какие факторы определяют движение крови по артериям а какие по вены
Основы гемодинамики: факторы, обуславливающие движение крови по сосудам
Система кровообращения с точки зрения механики представляет гидровлическую сеть. В ней содержатся камерные насосы с клапанами ( правое и левое сердце ) и растяжимые трубки, по которым течет вязкая жидкость – кровь.
И сердце, и сосуды способны менять свои геометрические и механические характеристики под влиянием физических, физиологических и биохимических факторов. Один из основных показателей движения крови по сосудам – объемную скорость кровотока – Q можно рассчитать по формуле:
Объемная скорость кровотока одинакова в разных регионах сосудистого русла и составляет 4-6 л/мин. Линейная скорость кровотока в аорте максимальна – 50 см/сек, в капиллярах – 0,07 см/сек, в полых венах – 33 см/сек.
Эти формулы взяты из гидродинамики, они не учитывают неравномерности тока крови внутри сосуда, наличия вихревых токов, неоднородности крови и т.д. Тем не менее они применимы для упрощенной оценки кровотока. В них формализованы основные физиологические факторы, определяющие движение крови по сосудам.
Существует термин эффективная вязкость крови, или вязкость движущейся крови в сосуде. Она определяется силой трения крови о стенки сосуда и ее слоев относительно друг друга.
Напряжение сдвига – сила взаимодействия движущихся слоев жидкости, которая уменьшается при нарастании линейной скорости то- ка крови (рис. 1).
При низкой скорости кровотока эффективная вязкость растет за счет уменьшения градиента и может увеличиться в 8-10 раз в мелких сосудах с низкой скоростью кровотока. Последнее не распространяется на капилляры, в которых эффективная вязкость снижается в связи с изменением агрегации эритроцитов.
При высокой скорости кровотока вязкость резко увеличивается за счет перехода ламинарного типа течения жидкости в турбулентное (рис. 2). Наиболее выражен этот процесс в местах разветвлений и крутых изгибов сосудов ( дуга аорты, раз- ветвление сонных артерий и т.д.).
При этом сила трения слоев жидкости и, соответственно, вязкость, рез- ко нарастают (возможно при мышечной работе и анемии). Величина артериального давления является важным показателем гидродинамики. Основной фактор движения крови по сосудам – разница давлений. Она активно создается в артериальной системе работой сердца. По ходу кровеносной системы давление снижается, являясь максимальным в аорте и минимальным в полых венах.
Факторы, определяющие величину артериального давления.
При оценке артериального давления используют следующие показатели:
Артериальное давление определяют двумя группами методов: прямыми и косвенными.
К косвенным методам относятся аускультативный метод Короткова и пальпаторный метод Рива-Роччи. Прямое измерение артериального давления производят с помощью датчика давления, который можно вводить в полость артерии или соединять с ней при помощи специальных катетеров.
Особенности венозного кровотока. Вены относятся к сосудам низкого давления, по отношению к со- противлению кровотока резистивная функция выражена слабо, но сильно – емкостная.
Морфологически отличаются от артерий:
Функционально отличаются от артерий:
Функции вен:
Вспомогательные факторы движения крови по венам:
Нарушения венозного кровотока могут приводить к патологическому венозному заcтою крови, снижению венозного возврата к сердцу и падению артериального давления. Венозный застой может возникнуть при сердечной недостаточности.
Микроциркуляция и транскапиллярный обмен.
Важнейшими компонентами микроциркуляции, обеспечивающей тканевой гомеостаз, являются:
К зоне микроциркуляции относят: артериолы, прекапиллярные артериолы, капилляры, посткапиллярные венулы, венулы и артериоло- венулярные анастамозы.
Основой зоны микроциркуляции является капилляр. По строению различают:
Общая площадь поперечного сечения всех капилляров 11000 см2, количество капилляров – 40 миллиардов. Общая площадь обмена капиллярной сети составляет 1000 м2, или 1,5 м2 на 100 г ткани. Плотность капиллярной сети в тканях различна ( в мозге – 3000 кап / мм3, в тонических мышцах – 1000 кап / мм3, в фазных скелетных мышцах – 300-400 кап/ мм3 ). В активно работающих мышцах плотность сети капилляров увеличивается.
