Физиология кровообращения Тема лекции ГЕМОДИНАМИКА n Средостение

Физиология кровообращения Тема лекции: ГЕМОДИНАМИКА

n Средостение Схематическое изображение сердца (с нервами и сосудами) в грудной полости (вид спереди, полость перикарда вскрыта, эпикард частично удален, легкие оттянуты крючками); 1 — верхняя полая вена; 2 — левый диафрагмальный нерв; 3 — дуга аорты; 4 — левый блуждающий нерв; 5 — легочный ствол; 6 — нервно-узловое поле правого желудочка (в зоне артериального конуса); 7 — левое ушко; 8 — передняя межжелудочковая ветвь левой венечной артерии; 9 — большая вена сердца: 10 — переднее левое нервное сплетение (желудочка); 11 — левый желудочек; 12 — диафрагма; 13 — эпикард; 14 — переднее правое нервное сплетение (желудочка); 15 — правый желудочек; 16 — правая венечная артерия; 17 — перикард (отвернут); 18 — правое ушко; 19 — поверхностная часть сердечного сплетения; 20 — правое легкое.

Строение миокарда

Стенки и полости сердца на срезе

Проводящая система сердца

Cистема кровообращения Физиология кровеносных сосудов 1. Основы гемодинамики (законы гидродинамики) 2. Физиологическая классификация сосудистого русла 3. Особенности кровотока в сосудах различного типа

Виды кровеносных сосудов по их физическим свойствам и функциональной роли: • амортизирующие (демпфирующие), • сосуды распределения, • резистивные, • обменные, • ёмкостные, • шунтирующие

n n Функциональная схема сердечн -сосудистой системы (цифры - % крови от МОК) n n n Сосудистое русло (функционально) подразделяет на: А – амортизирующие, Б – обменные, В – емкостные.

Сосудистая система В большинстве сосудов крови находится больше, чем их емкость, что создает давление крови на стенку сосуда кровнное давление). Его измеряют в е (Р мм рт. ст. по отношению к атмосферному: «+» - означает выше атм. По сосудам кровь движется благодаря градиенту давления -большего в из меньшее: ΔР = P 1 -P 2. Начальное давление создается работой сердца. Поэтому самое высокое давление в отходящих от сердца артериях, а самое низкое - в приходящих венах.

Показатели гидродинамики n Давлени крови е (гидродинамическое) зависит от соотношения емкости сосуда и протекающего по нему объема крови (1), где: F – cила, действующая на стенку, S – площадь стенки. n Объем крови , протекающий через сосуд можно вычислить по следующей формуле (2) где: Q - объемный кровоток, Р 1 - давление в начальном отделе сосуда, Р 2 - давление на выходе из сосуда, R - сопротивление кровотоку. P = F/S Q = (P 1 -P 2)/R 1 2

Объёмная скорость кровотока - количество крови, протекающей через поперечное сечение системы в единицу времени - Рн и Рк - давление в начальном и конечном отделах системы кровообращения, R - общее периферическое сопротивление

n Гидродинамическое сопротивление , которое (продолжение) R = 8 l / r 4 3 V = Q/ r 2 4 R = Q : P 1 -P 2 5 каждый сосуд оказывает движущейся крови, вычисляется по формуле Пуазейля (3) где: l - длина сосуда, У молодого человека - вязкость крови, общее периферическое r - радиус сосуда. сопротивление (ОПС): n Среднюю линейную скорость = 13300 : 95 Па/мл/с R кровотока можно около 140 Па/мл/с определить по формуле (4). n Общее периферическое сопротивление - (5).

Периферическое сопротивление кровотоку Соотношение между током жидкости в длинной узкой трубке, вязкостью жидкости, радиусом трубки и сопротивлением определяется по формуле Пуазейля: η π 4 где R — сопротивление трубки, η — вязкость протекающей жидкости, L — длина трубки, r — радиус трубки Пуазейль Жан Луи Мари (Poiseuille J. ), французский врач и физик (1799– 1869). Впервые применил ртутный манометр для измерения артериального давления. В 1840 г. экспериментально установил закон истечения жидкости через тонкую цилиндрическую трубку.

