Функции сосудистой системы. Основы гемодинамики. Микроциркуляция.
Гемодинамика («гемо» - кровь, «динамика» - движение) – раздел физиологии, изучающий закономерности движения крови по сосудистой системе. Кровеносные сосуды представляют собой замкнутую систему, в которой кровь непрерывно циркулирует от сердца к тканям и обратно к сердцу. Большой (системный) и малый (легочной) круги кровообращения обеспечивают выполнение всех транспортных функций крови: дыхательной, трофической, экскреторной, участие в гуморальной регуляции, поддержание температурного баланса в организме.
Гемодинамика включает в себя:
Системную гемодинамику - обеспечивает процессы циркуляции крови в сердечно-сосудистой системе по крупным последовательно соединенным сосудам;
Органное кровообращение обеспечивает кровоснабжение органов и тканей в зависимости от их функциональной потребности по параллельно подключенным сосудам;
Микроциркуляцию - обеспечивает транскапиллярный обмен.
Движение крови сосудах определяется разностью давлений, возникающей в начале и конце сосудистого русла. Она создается работой сердца, объемом и тонусом стенок сосудов.
Препятствует движению крови - сопротивление кровеносной системе- это сила, препятствующая току крови. Сопротивление создается текущей жидкостью из-за трения частиц жидкости о стенки сосуда, а также благодаря наличию внутреннего трения между различными слоями жидкости-около 20 % сопротивления приходится на аорту, крупные артерии и их ветви; на долю мелких артерий и артериол — около 50 %; на долю капилляров — примерно 25 %, на венулы и вены — менее 1 %.
В системе кровообращения длина сосудов довольно постоянна, а радиус сосудов и вязкость крови - переменные параметры
Основное сопротивление кровотоку возникает в артериолах.
Следовательно, артериолы играют в кровообращении двоякую роль:
Участвуют в поддержании необходимого организму уровня общего артериального давления;
Регулируют величину местного кровотока в каждом органе.
В условиях физиологического покоя почти во всех отделах кровеносной системы наблюдается ламинарное, т.е. слоистое, течение крови.
При турбулентном движении крови сопротивление возрастает. Турбулентное течение - в проксимальных отделах аорты и легочного ствола в период изгнания крови из сердца, локальные завихрения - в местах разветвлений и сужений артерий.
Объемная скорость кровотока - количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда в единицу времени. В сердечно-сосудистой системе она составляет 4-6 л/мин и распределяется по регионам и органам в зависимости от интенсивности их метаболизма.
На 100 г ткани объем кровотока в покое равен: в мозге – 55 мл/мин, в сердце — 80,
Объем крови, протекающий через поперечное сечение в любом участке большого и малого круга кровообращения, одинаков.
Линейная скорость кровотока - скорость движения частиц крови по сосуду. В сосудах разного типа она различна и зависит от объемной скорости кровотока и площади поперечного сечения сосудов.
Функциональные типы сосудов.
Амортизирующие сосуды - аорта, легочная артерия и их крупные ветви, т.е. сосуды эластического типа. Обеспечивают принятие сердечного выброса без резкого повышения АД и за счет своего растяжения создают энергию, которая поддерживает кровоток во время диастолы сердца.
Сосуды распределения - средние и мелкие артерии мышечного типа, обеспечивающие распределение потока крови по всем органам и тканям организма. Вклад этих сосудов в общее сосудистое сопротивление - 10-20 %.
Сосуды сопротивления (артериолы, прекапилляры) - сосуды мышечного типа. В их стенке выражена средняя оболочка. В артериолах создается большое сопротивление току крови, поступающему артерий. Благодаря этому также обеспечивается непрерывность движения крови по кровеносному руслу. Просвет артериол может меняться.
Обменные сосуды капилляры, через стенки которых происходит обмен веществ между кровью и интерстициальной жидкостью. Фильтрация через капилляры составляет 20 л/сут, реабсорбция – 18.
Микроциркуляция – это особая область сосудистого русла, в котором осуществляется транспорт веществ через стенку микрососудов, в результате чего клетки органов и тканей обмениваются с кровью теплом, водой и другими веществами, образуется лимфа. Функции системы микроциркуляции: 1. тканевой метаболизм; 2. перераспределение кровотока между функционирующими и нефункционирующими органами и тканями; 3. депонирование крови. В механизме перехода веществ через капиллярную стенку огромную роль играют процессы фильтрации и реабсорбции. Через сосудистую систему за сутки проходит 8000- 9000 литров крови. Через стенку капилляров профильтровывается 20 литров жидкости и 18 литров из них реабсорбируется в кровь. По лимфатическим сосудам оттекает около 2 литров жидкости.
Фильтрация – пассивный выход воды и растворенных в ней веществ на артериальном конце капилляра. Фильтрация происходит за счет градиента гидростатического давления (силы, с которой кровь давит на стенки сосуда и профильтровывает воду и растворенные в ней вещества в ткани) и онкотического давления (силы, с которой белки плазмы крови удерживают воду в сосудистом русле). Фильтруются из крови в ткани вода, аминокислоты, глюкоза, жирные кислоты, минеральные соли, микроэлементы.
В области венозного конца капилляра гидростатическое давление снижается (Рг =20 мм рт. ст.), а онкотическое давление не меняется (жесткая константа крови). В результате градиент давлений будет способствовать процессу реабсорбции – обратному всасыванию воды и растворенных в ней веществ (метаболитов) из тканевой жидкости в кровь. На процессы фильтрации и реабсорбции влияет также тонус пре - и - посткапиллярных сфинктеров.
Шунтирующие сосуды соединяют артериолы и венулы, главной функцией которых является сброс крови из артериальной в венозную систему, минуя капилляры (артериоло-венулярные анастомозы, артерио-венозные шунты). Они не участвуют в обмене веществ между кровью и тканями и в обычных условиях закрыты. Роль этих анастомозов заключается в следующем:
Емкостные (аккумулирующие) сосуды: венулы, мелкие вены, венозные сплетения и синусоиды селезенки, т.к. из-за большой растяжимости и низкой эластичности их стенок они могут
вмещать значительные (70-80 %) объёмы крови.
Важным показателем состояния гемодинамики и здоровья животного является уровень кровяного давления.
Кровяное (артериальное) давление - это давление движущейся крови на стенки кровеносных сосудов, вызывающее их напряжение.
Давление крови в аорте и крупных артериях большого круга кровообращения - системное АД.
Пик давления, регистрируемый во время систолы - систолическое АД (Рс), минимальное значение давления во время диастолы желудочка диастолическое (Рд).
Разница между систолическим и диастолическим давлением пульсовое давление (Рn).
Факторы, влияющие на кровяное давление:
Возраст: с возрастом снижается эластичность стенок кровеносных сосудов, давление крови при этом повышается.
Физиологическое состояние организма: уровень обмена веществ, физические и умственные нагрузки и др. факторы.
Состояние нервной системы.
Работа сердца.
Методы измерения давления
Метод основан на измерении давления воздуха в резиновой манжете, пережимающей артерию. Манжету накладывают на одну из конечностей, и нагнетают воздух до давления большего 120 мм рт. ст. (больше артериального). В состоянии расслабления мышц давление манжеты почти полностью переходит на артерию. Манжета пережимает артерию, и кровь через нее не течет. В артерии не прослушивается никаких шумов. Затем давление в манжете постепенно понижают, выпуская из нее воздух. При достижении в манжете давления около 120 мм рт. ст. кровь начинает прорываться через узкое отверстие в артерии с большой скоростью. Течение становится турбулентным (вихревым), и мы начинаем слышать шумы (тоны), которые стихают по мере уменьшения давления в манжете. При дальнейшем снижении давления ниже артериального (70 мм рт. ст.), кровь начинает спокойно течь по артерии, течение становится ламинарным, шумы исчезают. Итак, показание манометра при первом появлении тонов соответствует максимальному (систолическому) давлению, а показания в момент резкого ослабления последовательных тонов соответствуют минимальному (диастолическому) давлению. При измерении давления крови у животных манжету можно накладывать на плечевую, запястную, бедренную, височную или хвостовую артерии.
Артериальный пульс.
Пульс - ритмическое колебание стенок кровеносных сосудов, вызываемое сокращениями сердца.
Пульсовая волна возникает в аорте в момент систолы сердца и волнообразно распространяется по стенкам сосудов.