Основные показатели гемодинамики

Основные показатели гемодинамики

Гемодинамика изучает механизмы движения крови в сердечно-сосудистой системе. Она является частью гидродинамики, раздела физики, изучающего движение жидкостей.

Гемодинамика определяется двумя силами: давлением – P, которое оказывает влияние на жидкость и сопротивлением – R, которое она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях. Непосредственной причиной движения крови по сосудам является разность давлений, создаваемая работой сердца на артериальном и венозном концах сосудистой системы. Эффективность работы сердечно-сосудистой системы оценивается минутным объёмом кровотока (МОК), т.е. количеством крови, протекающим через сосуды за минуту. Согласно законам гидродинамики, количество жидкости – Q, протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале – P1 и конце трубы – P2 и обратно пропорционально сопротивлению току жидкости – R:

Если применить это уравнение к большому кругу кровообращения, то следует иметь в виду, что давление в месте впадения полых вен в сердце близко к нулю. В этом случае уравнение можно записать как:

Где Q – количество крови, изгнанное сердцем в минуту, P – величина среднего давления в аорте, R– величина сосудистого сопротивления. Из этого уравнения следует, что P = Q х R., т.е. давление тем больше, чем больше объём крови выбрасывается сердцем в аорту в минуту и чем больше величина периферического сопротивления.

МОК всей артериальной или венозной системы численно равен минутному объёму сердца. В покое эта величина составляет 5 литров в минуту. В стационарном состоянии количество крови, оттекающее в минуту от сердца в аорту, или легочный ствол, равно количеству крови, возвращающемуся к сердцу через полые, или лёгочные вены. В любом месте артериальной или венозной системы, если иметь в виду общее сечение указанных сосудов в целом, минутный объём в каждый данный момент будет одинаков, т.е. те же 5 литров.

Общий МОК складывается из суммы минутных объёмов всех органов, величина которых различна. Для увеличения кровотока активно функционирующего органа в пределах того же самого общего МОК надо уменьшить кровоток других органов, которые в данный момент находятся в состоянии покоя. Такое перераспределение кровотока в сосудистой системе осуществляется путём изменения периферического сосудистого сопротивления. В активно функционирующем органе сосуды расширяются, а в остальных суживаются. В итоге функционирующий орган получает больше крови.

Протекая по трубке, жидкость преодолевает сопротивление, которое возникает вследствие внутреннего трения частиц жидкости между собой и о стенку трубки. Из формулы Пуазейля следует, что сопротивление будет тем больше, чем больше вязкость жидкости, чем длиннее трубка и чем уже её диаметр.

Где η – коэффициент вязкости, l – длина трубки и r – радиус.

Очень важно обратить внимание на то, что величина сопротивления в большей степени зависит от изменений диаметра сосудов, чем длины пройденного пути, и сопротивление обратно пропорционально четвёртой степени радиуса трубки. Из этого следует, что при увеличении диаметра сосуда в два раза, гидродинамическое сопротивление, уменьшится в 16 раз. Во столько же раз увеличится объёмный кровоток. Учитывая эти взаимоотношения, ясно, что при местных или системных приспособительных реакциях сосудистого русла, как уже было сказано выше, главную роль в регуляции давления и объёмной скорости кровотока играют изменения радиуса сосудов. По мере удаления от начала аорты, сопротивление сосудов всё время увеличивается, т.к. диаметр каждого сосуда (артерия, артериола, капилляр) становится всё меньше. В каком же отделе сосудистой системы кровь встречает наибольшее сопротивление для движения? Наибольшим сопротивлением из всех сосудов обладают артериолы. Они имеют просвет почти такой же узкий как капилляры, но значительно длиннее их, и скорость течения крови в них значительно выше. При прочих равных условиях сопротивление будет тем больше, чем больше скорость тока крови в сосудах, т.к. при этом возрастает внутреннее трение. Если на продвижение крови в крупных и средних артериях расходуется 10% энергии сердца, то 85% расходуется на продвижение крови в артериолах и капиллярах. Артериолы обладают толстой мышечной стенкой, с помощью которой меняется их просвет, и они являются главным регулятором уровня общего артериального давления. Сеченов И.М. называл артериолы кранами сердечно-сосудистой системы. Открытие этих кранов увеличивает приток крови в капилляры соответствующей области, улучшая местное кровообращение, а закрытие резко ухудшает кровообращение данной сосудистой зоны. Итак, артериолы играют двоякую роль в кровообращении: 1) участвуют в поддержании необходимого уровня общего артериального давления, создавая основное сопротивление движению крови; 2) участвуют в регуляции величины местного кровотока через тот или иной орган, изменяя свой диаметр.

