Кровяное давление

Особенности системы кровообращения:

1)замкнутость сосудистого русла, в который включен насосный орган сердце;

2)эластичность сосудистой стенки (эластичность артерий больше эластичности вен, однако емкость вен превышает емкость артерий);

3)разветвленность кровеносных сосудов (отличие от других гидродинамических систем);

4)разнообразие диметра сосудов (диаметр аорты равен 1,5 см, а капилляров 8-10 мкм);

5)в сосудистой системе циркулирует жидкость-кровь, вязкость которой в 5 раз выше вязкости воды.

Типы кровеносных сосудов:

1)магистральные сосуды эластического типа: аорта, крупные артерии, отходящие от нее; в стенке много эластических и мало мышечных элементов, вследствие этого данные сосуды обладают эластичностью и растяжимостью; задача данных сосудов состоит в преобразовании пульсирующего кровотока в плавный и непрерывный;

2)сосуды сопротивления или резистивные сосуды- сосуды мышечного типа, в стенке высокое содержание гладкомышечных элементов, сопротивление которых меняет просвет сосудов, а следовательно и сопротивление кровотоку;

3)обменные сосуды или «обменные герои» представлены капиллярами, которые обеспечивают протекание процесса обмена веществ, выполнение дыхательной функции между кровью и клетками; количество функционирующих капилляров зависит от функциональной и метаболической активности в тканях;

4)сосуды шунта или артерио-венулярные анастомозы напрямую связывают артериолы и венулы; если данные шунты открыты, то кровь сбрасывается из артериол в венулы, минуя капилляры, если же закрыты, то кровь идет из артериол в венулы через капилляры;

5)емкостные сосуды представлены венами, для которых характерна большая растяжимость, но малая эластичность, данные сосуды вмещают до 70 % всей крови, существенно влияют на величину венозного возврата крови к сердцу.

Кровоток.

Движение крови подчиняется законам гидродинамики, а именно происходит из области большего давления в область меньшего.

Количество крови, протекающей через сосуд прямо пропорционально разнице давлений и обратно пропорционально сопротивлению:

Q=(p1—p2) /R= ∆p/R, где Q-кровоток, p-давление, R-сопротивление;

Аналог закона Ома для участка электрической цепи:

I=E/R, где I-сила тока, E-напряжение, R-сопротивление.

Сопротивление связано с трением частиц крови о стенки сосудов, что обозначается как внешнее трение, также существует и трение между частицами- внутреннее трение или вязкость.

Закон Гагена Пуазеля:

R=8ηl/πr⁴, где η- вязкость, l- длина сосуда, r- радиус сосуда.

Q=∆pπr⁴/8ηl.

Этими параметрами определяется количество протекающей крови через поперечное сечение сосудистого русла.

Для движения крови имеет значение не абсолютные величины давлений, а разница давлений:

р1=100 мм рт ст, р2=10 мм рт ст, Q =10 мл/с;

р1=500 мм рт ст, р2=410 мм РТ ст, Q=10 мл/с.

Физическая величина сопротивление кровотоку выражается в Дин*с/см⁵. Были введены относительные единицы сопротивления: R=p/Q. Если р= 90 мм рт ст, Q= 90 мл/с, то R= 1 – единица сопротивления.

Величина сопротивления в сосудистом русле зависит от расположения элементов сосудов.

Если рассматривается величины сопротивлений, возникающих в последовательно соединенных сосудах, то общее сопротивление будет равно сумме сосудов в отдельных сосудах: R=R1+R2+…+Rn.

В сосудистой системе кровоснабжение осуществляется за счет ветвей, отходящих от аорты и идущих параллельно:

R=1/R1 + 1/R2+…+ 1/Rn, то есть общее сопротивление равно сумме величин обратных сопротивлению в каждом элементе.

Физиологические процессы подчиняются общим физическим законам.

Сердечный выброс.

Сердечный выброс-количество крови, выталкиваемой сердцем в единицу времени:

-систолический (за время 1 систолы);

-минутный объем крови или МОК определяется двумя параметрами, а именно систолическим объемом и частотой сердечных сокращений.

Величина систолического объема в покое составляет 65-70 мл, является одинаковой для правого и левого желудочков. В покое желудочки выталкивают 70 % конечного диастолического объема, к концу систолы в желудочках остается 60-70 мл крови.

