Структура і деякі біофізичні властивості серцево-судинної системи
Серцево-судинна система складається з серця і розгалуженої замкнутої системи кровоносних судин, які переміщують кров у всі частини тіла і в серці. Судинна система складається з системної циркуляції і легеневої циркуляції. Кровоносні судини включають артерії, капіляри і вени. По артеріях кров надходить в органи і тканини. Через вени переміщається зворотний потік крові. Кожна велика артерія, починаюча з аорти, галузиться, формуючи менші артерії, які, в свою чергу, розгалужуються далі. Найменші артерії називаються артериолами. Кров, врешті-решт, досягає капілярів, де відбувається обмін речовин з оточуючими тканинами. