Системное кровообращение. Функциональная классификация кровеносных сосудов. Основные законы гемодинамики

КРОВООБРАЩЕНИЕ— непрерывное движение крови по замкнутой системе полостей сердца и кровеносных сосудов, обусловленное сокращениями сердца, пульсирующих сосудов.

ССС - сердце и кровеносные сосуды, обеспечивающие движение крови— транспортирующая подсистема в системе кровообращения

• Гемодинамика — раздел физиологии кровообращения, использующий законы гидродинамики (физические явления движения жидкости в замкнутых сосудах) для исследования причин, условий и механизмов движения крови в сердечно-сосудистой системе.

С позиций функциональной значимости для системы кровообращения сосуды подразделяются на следующие функциональные типы

• амортизирующие

• резистивные

• сосуды-сфинктеры

• обменные

• ёмкостные

• шунтирующие

Амортизирующие сосуды

• Синонимы: упруго-растяжимые.

• К амортизирующимсосудам относят аорту, легочную артерию и прилежащие к ним участки крупных сосудов.

• относятся к артериям эластического типа.

• В их средней оболочке преобладают эластические элементы.

Благодаря такому приспособлению сглаживаются возникающие во время регулярных систол подъемы артериального давления.

Резистивные сосуды

• Синонимы: Сосуды сопротивления

• Резистивные сосуды — концевые артерии и артериолы — характеризуются толстыми гладкомышечными стенками, способными при сокращении изменять величину просвета, что является основным механизмом регуляции кровоснабжения различных органов.

Сосуды-сфинктеры

• являются последними участками прекапиллярных артериол.

• как и резистивные сосуды, также способны изменить свои внутренний диаметр, определяя тем самым число функционирующих капилляров и соответственно значение площади обменной поверхности.

Обменные сосуды

капилляры, в которых происходит обмен различных веществ между кровью и тканевой жидкостью

Различают три типа капилляров

1. соматические со сплошной эндотелиальной выстилкой и базальной мембраной

2. фенестрированные с порами в эндотелиоцитах,

а. диафрагмированные

б. недиафрагмированные

3. перфорированного типа со сквозными отверстиями в эндотелии и базальной мембране.

Мкостные сосуды

• Ёмкостное звено сердечно-сосудистой системы составляют посткапиллярные венулы, вены и крупные вены.

• Вены по строению сходны с артериями, но их средняя оболочка значительно тоньше.

• Они имеют также клапаны, препятствующие обратному току венозной крови.

• Вены могут вмещать и выбрасывать большие количества крови, способствуя тем самым ее перераспределению в организме.

Шунтирующие сосуды

• находятся лишь в некоторых областях тела (кожа уха, носа, стопы и других органов) и представляют анастомозы, связывающие между собой артериальное русло с венозным (артериолы и венулы) минуя капилляры.

• Шунтирующие сосуды выполняют функцию регуляции регионарного периферического кровотока.

• Они участвуют в терморегуляции, регуляции давления крови, ее распределении.

• Основные законы гемодинамики

• Гемодинамика (движение крови) определяется двумя факторами:

• давлением ( P ), которое ока­зывает влияние на жидкость, и

• Сопротивлением ( R ), которое она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях.

• Все факторы, влияющие на кровоток, в конечном счете могут быть приближенно сведены к уравнению, сходному с законом Ома и носящему название уравнение Франка.

• Согласно законам гидродинамики (уравнение Франка), количество жидкости (Q), протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале (P₁) и в конце (Р₂) трубы и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости:

• Если применить это уравнение к сердечно-сосудистой системе в целом, то следует иметь в виду, что давление в конце данной системы, т.е. в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю.

• В этом случае уравнение можно записать так:

• где Q — количество крови, изгнанное сердцем в минуту;

• Р — среднее давление в аорте,

• R — общее сосудистое сопротивление.

• Закон Бернулли является следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

•

•

• Здесь

• ρ — плотность жидкости,

• v — скорость потока,

• h — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,

• p — давление.

•

• Константа в правой части обычно называется напором, или полным давлением, а также интегралом Бернулли. Размерность всех слагаемых — единица энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости.

• Это соотношение, выведенное Даниилом Бернулли в 1738 г., было названо в его честь уравнением Бернулли. Для горизонтальной трубы h = 0 и уравнение Бернулли принимает вид:

•

• .
Полное давление состоит из весового (ρgh), статического (p) и динамического ( ) давлений.

• Согласно закону Бернулли полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

• Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока возрастает скорость (то есть динамическое давление) и падает статическое давление

• С помощью уравнения Д.Бернулли в клинике при допплерографическом исследовании оценивают градиент давления в сердечно‑сосудистой системе.

Режимы течения крови

• ламинарное

• турбулентное

• Ламинарное течение - это упорядоченное течение жидкости, при котором она перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения

• Для ламинарного течения характерны гладкие квазипараллельные траектории.

• При ламинарном течении скорость в сечении трубы изменяется по параболическому закону:

где R - радиус трубы,

Z - расстояние от оси,

Vo - осевая (максимальная) скорость течения.

• С увеличением скорости движения ламинарное течение переходит в турбулентное течение, при котором происходит интенсивное перемешивание между слоями жидкости, в потоке возникают многочисленные вихри различных размеров.

• Частицы совершают хаотические движения по сложным траекториям.

• Для турбулентного течения характерно чрезвычайно нерегулярное, беспорядочное изменение скорости со временем в каждой точке потока.

Можно ввести понятие об осредненной скорости движения, получающейся в результате усреднения по большим промежуткам времени истинной скорости в каждой точке пространства

• Профиль осредненной скорости турбулентного течения в трубах отличается от параболического профиля ламинарного течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей кривизной в центральной части течения.

Сопротивление кровотоку

• Где W – гидравлическое сопротивление,

• h - вязкость жидкости,

• l – длина трубки,

• R – радиус трубки

Общее сопротивление последовательно соединённых трубок:

R общ. = R1 + R2 + R3+ … + Rn

Общее сопротивление параллельно соединённых трубок:

1/R общ. = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3+ … + 1/Rn