V сист ср=70мл, ν ср=70 ударов в мин, V мин=V сист * ν= 4900 мл в мин ~ 5 л/мин.

Непосредственно определить V мин трудно, для этого используется пулометр (инвазивный метод).

Был предложен косвенный метод на основе газообмена.

Метод Фика (метод определения МОК).

МОК= О2 мл/мин / А – VО2 мл/л крови.

Потребление О2 за минуту составляет 300 мл;
Содержание О2 в артериальной крови = 20 об %;
Содержание О2 в венозной крови = 14 об %;
A-V (артерио-венозная разница) по кислороду = 6 об % или 60 мл крови.

МОК= 300 мл/60мл/л = 5л.

Величина систолического объема может быть определена как V мин/ν. Систолический объем зависит от силы сокращений миокарда желудочков, от величины наполнения кровью желудочков в диастолу.

Закон Франка-Старлинга устанавливает , что систола – функция диастолы.

Величина минутного объема определяется изменением ν и систолическим объемом.

При физической нагрузке величина минутного объема может возрастать до 25-30 л, систолический объем возрастает до 150 мл, ν достигает 180-200 ударов в минуту.

Реакции физически тренированных людей касаются прежде всего изменения систолического объема, нетренированных – частоты, у детей лишь за счет частоты.

МОК= 5л.

Распределение МОК.

1		Аорта и крупные артерии
2		Мелкие артерии		5%
3		Артериолы		2%
4		Капилляры		5%
Итого - 20 %
5		Мелкие вены		25%
6		Крупные вены		39%
	Итого - 64%
	7		Малый круг	9%
	8		Сердце	7%

Механическая работа сердца.

1.потенциальный компонент направлен на преодоление сопротивления движению крови;

2.кинетический компонент направлен на придание скорости движению крови.

Величина А сопротивления определяется массой грузы, перемещенного на определенное расстояние, определена Генцом:

1.потенциальный компонент Wn=P*h, h-высота, P= 5 кг:

-среднее давление в аорте равно 100 мл рт ст= 0,1 м * 13,6(удельный вес)=1,36,

Wn лев жел = 5* 1,36 = 6,8 кг*м;

-среднее давление в легочной артерии составляет 20 мм рт ст = 0,02 м * 13,6(удельный вес) = 0,272 м, Wn пр жел = 5 * 0,272 = 1,36 ~ 1,4 кг*м.

2.кинетический компонент Wk == m * V²/ 2 , m = P / g , Wk = P * V² / 2 *g, где V – линейная скорость кровотока, Р = 5 кг, g = 9,8 м /с², V = 0,5 м /с; Wk = 5*0,5² / 2*9,8 = 5*0,25 / 19,6 = 1,25 / 19,6 = 0,064 кг / м*с.

30 тонн на 8848 м поднимает сердце за всю жизнь, за сутки ~ 12000 кг / м.

Непрерывность движения крови определяется:

1.работой сердца, постоянством движения крови;

2.эластичностью магистральных сосудов: в систолу аорта растягивается за счет наличия в стенке большого количества эластических компонентов, в них происходит накопление энергии, которая аккумулируется сердцем во время систолы, по прекращении выталкивания крови сердцем эластические волокна стремятся вернуться в прежнее состояние, передавая энергию крови, в результате чего создается плавный непрерывный поток;

3.в результате сокращения скелетных мышц происходит сдавливание вен, давление в которых при этом повышается, что приводит к проталкиванию крови по направлению к сердцу, клапаны вен препятствуют при этом обратному току крови; если долго стоим, то кровь не оттекает, так как нет движения, в результате нарушается приток крови к сердцу , как следствие возникает обморок;

4.когда кровь приходит в нижнюю полую вену, то вступает в действие фактор наличия «-» межплеврального давления, что обозначается как присасывающий фактор, при этом чем более «-» давление, тем лучше осуществляется приток крови к сердцу;

5.сила напора сзади VIS a tergo, т.е. проталкивание новой порции впереди лежащей.

Движение крови оценивается определением объемной и линейной скорости кровотока.