Движение крови в микрососудах имеет ряд отличий, связанных с малым диаметром капилляра ( от 4 до 20 мкм, но обычно 7-8 мкм ). Скорость движения крови ( оценивают по скорости движения эритроцитов ) разная, поток крови не стационарный. Клетки крови при движении выстраиваются строго друг за другом, эритроциты при движении через капилляры с малым диаметром могут изменять свою форму.
При активности ткани в условях физиологического покоя открыта часть капилляров. Их количество возрастает в 2-3 раза при рабочей гиперемии.
Открытие капилляров регулируется оксигенацией тканей: при высоких значениях РО2 ( 50-60 мм. рт.ст.) количество функционирующих капилляров снижается в 2 раза, а при максимальном напряжении кислорода в тканях ( 100 мм.рт.ст. ) все обменные капилляры закрываются и кровь течет через артериоловенулярные шунты.
Транскапиллярный обмен обеспечивается следующими процессами: диффузией, фильтрацией и реабсорбцией.
Диффузия. Состоит в движении водорастворимых веществ низкой молекулярной массы через заполненные водой поры.
Фильтрация и реабсорбция. В процессе фильтрации кровь интенсивно обменивается с тканевой жидкостью водой и водорастворимыми компонентами. Между объемом жидкости, который переходит в меж- клеточную среду из плазмы в артериальном конце капилляра, и объемом жидкости, поступающим обратно в кровь в процессе реабсорбции существует динамическое равновесие. Оба процесса связаны с градиентами гидростатического и онкотического давлений.
Понятие о сердечно-сосудистой системе и движении крови
Сердце человека, как впрочем, и других живых существ, населяющих нашу планету — это насос, созданный Природой для того, чтобы перекачивать в сосудах организма кровь.
Сердце состоит из полых камер, заключенных в стенки из плотной и мощной мускулатуры. В камерах содержится кровь. Стенки, постоянно сокращаясь, находясь в непрерывном движении, обеспечивают перемещение, продвижение крови по всей огромной сети сосудов тела, именуемой сосудистой системой. Без такого насоса, направляющего и придающего ускорение потоку крови, существование организма невозможно. Даже у мельчайших, прозрачных моллюсков, даже у рыб, живущих постоянно в водной среде, т.е. в невесомости, сердце выполняет свою постоянную рутинную работу. Без сердца — нет жизни, и недаром человечество тысячелетиями считало сердце центром и источником всех жизненных сил и эмоций. Испокон веков люди поклонялись сердцу, видя в нем Божественное начало.
При всем своем гениальном устройстве (абсолютного аналога ему создать пока не удалось), сердце — это всего лишь мышечный насос. Но прежде, чем перейти к его строению, без понимания которого будет неясно, что такое «врожденный порок», скажем вкратце о том, как устроена вся система, на вершине правления которой находится сердце.
Сердечно-сосудистая система
Анатомически сердечно-сосудистая система включает в себя сердце и все сосуды тела, от самых крупных (диаметром 4–6 сантиметров у взрослых), впадающих в него и отходящих от него, до самых мелких, диаметром всего несколько микрон. Это гигантская по площади сосудистая сеть, благодаря которой кровь доставляется ко всем органам и тканям тела и оттекает от них. Кровь несет с собой кислород и питательные вещества, а уносит — отработанные отходы и шлаки
Постоянная циркуляция крови в замкнутой системе и есть кровообращение. Очень просто представить его себе в виде цифры 8, не имеющей ни начала, ни конца, или в виде математического знака, обозначающего бесконечность. В центре этого знака, в месте пересечения линий — только в одном — находится сердце, работой своей обеспечивая постоянное движение крови по кругу. У всех млекопитающих и у человека кругов кровообращения два: большой и малый («легочный»), и, как в цифре 8, они соединяются и переходят друг в друга. Соответственно, и у сердца — основного и единственного насоса, который приводит в кровь движение, есть две половинки: левая («артериальная») и правая («венозная»). В нормальном сердце эти половины внутри сердца между собой не сообщаются, т.е. между ними нет никаких отверстий.
