Градиент давления в сердечно-сосудистой системе

 

 

Соотношение между площадью поперечного сечения, давлением и средней линейной скоростью кровотока в различных отделах сердечно-сосудистой системы.

 

 

Кровяное давление и сосудистый тонус [Б42]

 

Сосудистый тонус — некоторое постоянное напряжение сосудистых стенок

Тонус от греч. Tonos – натяжение, напряжение.

А о каком напряжении идет речь? Характеристикой напряжения, испытываемою структурами сосудистой стенки могут быть две величины – тангенциальное напряжение стенки сосуда и трансмуральное давление (рис. 411251631).

 

 

Рис. 411251631. Схема соотношения трансмурального давления и тангенциального напряжения в кровеносном сосуде цилиндрической формы. Рв - внутрисосудистое давление; Рн – давление снаружи сосуда; Т — тангенциальное напряжение в стенке сосуда.

 

Когда говорят о сосудистом тонусе имеют ввиду тангенциальное напряжение. Различайте понятия «нормотония», «гипертония», «гипотония» с одной стороны от «нормотензия», «гипертензия», «гипотензия» с другой.

 

 

[20]

 

Часто используемый термин «артериальная гипертония», следует заменить на термин «артериальная гипертензия», если речь идёт о повышении системного артериального давления. При сосудистой гипертонии повышения артериального давления может и не быть, если наполнение сосудов кровью при этом недостаточное[V.G.43].

 

Если в стенке сосуда производится продольный разрез, то края этого разреза расходятся под действием тангенциального напряжения (рис. 710290715).

 

Рис. 710290715. Расхождение краёв продольного разреза стенки сосуда под действием тангенциального напряжения (Т).

 

Трансмуральным давлением называют разность давлений между внутренней и наружной поверхностями стенки сосуда (Р_t = Р_в — P_н).

 

Термин «трансмуральный, -ая, -ое» происходит от латинского trans — через, за и muralis — стенной). Соответственно существуют и термины «экстрамуральный» (лат. extra- вне-, снаружи) и «интрамуральный» (лат. intra- в-, внутри).

 

Поскольку сосудистая стенка эластична, изменения трансмурального давления сопровождаются соответствующими изменениями диаметра и степени растяжения сосуда.

 

В большинстве органов внешнее давление (т.е. давление на сосуды со стороны окружающих тканей) невелико, поэтому трансмуральное давление фактически равно внутрисосудистому. Однако в некоторых особых случаях внутрисосудистое давление может оставаться постоянным, а трансмуральное — претерпевать значительные изменения из-за местных колебаний экстрамурального давления (это касается в особенности вен с их легко деформируемыми стенками). В таких ситуациях просвет сосудов меняется, и это влияет на их емкость и скорость кровотока.

 

Растягивающее давление, действующее на стенки сосуда, создает в них противоположно направленное тангенциальное напряжение (Т). Это напряжение зависит не только от трансмурального давления, но также от внутреннего радиуса (r_в) и толщины стенок (h). Напряжение, проинтегрированное для всей толщины стенки (Т_h), можно рассчитать исходя из видоизмененногоуравнения Лапласа:

 

Т_h = P_t ∙ (r_в ∙ h^-1) (Н∙м^-2[Б44]).

 

При данном давлении напряжение будет тем больше, чем больше радиус сосуда и меньше толщина его стенки.

 

В табл. 710290720 приведены значения напряжения в стенках различных сосудов. Эти значения рассчитаны для более простых, чем реальные, условий: 1) не учтены градиенты давлений (приняты средние давления для сосудов каждого типа с различным радиусом), 2) в некоторых случаях соотношение между внутренним радиусом и толщиной стенки широко варьирует.

 

 

Таблица 710290720.

Значения трансмурального давления (Р) и тангенциального напряжения (Т) в различных сосудах

 

Сосуды	rв, мкм	r / h	Р, кПа	Т, кПа
Аорта			13,3
Артерии	500 – 3000	3 – 7	11,0	33 – 77
Артериолы	10 – 100	1 – 5	7,0	7 – 35
Капилляры		5 – 8	3,3	17-26
Венулы	10 – 250	7 – 10	1,6	11-16
Вены	750 – 7500	7 –10	1,3	9 – 13
Полые вены		10 – 15	1,0	10 –15

 

 

Из таблицы видно, что по мере удаления от аорты и крупных артерий к артериолам и более дистальным сосудам напряжение в стенке значительно снижается. Благодаря этой закономерности низкому напряжению в стенке сосудов с малым радиусом капилляры, состоящие всего из одного слоя клеток, не разрываются под действием растягивающей силы, обусловленной давлением крови.

