- Гемодинамика
Лекция № 13. Гемодинамика.
1. Особенности движения крови в системе кровеносных сосудов.
2. Давление крови. Пульс, его происхождение и характер.
3. Кровообращение в микроциркуляторном русле.
4. Регуляция сосудистого кровотока.
1. Особенности движения крови в системе кровеносных сосудов.
Гемодинамика – это учение о причинах, условиях и механизме движения крови в сосудистой системе.
Рекомендуемые материалы
Непрерывность движения крови в организме позвоночных животных обеспечивает замкнутая система органов кровообращения и подчиняется общим законам гемодинамики.
Кровь движется из области с более высоким давлением в область более низкого. Это обеспечивает система органов:
а) сердце – центральный орган, перекачивающий кровь из венозного русла в артериальное;
б) артериальные сосуды - по ним движется артериальная кровь от сердца ко всем органам и тканям;
в) венозные сосуды – по ним венозная кровь от тканей и органов возвращается обратно к сердцу;
г) микроциркуляторное русло – это кровеносные сосуды (артериолы, капилляры, венулы и артерио-венозные анастомозы), соединяющие артериальное и венозное русло.
Движение крови в сосудистой системе определяет гидродинамическое сопротивление, величина которого зависит от размера сосудов, вязкости крови и характера её течения.
Все факторы, влияющие на кровоток можно свести к одному уравнению:
Q = (P1 - P2) : R
Где Q – объёмная скорость,
P1 - P2 – разность давления в артериальном и венозном руслах,
R – величина сопротивления току крови (вязкость крови, диаметр сосуда).
Исходя из того, что приток крови к сердцу равен оттоку крови в артериальное русло, следует очень важная закономерность: объём крови протекающий за 1 минуту через любую точку сечения кровеносного русла (артериальную систему, капилляры, венозную систему) как в большом, так и в малом кругах, одинаков. Следовательно, объёмная скорость остаётся величиной постоянной для любого участка кровеносной системы независимо от площади его поперечного сечения.
Линейная скорость. Расстояние, которое пробегает частица жидкости в единицу времени, обратно пропорционально поперечному сечению кровеносного сосуда. Чем больше диаметр просвета кровеносного сосуда, тем меньше скорость движения крови. Поэтому в аорте кровь во много раз движется быстрее, чем в капиллярах, т. к. суммарно диаметр просвета капилляров в 700-800 раз больше диаметра аорты.
Линейная скорость крови в кровеносных сосудах:
аорта – 0,4 - 0,5 м/с.
артерии – 0,15 - 0,20 м/с.
капилляры – 0,0005 м/с.
О средней линейной скорости можно судить по времени полного кругооборота крови, т. е. времени, за которое частица крови проходит большой и малый круги кровообращения. При частоте 60-80 сокращений сердца в минуту (1 цикл = 0,80-0,85 с), время полного кругооборота крови 22-24 с. Из этого времени 4-5 с. затрачивается на прохождение через малый круг, а 19-20 с. на большой круг кровообращения.
Вязкость крови в 5 раз больше вязкости воды и это значительно оказывает влияние на линейную скорость. Чем больше вязкость, тем больше сопротивление при движении, тем меньше скорость кровотока. В движущейся по сосудам крови вязкость зависит не только от наличия в ней форменных элементов и белков, но и от характера движения крови.
Ламинарное (послойное) движение. В аорте и крупных артериях текущая кровь состоит из тонких слоёв (плазма вдоль стенок сосуда, форменные элементы по центру) скользящих относительно друг друга. Это уменьшает сопротивление, и линейная скорость будет максимальной.
Турбулентное (беспорядочное) движение. Вблизи сердечных клапанов и в местах разветвления крупных кровеносных сосудов наблюдается вихревое движение крови (перемешивание слоёв). При таком движении крови увеличивается вязкость и сопротивление, а следовательно уменьшается линейная скорость.
Большой круг кровообращения (системный).
При сокращении левого желудочка кровь поступает в аорту – самый крупный в организме кровеносный сосуд и во все отходящие от неё артерии: плечеголовной ствол, чревная, брыжеечные и др. сосуды. Далее, через артериальную систему, кровь направляется к органам и тканям. После про хождения микроциркуляторного русла состав крови изменяется: уменьшается содержание кислорода (О2), увеличивается количество диоксида углерода (СО2) и других продуктов обмена веществ и жизнедеятельности тканей. Такая кровь называется венозной, которая по системе сосудов венозного русла, возвращается к сердцу. Заканчивается большой круг кровообращения в правом предсердии передней и задней полыми венами.