Объемная скорость - количество крови, проходящей через поперечное сечение сосудистого русла в единицу времени: Q = ∆p / R , Q = Vπr⁴. В покое МОК = 5 л / мин, объемная скорость кровотока на каждом сечении сосудистого русла будет постоянна ( через все сосуды в мин проходи 5 л ), однако каждый орган получает разное количество крови, вследствие этого Q распределяется в % соотношении, для отдельного органа необходимо знать давление в артерии, вене, по которым осуществляется кровоснабжение, а также давление внутри самого органа.

аорта	0,3-0,5 м*с^-1
капилляры	0,3-0,5 м*с^-1
вены	0,06-0,14 м*с^-1
полые вены	0,15-0,25 м*с^-1

Линейная скорость – скорость движения частиц вдоль стенки сосуда: V = Q / πr⁴

По направлению от аорты суммарная площадь сечения возрастает, достигает максимума на уровне капилляров, суммарный просвет которых в 800 раз больше просвета аорты; суммарный просвет вен в 2 раза больше суммарного просвета артерий, так как каждую артерию сопровождают две вены, поэтому линейная скорость больше.

Кровоток в сосудистой системе ламинарный, каждый слой движется параллельно другому слою, не смешиваясь. Пристеночные слои испытывают большое трение, в результате скорость стремится к 0, по направлению к центру сосуда скорость возрастает, достигая в осевой части максимального значения. Ламинарный кровоток бесшумный. Звуковые явления возникают в том случае, когда ламинарный кровоток переходит в турбулентный ( возникают завихрения) : Vc = R * η / ρ * r, где R – число Рейнольдса, R = V * ρ * r / η. Если R > 2000 , то поток переходит в турбулентный, что наблюдается при сужении сосудов, при возрастании скорость в местах разветвления сосудов или возникновении препятствий на пути. Турбулентный кровоток имеет шумы.

Время кругооборота крови - время, за которое кровь проходит полный круг (и малый, и большой).Составляет 25 с, что приходится на 27 систол ( 1/5 на малый – 5с, 4/5 на большой – 20с). В норме циркулирует 2,5 л крови, гругооборот25с, что достаточно для обеспечения МОК.

Кровяное давление.

Кровяное давление – давление крови на стенки сосудов и камер сердца, является важным энергетическим параметром, ибо это фактор, обеспечивающий движение крови.

Источник энергии – сокращение мускулатуры сердца, выполняющего насосную функцию.

Различают:

- артериальное давление;

- венозное давление;

- внутрисердечное давление;

- капиллярное давление.

Величина давления крови отражает ту величину энергии, которая отражает энергию движущегося потока. Эта энергия складывается из потенциальной, кинетической энергии и потенциальной энергии тяжести: E = P+ ρV²/2 + ρgh, где P – потенциальная энергия, ρV²/2 – кинетическая энергия, ρgh – энергия столба крови или потенциальная энергия тяжести.

Наиболее важным является показатель артериального давления, отражающий взаимодействие многих факторов, тем самым являющийся интегрированным показателем, отражающим взаимодействие следующих факторов:

- систолический объем крови;

- частота и ритм сокращений сердца;

- эластичность стенок артерий;

- сопротивление резистивных сосудов;

- скорость крови в емкостных сосудах;

- скорость циркулирующей крови;

- вязкость крови;

- гидростатическое давление столба крови: P = Q * R.

В артериальном давлении различают боковое и конечное давление. Боковое давление – давление крови на стенки сосудов, отражает потенциальную энергию движения крови. Конечное давление – давление, отражающее сумму потенциальной и кинетической энергии движения крови.

По мере движения крови происходит снижение обоих видов давлений , так как энергия потока тратится на преодоление сопротивления, при этом максимальное снижение происходит там, где суживается сосудистое русло, где необходимо преодолеть наибольшее сопротивление.

Конечное давление больше бокового на 10-20 мм рт ст. Разность называют ударным или пульсовым давлением.

Артериальное давление не является стабильным показателем, в естественных условиях меняется во время сердечного цикла, в артериальном давлении различают:

- систолическое или максимальное давление ( давление, устанавливающееся в период систолы желудочков);

- диастолическое или минимальное давление, которое возникает в конце диастолы;

- разность между величиной систолического и диастолического давлений – пульсовое давление;

- среднее артериальное давление, отражающее движение крови, если бы пульсовые колебания отсутствовали.

В разных отделах давление будет принимать различные значения. В левом предсердии систолическое давление равно 8-12 мм рт ст, диастолическое равно 0, в левом желудочке сист = 130 , диаст = 4, в аорте сист =110-125 мм рт ст, диас = 80-85, в плечевой артерии сист = 110-120, диаст = 70-80, на артериальном конце капилляров сист 30-50, но здесь отсутствуют колебания, на венозном конце капилляров сист = 15-25, мелких венах сист = 78-10 ( в среднем 7,1 ), в полых венах сист = 2-4, в правом предсердии сист = 3-6 ( в среднем 4,6 ), диаст = 0 или «-», в правом желудочке сист = 25-30, диаст = 0-2, в легочном стволе сист = 16-30, диаст = 5-14, в легочных венах сист = 4-8.

В большом и малом круге происходит постепенное снижение давления, которое отражает расход энергии, идущей на преодоление сопротивления. Среднее давление не является средним арифметическим, например, 120 на 80, среднее 100 – неверное данное, так как продолжительность систолы и диастолы желудочков различна по времени. Для расчета среднего давления были предложены две математические формулы:

Ср р = (р сист + 2*р дисат)/3, например, (120 + 2*80)/3 = 250/3 = 93 мм рт ст, смещено в сторону диастолического или минимального.

Ср р = р диаст + 1/3 * р пульсовое, например, 80 + 13 = 93 мм рт ст.

Методы измерения артериального давления.

Используются два подхода:

-прямой метод;

-косвенный метод.

Прямой метод связан с введением в артерию иглы или канюли, соединенной трубкой, заполненной противосвертывающимся веществом, с монометром, колебания давления регистрируются писчиком, результат – запись кривой артериального давления. Данный метод дает точные измерения, но связан с трамвированием артерии, используется в экспериментальной практике , либо в хирургических операциях.

На кривой происходит отражение колебания давления, выявляются волны трех порядков:

- первого – отражает колебания во время сердечного цикла (систолический подъем и диастолическое снижение);

- второго – включает несколько волн первого порядка, связаны с дыханием, так как дыхание влияет на величину артериального давления ( во время вдоха крови к сердцу притекает больше за счет «присасывающего» действия отрицательного межплеврального давления, по закону Старлинга возрастает и выброс крови, что приводит к увеличению артериального давления ). Максимальное повышение давления придется на начало выдоха, однако причина – фаза вдоха;

- третьего – включает несколько дыхательных волн, медленные колебания связаны с тонусом сосудодвигательного центра ( увеличение тонуса приводит к возрастанию давления и наоборот ), отчетливо выявляются при кислородной недостаточности, при трамватических воздействиях на ЦНС, причина медленных колебаний – давление крови в печени.

В 1896 году Рива-Роччи предложил испытать манжетный ртутный сфигмамонометр, который связан с ртутным столбиком, трубкой с манжетой, куда нагнетается воздух, манжета накладывается на плечо, нагнетая воздух, увеличивается давление в манжете, которое становится больше систолического. Этот косвенный метод - пальпаторный, измерение осуществляется на основе пульсации плечевой артерии, но нельзя измерить диастолическое давление.

Коротковым был предложен аускультативный метод определения артериального давления. При этом манжета накладывается на плечо, создается давление выше систолического, выпускают воздух и слушают появление звуков на локтевой артерии в локтевом сгибе. При пережатии плечевой артерии ничего не слышим, так как кровоток отсутствует, но когда давление в манжете станет равным систолическому давлению, на высоте систолы начинает существовать пульсовая волна, будет проходить первая порция крови, следовательно услышим первый звук (тон), появление первого звука – показатель систолического давления. Вслед за первым тоном идет фаза шума, так как движение переходит из ламинарного в турбулентное. Когда давление в манжете будет близким или равным диастолическому давлению, то произойдет расправление артерии и прекращение звуков, что соответствует диастолическому давлению. Таким образом метод позволяет определять систолическое и диастолическое давление, рассчитать пульсовое и среднее давление.

Влияние факторов на величину артериального давления.

1. Работа сердца. Изменение систолического объема. Повышение систолического объема увеличивает максимальное и пульсовое давление. Уменьшение будет приводить к снижению и уменьшению пульсового давления.

2. Частота сокращений сердца. При более частом сокращении давление прекращается. При этом начинает возрастать минимальное диастолическое.

3. Сократительная функция миокарда. Ослабление сокращения середечной мышцы приовдит к снижению давления.

Состояние кровеносных сосудов.

4. Эластичность. Потеря эластичности приводит к возрастанию максимального давления и увеличения пульсового.

5. Просвет сосудов. Особенно у сосудов мышечного типа. Повышение тонуса приводит к увеличению артериального давления, что является причиной гипертонии. При увеличении сопротивления растет как максимальное, так и минимальное давление.

6. Вязкость крови и количество циркулирующей крови. Уменьшение количества циркулирующей крови приводит к уменьшению давления. Увеличение объема приводит к увеличению давления. При увеличении вязкости приводит к увеличению трения и увеличению давления.

Физиологические составляющие

7. Давление у мужчин выше, чем у женщин. Но после 40 лет давление у женщин становится выше, чем у мужчин

8. Повышение давления с возрастом. Повышение давления у мужчин идет равномерно. У женщин скачок появляется после 40 лет.

9. Давление во время сна понижается, а утром ниже, чем вечером.

10. Физическая работа повышает систолическое давление.

11. Курение повышает давление на 10-20 мм.

12. Давление повышается при кашле

13. Половое возбуждение повышает давление до 180-200 мм.

Система микроциркуляции.

Представлена артериолами, прекапиллярами, капиллярами, посткапиллярами, венулами, артериоло-венулярные анастомозы, лимфатические капилляры.

Артериолы представляют собой кровеносные сосуды, в которых гладкомышечные клетки располагаются в один ряд.

Прекапилляры - отдельные гладкомышечные клетки, которые не образуют сплошного слоя.

Длинна капилляра составляет 0,3-0,8 мм. А толщина от 4 до 10 мкм.

На открытие капилляров оказывает влияние состояние давления в артериолах и прекапиллярах.

Микроциркуляторное русло выполняет две функции: транспортная и обменная функции. Происходит обмен веществ, ионов, воды. Так же происходит обмен тепла и интенсивность микроциркуляции будет определяться количеством функционирующих капилляров, линейной скорость кровотока и величиной внутрикапиллярного давления.

Обменные процессы происходят за счет фильтрации и диффузии. Фильтрация капилляров зависит от взаимодействия гидростатического давления капилляров и коллоидно-осмотического давления. Процессы транскапиллярного обмена были изучены Старлингом.

Процесс фильтрации идет в сторону меньшего гидростатического давления, а коллойдно-осматическое давление обеспечивает переход жидкости из меньшего в большее. Коллоидно-осмотическое давление плазмы крови обусловлено наличием белков. Они не могут проходить через стенку капилляра и остаются в плазме. Они создают давление 25-30 мм рт.ст.

Вместе с жидкостью осуществляется перенос веществ. Это происходит путем диффузии. Скорость переноса вещества будет определяться скоростью кровотока и концентрацией вещества, выраженной в массе на объем. Вещества, которые переходят из крови поглощаются в тканях.

Пути переноса веществ.

1. Трансмембранный перенос (через поры, которые имеются в мембране и путем растворения в липидах мембран)

2. Пиноцитоз.

Объем внеклеточной жидкости будет определяться балансом между капиллярной фильтрацией и обратной реорбсорбцией жидкости. Движение крови в сосудах вызывает изменение состояние эндотелия сосудов. Установлено, что в эндотелии сосудов вырабатываются активные вещества, которые влияют на состояние гладкомышечных клеток и паренхиматозных клеток. Они могут быть как сосудорасширяющими, так и сосудосуживающими. В результате процессов микроциркуляции и обмена в тканях формируется венозная кровь, которая будет возвращаться к сердцу. На движение крови в венах опять будет оказывать фактор давления в венах.

Давление в полых венах называется центральным давление.

Артериальным пульсом называется колебание стенок артериальных сосудов. Пульсовая волна движется со скорость 5-10 м/с. А в периферических артериях от 6 до 7 м/с.

Венный пульс наблюдается только в венах, прилегающих к сердцу. Он связан с изменением давления крови в венах в связи с сокращением предсердий. Запись венного пульса называется флебограмма(?)