Строение и функции артериальных сосудов

Артериальные сосуды обеспечивают поступление крови, изгнанной из сердца, ко всем органам и изменяют основные характеристики потока таким образом, чтобы кровь могла выполнить свои функции наилучшим образом. Кроме того, артериальные сосуды контролируют соответствие тканевого кровотока меняющимся потребностям тканей. Сосуды разного калибра в разной степени участвуют в решении перечисленных задач и имеют некоторые различия в структуре стенок.

Изнутри все артериальные сосуды выстланы слоем клеток эндотелия. Этот слой толщиной в одну клетку образует гладкую внутреннюю поверхность, непосредственно контактирующую с кровыо. Эндотелий снижает сопротивление кровотоку, предохраняет клетки крови от механических повреждений, обеспечивает сложные взаимодействия между кровью и стенкой сосуда.

Клетки эндотелия располагаются на базальной мембране, к которой примыкает слой эластических волокон. Этих волокон особенно много в стейках аорты и крупных артериальных сосудов. Эндотелиальный слой, базальная и эластическая мембраны в совокупности образуют внутреннюю оболочку сосуда, которая называется интима. За эластической мембраной лежит слой гладкомышечных клеток. Этот слой наиболее развит в аргериолах и мелких артериях. Благодаря сокращению гладких мышц увеличивается напряжение сосудистой стенки и уменьшается просвет сосуда, что приводит к уменьшению кровотока и даже к его полной остановке в мелких сосудах. Именно гладкие мышцы являются основной мишеныо как нервной, так и гуморальной регуляции сосудов.

К гладкомышечному слою снаружи примыкает плотная соединительнотканная наружная оболочка сосуда. В артериях в состав этой оболочки входит большое число коллагеновых волокон, которые, благодаря своей прочности, предохраняют стенку от избыточного растяжения под воздействием высокого давления крови (рис. 7.2).

Крупные артерии обеспечивают «сглаживание» колебаний давления, вызываемых сменой фаз сердечного цикла. Во время систолы желудочков давление в них повышается от уровня, близкого к нулю, до 120 мм рт. ст. в левом желудочке и до 25 мм рт. ст. — в правом. Таких же значений достигает систолическое давление крови в аорте и легочной артерии. По оконча;

Рис. 7.2. Особенности строения стенок сосудов разного типа:

а — артерии эластического типа (крупные); б — артерии мышечного типа (артериолы); в — вены; г — капилляры; 1 — наружный слой из коллагеновых волокон (фиброзный слой); 2 — средний слой из гладких мышц; 3 — внутренний слой (интима) из эндотелиальных клеток на базальной мембране и эластических волокон нии фазы сокращения, когда внутрижелудочковое давление падает почти до нуля, полулунные клапаны захлопываются, отделяя аорту и легочную артерию от желудочков. Давление в этих сосудах, в отличие от давления в желудочках, не падает до нуля, а только несколько снижается. Это происходит из-за того, что во время систолы желудочков под воздействием высокого давления крупные сосуды растягиваются. Растяжению способствуют многочисленные эластические волокна в составе их стенок. Во время диастолы, когда изгнание крови из сердца прекращается, давление в аорте и легочной артерии начинает падать, и их стенки стремятся вернуться в исходное нерастянутое положение. При этом они продолжают нагнетание крови в сосуды и не дают давлению упасть ниже 80 мм рт. ст. в аорте и ниже 10 мм рт. ст. в легочной артерии (рис. 7.3).

К крупным артериям относят аорту и легочную артерию с их ветвями, имеющими диаметр от 4 до 25 мм. Стенки этих сосудов характеризуются толщиной от 1 до 2 мм, при этом самыми развитыми являются слой эластических волокон и наружный соединительнотканный слой (рис. 7.2, а). Эти анатомические и функциональные особенности позволяют отнести крупные артериальные сосуды к эластическому типу, а их роль в системе кровообращения определить как амортизирующую (функция «компрессионной камеры»). Количество разветвлений у сосудов этого типа относительно мало; общая площадь поперечного сечения тоже относительно невелика. Противодействия току крови крупные артерии практически не оказывают, и давление крови в них снижается незначительно (рис. 7.4).

