Том 2 (1128366), страница 36
Текст из файла (страница 36)
В сосудистом русле такиешумы также возникают, причем можно установить их локализацию иопределить тем самым участки завихрения крови. С этой целью используютстетоскоп.Когдаизмеряютартериальноедавлениеспомощьюсфигмоманометра, то выслушивают именно такие шумы; они возникают, когдаво время систолы артериальное давление повышается, и кровь проходит черезсдавленный манжетой участок. Шумы возникают в сосудах, когда скоростькрови превосходит некое критическое значение, а в области сердечных клапанов— когда они открываются и закрываются. Существует так104Рис. 13-24.Профили скоростей для потоков жидкостей в трубке. Кривая a — постоянноеламинарное течение, плазма; кривая б — постоянное ламинарное течение, кровь;кривая в — пульсирующее ламинарное течение, кровь в момент максимальногопрямого кровотока; кривая г — пульсирующее ламинарное течение, кровь вмомент максимального обратного кровотока.называемое число Рейнольдса (Re) 1, которое представляет собой эмпирическинайденную величину, указывающую, будет ли течение при данных условияхламинарным или турбулентным.
В мелких сосудах турбулентный потоквозникает, если Re заметно превышает 1000. Небольшие обратные завихрениямогут возникать в области ветвления артерии. Такие завихрения, подобнообратным течениям в речках, как бы отделяются от основного кровотока исоздают небольшой локальный обратный ток. В сосудистой системе подобногорода завихрения образуются уже при Re = 200. Re прямо пропорциональнорасходу крови Q (в мл·с-1), плотности крови ρ и обратно пропорциональновнутреннему радиусу сосуда r (в см) и вязкости крови η:Re =2QηπrηОтношение вязкости жидкости к ее плотности называется кинематическойвязкостью. Чем больше последняя, тем меньше вероятность возникновениязавихрений.
Относительная (а следовательно, и кинематическая) вязкостьувеличивается при повышении гематокрита (отношения объема эритроцитов ксоответствующему объему крови), поэтому благодаря наличию эритроцитовпоток в сосудистом русле бывает турбулентным не часто. В общем скоростьдвижения крови редко бывает достаточно высокой для того, чтобы возниклизавихрения; исключение составляет лишь очень быстрый кровоток примаксимальной физической нагрузке. Наиболее высока скорость кровотока умлекопитающих в проксимальных отделах аорты и легочной артерии, и поэтомуна высоте фазы изгнания крови из желудочка или при обратном токе крови вмомент закрытия клапанов названных сосудов дистальнее этих клапанов могутвозникать завихрения.1051 В дополнении 16 - 3 указывается, что число Рейнольдса имеет важное значение в энергетике движенияв жидкостях.
Так, при исследовании движения объекта через бесконечный объем жидкости используютэто же число, хотя и в несколько иной формулировке.104 :: 105 :: Содержание105 :: 106 :: Содержание13.7.2. Связь давления и расхода крови:уравнение ПуазейляДавление, создаваемое сердцем, постепенно уменьшается по мере движениякрови от артериального русла к венозному (рис. 13-25) .В жестких трубках связь между давлением и расходом жидкости припостоянном ламинарном кровотоке описывается законом Пуазейля. Согласноэтому закону, расход Q в отрезке трубки прямо пропорционален разницедавлений между концами этой трубки (Р1 - Р2) и четвертой степени ее радиуса rи обратно пропорционален ее длине L и вязкости жидкости η:Q=(P1 — P2)πr48LηПоскольку Q прямо пропорционален r4, даже небольшие изменения радиусасосуда сильно влияют на расход жидкости в нем.
Двухкратное увеличениедиаметра сосуда приведет к возрастанию потока в 16 раз при той же разностидавлений между концами сосуда ( P1 - Р2). Напротив, двухкратное уменьшениедиаметра сосуда будет сопровождаться увеличением сопротивления в 16 раз ирезким падением кровотока.Уравнение Пуазейля применимо только к постоянному току жидкости впрямых жестких трубках. С некоторыми ограничениями (см. ниже) оноиспользовалось и для анализа взаимоотношений между давлением и потоком вартериолах, капиллярах и венах, хотя жесткими трубками их считать нельзя.Экспериментальных работ по изучению микроциркуляции in vivo пока мало изза трудности регистрации давления и кровотока в капиллярах. Для давления ипотока крови характерны пульсовые колебания, а сама кровь представляет собой105Рис.
13-25.Изменения среднего давления в различных отделах кровеносной системы.Наибольшее падение давления происходит в области артериол. (Feigl, I974.)сложную жидкость, состоящую из плазмы и кровяных телец. Поскольку жестенки сосудов не жесткие, колебания давления и кровотока не совпадают пофазе, и поэтому уравнение Пуазейля уже не может точно описывать извзаимосвязь. Мерой отклонения реальной зависимости, связывающей давление икровоток, от той, которая описывается уравнением Пуазейля, служит некаябезразмерная константа α:где ρ и η — плотность и вязкость жидкости соответственно, f-частотаколебаний, n-номер гармоники, а r-радиус сосуда. Если α составляет 0,5 илименее, то связь между давлением и кровотоком можно описывать уравнениемПуазейля. В артериальной системе млекопитающих и птиц а колеблется от 1,3до 16,7 в зависимости от вида животного и его физиологического состояния.Поскольку в большинстве случаев а для артериальной системы составляет около6, уравнение Пуазейля применять нельзя.
