилляры. Сосудами, которые называются венами, кровь возвращается к сердцу.

Кровеносная система человека и других позвоночных относится к закрытого типа — кровь при нормальных условиях не покидает организм. Некоторые виды беспозвоночных имеют открытую кровеносную систему.

Движение крови обеспечивает разница кровяного давления в различных сосудах.

История исследования

Еще античные исследователи предполагали, что в живых организмах все органы функционально связаны и влияют друг на друга. Высказывались разные предположения. Гиппократ — «отец медицины», и Аристотель — крупнейший из греческих мыслителей, живших почти 2500 лет назад, интересовался вопросами кровообращения и изучал его. Однако античные представления были несовершенны, а во многих случаях ошибочны. Венозные и артериальные кровеносные сосуды они представляли как две самостоятельные системе, не соединены между собой. Считалось, что кровь движется только венами, в артериях, зато находится воздуха. Это обосновывали тем, что при вскрытии трупов людей и животных в венах кровь была, а артерии были пустые, без крови.

Это убеждение было опровергнуто в результате работ римского исследователя и врача Клавдия Галена (130 — 200). Он экспериментально доказал, что кровь движется сердцем и артериями, как и венами.

После Галена вплоть до XVII века считали, что кровь из правого предсердия попадает в левое каким-то образом через перегородку.

В 1628 году английский физиолог, анатом и врач Уильям Гарвей (1578 — 1657) опубликовал свой труд «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», в котором впервые в истории медицины экспериментально показал, что кровь движется от желудочков сердца артериями и возвращается предсердия венами. Несомненно, обстоятельством, больше других побудила Уильяма Гарвея к осознанию того, что кровь циркулирует, оказалось наличие в венах клапанов, функционирование которых свидетельствует о пассивном гидродинамический процесс. Он понял, что это могло бы иметь смысл только в том случае, если кровь в венах течет к сердцу, а не от него, как предположил Гален и как считала европейская медицина во времена Гарвея. Гарвей был также первым, кто количественно оценил сердечный выброс у человека, и преимущественно благодаря этому, несмотря на огромную недооценку (1020,6 г / мин, то есть около 1 л / мин вместо 5 л / мин), скептики убедились, что артериальная кровь не может непрерывно создаваться в печени, а, следовательно, она должна циркулировать. Таким образом, им была построена современная схема кровообращения человека и других млекопитающих, включающий два круга. Невыясненным оставался вопрос о том, как кровь попадает из артерий в вены.

Именно в год публикации революционной труда Гарвея (1628) родился Мальпиги, который 50 лет спустя открыл капилляры — звено кровеносных сосудов, которая соединяет артерии и вены — и таким образом завершил описание замкнутой сосудистой системы.

Первые количественные измерения механических явлений в кровообращении были сделаны Стивеном Хейлз (1677 — 1761), который измерил артериальное и венозное кровяное давление, объем отдельных камер сердца и скорость истечения крови из нескольких вен и артерий, продемонстрировав таким образом, что большая часть сопротивления течения крови приходится на область микроциркуляции. Он считал, что в результате упругости артерий течение крови в венах остается более или менее постоянным, а не пульсирует, как в артериях.

Позже, в XVIII и XIX веках ряд известных гидромеханики заинтересовались вопросами циркуляции крови и внесли существенный вклад в понимание этого процесса. Среди них были Леонард Эйлер, Бернулли (который был на самом деле профессором анатомии) и Жан Луи Мари Пуазейль (также врач, его пример особенно показывает, как попытка решить частичную прикладную задачу может привести к развитию фундаментальной науки). Одним из самых ученых-универсалов был Томас Юнг (1773 — 1829), также врач, чьи исследования в оптике привели к установлению волновой теории света и понимания восприятия цвета. Другая важная область исследований Юнга касается природы упругости, в частности свойств и функции упругих артерий его теория распространения волн в упругих трубках до сих пор считается фундаментальным корректным описанием пульсового давления в артериях. Именно в его лекции по этому вопросу в Королевском обществе в Лондоне содержится явное заявление, что «вопрос о том, каким образом и в какой степени циркуляция крови зависит от мышечных и упругих сил сердца и артерий в предположении, что природа этих сил известна, должен стать просто вопросом самых разделов теоретической гидравлики ».

Схема кровообращения Гарвея была расширена при создании в XX веке схемы гемодинамики Аринчиним Н. И. Оказалось, что скелетная мышца по кровообращения не только проточная сосудистая система и потребитель крови, «иждивенец» сердца, но и орган, который, самозабезпечуючись, является мощным насосом — периферическим «сердцем». За давлением крови, развивается мышцей, он не только не уступает, но даже превосходит давление, поддерживаемый центральным сердцем, и служит эффективным его помощником. В связи с тем, что скелетных мышц очень много, более 1000, их роль в продвижении крови у здорового и больного человека, несомненно, велика.

Круги кровообращения человека

Кровообращение происходит по двум основным путям, называемым кругами: малым и большим кругами кровообращения.

Малым кругом кровь циркулирует через легкие. Движение крови этим кругом начинается с сокращения правого предсердия, после чего кровь поступает в правый желудочек сердца, сокращение которого толкает кровь в легочный ствол. Циркуляция крови в этом направлении регулируется предсердно-желудочковой перегородкой и двумя клапанами : трехстворчатым (между правым предсердием и правым желудочком), что предотвращает возвращению крови в предсердие, и клапаном легочной артерии, что предотвращает возвращению крови из легочного ствола в правый желудочек. Легочный ствол разветвляется в сети легочных капилляров, где кровь насыщается кислородом путем вентиляции легких. Затем кровь через легочные вены возвращается из легких в левое предсердие.