Артериальное давление крови является одним из важнейших показателей, характеризующих состояние сердечно-сосудистой системы человека. Нормальный уровень артериального давления — важнейшее условие обеспечения жизнедеятельности и полноценного функционирования всех органов и тканей. Систолическим артериальным давлением (Р₍.) называют максимальную величину давления крови, наблюдаемую в период систолы,.

Рис. 73. Схема сглаживания крупными артериями эластического типа колебаний давления, вызванных циклической работой сердца.

Механизм распространения пульсовой волны

а диастолическим (Р_л) — минимальную величину, наблюдаемую в период диастолы. Разность между величинами систолического и диастолического давления называют пульсовым давлением (Р_п):

Среднее артериальное давление (Р_ср), которое составляет движущую силу кровотока, не равно среднему арифметическому систолического и диастолического давления (поскольку значение артериального давления во время сердечного цикла большую часть времени ближе к диастолическому), и рассчитывается по формуле.

Измерение артериального давления у человека производится двумя способами: прямым, или кровавым, при котором в сосуд вводится полая игла или канюля, соединенная с манометром; и непрямым, или бескровным, при котором используется система, предложенная итальянским врачом С. Рива-Роччи и усовершенствованная русским хирургом Н. С. Коротковым. Прямой способ точнее, но используется главным образом в клиниках. В обычных условиях у человека артериальное давление измеряют бескровным путем. Для этого на плечо накладывают резиновую манжету,.

покрытую снаружи нерастяжимой тканью. Манжета сообщается с резиновой грушей и манометром. На плечевую артерию в области локтевого сгиба прикладывают фонендоскоп (рис. 7.5).

Рис. 7.4. Схематическое изображение основных групп сосудов большого круга кровообращения (я); профиль падения давления крови в сосудах большого круга кровообращения (б).

С помощью груши в манжете создают давление выше предполагаемого систолического давления крови. При этом плечевая артерия полностью пережимается и кровоток в ней прекращается. После этого давление в манжете начинают плавно снижать, контролируя показания манометра. Когда давление в манжете становится чуть ниже систолического, появляются короткие четкие звуки, сопровождающие каждый пульсовой удар (тоны Короткова). Эти звуки возникают в тот момент, когда систолическое давление крови позволяет ей преодолевать давление, созданное в тканях манжетой, и проталкиваться через пережатую артерию. По мере дальнейшего снижения давления в манжете звуки сначала нарастают, а затем стихают.

В момент исчезновения звуков давление в манжете будет соответствовать диастолическому давлению крови в сосуде (см. рис. 7.5).

Рис. 7.5. Метод прямого измерения артериального давления у человека:

а — расположение приборов; б — появление, нарастание и затухание тонов Короткова; в — давление в манжете, соответствующее тонам Короткова

Артериальное давление у конкретного человека зависит от его возраста, пола, наследственной предрасположенности, влияния окружающей среды и других, в том числе еще неизвестных, факторов. У молодых здоровых людей нормальный уровень систолического давления находится в пределах 110—130 мм рт. ст. У пожилых людей верхняя граница нормы может сдвигаться до 150 мм рт. ст. Границы нормы для диастолического давления в плечевой артерии составляют 60—80 мм рт. ст. у молодых людей и достигают 90 мм рт. ст. у пожилых. У женщин до 50 лет артериальное давление в среднем ниже, чем у мужчин соответствующего возраста, а после 50 лет — несколько выше.

При непрерывной записи артериального давления помимо пульсовых волн, связанных с работой сердца (волны первого порядка), видны более медленные ритмические колебания (волны второго порядка), связанные по времени с дыхательными движениями. Кроме этих волн, могут быть выявлены волны третьего порядка с периодом около 10 с, происхождение которых обусловлено ритмическими изменениями тонуса периферических сосудов. Указанные «быстрые» колебания артериального давления дополняются медленным суточным ритмом (эндогенный циркадный ритм): максимальный уровень давления наблюдается примерно в 15 ч, а минимальный — в 3 ч.