Читайте также:  От чего бывает стенокардия

Динамика изменения давления и общего сопротивления в разных отделах сосудистого русла показана на рис. 18.

В артериальной части сопротивление медленно возрастает. На отрезке от мелких артерий до капилляров оно резко увеличивается за счет уменьшения диаметра артериол. В капиллярной части оно возрастает более медленно и совсем медленно в венах. Обратите внимание, что, несмотря на то, что диаметр вен увеличивается по сравнению с капиллярами, рост сопротивления продолжается. И это происходит за счёт значительного увеличения длины пройденного пути – L.

Кривая изменения среднего давления показывает, что оно имеет значительную величину в аорте – 100мм рт. ст., и круто снижается на участке, где больше всего возрастает сопротивление, т. е. в артериолах. И давление здесь снижается почти на 50%. Так, на входе в артериолы давление около 80, а на выходе около 35 мм рт.ст. В венах происходит дальнейшее снижение давления и в крупных венах, проходящих в грудной полости, оно может достигать -3 мм.рт.ст., что связано с отрицательным давлением в плевральной полости.

Рис.18 . Соотношение между давлением Р и общим сопротивлением R в различных отделах сосудистой системы

1 – аорта, 2 – артерии и артериолы, 3 –капилляры, 4 – полые вены.

Линейная скорость. Зная объёмную скорость кровотока, можно рассчитать линейную скорость движения частиц крови, которая выражается в см в сек.

Источник: studfile.net

20 – Основные показатели гемодинамики крови

Основные показатели гемодинамики крови.

Движение крови по кровеносным сосудам изучает гемодинамика. Основами гемодинамики являются:

  1. Скорость кровотока,
  2. Кровеносное давление,

Различают объёмную и ленейную скорость кровотока.

Объёмная скорость – это объём крови протекающий в единицу времени через сечение сосуа

.

Линейная скорость – это путь, проходимый частицами крови за единицу времени .

Для крови справедливо условие непрерывности, согласно которому через слабое сечение кровеносной системы в единицу времени протекают одинаковые объёмы крови.

Сечение кровеносной системы представляет собой поперечный разрез всех кровеносных сосудов на одном уровне ветвления:

  1. соответствует аорте
  2. через все артерии, на которые ветвится аорта
  3. через капиляры, на которых ветвятся артерии.

Самым узким сочетанием в большом круге кровообращения является аорта, самым широким – капиляры. Средняя скорость кровотока состоит из разных скоростей из разных участков сечения сосуда и по сколько кровь является вязкой жидкостью, то распределение крови по сосудам имеет параболический характер.

Т.о. между слоями крови существует сила трения или вязкости:

Однако кровь представляет собой не Ньютоновскую жидкость, т.к. коэффициент массы вязкости зависит от величины grad скорости. Для больших сосудов с малым grad скорости коэффициент вязкости: . Для мелких сосудов . А в капиллярах доходит до 800. Это объясняется тем , что кровь представляет с собой не однородную жидкость, а суспензию. В состав крови входят эритроциты, т.е. клетки, объединяются в «монетные столбики», т.е. конгломераты, создающих упругие структуры из частиц. В результате кровь приобретает свойства, присущие твёрдому телу. При увеличении grad «монетные столбики» разрушаются, что приводит к уменьшению вязкости крови при больших скоростях перетоков. Кроме того, вязкость крови не одинакова в широких и узких сосудах, т.к. зависит от количества эритроцитов.