Линейная скорость кровотока - путь, проходимый в единицу времени отдельными частицами крови π 2 где Q - объёмная скорость кровотока, r - радиус сосудов

Показатели гемодинамики в разных отделах сосудистого русла S Q V Р

Объем крови и диаметр сосуда n n Соотношение объема крови, поступающего в сосуд при его разветвлении, в зависимости от диаметра сосуда. Если диаметр меньше лишь в 2 раза, то объем уменьшается в 16 раз.

n n n Законы гидродинамики и реальная стенка сосуда Кровоток в конкретных сосудах во многом определяется свойствами их: эластичностью, растяжимостью и сократимость. Так, зависимость объемной скорости от давления больше проявляется в сосудах с эластичной стенкой, чем в жестких трубках. Под влиянием давления крови сосуд растягивается, что с одной стороны уменьшает давление, а с другой увеличивает объемный кровоток. В отличие от этого сосуды мышечного типа при возрастании давления могут активно препятствовать изменению кровотока. Так, например, за счет одной лишь реакции гладкомышечных волокон стенки может измениться объем протекающей по сосуду крови: при быстром нарастании давления и быстром растяжение гладких мышц они сокращаются, что уменьшает просвет, а значит - снижается и кровоток.

Параболический ток крови в артериальном кровеносном сосуде n n Кровь течет слоями: у стенки сосуда скорость тока наименьшая (трение о стенку). В центре потока кровь течет быстрее всего.

Схема разветвлений сосудистой системы

Средняя линейная скорость тока крови в разных частях сосудистой системы

Процентное распределение объёма кровотока в различных органах в зависимости от их “привилегированности” и функциональной активности Органы, ткани в покое (МОК = 4 -5 л/мин) при физической нагрузке (МОК=20 -25 л/мин) МЫШЦЫ, (2% массы тела) (0, 4% массы тела) КОЖА МОЗГ СЕРДЦЕ 13 - 15 4 - 5 18 - 25 20 - 25 3 - 4 4 - 5 80 - 85 ЖКТ 3 - 6 ПОЧКИ 20 2 - 4

n Изменение потока крови при появлении препятствия Появление турбуленций приводит к росту сопротивления кровотоку и замедлению линейной и объемной скорости.

Давление крови Гидродинамическое Гидростатическое Трансмуральное

Гидродинамическое давление крови – создается сердцем P = F/S 1 – Артериальное: систолическое - Рс, (120 мм рт. ст) диастолическое - Рд, (70 мм рт. ст) пульсовое – Рп. = Рс-Рд, (50 мм рт. ст) n n

Влияние гидростатического фактора на артериальное давление Среднее артериальное давление (мм рт. ст. ) 70 100 «Сила тяжести показалась мне всемогущей, как любовь» А. Сент-Экзюпери 200

Трансмуральное давление (Ртр): разность давления крови на стенку сосуда изнутри и снаружи У вертикально стоящего человека под влиянием сил гравитации создается дополнительно давление столба крови на ее стенку это гидростатическое давление ). Оно изнутри суммируется с гидродинамическим давлением. А снаружи на стенку сосуда же действуют силы (органы, ткани и т. д. ). Результирующая сила и составляет трансмуральное давление. На рис. показано изменение уровня трансмурального давления в сосудах в зависимости от гидростатического давления.

Емкость отделов сосудистого русла

ОБМЕННЫЕ СОСУДЫ Микроциркуляторное русло n n n v - венула av – артериоловенозный шунт к - капилляр a – артериола m - гл. мышцы С - сфинктер

Стенка капилляра – обеспечение обмена Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиоцитов. n Средний капилляр имеет радиус от 6 до 2 -3 мкм, длину - 750 мкм. При площади поперечного сечения капилляра 30 мкм 2, обменная площадь составляет около 14000 мкм 2. n Скорость кровотока в капилляре самая малая - 0, 3 мм/с, что позволяет каждой частице крови (например, эритроциту) находиться в капилляре 2 -3 с. n

Функциональные группы обменных сосудов резистивные (сопротивление) прекапилляры, n сфинктеры, n капилляры, n резистивные посткапилляры, n а в некоторых органах и тканях есть еще и сосудышунты. n

Емкостные сосуды n n В крупных венах, расположенных вне грудной клетки, давление составляет 5 -6 мм рт. ст. в венах грудной полости давление колеблется в достаточно широких пределах в ритме дыхательных движений: пр вдохе давление уменьша и а при выдохе увеличивается

Состояние просвета вен в зависимости от уровня трансмурального давления n n При нулевом трансмуральном давлении вены спадаются. Изменение давления в пределах от 0 до 6 -9 мм рт. ст. происходит при элипсовидном просвете вен. Вены, начиная с давления 6 -9 мм рт. ст. , приобретают округлое поперечное сечение, то есть полностью расправляются. Более высокое давление растягивает вены.