Каждая из половин, левая и правая, состоят из двух камер: предсердия и желудочка. Соответственно, сердце включает в себя четыре камеры: правое предсердие, правый желудочек, левое предсердие и левый желудочек. Внутри этих камер находятся клапаны, благодаря постоянному ритмичному движению которых поток крови может двигаться только в одном направлении.
Давайте теперь представим себе, что мы — маленькая частица этого потока, и пройдем, как в водном слаломе на байдарке, через все ущелья и пороги сердечно-сосудистой системы. Нам предстоит очень сложный путь, хотя он и совершается очень быстро.
Наш маршрут начнется в левом предсердии, откуда мы, окруженные частицами яркой, оксигенированной (т.е. насыщенной кислородом) крови, только что прошедшей легкие, рвемся вниз, через открывшиеся ворота первого на нашем пути — митрального клапана и попадем в левый желудочек сердца. Поток развернет нас почти на 180 градусов и направит вверх, а оттуда, через открывшийся шлюз аортального клапана мы вылетим в главную артерию тела — восходящую аорту. От аорты будут отходить много ветвей, и по ним мы можем уйти в сосуды шеи, головы, мозга и верхней половины тела. Но этот путь короче, а мы сейчас пройдем более длинным. Проскочив изгиб аорты, именуемый ее дугой, уйдем вниз, по аорте. Не будем сворачивать ни в многочисленные межреберные артерии, ни ниже — в артерии почек, желудка, кишечника и других внутренних органов. Устремимся вниз по аорте, пройдем ее деление на подвздошные артерии и попадем в артерии нижних конечностей. После бедренных артерий наш путь будет все уже и уже. И, наконец, достигнув сосудов стопы, мы обнаружим, что дальше сосуды становятся очень мелкими, микроскопическими, т.е. видимыми только в микроскоп. Это — капиллярная сеть. Ею заканчивается артериальная система в любом органе, в который бы мы свернули. Тут — конец. Дальше проходят только частицы крови — эритроциты, чтобы отдать тканям кислород и питательные вещества, необходимые для жизни клеток. А наше судно через мельчайшие сосуды капиллярной сети пройти уже не сможет.
Перетащим свою байдарку на другую сторону, куда собирается темная, уже отдавшая кислород, венозная кровь, или в венозную часть капиллярной сети. Здесь поток будет более спокойным и медленным. На пути будут встречаться шлюзы в виде клапанов вен, которые не дают крови вернуться назад. Из вен ног мы попадем в вены подвздошной зоны, в которые будут впадать многочисленные притоки венозной крови от тазовых органов, кишечника, печени, почек. Наконец, вены станут широкими и вольются в сердце, в ту часть его правой половины, которая называется правым предсердием. Отсюда мы вместе с темной венозной кровью через шлюз трехстворчатого клапана попадем в правый желудочек. Поменяв направление у его верхушки, поток выбросит нас в легочную артерию через ее клапан. Далее легочная артерия делится на две больших ветви (правую и левую) и по ним кровь попадает в оба легких. До сих пор мы путешествовали по большому кругу кровообращения, а теперь — по малому кругу.
По легочной артерии мы попадаем в легкие, в их сначала крупные, потом средние, потом — мельчайшие сосуды капиллярной сети легких. В них произойдет «газообмен» — накопленный венозной кровью углекислый газ выделится через мельчайшие легочные мешочки-альвеолы, а кислород будет захвачен красными кровяными тельцами — эритроцитами — из вдыхаемого нами воздуха, и кровь, оттекающая из легких, станет артериальной. Мысленно обойдя капиллярную сеть легких, мы попадем в поток артериальной крови, окажемся в легочных венах и — в левом желудочке, из которого мы начинали свой путь. Продолжительность нашего плавания была всего 3–4 секунды, а двигателем крови и нашей байдарки было сердце.
Говоря более прозаическим языком, правые отделы сердца «замкнуты» на малый круг кровообращения. Правое предсердие принимает кровь из двух больших вен — верхней и нижней полых вен, и еще из одной крупной вены — собственно самого сердца. Правый желудочек выталкивает венозную кровь в легкие.