Большой круг кровообращения поставляет насыщенную кислородом кровь к органам и тканям. Левое предсердие сокращается одновременно с правым и толкает кровь в левый желудочек. Из левого желудочка кровь поступает в аорту. Аорта разветвляется на артерии и артериолы, что дкою, двустворчатым (митральным) клапаном и клапаном аорты.

Таким образом, кровь движется большого круга кровообращения от левого желудочка до правого предсердия, а затем малым кругом кровообращения от правого желудочка до левого предсердия.

Также существуют еще два круга кровообращения:

1. Сердечный круг кровообращения — это круг кровообращения начинается от аорты двумя короноиднимы сердечными артериями, по которым кровь поступает во все слои и части сердца, а затем собирается мелких венах в венозной венечный синус и заканчивается венами сердца, впадающих в правое предсердие.
2. Плацентарный — Происходит по замкнутой системе, изолированной от кровеносной системы матери. Плацентарный круг кровообращения начинается от плаценты, которая является провизорного (временным) органом, через который плод получает от матери кислород, питательные вещества, воду, электролиты, витамины, антитела и отдает углекислый газ и шлаки.

Механизм кровообращения

Это утверждение полностью справедливо для артерий и артериол, капилляров и вен в капиллярах и венах появляются вспомогательные механизмы, о которых ниже. Движение артериальной крови желудочками происходит в изофигмичнои точки капилляров, где происходит выброс воды и солей в интерстициальную жидкость и разгрузки артериального давления до давления в интерстициальный жидкости, величина которого около 25 мм рт. ст.. Далее происходит реабсорбция (обратное всасывание) воды, солей и продуктов жизнедеятельности клеток с интерстициальный жидкости в посткапилляры под действием всасывающей силы предсердий (жидкостный вакуум — перемещение атриовентрикулярных перегородок, АВП вниз) и далее — самотеком под действием сил гравитации к предсердий. Перемещение АВП вверх приводит к систолы предсердий и одновременно к диастолы желудочков. Отличие давлений создается ритмической работой предсердий и желудочков сердца, перекачивающего кровь из вен в артерии.

Сердечный цикл

Правая половина сердца и левая работают синхронно. Для удобства изложения здесь будет рассмотрена работа левой половины сердца. Сердечный цикл включает в себя общую диастолу (расслабление), систолу (сокращение) предсердий, систолу желудочков. Во время общей диастолы давление в полостях сердца близок к нулю, в аорте медленно снижается с систолического до диастолического, в норме у человека равны соответственно 120 и 80 мм рт. ст. Поскольку давление в аорте выше, чем в желудочке, аортальный клапан закрыт. Давление в крупных венах (центральный венозный давление, ЦВД) составляет 2-3 мм рт.ст., то есть чуть выше, чем в полостях сердца, так что кровь поступает в предсердия и, транзитом, в желудочки. Предсердно-желудочковые клапаны в это время открыты. Во время систолы предсердий циркулярные мышцы предсердий пережимают вход из вен в предсердия, что препятствует обратному току крови, давление в предсердиях повышается до 8-10 мм рт.ст., и кровь перемещается в желудочки. На следующей систолы желудочков давление в них становится выше давления в предсердиях (которые начинают расслабляться), что приводит к закрытию предсердно-желудочковых клапанов. Внешним проявлением этого события I тон сердца. Затем давление в желудочке превышает аортальный, в результате чего открывается клапан аорты и начинается вытеснение крови из желудочка в артериальную систему. Расслабленное предсердия в это время заполняется кровью. Физиологическое значение предсердий главным образом заключается в роли промежуточного резервуара для крови, поступающей из венозной системы во время систолы желудочков. В начале общей диастолы, давление в желудочке падает ниже аортального (закрытие аортального клапана, II тон), затем ниже давления в предсердиях и венах (открытие предсердно-желудочковых клапанов), желудочки снова начинают заполняться кровью. Объем крови, выбрасываемой желудочком сердца за каждую систолу составляет 60-80 мл. Эта величина называется ударным объемом. Продолжительность сердечного цикла — 0,8-1 с, дает частоту сердечных сокращений (ЧСС) 60-70 в минуту. Отсюда минутный объем кровотока, как нетрудно подсчитать, 3-4 л в минуту (минутный объем сердца, МОС).

Артериальная система

Артерии, которые почти не содержат гладких мышц, но имеют мощную эластичную оболочку, выполняют главным образом «буферную» роль, сглаживая перепады давления между систолическим и диастолическим. Стенки артерий упруго растягивающие, что позволяет им принять дополнительный объем крови, что «вбрасывается» сердцем во время систолы, и лишь умеренно, на 50-60 мм рт.ст., поднять давление. Во время диастолы, когда сердце ничего не перекачивает, именно упругое растяжение артериальных стенок поддерживает давление, не давая ему упасть до нуля, и тем самым обеспечивает непрерывность кровотока. Именно растяжение стенки сосуда воспринимается как удар пульса. Артериолы имеют развитую гладкую мускулатуру, благодаря которой способны активно изменять свой просвет и, таким образом, регулировать сопротивление кровотоку. Именно на артериолы приходится наибольшее падение давления, и именно они определяют соотношение объема кровотока и артериального давления. Соответственно, артериолы называют резистивными сосудами.

Капилляры

Капилляры характеризуются тем, что их сосудистая стенка представлена ​​одним слоем клеток, так что они высокопроницаемых для всех растворенных в плазме крови низкомолекулярных веществ. Здесь происходит обмен веществ между тканевой жидкостью и плазмой крови. При прохождении крови через капилляры плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной (тканевой) жидкостью; объем только диффузии через общую обменную поверхность капилляров организма составляет около 60 л / мин или примерно 85000 л / сутки давление в начале артериальной части капилляра 37,5 мм рт. в.; эффективное давление составляет около (37,5 — 28) = 9,5 мм рт. в.; давление в конце венозной части капилляра, направленное наружу капилляра, составляет 20 мм рт. в.; эффективный реабсорбционное давление — близко (20 — 28) = — 8 мм рт. ст.

Венозная система

От органов кровь возвращается через посткапилляры в венулы и вены в правое предсердие по верхней и нижней полых вен, а также коронарным венам (венам, возвращает кровь от сердечной мышцы). Венозный возврат осуществляется по нескольким механизмам. Во-первых, базовый механизм благодаря перепаду давлений в конце венозной части капилляра, направленное наружу капилляра около 20 мм рт. ст., в ТЖ — 28 мм рт. ст.,.) и предсердий (около 0), эффективный реабсорбционное давление близко (20 — 28) = — 8 мм рт. ст. Во-вторых, для вен скелетных мышц важно, что при сокращении мышцы давление «извне» превышает давление в вене, так что кровь «выжимается» из вен сокращением мышц. Присутствие же венозных клапанов определяет направление движения крови при этом — от артериального конца к венозному. Этот механизм особенно важен для вен нижних конечностей, поскольку здесь кровь венами поднимается, преодолевая гравитацию. В-третьих, посасывая роль грудной клетки. Во время вдоха давление в грудной клетке падает ниже атмосферного (которое мы принимаем за ноль), что обеспечивает дополнительный механизм возврата крови. Величина просвета вен, а соответственно и их объем значительно превышают таковые артерий. Кроме того, гладкие мышцы вен обеспечивают изменение их объема в достаточно широких пределах, приспосабливая их емкость до меняющегося объема циркулирующей крови. Поэтому, с точки зрения физиологической роли, вены можно определить как «емкостные сосуды».

Количественные показатели и их взаимосвязь

Ударный объем сердца — объем, который левый желудочек выбрасывает в аорту (а правый — в легочный ствол) за одно сокращение. У человека равна 50-70 мл. Минутный объем кровотока (Vminute) — объем крови, проходящей через поперечное сечение аорты (и легочного ствола) в минуту. У взрослого человека минутный объем примерно равен 5-7 литров. Частота сердечных сокращений (Freq) — число сокращений сердца в минуту. Артериальное давление — давление крови в артериях. Систолическое давление — высшую давление во время сердечного цикла, достигается к концу систолы. Диастолическое давление — низкое давление во время сердечного цикла, достигается в конце диастолы желудочков. Пульсовое давление — разница между систолическим и диастолическим. Среднее артериальное давление (Pmean) проще всего определить в виде формулы. Итак, если артериальное давление во время сердечного цикла является функцией от времени, то (2) где tbegin и tend — время начала и конца сердечного цикла, соответственно. Физиологический смысл этой величины: это такое эквивалентное давление, что, если бы оно постоянным, минутный объем кровотока не отличался бы от наблюдаемого в действительности. Общее периферическое сопротивление — сопротивление, сосудистая система предоставляет кровотока. Прямо оно измерено быть не может, но может быть вычислено, исходя из минутного объема и среднего артериального давления. (3) Минутный объем кровотока равен отношению среднего артериального давления до периферической сопротивления. Это утверждение является одним из центральных законов гемодинамики. Сопротивление одного сосуда с жесткими стенками определяется законом Пуазейля: (4) где η — вязкость жидкости, R — радиус и L — длина сосуда. Для последовательно включенных сосудов, сопротивления складываются: (5) для параллельных, складываются проводимости: (6) Таким образом, общее периферическое сопротивление зависит от длины сосудов, числа параллельно включенных сосудов и радиуса сосудов. Понятно, что не существует практического способа узнать все эти величины, кроме того, стенки сосудов не является жесткими, а кровь не ведет себя как классическая Ньютоновская жидкость с постоянной вязкостью. В силу этого, как отмечал В. А. Лищук в «Математической теории кровообращения», «закон Пуазейля имеет для кровообращения скорее иллюстративную, чем конструктивную роль». Однако, понятно, что из всех факторов, определяющих периферическое сопротивление, наибольшее значение имеет радиус сосудов (длина в формуле стоит в 1-й степени, радиус же — в 4-й), и этот же фактор — единственный, способный к физиологической регуляции. Количество и длина сосудов постоянны, радиус может меняться в зависимости от тонуса сосудов, главным образом, артериол. С учетом формул (1), (3) и природы периферического сопротивления, становится понятно, что среднее артериальное давление зависит от объемного кровотока, который определяется главным образом сердцем (см. (1)) и тонуса сосудов, преимущественно артериол.

Ударный объем сердца (Vcontr) — объем, который левый желудочек выбрасывает в аорту (а правый — в легочный ствол) за одно сокращение. У человека равна 50-70 мл.

Минутный объем кровотока (Vminute) — объем крови, проходящей через поперечное сечение аорты (и легочного ствола) в минуту. У взрослого человека минутный объем примерно равен 5-7 литров.

Частота сердечных сокращений (Freq) — число сокращений сердца в минуту.

Артериальное давление — давление крови в артериях.

Систолическое давление — самый высокий давление во время сердечного цикла, достигается к концу систолы.

Диастолическое давление — низкое давление во время сердечного цикла, достигается в конце диастолы желудочков.

Пульсовое давление — разница между систолическим и диастолическим.

Среднее артериальное давление (Pmean) проще всего определить в виде формулы. Итак, если артериальное давление во время сердечного цикла является функцией от времени, то

где tbegin и tend — время начала и конца сердечного цикла, соответственно.

Физиологический смысл этой величины: это такой эквивалентный давление, при постоянстве, минутный объем кровотока не отличался бы от наблюдаемого в действительности.

Общее периферическое сопротивление — сопротивление, сосудистая система предоставляет кровотока. Непосредственно нельзя измерить сопротивление, но его можно вычислить, исходя из минутного объема и среднего артериального давления.

Минутный объем кровотока равен отношению среднего артериального давления к периферийному сопротивления.

Это утверждение является одним из центральных законов гемодинамики.

Сопротивление одного сосуда с жесткими стенками определяется законом Пуазейля: 

где {\ Displaystyle \ eta} {\ Displaystyle \ eta} — вязкость жидкости, R — радиус и L — длина сосуда.

Для последовательно включенных сосудов, сопротивление определяется: 

Для параллельных, измеряется проводимость: 

Таким образом, общее периферическое сопротивление зависит от длины сосудов, числа параллельно включенных сосудов и радиуса сосудов. Понятно, что не существует практического способа узнать все эти величины, кроме того, стенки сосудов не является твердыми, а кровь не ведет себя как классическая Ньютоновская жидкость с постоянной вязкостью. В силу этого, как отмечал В. А. Лищук в «Математической теории кровообращения», «закон Пуазейля имеет для кровообращения скорее иллюстративную, чем конструктивную роль». Тем не менее, понятно, что из всех факторов, определяющих периферическое сопротивление, наибольшее значение имеет радиус сосудов (длина в формуле в 1-м степени, радиус же — в четвёртом), и этот же фактор — единственный, способный к физиологической регуляции. Количество и длина сосудов постоянны, радиус же может изменяться в зависимости от тонуса сосудов, главным образом, артериол.

С учетом формул (1), (3) и природы периферического сопротивления, становится понятно, что средний артериальное давление зависит от объемного кровотока, который определяется главным образом сердцем (см. (1)) и тонуса сосудов, преимущественно артериол.

medictionary.ru

Физическая модель сосудистой системы. Работа сердца.

Количество просмотров публикации Физическая модель сосудистой системы. Работа сердца. - 2346

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ᴦ. СЕМЕЙ

Методическое пособие по теме:

Физические основы гемодинамики.

Закономерности движения крови в артериальном и венозном русле.

Составитель: Преподаватель

Ковалева Л.В.

Основные вопросы темы:

1.Понятие гемодинамики.

2. Физическая модель сосудистой системы. Работа сердца.

3. Физические основы клинического метода измерения давления крови.

4. Движение крови по сосудам. Непрерывность кровотока.

5. Систолическое и диастолическое давление, пульсовое давление крови.

6. Систолический и минутный объём кровотока.

7. Биофизические особенности аорты. Распространение пульсовой волны по стенке

артерий. Венный пульс.

8. Биофизические особенности артериол большого круга кровообращения.

Гемодинамика.

Гемодинамика один из разделов биомеханики, изучающий законы движения крови по кровеносным сосудам. Задача гемодинамики – установить взаимосвязь между основными гемодинамическими показателями, а также их зависимость от физических параметров крови и кровеносных сосудов. К основным гемодинамическим показателям относятся давление и скорость кровотока. Давление - ϶ᴛᴏ сила, действующая со стороны крови на сосуды, приходящаяся на единицу площади. Различаю объёмную и линœейную скорость кровотока. Объемной скоростью кровотока Q называют величину, численно равную объёму жидкости, протекающему в единицу времени через данное сечение трубы : Q=V/t

Линœейная скорость представляет путь, проходимый частицами крови в единицу времени : v=l/t. Поскольку скорость крови неодинакова по сечению сосудов, то речь пойдет о средней скорости. Линœейная и объёмная скорости связаны простым соотношением Q=vS, где S площадь поперечного сечения потока жидкости.

Важно заметить, что для сплошного течения несжимаемой жидкости выполняется условие неразрывности струи: через любое сечение струи в единицу времени протекают одинаковые объёмы жидкости: Q=vS=const. Для гемодинамики данный закон можно сформулировать так: в любом сечении сердечно-сосудистой системы объёмная скорость кровотока одинакова.

Физическая модель сосудистой системы. Работа сердца.

Физическую модель сердечно-сосудистой системы можно представить в виде замкнутой (не имеющей сообщения сатмосферой), мно­гократно разветвленной и заполненной жидкостью системы трубок с эластичными стенками, движение жидкости в которой происходит под действием ритмически работающего нагнетательного насо­са (на рис. в виде резиновой груши). При сжатии груши содержа­щийся в ней объём жидкости проталкивается через отверстие клапана К1в систему трубок состороны Л,вызывая в них продвижение жидко­сти в сторону Б, затем клапан К1запирается, груша расширяется и через клапан К2в нее поступает соответствующий объём жидкости со стороны Б системы.

Особенностьюданной системы является, прежде всœего, постепенное и множественное разветвление трубок, особенно в ее средней части. Последняя состоит из весьма большого числа коротких параллельных трубок малого сечения, общий просвет которых имеет настолько боль­шое сечение, что скорость жидкости здесь снижается почти до нуля. Од­нако внутреннее трение в пристеночных слоях этих трубок настолько велико, что именноэта средняя часть системы представляет наибольшее сопротивление течению жидкости и обусловливает максимальное падение давления.