Читайте также:  Школа экг под силу каждому

коэффициент вязкости

При уменьшении радиуса сосудов, коэффициент вязкости уменьшается пропорционально диаметру. Значение вязкости крови оказывает воздействие на характер ее движения. Движение крови может быть ламинарным и турбулентным, в зависимости от числа Рейнольда:

Для однородной жидкости, т.е. плазмы крови , для крови с эритроцитами . Для числа Рейнольда меньше критического движения крови – ламинарно, больше – турбулентно. В обычных условиях движение крови – ламинарно, при физической нагрузке – турбулентно. Влияние вязкости крови на кровеносное давление удобно проводить на основание уравнение Пуазеля:

из этого уравнение следует, что изменение кровеносного давления определяется по формуле:

Что определяется из аналогии с законом Ома:

В электротехнике разработаны методы расчёта и анализа разветвлённых электрических цепей. Используя аналогию между кровеносной системой и электрической цепью можно сделать важные критические выводы о законах гидродинамики. Анализ уравнения Пуазеля указывает на то, что кровеносное давление зависит от объёмной скорости крови, т.е. от массы крови и сократительной деятельности сердца, задающий объёмную скорость движение крови.

На основе анализа гемодинамического сопротивления можно сделать вывод о влиянии на условие протекания крови радиуса кровеносных сосудов. Небольшие колебания просветов в кровеносных сосудов оказывают воздействие на объёмную протекание крови, и повышает кровеносное давление. Проанализируем изменение R гд гемодинамического сопротивления в различных частях кровеносной системы.

1-й участок, от 0 до 1 – это аорта,

Все крупные артерии имеют большой радиус и, следовательно, их вклад в гемодинамическое сопротивление: мало, хотя длинна их достаточна велика. По мере удаления от сердца, число артерий включённых параллельно возрастает, что увеличивает общую площадь сечения сосудов, и снижает общее сопротивление. Однако, проходящее при этом уменьшение радиуса, каждого отдельного сосуда приводит к общему возрастанию сопротивления максимум гемодинамического сопротивления соответствует ортериолом, переход от них к капеляром характеризуется значительным увеличением числа копиляров при небольшом изменение радиуса. Это приводит к снижению общего сопротивления. В венах гемодинамическое сопротивление снижается ещё больше. Изменение гемодинамического сопротивления определяется распределением кровеносного давления ССС человека. В аорте и кровеносных артериях изменение не велико.

В артериолах наблюдается максимальный перепад давления, а в венах давление может быть отрицательным за счёт эластичности стенок вен.

Источник: studizba.com

Гемодинамика. Факторы, определяющие движение крови по сосудам. Основные показатели гемодинамики.

Гемодинамика – это закономерности движения крови по сосудистой системе.

Движение крови в последовательно соединенных сосудах, обеспечивающее ее кругооборот называют системной гемодинамикой.

Движение крови в параллельно подключенных к аорте и полым венам сосудистых руслах, благодаря которому органы получают необходимый объем крови, называют регионарной (органной) гемодинамикой.

В соответствии с законами гидродинамики движение крови определяется двумя силами:

1. Разностью давлений в начале и конце сосуда, что способствует продвижению жидкости (крови) по сосуду.

2. Гидравлическим сопротивлением, которое препятствует току жидкости.

Отношение разности давления к сопротивлению определяет объемную скорость тока жидкости и выражается уравнением: Q = (P1-P2)/R.

Отсюда следует, что количество крови, протекающей в единицу времени через кровеносную систему, тем больше, чем больше разность давлений в ее артериальном и венозном концах и чем меньше сопротивление току крови.

Давление в сосудистой системе создается работой сердца, которое выбрасывает определенный объем крови в единицу времени.

Поэтому в артериях давление максимальное.

Так как давление в месте впадения полых вен в сердце близко к 0, то уравнение гидродинамики относительно системного кровотока.