Левые отделы сердца «замкнуты» на большой круг кровообращения. Левое предсердие принимает из легочных вен окисленную, богатую кислородом кровь. Левый желудочек выталкивает артериальную кровь в аорту и в венечные артерии (артерии самого сердца), а дальше она по большому кругу доставляется всему организму.
В самом кратком виде схема нашего путешествия выглядит так:
левое предсердие — левый желудочек — аорта и коронарные артерии сердца — артерии органов и тела — артериальная капиллярная сеть — венозная капиллярная сеть — венозная система органов и тела — правое предсердие — правый желудочек (все это — большой круг кровообращения) — легочные артерии — капиллярная сеть легких — альвеолы — венозная система легких — легочные вены — левое предсердие (это малый круг кровообращения).
Физиология венозного оттока
При нормальном функционировании системы кровоснабжения процесс оттока крови из области нижних конечностей обеспечивается тремя взаимосвязанными системами, которые четко взаимодействуют между собой. В эту систему входят поверхностные и глубоки вены, а также коммуникантные вены, которые соединяют их между собой.
Отток 85-90% венозной крови проходит по глубокой венозной системе. Около 10-15% от общего объема кровотока осуществляется за счет поверхностных вен. Кровь собирается из надфасциальных тканей подкожными венами, а затем по большому количеству перфорантных вен она идет в глубокие магистрали. Проталкивающие силы:
Венозный тонус, который является активным компонентом. Различается собственный тонус, который возникает из-за возникшей спонтанно деполяризации гладкомышечных клеток, и тонус, который возникает под воздействием симпатических влияний.
Систоло-диастолическое движение прилежащих артерий.
Активность мышечно-венозной помпы. Когда человек находится в вертикальном положении, то скелетная мускулатура испытывает мышечное напряжение. В данном случае внутримышечное давление увеличивается на 50-60 мм. рт.ст. Такое давление ограничивает степень растяжения вен, и предотвращает ортостатических нарушения.
В состав мышечной помпы нижних конечностей входит система функциональных единиц, которые работают как последовательно, так и параллельно. В каждую из этих единиц включены отдельные миофасциальные образования, часть глубокой вены, имеющая клапаны и посредством коммуникантной вены связанная с соответствующим ей сегментом поверхностной вены. Когда мышцы находятся в расслабленном состоянии, клапаны открыты, и не мешают образованию между сердцем и стопой гидростатического столба. При этом как в глубоких, так и в поверхностных венах нижних конечностей давление на одном уровне является одинаковым. Из-за сокращения мышц возникает механическая компрессия, в результате которой и в глубоких, и в поверхностных венах интрамуральное давление увеличивается, а из-за клапанов возникает центрипетальное продвижение крови. Когда мышцы расслабляются, то уровень интрамурального давления в венах снижается. На определенной стадии расслабления уровень давления в глубокой вене снижается больше, чем в поверхностной вене, из-за чего кровь в эту часть глубокой вены начинает поступать не только из сегмента, который расположен немного ниже, но и из поверхностных вен с помощью коммуникантных вен.
Мышечно-венозная помпа по своему месту нахождения подразделяется на следующие виды: помпа стопы, помпа голени, помпа бедра, помпа брюшной стенки. Когда человек ходит, то мышцы голени, которые покрыты плотной фасцией, принимают на себя основную работу. При сокращении икроножной мышцы среднее давление в ней доходит до 70-100 мм рт.ст. в случае максимального напряжения икроножной мышцы давление может достичь 200 мм рт.ст. У мышц бедра плотное фасциальное покрытие отсутствует, поэтому во время сокращения, давление в них увеличивается до 20-30 мм рт.ст. Особенность плантарной помпы заключается в следующем: отток крови происходит не только из-за того, что сокращаются мышцы стопы, имеющие относительно небольшую массу, но из-за воздействия всего веса тела.