Другой особенностью системы является эластичность стенок трубок, благодаря которой при ритмической работе насоса ток жидкости в ней принимает равномерный характер. Размещено на реф.рфДопустим, что при сжатии груши неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество жидкости поступает в трубку А, уже заполненную жидкостью под некоторым давлением. Давление в трубке А повышается,эластичные стенки ее растягиваются и вмещают избыток жидкости. Далее стенки трубки А постепенно сокращаются и прогоняют избыток жидкости в следующее звено системы, стенки ко­торого также сначала растягиваются затем сокращаются и таким образом проталкивают жидкость в последующие звенья систе­мы трубок. В результате течение жидкости постепенно принимает рав­номерный характер. Размещено на реф.рфИллюстрацией подобного явления может служить следующий опыт. Две трубки {Б — жесткая и А — с эластичными стенками) с помощью тройника Т присоединœены к насосу-груше Г {В — резервуар с водой). На конце трубок имеются пробки Я с небольшими отверстиями, препятствующие свободному вы­теканию воды. При работе грушей можно наблюдать, как из трубы Б вытекает прерывистая струя, а из трубы А, стенки которой при этом периодически растя­гиваются и сокращаются — непрерывная.

Переходим к сосудистой системе. Начальное давление, крайне важно е для продвижения крови по всœей сосудистой системе, создается работой сердца.

Рассмотрим схематически явления, происходящие в большом круге кровообращения. При каждом сокращении левого желудочка сердца в аорту, уже заполненную кровью под соответствующим давлением, выталкивается так называемый ударный объём крови, в среднем раз­ный 65—70 мл. Далее клапаны аорты закрываются.

Поступивший в аорту дополнительный объём крови повышает дав­ление в ней и соответственно растягивает ее стенки. Волна повышенно­го давления, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ принято называть систолическим, вызывает колебания сосудистых стенок, распространяющиеся вдоль более крупных арте­рий в виде упругой волны. Эта волна давления принято называть пульсовой волной,скорость ее распространения зависит от упругости сосудистых стенок и имеет порядок 6—8 м/с.

Затем в, период расслабления сердечной мышцы (диастола, давление крови в данный момент принято называть диастолическим) стенки аорты постепенно, сокращаются до исходного положения и проталки­вают поступивший объём крови в более отдаленные крупные артерии. Стенки последних в свою очередь растягиваются и затем, сокращаясь, проталкивают кровьв последующие звенья сосудистой системы. В ре­зультате ток крови принимает непрерывный характер со скоростью в крупных сосудах порядка.0,3—0,5 м/с.

При таком механизме продвижения крови только часть энергии, развеваемой сердечной мышцей при сокращении, передается непосредственно массе крови в аорте и переходит в ее кинœетическую энергию. Остальная часть энергии переходит в потенциальную энергию деформации растяжения эластичных стенок крупных сосудов (преиму­щественно аорты) и затем уже постепенно по мере возвращения их в исходное положение передается массе крови в период расслабления сердечной мышцы. Существует также такое понятие как пульсовое давление крови, равное разности систолического и диастолического давления, составляющее в большом круге кровообращения примерно 40 мм рт. ст.

Количество Q крови, протекающее через поперечное сечение участка сосудистой системы в единицу времени и называемое объёмной скоростью кровотока, зависит от разности давлений в начале и конце участка и его сопротивления току крови. При расчетах объёмной скорости на отдельных участках сосудистой системы в первом приближе­нии пользуются формулой Гагена — Пуазейля, хотя сопротивление току крови в сосудистой системе выше, чем следует по формуле, вслед­ствие потерь энергии при деформации ее эластичных стенок, а также неизбежных завихрений в местах разветвления. Точный расчет с уче­том этих условий весьма сложен.

Сопротивление току крови, следовательно, и падение давления на различных участках сосудистой системы весьма различны. Оно зави­сит от общего просвета и числа сосудов в разветвлении. Наибольшее падение давления крови — не менее 50% от начального давления — происходит в артериолах. Число артериол в сотни раз больше числа крупных артерий при сравнительно небольшом увеличении общего просвета сосудов. По этой причине потери давления от пристеночного трения в них весьма велики. Общее число капилляров еще больше, однако дли­на их настолько мала, что падение давления крови в них хотя и сущест­венно, но меньше, чем в артериолах.

В сети венозных сосудов, площадь сечения которых в среднем в два раза больше площади сечения соответствующих артерий, скорость тече­ния крови невысока и падения давления незначительны. В крупных венах около сердца давление становится на несколько миллиметров ртутного столба ниже атмосферного. Кровь в этих условиях движется под влиянием присасывающего действия грудной клетки при вдохе.

На рис. схематически показано распределœение давления крови в отдельных частях системы сосудов большого круга кровообращения. На рис. приведены графики изменения давления и скорости движе­ния крови в базовых частях сосудистой системы. Движение крови по сосудам, особенно распределœение ее между раз­личными частями самой сосудистой системы, зависит не только от ра­боты сердца, но и от общего просвета сосудов, обусловленного тону­сом сосудистых стенок. В эластичных стенках сосуда имеются гладкие мышечные волокна, от степени сокращения которых зависит просвет сосуда. Имеют значение также общее количество циркулирующей крови, ее вязкость и т. п. Все эти факторы находятся под регулирующим влиянием центральной нервной системы. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, физио­логические факторы, накладываясь на физические закономерности, ре­гулируют кровообращение в различных частях организма.