Клапаны и венозный кровоток n n Благодаря клапанам снижается величина трансмурального давления (столб разбивается на отдельные фрагменты). Но … при затруднении оттока крови из вен нижней конечности у клапанов возможно развитие варикозных расширений.

Вены и депо крови n Емкостная функция вен обусловлена суммарно большим просветом данного отдела сосудистого русла, их высокой растяжимостью. В то же время наличие в стенках вен гладкомышечных клеток при низком уровне гидродинамического давления создает благоприятные условия для уменьшения их просвета при сокращении. Это дает возможность перераспределять объем крови ме венами и другими отделами сосудистого русла.

Функции (относительного) депо крови n n В замкнутой сосудистой системе изменение емкости какого-либо одного отдела обязательно должно сопровождаться перераспределением объема крови в другой. Сокращение гладких мышц венозной стенки легко изменяет ее просвет, так как противодействующая сила давления крови невелика. Если, к примеру, емкость вен уменьшится лишь на 23 %, то венозный возврат к сердцу возрастет практически вдвое. И эта кровь используется для перераспределения кровотока при выполнении физической нагрузки к мышцам или после кровопотери к мозгу и миокарду.

Возврат крови к сердцу 1. Градиент давления в венозной системе (вначале около 10, а у предсердия – 0 мм рт. ст. ) n 2. Присасывающее влияние грудной полости, где внутриплевральное давление отрицательное. n 3. Сокращение скелетных мышц, которые выдавливают кровь из вен. n 4. Присасывающее влияние сокращающегося желудочка (см. рис. далее). n

Сфигмография – запись изменения артериального давления в динамике сердечного цикла Среднее давление - Рср. n Расчет среднего давления: Для аорты Рср =Рд+(Рс-Рд)/2 [100 мм рт. ст. ] Для перифер. артерий Рср=Рд+(Рс-Рд)/3 [86 мм рт. ст] n

n n n Динамика давления и объемного кровотока Градиент уровней среднего давления по ходу сосудистого русла определяет направленность тока крови из аорты в артерии и далее до предсердий: в каждом последующем отделе среднее давление меньше предыдущего. При переходе артерий в артериолы в связи с резким увеличением сопротивления в них (артериолы называют прекапиллярными сосудами сопротивления – 50% ОПС) объемный кровоток снижается. В результате давление, особенно систолическое, резко падает и приближается к диастолическому, что приводит к уменьшению пульсового давления. В капилляры большинства органов кровь поступает почти под постоянным давлением.

Функции амортизирующих сосудов: Амортизация (сглаживание) ударного объема крови (в период систолы желудочков он весь поступить в следующие сосуды не может), часть его растягивает эластические сосуды, которые затем проталкивают кровь дальше (роль сердца при его диастоле). n Амортизация давления крови (в обменные сосуды кровь должна поступать под постоянным давлением). n Амортизация неравномерной линейной скорости кровотока. n

Пульс Когда порция крови выбрасывается из сердца, то она, ударяясь о находящуюся в аорте кровь, порождает ударную волну. Эта волна распространяется на - пульс периферию по крови и стенке артерий. Скорость распространения пульсовой волны зависит: т отношения толщины стенки к радиусу, т эластичности сосуда. Чем эластичнее и шире сосуд, тем меньше скорость. Так, в аорте она составляет 4 -6 м/с, а в менее эластичных артериях мышечного типа - 8 -12 м/с. С возрастом, в связи с развитием склеротических изменений стенки сосуда, скорость распространения пульсовой волны возрастает.

Пульс n n n Характер пульс, позволяет врачу путем простой а пальпации получить важные сведения об особенностях состояния сердечно-сосудистой системы: частоте средних сокращений, ритмичности, по высоте пульсовой волны можно судить о величине ударного объема и эластичности сосудов: при одинаковом объеме амплитуда пульса тем меньше, чем больше эластичность сосудов; по скорости нарастания пульсовой волны можно сказать как о состоянии сосудов, так и об активности сокращения сердца, и т. д. (КИТАЙСКАЯ МЕДИЦИНА!).