Мышечно-венозная помпа голени предназначена для поддержания нужного уровня венозного возврата к сердцу. Это можно показать на следующем примере. Во время испытаний в центрифуге в результате резкого увеличения силы тяжести от головы к ногам может снизиться острота зрения или произойти затемнение или даже потеря сознания. Данных явлений можно избежать, если испытуемый будет энергично работать ногами, например, перемещать тяжесть тела с одной ноги на другую, не отрывая их от опоры. Даже небольшая по объему работа ногами приводит к восстановлению сердечного выброса и увеличению кровотока в легких до тех показателей, которые можно наблюдать тогда, когда тело находится в горизонтальном положении.
Работа сердца. В тот момент, когда кровь изгоняется из сердца, происходит сдвигание вниз желудочков и атриовентрикулярных перегородок, тем самым приводя к увеличению емкости правого предсердия. В результате этого в нем быстро снижается давление и резко увеличивается приток крови из полых вен, который обусловлен возросшим градиентом давления. Проявление присасывающего действия желудочков тем меньше, чем дальше от сердца расположена та или иная область человеческого организма. Так, например, изменение венозного давления, связанного с сокращениями сердечной мышцы, не было обнаружено в брюшной полости ни в вертикальном, ни в горизонтальном положении тела. Присасывающая сила сердца перестает оказывать воздействие на уровень давления в нижней полой вене сразу под диафрагмой.
Какие факторы определяют движение крови по артериям а какие по вены
Отличительной особенностью характеристики сердечно-сосудистой системы на современном этапе является требование выражать все составляющие ее параметры количественно. Геометрические (табл. 9.1) и гидродинамические (табл. 9.2) характеристики системы кровообращения свидетельствуют о том, что аорта представляет собой трубку диаметром 1,6—3,2 см с площадью поперечного сечения 2,0—3,5 см2, постепенно разветвляющуюся на 109 капилляров, площадь поперечного сечения каждого из которых равна 5 • 10
Радиус усредненного капилляра может составлять 3 мкм, длина — около 750 мкм (хотя диапазон реальных значений довольно велик). Площадь поверхности стенки каждого усредненного капилляра равна 15 000 мкм2, а площадь поперечного сечения — 30 мкм2. Поскольку доказано, что обмен происходит и в посткапиллярных венулах, можно допускать, что общая обменная поверхность мельчайшего сосуда большого круга составляет 25 000 мкм2. Общее число функционирующих капилляров у человека массой 70 кг должно быть порядка 40 000 млн., тогда общая обменная площадь поверхности капилляров должна составлять около 1000 м2.
Таблица 9.1. Геометрические характеристики сосудистого русла большого круга крово обращения 
В сосудах различают скорость кровотока объемную и линейную.
Объемная скорость кровотока — количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда в единицу времени. Объемная скорость кровотока через сосуд прямо пропорциональна давлению крови в нем и обратно пропорциональна сопротивлению току крови в этом сосуде.
Линейная скорость кровотока отражает скорость продвижения частиц крови вдоль сосуда и равна объемной скорости, деленной на площадь сечения кровеносного сосуда. Линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока и у сосудистой стенки. В центре сосуда линейная скорость максимальна, а около стенки сосуда она минимальна в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку.
Таблица 9.2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла большого круга кровообращения 
Под сердечным выбросом понимают количество крови, выбрасываемой сердцем в сосуды в единицу времени.
Исходя из величины сердечного выброса в покое и средней скорости кровотока в капилляре (см. табл. 9.2) подсчитано, что площадь поперечного сечения капиллярного ложа должна в 700 раз превышать площадь поперечного сечения аорты. В покое функционирует только 25—35 % капилляров и общая площадь их обменной поверхности составляет 250—350 м2.
phlebolog.pro
флеболог Дробязго С.В.
г. Москва, Большой Головин переулок, 4. Клиника КСТ
запись на прием: +7 495 607 0557
Как работают здоровые вены.
Краткое содержание:
В этой главе рассказано о том, как кровь движется от сердца к нижним конечностям по артериям, и возвращается обратно по венам. Данный процесс называется циркуляция. Вы узнаете о нормальной работе венозной системы и ее нарушениях, которые приводят к отекам и трофическим изменениям кожи, таким как гиперпигментация (потемнение) кожи, микробная экзема и трофические язвы.