В норме сосудистая система замкнута и не имеет сообщения с атмосферой. Сосуды располагаются в различных направлениях, причем артериальные и венозные сосуды, по которым кровь движется в про­тивоположных направлениях, большей частью параллельны.

Эти сосуды сообщаются между собой через капилляры, в связи с этим в первом приближении можно считать, что гидростатическое давление крови в них, как в сообщающихся сосудах, взаимно уравновешивается, и в ка­честве модели можно рассматривать систему горизонтальных трубок.

В случае повреждения сосудистой стенки может образоваться сообщение сосуда с атмосферой, и тогда проявляется действие гидроста­тического давления крови. Общеизвестно, к примеру, что для ослаб­ления кровотечения из пораненного сосуда конечности ей следует придать возвышенное положение.

Течение крови в сосудистой системе в нормальных условиях имеет ламинарный характер. Размещено на реф.рфОно может переходить в турбулентное при нарушении этих условий, к примеру при резком сужении просвета сосу­да. Подобные явления могут иметь место при неполном открытии или, напротив - при неполном закрытии сердечных или аортальных клапанов. При этом появляются звуки, называемые сердечными шумами, кото­рые являются одним из характерных признаков этого явления.

Работа͵ совершаемая сердцем, в основном складывается из работы при сокращении желудочков, главным образом левого. (Работа право­го желудочка принимается равной 0,2—0,15 от работы левого.)

Работа сердечной мышцы при каждом сокращении левого желудоч­ка затрачивается на сообщение объёму выталкиваемой крови энергии, крайне важно й для его продвижения по всœему кругу кровообращения. Эта энергия состоит из потенциальной энергии давления, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ долж­но быть создано вначале для преодоления сопротивления движению крови по всœему ее пути, и кинœетической энергии для сообщения массе крови крайне важно й скорости движения. На основании данных эта энергия должна быть представлена формулой

где р — среднее давление, под которым кровь выбрасывается в аорту, р = 100 мм рт. ст=105 100/760 =1,3·104 Па; ρ = 1,05· 103 кг/м3 — плотность крови; — скорость крови в аорте, в состоянии покоя ; ударный объём крови в покое в среднем , Аж= 0,95 Дж

Учитывая работу правого желудочка, для сердца в целом найдем Ас=1,2∙Аж=1,14 Дж

Время сокращения желудочков Тогда мощность, развиваемая сердцем при сокращении, будет NC= Ас/tж=3,4 Вт

Считая в среднем 60 сокращений сердца в 1 мин, получим, что за 1 мин оно совершает работу .

При расчете работы сердца можно вместо ударного учитывать минутный Vмин объем крови, равный произведению ударного объёма на число N сокращений сердца в 1 мин:

. В нашем при­мере мл/мин, или 4,2 л/мин.

При мышечной работе средней интенсивности минутный объём кро­ви увеличивается примерно в пять раз, т. е. 20 л/мин. При этом соответственно возрастает скорость течения крови в аорте: . Тогда работа͵ совершаемая сердцем в 1 мин, будет Ас≈360 Дж.

referatwork.ru

Сосудистая система

Движение крови по кровеносным сосудам - непременное условие жизни клеток, тканей и организма. Даже кратковременная остановка кровообращения, особенно в головном мозге, может вызвать гибель животного. Кровь циркулирует по замкнутой системе сосудов в направлении артерия - вена. При движении по сосудистой системе кровь проходит по сложному пути - большому и малому кругу кровообращения. Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца аортой, которая дает разветвления, переходящие в артериолы, капилляры и вены всего тела, и заканчивается двумя большими венами, впадающими в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка легочной артерией, которая, разветвляясь, переходит в капилляры легких и заканчивается легочными венами, впадающими в левое предсердие.

При расслаблении предсердий, то есть во время диастолы, их полости наполняются кровью (левое - артериальной, а правое-венозной). В момент систолы предсердий кровь из них изгоняется в полости желудочков, а в момент систолы желудочков она поступает в аортальную систему: легочную артерию и аорту. Легочная артерия — единственная артерия в организме, по которой течет венозная кровь из правого желудочка в легкие, а легочная вена - единственная, по которой течет обогащенная кислородом артериальная кровь из легких в левое предсердие.

Кровеносные сосуды. Артерии подразделяют на два вида: артерии эластического типа (аорта, легочная артерия), у которых в средней оболочке преобладают эластические волокна, и артерии мышечного типа - все остальные артерии, обеспечивающие органы и ткани артериальной кровью. Вены по строению сходны с артериями, но их средняя оболочка значительно тоньше, и они имеют клапаны, препятствующие обратному току венозной крови. Стенки капилляров состоят из одного слоя эпителия и звездчатых клеток Руже, выполняющих сократительные функции.

Движение крови по кровеносным сосудам осуществляется в соответствии с законами гидравлики и гидродинамики. Учение о движении крови (гемодинамика) основано на физических явлениях движения жидкостей в замкнутых сосудах. Гемодинамика определяется двумя силами: давлением, под которым жидкость движется, и сопротивлением, которое испытывает жидкость вследствие своей вязкости, трения о стенки трубки и вихревых движений. Движущей силой крови служит разность давлений, возникающая в начале и в конце трубки. Отношение разности давлений к возникающему при этом сопротивлению определяет объем жидкости, протекающей по кровеносному сосуду в единицу времени.

Объем крови, протекающей заединицу времени через аорту или

полую вену и через легочную артериюили легочные вены, одинаков.

Количество крови, оттекающей отсердца (в норме), соответствует притоку

ее к сердцу (так называемыйвенозный возврат). Если нарушается один из клапанов (недостаточность митрального отверстия или клапанов аорты), то гемодинамика нарушается.

