Лекция 3 Гемодинамика

Основные закономерности (Равенство объемов кровотока. Движущая сила кровотока. Сопротивление в кровеносной системе). Функциональная классификация сосудов. Основные параметры сердечно-сосудистой системы. Движение крови по артериям. Микроциркуляция. Движение крови по венам. Особенности кровотока в органах.

 

Лекция 3 /* */ Гемодинамика

· 1 Основные закономерности o 1.1 Равенство объёмов кровотока o 1.2 Движущая сила кровотока

Литература

Гемодинамика — движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого). Физической основой гемодинамики является гидродинамика. Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов.

· ·

Основные закономерности

Равенство объёмов кровотока

Объём крови, протекающей через поперечное сечение сосуда в единицу времени, называют объёмной скоростью кровотока (мл/мин). Объёмная скорость кровотока через большой и малый круг кровообращения одинакова. Объём кровотока через аорту или лёгочный ствол равен объёму кровотока через суммарное поперечное сечение сосудов на любом отрезке кругов кровообращения.

Движущая сила кровотока

Поскольку давление в артериальной части кругов кровообращения является пульсирующим в соответствии с фазами работы сердца, для его гемодинамической…

Сопротивление в кровеносной системе

ОПС==100 мм рт.ст. × 133 Па / 95 мл/с = 140 Па·с/см³ (1 мм рт.ст. = 133 Па) В сосудах малого круга кровообращения общее сопротивление равно примерно 11 Па·с/мл.

Функциональная классификация сосудов

Амортизирующие сосуды

Специфическая функция этих сосудов — поддержание движущей силы кровотока в диастолу желудочков сердца. Здесь сглаживается перепад давления между…

Сосуды распределения

Сосуды сопротивления

Обменные сосуды (капилляры) Частично транспорт веществ происходит также в артериолах и венулах. Через… Гистологически, по строению стенки, выделяют три типа капилляров.

Шунтирующие сосуды

Емкостные (аккумулирующие) сосуды

Посткапиллярные венулы образуются при объединении нескольких капилляров, диаметр их около 20 мкм, они в свою очередь объединяются в венулы диаметром… Венулы и вены богато иннервированы симпатическими волокнами. Перерезка нервов… Временное депонирование связано с перераспределением крови между емкостными сосудами и сосудами сопротивления в пользу…

Сосуды возврата крови в сердце

Это средние, крупные и полые вены, выполняющие роль коллекторов, через которые обеспечивается региональный отток крови, возврат её к сердцу. Ёмкость этого отдела венозного русла составляет около 18% и в физиологических условиях изменяется мало (на величину менее 1/5 от исходной ёмкости). Вены, особенно поверхностные, могут увеличивать объем содержащейся в них крови за счёт способности стенок к растяжению при повышении трансмурального давления.

Основные параметры сердечно-сосудистой системы

Поперечное сечение сосудов

Суммарное поперечное сечение ветвей аорты значительно больше, а так как каждая артерия дихотомически делится, то дистальные отделы артериального…

Объём крови в кровеносной системе

Объёмная скорость кровотока

Наиболее распространённые методы измерения объемной скорости кровотока у человека — окклюзионная плетизмография и реография. Окклюзионная…

Линейная скорость кровотока

  Изменение линейной скорости кровотока в различных сосудах Это путь, проходимый в единицу времени частицей крови в сосуде. Линейная скорость в сосудах разного типа различна (см.…

Движение крови по артериям

Энергия, обеспечивающая движение крови по сосудам

1. Уменьшает нагрузку на сердце и, естественно, расход энергии на обеспечение движения крови, что особенно важно для большого круга кровообращения.… 2. Непрерывное движение крови обеспечивает больший кровоток в сосудистой… 3. Эластичность сосудов обеспечивает также большую их ёмкость.

Характеристика артериального давления крови

Рср.=Рд.+1/3Рп. Давление крови в аорте и крупных артериях большого круга называют системным. В…

Методы измерения кровяного давления

Скорость распространения пульсовой волны

Определение скорости распространения пульсовой волны Повышение артериального давления во время систолы сопровождается растяжением эластических стенок сосудов — пульсовыми…

Артериальный пульс

Микроциркуляция

Микроциркуляторное русло

В микроциркуляторном русле осуществляется транспорт веществ через стенку капилляров, в результате чего клетки органов и тканей обмениваются с кровью теплом, водой и другими веществами, образуется лимфа.

