 |
|
АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология |
Физиологические особенности сосудистой системыНекоторые принципы гемодинамики.
Первопричиной движения крови является разность давления (ΔР). Перемещение столба жидкости всегда идет из области большего, в область меньшего давления. Поэтому посмотрев на рисунок справа, мы можем однозначно сказать какое из регистрируемых давлений (Р1 или Р2) меньше, а какое больше (Р1 > Р2). Объемная скорость крови (Q) – количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени. Измеряется в миллилитрах в секунду. Линейная скорость крови (V) – расстояние преодолеваемое частицей крови (например, клеткой) за единицу времени. Измеряется в сантиметрах в секунду. Эти параметры связаны между собой: линейная скорость (V) равна объемной (Q), деленной на площадь сечения кровеносного сосуда: V = Q/ πr 2, соответственно Q = V• πr 2. Следует учитывать, что линейная скорость крови, вычисленная по этой формуле – это средняя скорость. В действительности линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока (вдоль продольной оси сосуда) и у сосудистой стенки. В центре сосуда линейная скорость максимальна, около стенки сосуда она минимальна в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку. При анализе данной формулы может сложиться ложное впечатление, что линейная скорость крови имеет максимальное значение в самых тонких сосудах нашего тела – капиллярах. Однако в реальности дело обстоит диаметрально противоположным образом – скорость кровотока в капиллярах минимальна. Почему?! Дело в том, что сделав ошибочный вывод, мы не учли того, что кровеносная система является системой сосудов соединенных не только последовательно, но и параллельно. А при параллельном соединении необходимо учитывать суммарную площадь сечения всех сосудов одного уровня. Рассмотрим это подробнее: Отток крови от сердца соответствует ее притоку. Из этого следует, что объем крови, протекший в 1 мин через всю артериальную и всю венозную систему большого и малого круга кровообращения, одинаков. Объем крови, протекающей в 1 мин через аорту и полые вены или через легочную артерию и легочные вены, одинаков. Иными словами, в каждый момент времени объемная скорость крови одинакова во всех участках кровеносного русла, учитывая суммарный просвет сосудов каждого участка.
При постоянном объеме крови, протекающей через любое общее сечение сосудистой системы, линейная скорость кровотока, в отличие от объемной скорости, не может быть постоянной. Она зависит от общей ширины данного отдела сосудистого русла. Это следует из нашего уравнения V = Q/ πr 2: чем больше общая площадь сечения сосудов, тем меньше линейная скорость кровотока. В кровеносной системе самым узким местом является аорта. При разветвлении артерий, несмотря на то, что каждая ветвь сосуда уже той, от которой она произошла, наблюдается увеличение суммарного русла, так как сумма просветов артериальных ветвей больше просвета разветвившейся артерии. Наибольшее расширение русла отмечается в капиллярной сети: сумма просветов всех капилляров примерно в 500-600 раз больше просвета аорты. Соответственно этому кровь в капиллярах движется в 500-600 раз медленнее, чем в аорте. В венах линейная скорость кровотока снова возрастает, так как при слиянии вен друг с другом суммарный просвет кровяного русла суживается. В полых венах линейная скорость кровотока в среднем на треть ниже скорости в аорте. Линейная скорость кровотока в сосудах каждого отдела кровеносного русла обратно пропорциональна площади поверхности поперечного сечения этого отдела. Наиболее высока эта скорость в магистральных артериях и венах и наиболее низка – в капиллярах; напротив, суммарная площадь поверхностей поперечного сечения наибольшая для капилляров и наименьшая – для крупных артерий и вен.
Из этого графика следует, что давление снижается постепенно, а на участке 5 → 6 резко падает. Почему? Иными словами – какая сила противодействует силе F = ΔР? Дело в том, что при перемещении жидкости по трубке движущей силе, создаваемой разностью давлений, противостоит сила трения о стенки сосуда – сопротивление (R).
Q = (P1 - P2)/R Разберемся, от чего зависит сопротивление:
А) Если длину трубки увеличить вдвое, объемная скорость уменьшится в два раза.
Б) Если радиус трубки увеличить вдвое, объемная скорость увеличится в 16 раз.