Мелкие сосуды обладают еще одной особенностью: когда в результате сокращения гладких мышц их радиус уменьшается, напряжение в их стенке, будучи небольшим уже в состоянии покоя, еще сильнее снижается. Это связано не только с уменьшением радиуса сосуда, но и с одновременным утолщением ею стенки. В связи с этим неудивительно, что при любых физиологических значениях давления сокращение гладкой мускулатуры артериол легко приводит к уменьшению их диаметра.

 

Тонус сосудов определяют следующие элементы сосудистой стенки:

- эластические волокна;

- коллагеновые волокна;

- гладкомышечные волокна.

 

Количество этих волокон в разных сосудах различно.

 

Эластические волокна, особенно волокна внутренней оболочки (интимы), образуют относительно густую сеть. Они легко могут быть растянуты в несколько раз. Эти волокна создаютэластическое напряжение, противодействующее кровяному давлению, растягивающему сосуд. На создание такого напряжения не расходуется энергия биохимических процессов.

Коллагеновые волокна средней и наружной оболочек образуют сеть, оказывающую растяжению сосуда гораздо большее сопротивление, чем эластические волокна. Коллагеновые волокна относительно свободно располагаются в стенке сосуда и иногда образуют складки. В связи с этим они противодействуют давлению только тогда, когда сосуд растянут до определенной степени.

Веретенообразные гладкомышечные клетки (диаметром около 4,7 мкм, длиной около 20 мкм) соединены друг с другом и с эластическими и коллагеновыми волокнами. Главная функция гладкомышечных клеток и состоит в создании активного напряжения сосудистой стенки (сосудистого тонуса) и в изменении величины просвета сосудов в соответствии с физиологическими потребностями. Гладкие мышцы кровеносных сосудов иннервируются волокнами автономной вегетативной нервной системы.

 

Артериальное давление

На протяжении сердечного цикла уровень АД постоянно меняется, повышаясь в начале изгнания и снижаясь во время диастолы.

 

В момент сердечного выброса часть крови, находящейся в проксимальном сегменте восходящей аорты, получает значительное ускорение, тогда как остальная часть крови, обладающая инерцией, ускоряется не сразу. Это приводит к кратковременному повышению давления в аорте, стенки которой несколько растягиваются. По мере того как остальная часть крови ускоряет свое движение под влиянием пульсовой волны, давление в аорте начинает падать, но все же в конце систолы остается более высоким, чем в ее начале. Во время диастолы давление равномерно снижается, но АД не падает до нуля, что связано с эластическими свойствами артерий и достаточно высоким периферическим сопротивлением.

 

Различают систолическое, диастолическое, пульсовое, среднее и боковое АД (рис. 811031934). [A45]   Рис. 811031934. Схема определения систолического, диастолического, пульсового (а) и среднего артериального давления (б). Объяснение и обозначения в тексте

Систолическое АД (САД) — это максимальное давление в артериальной системе, развиваемое во время систолы левого желудочка. [A46]

Оно обусловлено в основном ударным объемом сердца и эластичностью аорты и крупных артерий.

Диастолическое АД (ДАД) — это минимальное давление в артерии во время диастолы сердца. [A47]

Оно во многом определяется величиной тонуса периферических артериальных каналов.

Пульсовое АД (АД_п) — это разность между систолическим и диастолическим АД. [A48]

Среднее АД (АД_ср) — это результирующая всех переменных значений АД на протяжении сердечного цикла, вычисленная путем интегрирования кривой пульсового колебания давления во времени (рис. 811031934, б): [A49]

 

Рср = (Р₁ + Р₂ +…+Р_n) / n,

 

где Рср — среднее АД, Р₁,… Р_n — переменные значения давлений на протяжении сердечного цикла, n — число измерений давления на протяжении сердечного цикла.

 

В клинике среднее АД для периферических артерий принято вычислять по формуле:

АД_ср = ДАД + ([САД-ДАД] / 3)

 

Для центральных артерий больше подходит другая формула:

АДср = ДАД + ([САД - ДАД] / 2).

 

 

Таким образом, уровень АД зависит от нескольких факторов:

1. величины сердечного выброса;

2. емкости сосудистой (артериальной) системы;

3. интенсивности оттока крови;

4. упругого напряжения стенок артериальных сосудов.

 

Среднее АД является важнейшей интегральной гемодинамической характеристикой системы кровообращения. Это та средняя величина давления, которая была бы способна при отсутствии пульсовых колебаний давления дать такой же гемодинамический эффект, какой наблюдается при естественном, колеблющемся, движении крови в крупных артериях (И. А. Ефимова).

Боковое систолическое АД — это давление, действующее на боковую стенку артерии в период систолы желудочков.