Транскапиллярный обмен веществ

Обменная поверхность капилляров гетерогенна по своему строению: она состоит из чередующихся белковой, липидной и водной фаз. Липидная фаза… Свободно диффундирующие вещества быстро переходят в ткани, и диффузионное… Та часть объема кровотока, из которой в процессе транскапиллярного перехода извлекаются вещества, называется…

Скорость кровотока

в отдельных капиллярах определяют с помощью биомикроскопии, дополненной кинотелевизионным и другими методами. Среднее время прохождения эритроцита через капилляр большого круга кровообращения составляет у человека 2,5 с, в малом круге — 0,3—1 с.

Движение крови по венам

Венозная система принципиально отличается от артериальной.

Давление крови в венах

Причины движения крови по венам

1. Перемещение тела и его частей в гравитационном поле В растяжимой венозной системе большое влияние на возврат венозной крови к… 2. Мышечный насос и венозные клапаны

Линейная скорость кровотока

в венах,как и в других отделах сосудистого русла, зависит от суммарной площади поперечного сечения, поэтому она наименьшая в венулах (0,3—1,0 см/с), наибольшая — в полых венах (10—25 см/с). Течение крови в венах ламинарное, но в месте впадения двух вен в одну возникают вихревые потоки, перемешивающие кровь, её состав становится однородным.

Особенности кровотока в органах

Системное артериальное давление (АД), т.е. давление в крупных артериях большого круга, обеспечивает одинаковую возможность кровотока в любом органе. Однако в реальной действительности интенсивность кровотока в различных органах весьма вариабельна и может изменяться в соответствии с запросами метаболизма в широком диапазоне, который также различен.

Лёгкие

В лёгких выделяют две сосудистые системы: основная из них — это малый круг кровообращения, в нём осуществляется газообмен с альвеолярным воздухом, вторая является частью системы большого круга кровообращения и предназначена для кровоснабжения лёгочной ткани; через эту систему сосудов проходит всего 1—2 % минутного выброса сердца. Венозная кровь из неё частично сбрасывается в вены малого круга.

Малый круг кровообращения является системой низкого давления: систолическое давление в лёгочной артерии составляет 25—35 мм рт.ст., диастолическое — около 10 мм рт.ст., среднее давление — 13—15 мм рт.ст. Низкое АД объясняется высокой растяжимостью сосудов, широким их просветом, меньшей длиной и поэтому малым сопротивлением току крови. Артерии малого круга тонкостенны, им присущи выраженные эластические свойства. Гладкомышечные волокна имеются только в мелких артериях и прекапиллярных сфинктерах, типичных артериол малый круг не содержит. Лёгочные капилляры короче и шире системных, по строению они относятся к сплошным капиллярам, их площадь — 60—90 м², проницаемость для воды и водорастворимых веществ небольшая. Давление в капиллярах лёгких равно 6—7 мм рт.ст., время пребывания эритроцита в капилляре — 0,3—1 с. Скорость кровотока в капиллярах зависит от фазы работы сердца: в систоле кровоток интенсивнее, чем в диастоле. Вены и венулы, как и артерии, содержат мало гладкомышечных элементов и легко растяжимы. В них также прослеживаются пульсовые колебания кровотока.

Базальный тонус лёгочных сосудов незначителен, поэтому адаптация их к увеличению кровотока является чисто физическим процессом, связанным с высокой их растяжимостью. Минутный объём кровотока может возрасти в 3—4 раза без существенного повышения среднего давления и зависит от венозного притока из большого круга кровообращения. Так, при переходе от глубокого вдоха к выдоху объём крови в лёгких может снизиться от 800 до 200 мл. Кровоток в разных частях лёгкого также зависит от положения тела.

На кровоток в капиллярах, оплетающих альвеолы, влияет и альвеолярное давление. Капилляры во всех тканях, кроме лёгких, представляют собой туннели в геле, защищенные от сдавливающих влияний. В лёгких же со стороны полости альвеол отсутствуют такие демпфирующие влияния межклеточной среды на капилляры, поэтому колебания альвеолярного давления во время вдоха и выдоха вызывают синхронные изменения давления и скорости капиллярного кровотока. При наполнении лёгких воздухом при избыточном давлении во время искусственной вентиляции лёгких кровоток в большинстве лёгочных зон может прекратиться.