В движении крови имеет значение эластичность сосудистых стенок. Хорошо выраженные упругие свойства аорты и артерий обеспечивают непрерывный ток крови по всей сосудистой системе.

Во время систолы сердце развивает кинетическую энергию, которая расходуется на выброс крови и растяжение аорты и превращается в энергию эластического напряжения артериальных стенок. Сила эластического напряжения сосудов поддерживает кровоток во время диастолы.

Электрокинетические явления в движении крови обусловливают возникновение заряда между внутренней и наружной поверхностями сосуда. Эта разность потенциалов тем больше, чем выше скорость движения крови. Движение крови ускоряет проникновение положительно заряженных ионов, особенно кальция, из просвета сосуда в сосудистую стенку (В. А. Говырин).

Артериальный пульс. При сокращении желудочков возникают ритмические колебания артериальных стенок, вызванные систолическим повышением давления в артериях. Эти ритмические колебания артериальных сосудов называют артериальным пульсом.

Пульсовая волна образуется в момент повышения давления в аорте, что по времени соответствует изгнанию крови из желудочков.

Регистрацию пульса у животных осуществляют графически (сфигмография) или более точными электронными приборами - пульсотахометрами, а также радиотелеметрическими способами. Пульсовая кривая характеризуется двумя основными коленами: подъемом кривой (анакрота) и ее спуском (катакрота) Подъем пульсовой волны обусловлен повышением артериального давления и соответствующим ему расширением сосудистой стенки. В момент спуска кривой появляется вторичный, или дикротический подъем и образуется так называемая инцизура, или выемка. Она возникав вследствие обратного тока крову по крупным артериям назад к левому желудочку, но полулунный клала? аорты в этот момент уже закрыт Кровь отражается от него, вызывая вторичное растяжение сосудистое стенки.

Чем более растяжима стенка у чем выше вязкость крови, тем медленнее распространяется и тем быстрее ослабевает пульсовая волна. Так у нижнего конца брюшной аорты уже нет дикротического подъема. Скорость пульсовой волны возрастает при уменьшении растяжимости артерий (на почве гипертонии, склероза сосудов).

Венный пульс. Его регистрируют в крупных, близко расположенных к сердцу венах (полые и яремные вены). Он образуется вследствие затрудненного оттока крови из вен к сердцу во время систолы предсердий и желудочков. В момент систолы желудочков давление внутри вен повышается, и происходит колебание их стенок. Эти колебательные движения у крупных животных можно наблюдать и зарегистрировать (флебография)

На флебограмме отмечают три зубца. Один зубец возникает в результате систолы предсердий, другой - обусловлен толчком сонной артерии, лежащей рядом с яремной веной, пологий зубец связан с расширением стенки вены. Венный пульс имеет диагностическое значение при некоторых болезнях сердца.

Давление крови. В артериях оно зависит от объема крови, поступающей из сердца, и от сопротивления оттоку крови в мелких артериях, артериолах и капиллярах. При вливании животному крови в артерию кровяное давление будет постепенно увеличиваться, что связано с увеличением минутного объема крови, и наоборот, уменьшение данного объема, например при кровопотере, приведет к снижению артериального давления.

По мере удаления артерий от сердца давление в них снижается. Это объясняется тем, что часть энергии расходуется на преодоление сопротивления оттоку крови через всю сосудистую систему организма, причем по мере продвижения крови через артериолы и капилляры к венным капиллярам давление постепенно падает до 10-15 мм рт. ст.

Низкое давление в венах не может служить силой, обеспечивающей гемодинамику, поэтому здесь действуют другие факторы: присасывающее влияние грудной клетки, когда при вдохе расширяются легкие и одновременно крупные полые вены; сокращения мускулов, выжимающие кровь из вен; клапаны вен, способствующие однонаправленному кровотоку к сердцу. Воздействие дыхательных движений на венозное кровообращение называют дыхательным насосом.

Скорость кровотока. В различных сосудах скорость кровотока неодинакова, что связано с суммой диаметров всех вен и артерий. Линейная скорость кровотока - путь, проходимый частицей крови в 1 с, - возрастает от периферии к сердцу. У лошади время полного кругооборота крови составляет 40 с, у свиней и коз - 13, у кроликов - 8 с. Скорость кровотока в капиллярах примерно в 2-3 раза ниже, чем в артериях, что связано с суммарной величиной диаметров всех капилляров. Общий их диаметр в 600-800 раз больше, чем аорты, поэтому скорость движения крови в капиллярах значительно меньше - до 0,3-0,5 мм/с. Суммарная величина диаметров всех вен приближается к диаметру аорты, в результате этого скорость движения крови в венах вновь возрастает.

Наряду с линейной скоростью нужно учитывать еще и объемную скорость кровотока, или величину кровотока. Она зависит от того, насколько развита сосудистая сеть в данном органе, и от работы этого органа. Скорость кровотока можно определять с помощью веществ, непосредственно вводимых в кровь (цититон), или более точным ультразвуковым способом. Для этого к артерии на небольшом расстоянии прикладывают две маленькие металлические пластинки, которые преобразуют механические колебания в электрические, и наоборот — электрические в механические. Этим способом по показаниям прибора вычисляют скорость кровотока. Скорость кровотока в периферических венах среднего калибра составляет 7-14 см/с, в полых венах несколько больше - 20 см/с. В артериях скорость кровотока больше, чем в венах, и составляет 30-44 см/с, в момент изгнания крови из сердц а - 1 , падая к концу диастолы до 0 см/с.

