Линейная и объемная скорость кровотока в различных отделах системы кровообращения

Гемодинамика — раздел физиологии кровообращения, использующий законы гидродинамики (физические явления движения жидкости в замкнутых сосудах) для исследования причин, условий и механизмов движения крови в сердечно-сосудистой системе.

Гемодинамика определяется двумя силами: давлением, которое оказывает влияние на жидкость, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях.

Силой, создающей давление в сосудистой системе, является сердце. У человека среднего возраста при каждом сокращении сердца в сосудистую систему выталкивается 60?70 мл крови (систолический объем) или 4?5 л/мин (минутный объем). Движущей силой крови служат разность давлений, возникающая в начале и конце трубки.

Почти во всех отделах сосудистой системы кровоток носит ламинарный характер — кровь движется отдельными слоями параллельно оси сосуда. При этом слой, прилежащий к стенке сосуда, остается практически неподвижным, по этому слою скользит второй, а по нему, в свою очередь, третий и т. д. Форменные элементы крови составляют центральный, осевой поток, плазма движется ближе к стенке сосуда. Следовательно, чем меньше диаметр сосуда, тем ближе располагаются центральные слои к стенке и больше тормозится скорость их движения из-за вязкого взаимодействия со стенкой. В целом это означает, что в мелких сосудах скорость кровотока ниже, чем в крупных. В правильности этого положения легко убедиться сопоставив скорости кровотока в разных участках сосудистого русла. В аорте она составляет 40 см/с, в артериях — от 40 до 10, артериолах — 10 — 0,1, капиллярах — меньше 0,1, венулах — меньше 0,3, венах — 0,3 — 5,0, полой вене — 5 — 20 см/с Наряду с ламинарным в сосудистой системе существует турбулентное движение с характерным завихрением крови.

Ее частицы перемещаются не только параллельно оси сосуда, как при ламинарном кровотоке, но и перпендикулярно ей. Результатом такого сложного перемещения является значительное увеличение внутреннего трения жидкости. В этом случае объемная скорость тока крови будет уже не пропорциональной градиенту давления, а примерно равной квадратному корню из него. Турбулентное движение обычно возникает в местах разветвлений и сужений артерий, в участках крутых изгибов сосудов. Кровь представляет собой взвесь форменных элементов в коллоидно-солевом растворе, она обладает определенной вязкостью, не являющейся величиной постоянной. При протекании крови через капилляр, диаметр которого меньше 1 мм, вязкость уменьшается. Последующее уменьшение диаметра капилляра еще более уменьшает вязкость протекающей крови. Этот гемодинамический парадокс объясняется тем, что во время движения крови эритроциты сосредоточиваются в центре потока. Пристеночный же слой состоит из чистой плазмы с гораздо меньшей вязкостью, по которому легко скользят форменные элементы. В итоге улучшаются условия тока крови, и происходит снижение перепадов давления, что, в общем, компенсирует увеличение вязкости крови и снижение скорости ее тока в мелких артериях. Переход от ламинарного движения крови к турбулентному сопровождается значительным ростом сопротивления течению крови.

Под линейной скоростью кровотока понимают скорость движения частиц крови по сосудистой системе. Линейную скорость измеряют расстоянием, которое преодолевает частица крови за 1 с. Скорость движения частиц крови, перемещающихся в центре сосуда, больше, чем скорость движения частиц крови, находящихся около стенок сосуда. Показателем средней линейной скорости движения крови является время полного кругооборота крови, т. е. время прохождения частиц крови по большому кругу кровообращения.

В покое время кругооборота крови равно 2123 с., при мышечной деятельности это время сокращается, при легкой работе до 15 с, при тяжелой до 98 с.

В разных отделах кровеносной системы линейная скорость неодинакова. В аорте она наибольшая (около 4050 смс), а в капиллярах наименьшая (0,51 ммс). При переходе крови в венозную систему скорость ее течения вновь возрастает. Величина линейной скорости зависит от ширины сечения всей сосудистой системы. Чем больше суммарный просвет сосудов в какой-нибудь части кровеносной системы, тем меньше линейная скорость.