Коронарные сосуды

Плотность капиллярной сети миокарда в 3—4 раза больше, чем в скелетной мышце, и равна 3500—4000 капилляров в 1 мм3, а общая площадь диффузионной… Кровоснабжение миокарда зависит от фазы сердечного цикла, при этом на кровоток…

Головной мозг

Мозг капилляризован на единицу объема ткани примерно так же, как сердечная мышца, но резервных капилляров в мозге мало, в покое функционируют… Энергетические потребности мозга высоки и в целом относительно постоянны. Мозг… Кровоток через сосуды головного мозга у человека в покое равен 50—60 мл/мин на 100 г ткани, в сером веществе —…

Приложения

Физические основы движение крови в сосудистой системе. Пульсовая волна

В качестве наглядной модели сердечно-сосудистой системы рассматривают замкнутую, заполненную жидкостью систему из множества разветвленных трубок с… Рис. 9.1.Модель сосудистой системы При сжатии груши (сокращение левого желудочка) открывается выпускной клапан К1 и содержащаяся в ней жидкость…

Пульсовая волна - распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного (над атмосферным) давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Пульсовая волна распространяется со скоростью v_п = 5-10 м/с. Величина скорости в крупных сосудах зависит от их размеров и механических свойств ткани стенок:

где Е - модуль упругости, h - толщина стенки сосуда, d - диаметр сосуда, ρ - плотность вещества сосуда.

Профиль артерии в различные фазы волны схематически показан на рис. 9.2.

Рис. 9.2.Профиль артерии при прохождении пульсовой волны

После прохождения пульсовой волны давление в соответствующей артерии падает до величины, которую называют диастолическим давлением (ДАД или Р_д). Таким образом, изменение давления в крупных сосудах носит пульсирующий характер. На рисунке 9.3 показаны два цикла изменения давления крови в плечевой артерии.

Рис. 9.3.Изменение артериального давления в плечевой артерии: Т - длительность сердечного цикла; Т_с ≈ 0,3Т - длительность систолы; Т_д ≈ 0,7Т - длительность диастолы; Р_с - максимальное систолическое давление; Р_д - минимальное диастолическое давление

Пульсовой волне будет соответствовать пульсирование скорости кровотока. В крупных артериях она составляет 0,3-0,5 м/с. Однако по мере разветвления сосудистой системы сосуды становятся тоньше и их гидравлическое сопротивление быстро (пропорциональ-

но R⁴) растет. Это приводит к уменьшению размаха колебаний давления. В артериолах и далее колебания давления практически отсутствуют. По мере разветвления падает не только размах колебаний давления, но и его среднее значение. Характер распределения давления в различных участках сосудистой системы имеет вид, представленный на рис. 9.4. Здесь показано превышение давления над атмосферным.

Рис. 9.4.Распределение давления в различных участках сосудистой системы человека (на оси абсцисс - относительная доля общего объема крови на данном участке)

Длительность цикла кровообращения у человека составляет приблизительно 20 с, и в течение суток кровь совершает 4200 оборотов.

Сечения сосудов кровеносной системы в течение суток испытывают периодические изменения. Это связано с тем, что протяженность сосудов очень велика (100 000 км) и 7-8 литров крови для их максимального заполнения явно недостаточно. Поэтому наиболее интенсивно снабжаются те органы, которые в данный момент работают с максимальной нагрузкой. Сечение остальных сосудов в этот момент уменьшается. Так, например, после приема пищи наиболее энергично функционируют органы пищеварения, к ним и направляется значительная часть крови; для нормальной работы головного мозга ее не хватает, и человек испытывает сонливость.

Работа и мощность сердца

При гипертонии артериальное давление повышается и соответственно увеличивается работа, совершаемая сердцем. Сердце работает в непрерывном режиме. Поэтому оно имеет свою мощную… В течение жизни сердце успевает совершить работу, достаточную для поднятия груженого железнодорожного состава на…

Гидродинамическая модель кровообращения

• клапан К, отделяющий левый желудочек от артериальной части и имеющий гидравлическое сопротивление Хкл;   • артериальная часть кровеносной системы, которая рассматривается как упругий… • периферическая часть кровеносной системы, состоящая из артериол с гидравлическим сопротивлением Хп;

Литература

[1]Фундаментальная и клиническая физиология / Под ред. А.Камкина и А. Каменского-М.: Academia, 2004.- 1080 с.-ISBN 5-7695-1675-5

[2]Александрин В.В.Связь миогенной реакции с ауторегуляцией мозгового кровотока //Бюллетень экспериментальной биологии и медицины.-2010.-том 150.-№8.-С.127-131.-ISSN 0365-9615 Физиология человека / под редакцией профессора В. М. Смирнова — 1-е издание. — М.: Медицина, 2002. — 608 с. — ISBN 5-225-04175-2