Лекции для студентов

Физиология человека (часть 5)

Физиология сосудов

Значение сосудистой системы вам уже известно из анатомии — транспортное. По сосудам движется кровь, которая доставляет всем тканям необходимые для жизнедеятельности вещества.

Гистологически сосуды делятся на сосуды: 1) исключительно эластического типа (аорта), 2) мышечно-эластического (артерии среднего калибра), 3) исключительно мышечного (артериолы, пре- и посткапилляры). Своеобразными по структуре являются капилляры, стенки которых состоят из одного слоя эндотелиальных клеток.

Предлагаю вашему вниманию функциональную (физиологическую) классификацию сосудов по Фолкову, согласно которой все сосуды делятся: 1) на буферные (аорта, артерии среднего калибра), 2) резистивные (артериолы, пре- и посткапилляры), 3) обменные (капилляры) и 4) емкостные (вены). Буферные сосудыназываются так, потому что в силу эластических свойств, они препятствуют изменению своей емкости (сдерживающие системы). Резистивные сосуды — это сосуды, постоянно меняющие свой просвет благодаря сократительным элементам, и способные влиять на величину кровяного давления. Обменные сосуды (вены) — это сосуды, которые в силу своих структурных особенностей обеспечивают обмен веществ между кровью и тканями. Емкостные сосуды — это тонкостенные сосуды, которые также в силу своих структурных особенностей могут значительно менять свою емкость, вследствие чего до 80% всей крови может накапливаться в венозной системе.

Кровь, как известно, постоянно движется по сосудам, подчиняясь определенным закономерностям. Наука, изучающая эти закономерности движения крови, получила название гемодинамика, которая основывается на законах движения жидкости по искусственно созданным (гидродинамика) сосудам. Однако, мы часто говорим, что гидродинамические законы переносятся на гемодинамику, но с определенной осторожностью, потому что сосудистую систему организма нельзя приравнять к стеклянным трубочкам.

И так, каковы основные показатели, по которым мы оцениваем состояние сосудистой системы? А к ним относятся объемная, линейная скорости движения крови, сопротивление сосудистой системе и давление крови на стенку сосуда.

Объемная скорость кровотока (Q)- это количество крови, которое проходит через определенное суммарное сечение сосудов в единицу времени (обычно за одну минуту). Суммарный просвет сосудов постепенно увеличивается, включая капилляры, где он максимальный, а затем постепенно уменьшается (рис. 4.17.). Однако, в полых венах он в 1,5-2 раза больше, чем в аорте. Объемную скорость можно определить по формуле: Q = (P1-P2) / W. Иначе, объемная скорость (Q) равняется разности давлений крови в начальной и конечной части сосудистой системы (P1-P2), поделенной на сопротивление этого отдела сосудистой системы (W). Отсюда, чем больше разность давлений крови, и чем меньше сопротивление, тем больше объемная скорость. Однако, эту формулу для определения объемной скорости можно использовать только теоретически. Объемная скорость во всех суммарных сечениях сосудов одинакова и составляет у взрослого и здорового человека в состоянии покоя в среднем 4-5 литров крови за минуту. Однако, это совсем не означает, что в различных участках одного сечения она одинакова (рис. 4.17.), то есть в одном участке этого сечения она увеличивается (площадь поперечного сечения здесь соответственно уменьшается), то в других она соответственно уменьшается (следовательно, площадь поперечного сечения здесь возрастает). На этом основано перераспределение кровообращения в зависимости от функциональной нагрузки. Объемную скорость кровообращения за 1 минуту иначе можно назвать минутным объемом кровообращения (МОК). При физическом напряжении МОК увеличивается и может доходить до 30 литров крови. Если учесть, что объемная скорость и МОК — одна и та же величина, то практически для ее определения можно использовать все методы, которые применяются для оценки МОК, а именно методы Фика, индикаторный, Грольмана и др., о которых шла речь в подразделе “Физиология сердца”.