В повседневной жизни артериальное давление здорового человека претерпевает постоянные, в том числе значительные, колебания под влиянием как физических, так и психологических факторов. Эти колебания называются реактивными. Среди физических факторов, влияющих на давление, следует указать гравитацию, температуру и физическую нагрузку. Примером психологических влияний на давление может служить «предстартовая гипертензия», возникающая па соревнованиях, перед сдачей экзамена или при визите к зубному врачу. Артериальное давление увеличивается под влиянием бурных сновидений и снижается при спокойном сне. Во время приема пищи систолическое давление умеренно повышается, а диастолическое — снижается. Острая боль обычно сопровождается повышением давления, а хроническая — снижением.

Существование ритмических колебаний давления, а также его постоянных реактивных изменений затрудняет точное определение уровня артериального давления у человека. Для повышения точности производится несколько измерений и берется среднее значение.

В том случае, когда артериальное давление превышает уровень, считающийся нормальным для пола и возраста человека, говорят о гипертензии (гипертонии), а когда давление ниже нормального уровня — о гипотензии (гипотонии). Если эти отклонения сохраняются длительное время, т. е. носят хронический характер, можно сделать заключение о хронической патологии давления.

По своим последствиям для работы организма наиболее опасна гипертензия. Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) патологией следует считать повышение систолического давления выше 160 мм рт. ст. и диастолического — выше 95 мм рт. ст. В реальной медицинской практике за верхнюю границу нормы принимаются значения 140/90 мм рт. ст. в юном возрасте, 150/100 мм рт. ст. у взрослых до 50 лет и 160/100 мм рт. ст. у взрослых после 50 лет.

Гипертензия может возникать либо при увеличении сердечного выброса, либо при повышении периферического сопротивления сосудов, либо при сочетании этих двух факторов. Клиницисты различают первичную (эссеициальную) и вторичную (симптоматическую) гипертензию. Причины первичной гипертензии не ясны, хотя на ее долю приходится до 90% случаев. Заболевание связывают с нарушением баланса ионов Na⁺, с повышенной активностью сердечно-сосудистого регуляторного центра ГМ, с влиянием генетических, конституциональных, социальных и экологических факторов. Вторичная гипертензия обычно сопровождает другие заболевания и тесно с ними связана. Так, например, почечная гипертензия развивается при поражении почек или их сосудов, повышение давления наблюдается при гипертиреозе (избыточной эндокринной активности щитовидной железы).

Артериальная гипертензия опасна тем, что она вызывает дегенерацию сосудов (атеросклероз), приводящую к снижению кровоснабжения многих.

органов, в частности сердца, ГМ и ночек. В условиях повышенного давления это может вызвать разрыв сосудов, что наблюдается при инсульте. Кроме того, всегда страдает сердце: нагрузка на него возрастает, кровоснабжение сердечной мышцы из-за склероза сосудов снижается. В результате развивается сердечная недостаточность.

Артериальный пульс представляет собой периодические колебания диаметра и напряжения артериальной стенки, волнообразно распространяющиеся вдоль сосуда. Пульсовая волна возникает как результат выброса крови из левого желудочка в аорту. При этом в аорте повышается давление крови, растягиваются ее стенки и увеличивается объем. Растяжение стенки порождает колебательный процесс, который распространяется по всему артериальному руслу и затухает на уровне артериол. Скорость распространения пульсовой волны увеличивается при утолщении стенки сосуда (при гипертонии), снижении ее растяжимости (при склерозе сосудов), а также при уменьшении диаметра сосуда (при тромбозе). В аорте скорость пульсовой волны равна 4—6 м/с, а в более мелких артериях, например в лучевой, она достигает 12 м/с. При этом распространение пульсовой волны опережает линейное продвижение в сосудах той порции крови, выброс которой из желудочков ее породил.

Пульсовые волны можно ощутить и зарегистрировать в большинстве артерий, расположенных близко к поверхности тела. Для их регистрации на область пульсации артерий накладывают датчики, реагирующие на изменения давления. Получаемую при этом запись называют сфигмограммой, а метод — сфигмографией.