В организме сельскохозяйственных животных насчитывают много миллиардов капилляров. Длина каждого капилляра -0,3-0,7 мм, диаметр 6-8 мкм. Величина, форма и число капилляров в разных органах неодинаковы, что связано с особенностями структуры и функции органов. Чем выше уровень обмена веществ в ткани, тем больше в ней капилляров. В сером веществе мозга сеть капилляров более густая, чем в белом.

Капилляры подразделяют на две группы: первые - магистральные -образуют кратчайший путь между артериолами и венулами, вторые представляют собой боковые ответвления от магистральных капилляров и образуют капиллярные сети. Имеются также капилляры, которые содержат только плазму,— плазматические. Скорость кровотока в магистральных капиллярах выше, чем в капиллярной сети. Они выполняют важную роль в распределении крови в капиллярной сети, обеспечивая микроциркуляцию.

Распределение циркулирующей крови и кровяное депо. В период физической нагрузки на ту или другую систему организма или при усилении физиологических функций органов происходит перераспределение крови. Оно возникает и при влиянии на организм высокой или низкой температуры воздуха. Например, в процессе пищеварения усиливается приток крови к внутренним органам и одновременно уменьшается кровообращение в мышцах и коже. При беременности усиливается плацентарное кровообращение. Физическая работа ведет к сужению сосудов пищеварительного тракта и к усилении притока крови к мышцам.

Важную роль в качестве депо крови играет печень. В стенках крупных печеночных вен имеются сфинктеры, которые, сокращаясь, суживают устье вен, что препятствует току крови от печени. В результате этого кровь задерживается в печени. Кровь в этом случае не выключается из циркуляции, как в селезенке, но ее движение замедляется.

Регуляция кровообращения. Механизм регуляции кровообращения связан с изменением диаметра кровеносных сосудов. Тонус кровеносных сосудов постоянно регулируется вегетативной нервной системой. Артерии и артериолы имеют сосудосуживающие нервные волокна - вазоконстрикторы, относящиеся к симпатической нервной системе, и сосудорасширяющие - вазодилятаторы, принадлежащие к парасимпатической нервной системе. Влияние симпатических нервов распространяется на сосуды внутренних органов, за исключением сердца.

Сосудосуживающее действие обусловлено тем, что по симпатическому нерву к кровеносным сосудам поступают нервные импульсы, которые поддерживают их стенки в состоянии некоторого напряжения (тонуса). Если симпатический нерв перерезать, то поток импульсов прекратится и сосуды расширятся. У сельскохозяйственных животных расширение сосудов уха наблюдали в течение длительного времени (до двух лет), причем при болевых раздражениях оно усиливалось (А. Н. Голиков, 1961).

Расширение сосудов происходит при раздражении задних корешков спинного мозга, в которых проходят парасимпатические нервные волокна, однако вазодилятаторы, по-видимому, играют второстепенную роль в регуляции тонуса сосудов.

Сосудодвигательные центры расположены в продолговатом мозге на дне IV мозгового желудочка. Центр имеет два отдела: прессорный и депрессорный. Раздражение первого отдела вызывает сужение артерий и подъем кровяного давления, раздражение второго - расширение артерий и соответственное падение давления. Сосудодвигательный центр находится в состоянии постоянного возбуждения, что обеспечивает тонус сосудистой системы в целом.

Раздражение депрессорного нерва вызывает рефлекторное повышение тонуса центра блуждающего нерва, одновременно снижается тонус сосудосуживающего центра, и крозяное давление падает, замедляется сердечная деятельность, расширяются сосуды внутренних органов.

Роль рефлексогенной зоны сонной артерии (каротидного синуса) в регуляции кровяного давления доказывает следующий опыт. Если пережать сонную артерию ниже места ее деления на наружную и внутреннюю, то произойдет быстрое ее кровенаполнение, вследствие чего возбудятся рецепторы и сигнал поступит сосудодвигательный центр. Ответная реакция центра выразится понижением артериального давления. Это обусловлено тем, что импульсы из редепторного поля сонной артерии вызывают рефлекторное понижение тонуса сосудосуживающего центра и повышение тонуса ядра блуждающего нерва, вследствие этого сердечная деятельность замедляется, сосуды расширяются и артериальное давление быстро падает (депрессорный эффект)

Способностью расширять сосуды обладают: гистамин, ацетилхолин, простагландины, аденозинтрифосфорная кислота, брадикинин и др. Брадикинин - очень активное сосудорасширяющее вещество, образующееся в тканях здорового организма. В состоянии физиологического покоя гормоны, расширяющие сосуды, циркулируют в крови в небольшом количестве, но, если необходимо снизить кровяное давление. бнапример при повышенной физической нагрузке, они в большом количестве поступают в кровь, вызывая депрессорный эффект. Нервная и гуморальная регуляции кровообращения тесно связаны.

Например, адреналин при раздражении симпатической нервной системы прекращает действие вследствие выделения в кровь аминоксидазы, разрушающей фермент.

studfiles.net

---

Смотрите также

• 
  Как ссылки влияют на продвижение сайта
• 
  Как влияют ссылки на продвижение сайта
• 
  Сайт с продвижением под ключ цена
• 
  Конкурсы в вк для продвижения группы
• Услуги по созданию и продвижению сайтов
• 
  Продвижение в социальных сетях дамир халилов
• 
  Как влияет вконтакте на продвижение сайта
• 
  Продвижение сайта в топ 10 цена
• 
  Как удалить продвижение поста в инстаграм
• 
  Продвижение личного бренда в социальных сетях
• 
  Продвижение основного сайта с помощью блогов