Читайте также:  Эуфиллин через сколько начинает действовать

Можно записать в виде: Q = P/R, или Р = Q . R, т.е. давление в устье аорты прямо пропорционально минутному объему крови и величине периферического сопротивления.

Периферическое сопротивление сосудистой системы складывается из множества отдельных сопротивлений каждого сосуда.

Любой из таких сосудов можно сравнить с трубкой, сопротивление которой определяется по формуле: R = 8ln/pr 4 , т.е. сопротивление сосуда прямо пропорционально его длине и вязкости, протекающей в нем жидкости (крови) и обратно пропорционально радиусу трубки (p – отношение окружности к диаметру).

Отсюда следует, что наибольшей величиной сопротивления должен обладать капилляр, диаметр которого самый маленький.

Однако огромное количество капилляров включено в ток крови параллельно, поэтому их суммарное сопротивление меньше, чем суммарное сопротивление артериол.

пульсирующий ток крови, создаваемый работой сердца, выравнивается в кровеносных сосудах, благодаря их эластичности.

Поэтому ток крови носит непрерывный характер.

Для выравнивания пульсирующего тока крови большое значение имеют упругие свойства аорты и крупных артерий.

Во время систолы часть кинетической энергии, сообщенной сердцем крови, переходит в кинетическую энергию движущейся крови.

другая ее часть переходит в потенциальную энергию растянутой стенки аорты.

Потенциальная энергия, накопленная стенкой сосуда во время систолы, переходит при его спадении в кинетическую энергию движущейся крови во время диастолы, создавая непрерывный кровоток.

Основными гемодинамическими показателями движения крови по сосудам являются объемная скорость, линейная скорость и скорость кругооборота.

Объемная скорость определяется количеством крови, проходящей через поперечное сечение сосуда за единицу времени.

Так как отток крови от сердца соответствует ее притоку к сердцу, то объем крови, протекающий за единицу времени через суммарное поперечное сечение сосудов любого участка кровеносной систем, одинаков.

Объемную скорость кровотока отражает минутный объем кровообращения.

Это то количество крови, которое выбрасывается сердцем за 1 минуту.

Минутный объем кровообращенияв покое составляет 4,5-5 л и является интегративным показателем.

Он зависит от систолического объема (то количество крови, которое выбрасывается сердцем за одну систолу, от 40 до 70 мл) и от частоты сердечных сокращений (70-80 в минуту).

Линейная скорость кровотока – это расстояние, которое проходит частица крови за единицу времени, т.е. это скорость перемещения частиц вдоль сосуда при ламинарном потоке. Кровоток в сосудистой системе в основном носит ламинарный (слоистый) характер. При этом кровь движется отдельными слоями. Параллельно оси сосуда.

Линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока и у сосудистой стенки.

В центре она максимальная, а около стенки – минимальная.

Это связано с тем, что на периферии особенно велико трение частиц крови о стенку сосуда.

При переходе одного калибра сосуда к другому диаметр сосуда меняется, что приводит к изменению скорости течения крови и возникновению турбулентных (вихревых) движений.

Переход от ламинарного типа движения к турбулентному ведет к значительному росту сопротивления.

Линейная скорость также различна для отдельных участков сосудистой системы и зависит от суммарного поперечного сечения сосудов данного калибра.

Она прямо пропорциональна объемной скорости кровотока и обратно пропорциональна площади сечения кровеносных сосудов: V = Q/pr 2 .

Поэтому линейная скорость меняется по ходу сосудистой системы.

Так, в аорте она равна 50-40 см/c; в артериях – 40-20; артериолах – 10-0,1; капиллярах – 0,05; венулах – 0,3; венах – 0,3-5,0; в полых венах – 10-20 см/с.

В венах линейная скорость кровотока возрастает, так как при слиянии вен друг с другом суммарный просвет кровеносного русла суживается.

Скорость кругооборота крови характеризуется временем, в течение которого частица крови пройдет большой и малый круги кровообращения. В среднем, это происходит за 20-25 с.

Источник: helpiks.org