Однако следует учитывать, что кровь является не раствором, а взвесью клеток крови в плазме. Так, например, вязкость крови не является постоянной величиной: - если кровь протекает через сосуды диаметром меньше 0,3мм, вязкость крови значительно уменьшается. Чем меньше диаметр сосуда, тем меньше вязкость протекающей в нем крови. Это связано с тем, что в крови наряду с плазмой имеются форменные элементы, которые располагаются в центре потока. Пристеночный слой представляет собой плазму, вязкость которой намного меньше вязкости цельной крови. Чем тоньше сосуд, тем большую часть площади его поперечного сечения занимает слой с минимальной вязкостью, что уменьшает общую величину вязкости крови (микрофотография капилляров справа). Однако самые мелкие капилляры имеют просвет меньше, чем диаметр эритроцитов. В этих сосудах вязкость возрастает из-за трения эритроцитов о стенки.
При ламинарном течении все мельчайшие частицы жидкости (и клетки крови) движутся в потоках, параллельных оси трубки; движение жидкости в радиальном направлении или по окружности не происходит. Пристеночный слой жидкости менее подвижен; у центрального потока жидкости в трубке максимальная скорость.
Однако если упростить систему и уподобить сосуд трубке, а кровь – к жидкости, то сопротивление каждого сосуда (R), учитывая наши предварительные расчеты (R=k·l·η/π·r4, где k – некий коэффициент, l – длина трубки; η – вязкость протекающей в ней жидкости; π – отношение длины окружности к диаметру; r – радиус трубки), можно определить по формуле Пуазейля: R=8·l·η/π·r4 Периферическое сопротивление – важнейший показатель состояния сосудистой системы. Оно складывается из множества отдельных сопротивлений каждого из сосудов, соединенных параллельно и последовательно. При последовательном соединении трубок их суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений каждого сосуда: R=R1+R2+R3+...+Rn, При параллельном соединении суммарное сопротивление вычисляется по другой формуле: R=1/(1/R1+1/R2+1/R3+...+1/Rn) Учитывая, что измерить сопротивление каждого сосуда крайне затруднительно, на практике вычисление этого показателя проводится более простым способом: учитывая, что давление в месте впадения полых вен в сердце, очень близко к нулю, уравнение Q = (P1 - P2)/R может быть записано так: Q=P/R, где Q – количество крови, изгнанное сердцем в минуту; Р – величина среднего давления в аорте, R – величина сосудистого сопротивления. Из этого уравнения следует, что R = Р/Q. Давление в аорте (P) и минутный объем крови (Q) можно измерить непосредственно. Зная эти величины, вычисляют периферическое сопротивление. Понятно, что полученные в результате расчетов данные не являются идеальными. Они не учитывают изменение вязкости крови, изменение геометрии сосудов вследствие сокращения сосудистых мышц и то, что в норме открыта только часть капиллярного русла, а остальные капилляры являются резервными и открываются по мере усиления обмена веществ в тканях. Но, несмотря на всю приблизительность они могут быть использованы для анализа физиологических особенностей сосудистой системы. Дата добавления: 2015-05-19 | Просмотры: 941 | Нарушение авторских прав |
Гемодинамика – раздел физиологии, изучающий механизмы движения крови в сердечно-сосудистой системе и являющийся частью гидродинамики – раздела физики, изучающего движение жидкостей.
Qt = const
Проанализируем схему эксперимента (рисунок слева). Перед вами система пьезометров, регистрирующих давление в нижнем горизонтальном сосуде, по которому течет жидкость. Соединив уровни жидкости в пьезометрах (красная линия на схеме) мы получаем график изменения давления в сосуде.
Таким образом, согласно законам гидродинамики, объемная скорость жидкости (Q), протекающей через любую трубу, прямо пропорциональна разности давлений в начале (Р1) и в конце (P2) трубы и обратно пропорциональна сопротивлению (R) току жидкости:
Следовательно сопротивлении возросло в два раза. Таким образом, сопротивление прямо пропорционально длине сосуда (l).
Следовательно сопротивление уменьшилось в 16 раз. 16 = 24. Таким образом, сопротивление обратно пропорционально радиусу сосуда, возведенному в четвертую степень (r4).
В) Если вязкость жидкости увеличивается в два раза, объемная скорость уменьшается на 50 %, т.е. сопротивление возрастает вдвое. Можно сделать вывод, что сопротивление прямо пропорционально вязкости жидкости (η). Вязкость плазмы в 1,2 – 1,3 раза выше вязкости воды.
- с другой стороны, вязкость крови зависит от равномерности ее движения:
При изменениях скорости движения крови возникают турбулентные завихрения. В турбулентном потоке клетки движутся беспорядочно. При этом часто наблюдаются вихревые движения. Столкновения между клетками и клеток со стенками сосуда учащаются и вязкость повышается.