В мелких конечных артериях в венах αприближается к 0,5, и, следовательно, здесь использовать уравнение Пуазейляможно. Поэтому считается, что в конечных артериях кровоток пропорционаленизменению давления вдоль сосуда и радиусу сосуда в четвертой степени иобратно пропорционален длине сосуда и вязкости крови.В тех случаях, когда определялось соотношение между давлением икровотоком в микроциркуляторном русле, это соотношение оказалосьнелинейным. Значит, даже в этих мелких сосудах зависимость между даннымивеличинами описывается уравнением Пуазейля не совсем точно.
Этообусловлено не только теми факторами, о которых упоминалось выше, но такжеи тем, что стенки капилляров пе жесткие и от сосудов микроциркуляторногорусла отходят боковые ветви, которые могут открываться и закрываться.106105 :: 106 :: Содержание106 :: Содержание13.7.3. Гидродинамическое сопротивлениеПоскольку измерить радиус всех сосудов того или иного русла часто бываеттрудно или даже невозможно, была введена такая величина, какгидродинамическое сопротивление R.
Она равна 8Lη/πr2 (выражение, обратноеэтому, есть в формуле закона Пуазейля). Кроме того, из уравнения Пуазейлявидно, что сопротивление R равно разнице давлений между двумя участкамисосудистого ложа (P1 - Р2), деленной на кровоток в этом ложе Q:Гидродинамическое сопротивление в сердечно-сосудистой системе частоизмеряют в единицах ЕПС (единицы периферического сопротивления).
При этом1 ЕПС соответствует такому сопротивлению, когда при разнице давления в 0,13кПа создается расход в 1 мл·с-1.Таким образом, величина кровотока зависит не только от разницы давлениймежду двумя отрезками сосудистого ложа, но и от гидродинамическогосопротивления, которое в свою очередь обратно пропорционально радиусусосуда в четвертой степени.
В эластичных сосудах повышение давления связанос увеличением радиуса, а это приводит и к возрастанию кровотока. Рассмотрим,например, два отрезка кровеносных сосудов с одинаковой разницей давлениймежду концами отрезка, но с разными абсолютными величинами этих давлений.Пусть в первом отрезке давление на входе будет 10 кПа, а не выходе — 9 кПа, вовтором на входе — 2 кПа, а на выходе — 1 кПа. Если эти сосуды растяжимы, токровоток через первый отрезок будет гораздо выше, так как сосуд растянется вбольшей степени, радиус его возрастет, а гидродинамическое сопротивлениеснизится.106106 :: Содержание106 :: 107 :: Содержание13.7.4. Вязкость кровиИзменения вязкости крови оказывают значительное влияние на кровоток, но этиизменения сильно зависят от наличия в крови эритроцитов. Относительнаявязкость плазмы (по сравнению с водой)106равна около 1,8; та же величина для цельной крови млекопитающих и птиц при37°С из-за присутствия эритроцитов составляет 3 - 4.
Иными словами, из-заналичия красных кровяных телец вязкость крови становится в 3 - 4 раза больше,чем у воды. Это означает, что, для того чтобы создать определенный потокцельной крови через то или иное сосудистое русло, требуется большая разностьдавлений, чем если бы это русло перфузировалось одной лишь плазмой.
Когдакровь течет по мелким сосудам (диаметром менее 0,3 мм), то она ведет себя так,как если бы ее относительная вязкость сильно снижалась. При этом чем мельчесосуд, тем более уменьшается вязкость крови, и в конечном счете онаприближается к вязкости плазмы. Это так называемый эффект Фареуса Линдквиста (см. ниже).Как уже говорилось, профиль потока в сосуде с постоянным ламинарнымтечением имеет параболическую форму (рис.
13-24). При этом максимальнаялинейная скорость в два раза выше, чем средняя (последнюю можно вычислить,разделив расход на поперечное сечение трубки). Наиболее велика разницаскоростей течения соседних слоев у стенок сосуда, а ближе к центру эта разницаснижается. Когда кровь течет по сосуду, эритроциты концентрируются в егоцентральной части, где скорость течения наиболее высока, а перепадыскоростей между соседними слоями наименьшие. При этом в пристеночныхслоях кровяных клеток остается сравнительно мало, и поэтому, если кровьпоступает в боковое ответвление сосуда именно из этих слоев, она будетсодержать мало эритроцитов, т. е. состоять почти исключительно из плазмы.Такое явление называется отделением плазмы.Поскольку эритроциты накапливаются в центре потока, а вязкость кровипрямо пропорциональна гематокриту (процентному отношению объема красныхкровяных телец к объему крови), наиболее вязкой будет кровь в центральнойчасти сосудов, а по направлению к стенкам вязкость будет снижаться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
