Кровообращение в разных отделах большого круга

Все сосуды выполняют общую функцию — проведение крови. Кроме того, разные сосуды большого круга выполняют и особые функции.

Артерии сглаживают колебания давления, создаваемые пульсирующим выбросом из сердца, поэтому их называют амортизирующими сосудами.

Артериолы обладают наибольшим сопротивлением кровотоку, вдобавок сопротивление артериол наиболее подвержено регуляции; поэтому их называют резистивными сосудами (сосудами сопротивления).

Капилляры обеспечивают обмен веществами между кровью и тканями, поэтому их называют обменными сосудами.

Вены обладают наибольшей емкостью, то есть вмещают основной объем крови, поэтому их называют емкостными сосудами.

Показатели гемодинамики по ходу большого круга кровообращения ведут себя следующим образом.

Суммарная (то есть всех артерий вместе взятых, всех артериол вместе взятых и пр.) площадь поперечного сечения по ходу артериального русла нарастает (в связи с ветвлением сосудов), достигает максимума на уровне капилляров, затем снова снижается (в связи со слиянием сосудов).

Кривая изменений линейной скорости кровотока представляет собой зеркальное отражение кривой изменения суммарной площади поперечного сечения, так как v = Q/S (уравнение (9)), а Q = const (уравнение (11)). Таким образом, линейная скорость кровотока минимальна в капиллярах.

Суммарное сосудистое сопротивление максимально в области артериол (так как у них еще не так велика, как у капилляров, суммарная площадь поперечного сечения, но достаточно велика длина; см. уравнение (5)).

Давление по ходу большого круга, разумеется, постоянно падает. Как следует из уравнения (12), падение давления наиболее велико в области наибольшего сопротивления (P1 — P2 = QR; чем больше R, тем больше и P1 — P2, то есть падение давления). Наибольший перепад давления приходится на артериолы.

Далее мы рассмотрим особенности кровообращения в артериях и венах.

Артерии

Важнейшие особенности кровообращения в артериях связаны с пульсирующим характером кровотока.

Пульсовые колебания артериального давления

Кривая пульсового колебания артериального давления, на ней выделяют следующие основные участки:

восходящий — анакрота;

нисходящий — катакрота.

На нисходящем участке имеется краткое западение — инцизура, обусловленное кратковременным обратным током крови в левый желудочек до захлопывания аортального клапана.

Показатели артериального давления

Выделяют четыре показателя артериального давления.

• 1. Систолическое давление — максимальное давление, регистрируемое на высоте систолы.
• 2. Диастолическое давление — минимальное давление, регистрируемое непосредственно перед началом изгнания крови из сердца.
• 3. Пульсовое давление — разница между систолическим и диастолическим давлением.
• 4. Среднее артериальное давление — усредненное за время сердечного цикла значение артериального давления. В центральных артериях оно близко к среднему арифметическому между систолическим и диастолическим давлением, но все же не равно ему. Среднее артериальное давление — важнейший показатель гемодинамики: именно среднее артериальное давление (точнее, разница между средним артериальным и венозным давлением) является движущей силой кровотока, и поэтому именно оно входит в качестве P1 в основное уравнение гемодинамики (уравнения (12) и (13)).

В норме у молодого человека систолическое давление равно около 120 мм рт. ст., диастолическое — около 80 мм рт. ст.; с возрастом артериальное давление несколько возрастает.

Факторы, влияющие на показатели пульсовых колебаний артериального давления

Артериальное русло можно представить себе как упругий резервуар, обладающий податливостью C, равной DV/DP (уравнение (10)). При этом:

• DV — это количество крови, выбрасываемое сердцем в резервуар при каждом сокращении, то есть ударный объем;
• DP — это величина, на которую возрастает давление в резервуаре при выбросе в него крови, то есть пульсовое давление (при выбросе из сердца крови артериальное давление повышается от диастолического до систолического, то есть — на величину пульсового давления).

Таким образом,.

C = УО/Pп (17).

Или.

Pп = УО/C,(18).

где Pп — пульсовое давление; УО — ударный объем.

Из уравнения (18) видно, что пульсовое давление тем выше, чем больше ударный объем и чем меньше податливость артерий (то есть чем жестче их стенки).

Кровь, выброшенная сердцем в артериальное русло, постепенно оттекает из него через артериолы и капилляры в вены. Давление в артериальном русле при этом снижается, и к моменту следующего сердечного сокращения достигает минимального значения — диастолического давления. Таким образом, диастолическое давление тем выше, чем меньше крови успевает оттечь в вены — то есть, чем больше сопротивление артериол и меньше период между сердечными сокращениями При недостаточности аортального клапана кровь оттекает из артерий не только в вены, но и обратно в сердце, поэтому при таком состоянии диастолическое давление будет резко сниженным.

