Основы гемодинамики и методы исследования функционального состояния системы кровообращения

Основные вопросы: Гемодинамика. Линейная и объемная скорость кровотока. Микроциркуляция. Особенности регионарного кровообращения в сердце, легких, мозге. Артериальное давление (АД), методы его определения. Кимограмма АД. Физиологическая и клиническая характеристика пульса.  Тоны сердца, механизмы их образования и регистрации. Электрокардиография.

Гемодинамика - это раздел физиологии кровообращения, использующий законы гидродинамики для исследования причин, условий и механизмов движения крови в сердечно-сосудистой системе.

Различают объемную и линейную скорость кровотока.

Объемная скорость кровотока (мл/мин) характеризуется количеством крови, протекающей через поперечное сечение сосудов за единицу времени.

В здоровом организме отток крови от сердца соответствует ее притоку. Поэтому объем крови, протекающей через общее поперечное сечение через любой отдел сосудистого русла, одинаков.

Линейная скорость кровотока (см/с) характеризуется расстоянием, которое проходят частицы крови за единицу времени.

Линейная скорость кровотока различна в различных участках сосудистого русла. Она зависит от общей площади поперечного сечения сосудов в каждом отделе сосудистого русла. Чем больше суммарная площадь поперечного сечения, тем меньше линейная скорость крови и, наоборот.

Наименьшее поперечное сечение имеет аорта. Поэтому линейная скорость крови в ней самая большая - 30-50 см/с. В артериях она составляет около 20-40 см/с, а в артериолах снижается до 0,5 см/с. Наибольшую суммарную площадь поперечного сечения имеют капилляры. У человека она в 800 раз больше площади сечения аорты. Поэтому линейная скорость крови в капиллярах самая низкая и равняется 0,05 см/с. Такая низкая скорость кровотока в капиллярах создает оптимальные условия для обмена веществ между кровью и тканевой жидкостью.

При слиянии капилляров в вены суммарная площадь поперечного сечения сосудистого русла уменьшается. Поэтому линейная скорость кровотока в венах возрастает, достигая в полых венах 15-20 см/с.

Различают 2 типа кровотока: 1) ламинарный и 2) турбулентный.

Ламинарное течение характеризуется слоистым перемещением частиц крови параллельно оси сосуда. При этом слой, прилегающий к стенке сосуда, скользит с наименьшей скоростью, а расположенный в центре - с наибольшей. В результате образуется параболический профиль распределения скоростей с максимумом в центре сосуда.

Более низкая скорость движения крови в пристеночном слое обусловлена трением частиц крови между собой и о стенку сосуда, тогда как в центре сосуда трение возникает только между частицами крови.

Другая особенность ламинарного кровотока заключается в том, что крупные частицы крови движутся вдоль центральной оси сосуда. Вследствие этого центральный осевой поток крови состоит, главным образом, из форменных элементов, преимущественно из эритроцитов.

Для турбулентного течения крови характерно наличие завихрений, в которых отдельные частицы перемещаются не только параллельно оси сосуда, но и перпендикулярно ей.

Турбулентное течение наблюдается: 1) вблизи мест разветвлений и сужений сосудов, 2) во время периода изгнания крови из желудочков в аорте и легочном стволе, 3) в кровеносных сосудах при увеличении скорости кровотока, 4) при снижении вязкости крови.

Движущей силой кровотока является разница давлений (градиент давления) между различными отделами сосудистого русла.

Кровяное давление зависит от величины объемной скорости крови и сопротивления сосудов. Согласно законам гидродинамики количество жидкости, протекающей через трубу прямо пропорционально разности давлений в ее начале и в конце, но обратно пропорционально сопротивлению тока жидкости. Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из сопротивления составляющих ее отдельных сосудов.

Кровяное давление в отдельных участках сосудистого русла различно.

Величина кровяного давления зависит от суммарного сопротивления току крови на уровне каждого участка сосудистого русла. Кровяное давление непрерывно уменьшается от артериального отдела - к венозному, поскольку движущаяся по сосудам кровь непрерывно теряет энергию в результате трения частиц крови между собой и о стенки сосудов.

В аорте кровяное давление достигает 120-130 мм рт. ст. В крупных артериях во время систолы оно не превышает 120-110 мм рт. ст. В мелких артериях снижается до 80-70 мм рт. ст., в артериолах артериальное давление составляет 70-35 мм рт ст. В капиллярах: на артериальном конце - 35-30 мм рт. ст., а на венозном - 15-10 мм рт. ст. В венулах кровяное давление продолжает снижаться и в полых венах во время вдоха может быть отрицательным, то есть на несколько мм рт. ст. ниже атмосферного.

Кровяное давление в капиллярах является одним из важнейших факторов, обеспечивающих оптимальный уровень микроциркуляции и метаболизма тканей.

Микроциркуляция - это кровоток в сосудах микроциркуляторного русла, обеспечивающих транскапиллярный обмен между плазмой крови и тканевой жидкостью.

Выделяют шесть отделов микроциркуляторного русла: 1) артериолы,                      2) метартериолы, 3) артериовенозные анастомозы, 4) прекапиллярные сфинктеры,         5) истинные капилляры, 6) венулы.

В сложном обмене между кровью капилляров и межклеточной жидкостью принимают участие четыре взаимосвязанных процесса: 1) простая диффузия, 2) облегченная диффузия, 3) фильтрация, 4) реабсорбция.

Диффузия - это пассивное тепловое движение частиц вещества, приводящее к выравниванию его концентрации по обе стороны клеточной мембраны.

Облегченная диффузия - это пассивное движение вещества по концентрационному градиенту, которое осуществляется с помощью мембранных переносчиков, но без затраты энергии клеточного метаболизма.

Фильтрация - это процесс перехода через полупроницаемую клеточную мембрану воды и растворенных в ней солей и низкомолекулярных органических веществ из кровеносного русла капилляров в интерстициальное пространство по гидростатическому градиенту.

Фильтрация происходит на артериальном конце капилляра. Она обусловлена разницей между гидростатическим и онкотическим давлением плазмы крови.

Гидростатическое давление крови на артериальном конце капилляра составляет около 35 мм рт. ст. Онкотическое давление плазмы крови равняется 25 мм рт. ст. Градиент гидростатического давления на артериальном конце капилляра (разница между гидростатическим и онкотическим давлением крови) составляет около 10 мм рт. ст. и направлен из кровеносного русла в интерстициальное пространство. Именно гидростатический градиент определяет пассивный переход воды и растворенных в ней веществ из крови капилляров в тканевую жидкость.