Вставочный отдел входит в систему большого круга кровообращения и несёт кровь к органам брюшной полости. Начинается вставочный отдел от брюшной части аорты чревной артерией и передней и задней брыжеечными артериями. После прохождения крови через артериальную капиллярную сеть, она попадает в венозное русло: капилляры, венулы, мелкие и средние вены, вся венозная кровь собирается в воротную вену печени. В печени образуется густая сеть венозных капилляров (чудесная сеть), где происходит очистка и нейтрализация ядовитых продуктов обмена веществ. Выходя из печени кровь по печёночной вене попадает в каудальную полую вену.
Кроме вставочного печёночного отдела в большом круге кровообращения находится: шунтовой механизм сердца и почечный отдел кровообращения.
Малый (дыхательный) круг кровообращения.
При сокращении правого желудочка сердца венозная кровь выталкивается в легочную артерию – единственная в организме артерия, несущая венозную кровь в лёгкие. В лёгких легочная артерия разветвляется на мелкие артерии, артериолы и капилляры, где происходит освобождение крови от диоксида углерода и обогащение её кислородом. Заканчивается малый круг кровообращения в левом предсердии 2-4 легочными венами по которым течёт артериальная кровь. Легочные вены – единственные вены в организме, содержащие артериальную кровь.
Кровеносные сосуды состоят из трёх оболочек:
1.Внутренняя оболочка состоит из плоских клеток эндотелия, который крепится на базальном слое.
1. 2.Средняя оболочка состоит из гладкой мышечной ткани, эластических и коллагеновых волокон.
2. 3.Адвентиция – наружная оболочка, окружённая рыхлой соединительной тканью. В структуру этой оболочки входят мелкие кровеносные сосуды, питающие стенку сосуда и нервные окончания.
В зависимости от степени выраженности тканевых элементов стенки, различают кровеносные сосуды эластического, мышечного и смешанного типов:
1. Кровеносные сосуды эластического типа (аорта, крупные артерии). В средней оболочке не содержится или находится небольшое количество мышечных волокон. Сильно развиты эластические и коллагеновые волокна, которые обеспечивают упругость, эластичность и прочность стенки сосудов. Просвет никогда не спадается.
2. Кровеносные сосуды мышечного типа (средние, мелкие артерии и артерии конечностей). В средней оболочке преобладает гладкая мышечная ткань, благодаря которой мажет изменяться величина просвета кровеносного сосуда.
3. Кровеносные сосуды смешанного типа. Это сосуды венозной системы, их стенка значительно тоньше стенки артерии и содержит как мышечные так и эластические элементы. На внутренней стенке – большое количество венозных клапанов. Они располагаются попарно в виде двух полулунных складок.
Функциональные группы сосудов.
В зависимости от выполняемой функции кровеносные сосуды подразделяются на 6 групп:
1. Амортизирующие сосуды – это наиболее крупные магистральные артерии, которые за счёт эластической стенки, превращают пульсирующий поток крови в более равномерный и обеспечивают непрерывность тока крови.
2. Сосуды сопротивления (резистивные сосуды) делятся на мелкие артерии и вены, артериолы и венулы. Они определяют уровень гидростатического давления в капиллярах и тем саамы регулируют интенсивность обмена жидкости.
3. Сосуды-сфинкторы (прекапиллярные артериолы). От их сужения или расширения зависит число функционирующих капилляров, т . е. площадь обменной поверхности.
4. Обменные сосуды (истинные капилляры). через тонкие стенки капилляров происходит обмен веществ между кровью и межтканевой жидкостью.
5. Ёмкостные сосуды составляют венозный отдел сердечно-сосудистой системы и вмещают ¾ части всей крови. Они являются депо крови: вены печени, кожи и селезёнки.
6. Шунтирующие сосуды – артериовенозные анастомозы, осуществляющие прямую связь между мелкими артериями и венами, обеспечивают переход крови из артериальной системы в венозную, минуя капилляры.
Движение крови по венам.
Сосудистая стенка вен более растяжима, чем артериальная, но менее тонкая и эластичная. В венах может скапливаться до 75% всей крови.
Линейная скорость в периферических венах 0,06-0,15 м/с., давление 15-20 мм рт. ст., а в полых венах около 0 (приближается к атмосферному).