Линейная скорость кровотока (V) оценивается расстоянием, которое проходит частица крови в единицу времени (секунда). Ее легко можно вычислить по формуле: V = Q / P*r2, где Q — объемная скорость, (P*r2) — сечение сосуда (имеется в виду суммарный просвет сосудов соответствующего калибра). Как следует из формулы, линейная скорость находится в прямой зависимости от объемной скорости, и обратной зависимости — от сечения сосудов. Отсюда следует, что линейная скорость должна быть различной в разных сечениях сосудов. Так в состоянии покоя линейная скорость в аорте составляет 400-600 мм/с, в артериях среднего калибра — 200-300 мм/с, в артериолах — 8-10 мм/с, в капиллярах — 0,3-0,5 мм/с. Затем по ходу венозного кровотока линейная скорость постепенно возрастает, т. к. суммарный просвет сосудов уменьшается и в полых венах она доходит до 150-200 мм/с.

Естественно, что линейная скорость частиц крови, находящихся ближе к стенке сосудов, меньше, чем тех частиц, которые находятся в центре столба крови, а также линейная скорость во время систолы желудочков несколько больше, чем во время диастолы. Кроме того, в начальной части аорты она может уменьшаться или даже быть нулевой, т. к. при падении давления в левом желудочке, кровь естественно устремляется по направлению к сердечной мышце в силу разности давлений. При физической нагрузке линейная скорость увеличивается во всех сечениях сосудистой системы.

Для определения V у человека используются многочисленные методы. Однако, вместо линейной скорости применяется другой показатель - время кровотока, т. е. время, в течение которого частица крови проходит определенный участок сосудистой системы. Таким отрезком сосудов обычно является сосудистый участок “локтевая вена — синокаротидная область”. Метод основан на том, что в синокаротидной зоне имеются нервные окончания, воспринимающие вещества, вводимые в локтевую вену. Таким образом, время кровотока может быть определено лобелиновым методом, сущность которого заключается в следующем: в локтевую вену вводится фармпрепарат лобелин и засекается время с момента начала введения. Как только кровь, содержащая лобелин, достигает синокаротидных телец, то лобелин, воздействую на холинорецепторы, вызывает рефлекторное учащение и увеличение дыхательных движений. Фиксируется момент, когда на спирограмме отмечается учащение и увеличение дыхания. Считается, что полученные секунды и отражают время кровотока. Для определения времени кровотока можно использовать раствор хлористого кальция, который вызывает чувство жара, воздействуя на другие синокаротидные рецепторы. Время от начала введения этих препаратов до появления чувства жара указывает на скорость кровотока, В норме в состоянии покоя время кровотока — 12-16 с. Часто при определении этого параметра применяется введение гистамина, вызывающего покраснение лица, вследствие расширения сосудов. Скорость же полного кругооборота в покое у человека составляет 20-22 с.

Сопротивление в сосудистой системе. Из курса физики известно, что различают внутреннее и внешнее сопротивление. Внутреннее обусловлено вязкостью крови, которая меняется в связи с уменьшением просвета сосудов: в капиллярах она наименьшая, в то время как в крупных сосудах (аорта, полые вены) — наибольшая. Внешнее сопротивление зависит от просвета сосудов, длины, скорости движения крови. Общее сопротивление в сосудистой системе можно определить по формуле: W = (P1-P2) / Q, где Р — давление крови в аорте, (P1-P2) — разница давлений крови между аортой и полыми венам, Q — объемная скорость. Общее сопротивление в сосудистой системе составляет 1800-2500 дин/с*см5. Однако, если учесть, что вязкость крови в капиллярах меняется, то для определения сопротивления в этой части сосудистого русла используется формула Пуазейля: W = 8*l*h2 / Рr4, где l — длина сосуда, h — вязкость крови, Рr4 – суммарное сечение участка сосудистого русла.

Возникает вопрос, в какой части сосудистой системы создается самое высокое сопротивление? Учитывая факторы, обуславливающие общее сопротивление, логично предположить, что самое высокое сопротивление должно быть в капиллярах, т. к. в них самый большой суммарный просвет в сосудах. Однако, оказалось, что это не так. Самое большое сопротивление имеет место в артериолах, от каждой из которых отходят несколько параллельно соединенных капилляров. При такой структуре сосудистой системы, сопротивление в капиллярах не может быть больше, чем в артериолах. Поскольку сопротивление в артериолах самое большое, то различные сосудистые катастрофы типа расслоения сосудистой стенки вследствие значительного повышения кровяного давления, связанные с сужением артериол, наблюдаются именно в тех сосудах, которые находятся перед артериолами.