Появление пульса – следствие распространения ударной волны по стенке сосуда и крови n последовательные этапы распространение объема крови по начальному отделу аорты

Кривая артериального давления Пульсовые волны (1 -го порядка) Дыхательные волны (2 -го порядка) Волны Траубе-Геринга (3 -го порядка)

Влияние дыхательных движений на кровоток

Суточные изменения артериального давления

Сезонные изменения артериального давления ЮНОШИ ДЕВУШКИ *** ** *** Звездочками отмечены показатели, достоверно отличающиеся от соответствующих значений в летний период обследования: * - Р<0, 05; ** - Р<0, 01; *** - Р<0, 001 М. В. Чичиленко, 2000

Индивидуальногодичные изменения артериального давления ЮНОШИ * ** Звездочками отмечены показатели, достоверно отличающиеся от параметров второго триместра индивидуального года: * - Р<0, 05; ** - Р<0, 01; *** - Р<0, 001 М. В. Чичиленко, 2000

Возрастные изменения артериального давления Систолическое артериальное давление Диастолическое артериальное давление (мм рт. ст. ) Новорожденный 48 – 50 20 – 25 Один год 70 – 95 40 – 80 16 – 20 лет 100 – 120 60 – 80 20 – 40 лет 100 – 130 60 – 85 > 40 лет до 139 до 89 Возраст

Факторы, влияющие на величины артериального давления • Возраст. У здоровых людей величина систолического АД увеличивается от 115 мм рт. ст. в возрасте 15 лет до 140 мм. рт. ст. в возрасте 65 лет, т. е. увеличение АД происходит со скоростью около 0, 5 мм рт. ст. в год. Диастолическое АД возрастает от 70 мм рт. ст. в возрасте 15 лет до 90 мм рт. ст. , т. е. со скоростью около 0, 4 мм рт. ст. в год. • Пол. У женщин систолическое и диастолическое АД ниже между 40 и 50 годами, но выше в возрасте от 50 лет и более. • Масса тела. Систолическое и диастолическое АД непосредственно коррелируют с массой тела человека — чем больше масса тела, тем выше АД. • Положение тела. Когда человек встаёт, то сила тяжести изменяет венозный возврат, уменьшая сердечный выброс и АД. Компенсаторно увеличивается ЧСС, вызывая повышение систолического и диастолического АД и общего периферического сопротивления. • Мышечная деятельность. АД повышается во время работы. Систолическое АД увеличивается за счёт усиления сокращений сердца. Диастолическое АД вначале понижается за счёт расширения сосудов работающих мышц, а затем интенсивная работа сердца приводит к повышению диастолического АД.

Границы нормального артериального давления Границы нормального артериального Рекомендации по диагностике и лечению АГ ЕОАГ/ЕОК 2007 г. Систолическое АД (мм рт. ст. ) 100 110 -115 130 Предгипертония Оптимальное Нормальн ое 60 Высокое нормально е 80 85 89 Диастолическое АД (мм рт. ст. ) 139

Изменения давления в разных частях сосудистой системы 1 - в аорте; 2 - в крупных артериях; 3 - в мелких артериях; 4 - в артериолах; 5 - в капиллярах; 6 - в венулах; 7 - в венах; 8 - в полой вене. Штриховкой обозначено колебание давления в систолу и диастолу, пунктиром - среднее давление

Гемодинамические факторы, определяющие системное артериальное давление: Положение тела в пространстве ВЕНОЗНЫХ Депонирование крови Тонус гладких мышц сосудов ОЦК АРТЕРИАЛЬНЫХ Венозный возврат Число открых капиляров Толщина стенки сосудов Растяжимость сосудов УО Сократительная активность сердца Q ЧСС R P r L η

Основные гемодинамические факторы, определяющие уровень систолического и диастолического артериального давления АД сист. АД диаст. УО - ударный объем, ОПС - общее периферическое сопротивление

Cовременная автоматическая мониторинговая система для длительного измерения АД Амбулаторный монитор для измерения артериального давления Oxford Excel 2 Подготовка пациента к исследованию

Коротков Николай Сергеевич, отечественный терапевт (1874– 1920); в 1905 г. предложил непрямой метод измерения артериального давления, известна также операция Короткова: перевязка всех впадающих в аневризму и выходящих из неё сосудов. Россия о великом сыне 100 лет спустя узнала вновь, Чтоб свято помнили отныне Простое имя – Коротков. Звездою яркою сияет И освещает путь вперед Для тех, кто ищет и дерзает. Для тех, кто новое найдет. И пусть напоминает снова ”Светя другим, сгораю сам” Бессмертный гений Короткова Как завещание врачам врач Виктор Никофоров (ж. ”Артериальная гипертензия” № 2, с. 71 -74) Рива–Роччи С. (Riva-Rocci S), итальянский врач (1863 -1937). В 1896 г. предложил способ измерения артериального давления в режиме декомпрессии. Он же сконструировал аппарат для измерения артериального давления (аппарат Рива-Роччи).