В венозном русле имеются дополнительные факторы, способствующие перемещению крови в одном направлении, к сердцу.
1. Присасывающее действие сердца. Работа сердца создаёт разность давления крови в артериальной и венозной системах.
2. Наличие в венах кармашковых клапанов, обеспечивающих движение крови в одном направлении.
3. Присасывающее действие грудной клетки, особенно при вдохе.
4. При сокращении скелетных мышц тонкие стенки вен сжимаются и кровь продвигается в сторону сердца.
5. Давление диафрагмы на органы брюшной полости во время вдоха. Это способствует выжиманию крови из брюшных органов в воротную вену, а из неё в полую вену.
2. Кровяное давление – это гидростатическое давление крови на стенки кровеносных сосудов. Величина кровяного давления зависит от следующих факторов:
3. 1. Работа сердца – положительный инотропный и хронотропный эффект вызывают повышение кровяного давления.
4. 2. Объём и вязкость крови. Чем больше эти показатели, тем выше кровяное давление.
3. Тонус кровеносных сосудов. Увеличение тонуса гладкомышечной стенки кровеносных сосудов приводит к повышению кровяного давления.
4. Давление крови зависит от вида животного, возраста, пола, функционального состояния, массы тела, времени суток и др .
Максимальное (систолическое) давление крови соответствует сокращению сердца.
Минимальное (диастолическое) давление крови соответствует расслаблению сердца.
Пульсовое давление крови – разница между максимальным и минимальным давлением крови.
Кровяное давление в сосудах (мм рт. ст.)
- аорта 150-180 - капилляры 20-40
- артерии 100-120 - вены 10-15
- средние и мелкие артерии 70-80 - крупные вены (полые) ~0
Определяют кровяное давление двумя способами:
1. Прямой (кровавый). Когда в артерию вводят иглу или канюлю и соединяют её с манометром, используют в экспериментальной работе.
2. В клинической практике используют непрямой, косвенный метод (метод Короткова). Суть этого метода - прослушивание звуков пульсирующей крови в кровеносных сосудах сжатых резиновой манжеткой.
Для измерения артериального давления у крупных животных манжетку накладывают на репицу хвоста (хвостовая артерия) или на запястье (запястная артерия), у кошек и собак – на область запястной или бедренной артерии.
Средние показатели кровяного давления в периферических артериях животных:
Систолическое – 135 мм рт. ст., диастолическое – 75 мм рт. ст.
Гипертензия – повышение артериального давления.
Гипотензия – понижение артериального давления.
Артериальный пульс - ритмическое колебание стенок артерий, обусловленное работой сердца. Скорость распространения пульсовой волны не связана с линейной скоростью крови (0,5 м/с) и составляет 7-9 м/с, которая постепенно затухает в области артериол и капилляров.
Исследуют пульс пальпацией: у лошади на наружной подчелюстной артерии (в сосудистой вырезке нижней челюсти), у коров на лицевой артерии (по краю жевательной мышцы), у мелких животных на бедренной артерии (в паховой области).
Методом пальпации определяют качество пульса: частоту, наполнение, напряжение артериальной стенки, ритмичность, быстроту наполнения и спадания сосуда. Пульс отражает особенности работы сердца и состояние кровеносных сосудов.
Сфигмограмма – изменение показателей пульса, зарегистрированных на бумажной ленте с помощью датчиков.
Венный пульс – это колебание стенок сосуда, вызванных изменением давления и объёма крови в крупных околосердечных венах. Эти колебания обусловлены затруднением притока крови к сердцу во время систолы предсердий и желудочков.
Флебограмма – запись венного пульса с помощью датчиков давления.
3. Кровообращение в микроциркуляторном русле.
микроциркуляторное русло структурно представлено артериолами, венулами, артериовенозными анастамозами (их функции рассмотрены выше) и капиллярами.
Капилляр (лат. cаpillus- волос) стенка которого образованна одним слоем эндотелиальных клеток, располагающихся на тонкой соединительнотканной базальной мембране.
Структурная характеристика капилляров:
Длина 50-1000 мкм
Диаметр 7-8 мкм
Скорость течения крови 0,0005 м/с
Давление крови 20-40 мм рт. ст.
Общая длина капилляров более тысячи километров.