За время одного сердечного цикла регистрируется пульсовая волна, которая имеет восходящий участок — анакроту, и нисходящий — катакроту. Анакрота отражает процесс растяжения стенки аорты во время систолы желудочка, а катакрота — поведение стенки во время диастолы желудочка. Пик сфигмографической кривой соответствует максимальному давлению крови в аорте. Спадение стенки аорты происходит неравномерно. В начальный период диастолы, когда желудочек расслабляется при еще открытых полулунных клапанах, давление в аорте падает резко, так как часть крови пытается вернуться в сердце. Этот процесс отражается на катакроте в виде инцизуры («вырезки»). Отражаясь от закрытого клапана, волна крови создает в аорте новое кратковременное повышение давления, что приводит к появлению на сфигмограмме дикротического подъема (рис. 7.6).

Исследование пульса путем пальпации (прощупывания) лучевой артерии в области запястья позволяет получить информацию как о работе сердца, так и о состоянии всей сердечно-сосудистой системы. При этом используются такие характеристики пульса, как частота, ритм, наполнение, напряжение и скорость.

Частота пульса позволяет сделать вывод о сердечном ритме. Нормальная частота составляет 60—80 уд/мин. Редкий пульс (ниже 60 уд/мин) свидетельствует о брадикардии, частый пульс (выше 80 уд/мин) — о тахикардии.

Пульсовой ритм позволяет сделать вывод о равномерности работы сердца. В норме колебания частоты пульса не должны превышать 10% от среднего уровня (учащение при вдохе и урежение при выдохе). Отклонения от этой нормы свидетельствуют о сердечной аритмии.

Рис. 7.6. Форма и амплитуда пульсовой волны в лучевой артерии в норме и при некоторых патологиях сердечно-сосудистой системы (а).

Способ регистрации пульсовой волны (б)

Наполнение пульса является интегральной характеристикой величины пульсового давления, объемной скорости кровотока и эластичности сосудов. При значительном ослаблении сердечной деятельности наблюдается крайний вариант слабого наполнения — нитевидный пульс.

Напряжение пульса характеризует уровень артериального давления и определяется по силе, которую надо приложить к артерии, чтобы ниже места сдавливания исчезла пульсация. У гипертоников наблюдается твердый пульс.

Скорость пульса отражает скорость увеличения давления в аорте во время систолы. Быстрый пульс может свидетельствовать о возрастании общего периферического сопротивления сосудов или дефекте аортального клапана, медленный — о сужении аорты или снижении сократимости желудочка. Пульсовая диагностика широко распространена в восточной медицине. Китайские врачи на основании исследований пульса диагностируют до нескольких сотен заболеваний, среди которых есть болезни, прямо не связанные с сердечно-сосудистой системой.

Мелкие артерии и артериолы обеспечивают регуляцию притока крови к тканям, снижение давления крови на подходе к капиллярному руслу и окончательное сглаживание колебаний давления, возникающих из-за ритмической смены сердечных фаз. К этой группе относятся сосуды диаметром от 10 до 100 мкм. Они имеют относительно толстые стенки (от 2 до 6 мкм), в которых наибольшее место занимает слой гладкомышечных клеток. Это позволяет таким сосудам эффективно регулировать приток крови к тканям, в том числе полностью перекрывать кровоток через отдельные участки капиллярного русла (прекапиллярные сфинктеры). По анатомическим и физиологическим признакам мелкие артерии и артериолы относятся к сосудам мышечного типа. Большая суммарная площадь внутренней поверхности (площадь соприкосновения стенки сосуда с кровью), большое количество разветвлений, а также толстая мышечная стенка приводят к тому, что мелкие артерии и артериолы оказывают очень серьезное сопротивление кровотоку. Давление крови в этих сосудах снижается на 50—60 мм рт. ст., т. е. почти вдвое, а его колебания, связанные с работой сердца, полностью затухают. В результате этого к капиллярам кровь притекает равномерным потоком под давлением около 35 мм рт. ст. (см. рис. 7.4).