Введение:
Физиология/гемодинамика
Регуляция тока крови по сосудам осуществляется нервной, эндокринной системой, а также локальными вазоактивными веществами, вырабатываемыми в тканях. Такая сложная регуляция позволяет увеличивать или уменьшать кровоток в зависимости от потребностей организма, например, усиление кровотока в мышцах при физической нагрузке, и уменьшение в покое. За счет изменения тонуса сосудов кожи регулируется температура тела. Когда холодно, сосуды кожи сужаются, кровь перемещается ближе к центру тела, за счет этого механизма организм сохраняет тепло. Напротив, когда жарко, сосуды кожи расширяются и организм отдает больше тепла. Различные повреждения тела и травмы запускают процессы, в результате которых кровоток может увеличиваться или уменьшаться, например, в области ожога кожи или в зоне растяжения связок.
Стенки вен очень тонкие и податливые, поэтому венозная система может изменять свою емкость вмещая различное количество крови. Объем крови пропорционален давлению внутри вен. Когда количество крови в венах уменьшается или снижается ее давление на венозные стенки, вены спадаются как пустой надувной шарик. Когда же объем крови или давление ее на стенки вены возрастает, вены расширяются, подобно надутому воздушному шарику. Если давление в венах становится очень высоким, венозная стенка растягивается, увеличивается ее проницаемость и вена пропускает жидкость, которая устремляется в ткани. Так возникает отек.
Для поддержания нормальной циркуляции крови в организме очень важны следующие 4 компонента:
(2) Согласно законам физики, любая жидкость перемещается из зоны высокого давления в зону более низкого давления. Разница давления между различными зонами называется градиентом. В организме человека существуют такие зоны, благодаря этому кровь может перемещаться против силы гравитации. Например, давление в венах нижних конечностей выше чем в венах малого таза и брюшной полости, а в правых отделах сердца оно еще ниже и может быть даже отрицательным, поэтому венозная кровь и движется по направлению к сердцу. При некоторых заболеваниях легких и сердца, давление в его правых отделах может быть повышенным, это также может приводить к отекам.
(4) Большинство вен в организме человека снабжены клапанами, которые обеспечивают ток крови только в одном направлении. Для нормального функционирования венозной системы клапаны должны быть сохранными, то есть не поврежденными, правильно работающими. В результате сокращения мышц голени порция крови перемещается вверх по венам, клапаны пропускают кровь вверх, и тотчас закрываются. Они работают как ступеньки лестницы, благодаря чему кровь движется поступательно в направлении сердца
Работа «мышечно-венозной помпы» подобна насосу, прокачивающему кровь из нижних конечностей к сердцу. За счет множества клапанов, которыми снабжены вены нижних конечностей, кровь движется только в одном направлении: из более поверхностных слоев в глубокие и снизу вверх, по направлению к сердцу. (а) Когда мышцы сокращаются, кровь выдавливается из вен и движется вверх. (b) Когда мышцы расслабляются, клапаны захлопываются, предотвращая обратный ток крови.
Если венозный отток нарушается кратковременно, например после авиа перелета или длительной статической нагрузки, основным проявлением является отек, который полностью проходит за ночь. Если же венозный отек держится длительное время, месяцами, начинает изменяться кожа и подкожная клетчатка, может появиться уплотнение и потемнение в области голени, в последующем может присоединиться инфекция, рожистое воспаление, микробная экзема. Все это может привести к формированию длительно незаживающих трофических язв.
Заключение
Часто задаваемые вопросы
Почему мои ноги отекают?
Что делать если внезапно отекла одна нога?
В то время как симметричные отеки обеих нижних конечностей больше характерны для заболеваний сердца, легких или почек, то отек одной нижней конечности появляется чаще из-за проблем с самими венами. Если без каких-либо видимых причин внезапно отекла одна нога, следует немедленно обратиться к врачу чтобы не пропустить тромбоз глубоких вен.
Каковы причины неправильной работы вен?
Лечение во многом зависит от причины появления отеков. Как правило, возвышенное положение нижних конечностей ночью в сочетании с ношением компрессионного трикотажа днем позволяет устранить отек в большинстве случаев. Разумеется, если у Вас проблемы с сердцем или легкими, этих мероприятий явно недостаточно, необходимо лечение основного заболевания.