Через стенку капилляров происходит обмен веществ. На уровне артериальных капилляр в межтканевую жидкость попадает вода, соли, низкомолекулярные органические вещества, на уровне венозных капилляр – молекулы клеточного обмена веществ движется в обратном направлении – из тканевой жидкости в кровь. Это движение молекул обусловлено разницей онкотического и гидростатического давления в капиллярах и тканях.
В сердечной мышце на 1 мм2 поперечного сечения ткани приходится в 5-6 раз больше капилляр, чем в скелетной мышце.
Кровь течёт лишь в «дежурных» капиллярах, часть капилляров выключена из кровообращения.
Работающая мышца содержит в 25-30 раз больше функционирующих капилляров, чем мышца в состоянии покоя.
4. Рефлекторная регуляция сосудистого тонуса.
1. Стенка кровеносных сосудов имеет двойную иннервацию ВНС (вазомоторные нервы):
- вазоконстрикторы – симпатические, сосудосуживающие нервы;
- вазодилятаторы – парасимпатические, сосудорасширяющие нервы.
2. Сосудодвигательный центр (открыт русским физиологом В. Ф. Овсянниковым) находится в продолговатом мозге. Он состоит из двух отделов:
- прессорный – сосудосуживающий;
- депрессорный – сосудорасширяющий.
3. Активное участие в регуляции сосудистого тонуса принимают нейроны гипоталамуса, лимбической системы и коры больших полушарий.
Эти отделы головного мозга контролируют более тонкие приспособительные реакции сосудов.
4. Рефлексогенные зоны – это совокупность баро-, прессо-, тензио- и хеморецепторов сконцентрированных в определённых зонах, через которые осуществляются местные сосудистые рефлексы и выключаются регуляторные механизмы повышающие или понижающие артериальное давление.
- рефлексогенная зона дуги аорты (окончание нерва - депрессора);
- рефлексогенная зона каротидного синуса (окончание нерва Геренга);
- рефлексогенная зона устья полых вен.
Афферентные нервы двух первых зон являются депрессивными (вызывают рефлекторное расширение кровеносных сосудов и торможение сердечной деятельности), а третьей зоны – прессорными (вызывают сужение сосудов, усиление и учащение сердечной деятельности).
Гуморальная регуляция кровообращения.
Гуморальная регуляция осуществляется различными веществами, действующими как на нервные структуры (рецепторы, нервные центры), так и непосредственно на гладкие мышцы сосудов.
Сосудосуживающие вещества.
1. Адреналин и норадреналин образуются в мозговом слое надпочечников (1 и 2) и симпатических окончаниях сосудосуживающих нервов (2). Норадреналин действует на α – адренорецепторы, а адреналин – и на α – и на β – адренорецепторы. Если в сосудах больше α – рецепторов, то адреналин вызывает их сужение, а если больше β – рецепторов – то их расширение.
2. Ренин – гормон, образующийся в юкстомедулярном аппарате почек. Он способствует образованию в сосудах лёгких вещества – ангиотензин ІІ – обладающим мощным сосудосуживающим эффектом.
5. 3. Вазопрессин или антидиуретический гормон (АДГ) – гормон нейрогипофиза. Он суживает артериолы и венулы, повышает артериальное давление. Кроме этого, вазопрессин препятствует выведению воды почками, что вызывает увеличение объёма крови.
4. Серотонин образуется в слизистой оболочке кишечника, в головном мозге и при разрушении тромбоцитов. Большое значение имеет при травмах. Он суживает кровеносные сосуды и тем самым уменьшает кровопотери.
Сосудорасширяющие вещества.
Вместе с этой лекцией читают "Вопрос 11".
6. 1. Ацетилхолин – медиатор парасимпатических нервов, действует как вазодилятатор.
2. Кинины (калликреин, брадикинин) образуются в железах ЖКТ и в лёгких. Эти вещества расширяют кровеносные сосуды и увеличивают приток крови к пищеварительным железам.
3. Гистамин образуется при разрушении базофилов и тучных клеток. Он вызывает местное расширение артериол и венул, увеличивает проницаемость капилляров. Большую роль играет в сосудистых реакциях при воспалении и аллергии.
7. 4. Медулин – гормон, образуется в почках, вызывает расширение кровеносных сосудов.
5.Сосудорасширяющим действием обладают АТФ и продукты обмена веществ – молочная, угольная, фосфорная кислоты.
6. Ионы Са++ вызывают сужение артериальных сосудов. Ионы К+, Na+, Mg++ являются вазодилятаторами.