Артериальное русло можно сравнить с продырявленной футбольной камерой, которую пытаются надуть воздухом: при каждом вдувании давление в камере подскакивает, а затем постепенно падает, так как воздух выходит через дырку. Чем больше объем вдувания, тем больше подъем давления; чем шире дырка, тем быстрее давление падает после каждого вдувания. Для артериального русла «объем вдувания» — это ударный объем, а «диаметр дырки» — сопротивление артериол.

Знание этих закономерностей помогает в диагностике сердечно-сосудистых расстройств. Так, повышение преимущественно диастолического давления характерно для состояний, сопровождающихся увеличенным сопротивлением артериол (например, при высокой концентрации сосудосуживающего гормона типа ангиотензина II); повышенное пульсовое давление может указывать либо на увеличенный ударный объем, либо на увеличенную жесткость стенок артерий (например, при распространенном атеросклерозе).

Сглаживание пульсовых колебаний давления и кровотока

Из уравнения (18) видно, что чем выше податливость артериального русла — например, чем эластичнее стенки артерий — тем меньше пульсовое давление. Таким образом, благодаря эластичности артерий они сглаживают пульсовые колебания давления. Кроме того, артерии сглаживают и пульсовые колебания кровотока. Рассмотрим механизм такого сглаживания подробнее.

Когда сердце выбрасывает кровь в аорту, последняя растягивается и образуется как бы дополнительный объем, который вмещает в себя некоторое количество выброшенной крови; в результате в систолу только часть ударного объема продвигается вдоль артериального русла. Напротив, в диастолу аорта под действием упругих сил принимает прежний объем, кровь выбрасывается из растянутого участка и продвигается в направлении к артериолам (току крови в обратном направлении препятствует аортальный клапан). Далее кровь растягивает следующий участок артериального русла, затем выбрасывается из него и растягивает следующий участок и т. п. Благодаря этому механизму кровоток относительно непрерывен, а не происходит только в систолу. Так артерии в силу своей эластичности сглаживают (амортизируют) пульсовые колебания давления и кровотока, и поэтому их называют амортизирующими сосудами.

Кратковременное расширение участка артериальной стенки можно прощупать или зарегистрировать в виде пульсового толчка, или просто пульса. Этот расширенный участок быстро продвигается вдоль артериального русла в виде пульсовой волны. Скорость распространения по артериям пульсовой волны гораздо выше, чем скорость продвижения вдоль артериального русла крови.

Вены

Важнейшие особенности кровообращения в венах обусловлены высокой податливостью венозного русла, из-за которой венозный возврат ограничен и зависит не только от работы сердца (см. выше, разд. «Законы гемодинамики»), но и от других факторов, способствующих или, напротив, препятствующих венозному возврату.

Гидростатическое давление

Это давление столба жидкости, обусловленное силой тяжести; оно максимально в венах ног (при вертикальном положении). Гидростатическое давление — один из основных факторов, препятствующих венозному возврату. Под действием гидростатического давления кровь растягивает вены ног, увеличивая тем самым податливость венозного русла и снижая венозный возврат.

Мышечный насос

При сокращениях скелетных мышц проходящие в них вены сдавливаются, при этом податливость венозного русла уменьшается, а кровь продвигается по направлению к сердцу, так как обратному ее току препятствуют венозные клапаны.

Дыхательный насос

Благодаря постоянному отрицательному давлению в грудной полости, создаваемому эластической тягой легких, центральные вены раскрыты (снижается сопротивление притоку к сердцу), а кровь засасывается из вен брюшной полости, головы, шеи и рук. При вдохе давление в грудной полости становится еще более отрицательным и засасывание крови в грудную полость становится еще более эффективным. При выдохе засасывающий эффект уменьшается, но обратному течению крови в конечности препятствуют клапаны.

Присасывающее действие сердца

Сердце обладает присасывающей способностью, например благодаря так называемому эффекту пипетки: после сокращения желудочка он благодаря эластическим элементам стремится расправиться (подобно баллончику пипетки), засасывая в себя кровь. Есть и другие механизмы присасывающего действия сердца. Однако в целом присасывающая способность сердца невелика, и его диастолическое наполнение происходит преимущественно пассивно, в результате притока крови из вен.