Наиболее узкий просвет сосудов в аорте и легочной артерии. Там кровь движется с наибольшей скоростью. По мере разветвления крупных сосудов на более мелкие общая ширина их сечения и, скорость движения крови уменьшаются. При увеличении кровяного давления в данном участке сосудистой системы скорость движения крови возрастает, а при понижении давления снижается.

Время кругооборота крови.

Это время, необходимое для прохождения крови по двум кругам кровообращения. У взрослого здорового человека при 70−80 сокращениях сердца в 1 мин полный кругооборот крови происходит за 20−23 с. Из этого времени 1/5 приходится на малый круг кровообращения и 4/5 — на большой.

Движение крови в различных отделах системы кровообращения характеризуется двумя показателями:

— Объемная скорость кровотока (количество крови, протекающей в единицу времени) одинакова в поперечном сечении любого участка ССС. Объемная скорость в аорте равна количеству крови, выбрасываемой сердцем в единицу времени, то есть минутному объему крови.

На объемную скорость кровотока оказывают влияние в первую очередь разность давления в артериальной и венозной системах и сопротивление сосудов. На величину сопротивления сосудов влияет ряд факторов: радиус сосудов, их длина, вязкость крови.

Линейная скорость кровотока — это путь, пройденный в единицу времени каждой частицей крови. Линейная скорость кровотока неодинакова в разных сосудистых областях. Линейная скорость движения крови в венах меньше, чем в артериях. Это связано с тем, что просвет вен больше просвета артериального русла. Линейная скорость кровотока наибольшая в артериях и наименьшая в капиллярах. Следовательно, линейная скорость кровотока обратно пропорциональна суммарной площади поперечного сечения сосудов.

Величина кровотока в отдельных органах зависит от кровоснабжения органа и уровня его активности.

Принципы и типы регуляции движения крови по сосудам.

Механизмы, регулирующие кровообращение, можно разделить на две группы. Это центральные и местные механизмы. Главная цель центральных механизмов, регулирующих системное кровообращение, — обеспечить необходимое взаимодействие между сердечным выбросом и тонусом (просветом) сосудов для поддержания артериального давления на постоянном уровне. В основе центральной регуляции системного кровообращения лежат нервный и гуморальный механизмы.

Местные механизмы регулируют величину кровотока через отдельные органы. Задачи местного кровотока определяются не только кровоснабжением его клеток — доставкой к ним кислорода, питательных веществ и т. д. Уровень органного (местного) кровотока в значительной степени определяется функцией органа и особенностями его обмена веществ. Поэтому гладкие мышцы артериол мозга, почек, пищеварительного тракта, кожи, обладают разной чувствительностью к нервным влияниям и гуморальным факторам. Базальный тонус сосудов некоторых внутренних органов, например, мозга и почек регулируется с помощью особых механизмов ауторегуляции. Гладкие мышцы их сосудов более чувствительны к периферическим гормонам, вырабатываемым местно, (для почек) или к метаболитам (для сосудов мозга).

Сосудистый тонус.

В структуры стенок всех сосудов организма кроме капилляров входят гладкие мышцы, которые даже в отсутствии нервных и гуморальных влияний находятся в состоянии некоторого постоянного сокращения, называемого миогенным базальным тонусом. Одной из причин базального тонуса является способность гладких мышц к автоматии и их высокая чувствительность к механическим влияниям, особенно к растяжению. В разных областях сосудистого русла базальный тонус выражен не одинаково — он особенно выражен в артертолах, прекапиллярных сфинктерах, посткапиллярных венулах. Основу базального тонуса составляют сокращения гладких мышц сосудов, и, таким образом, базальный тонус — это мишень различных влияний, регулирующих просвет сосуда в интересах поддержания уровня артериального давления или изменения кровотока в органах.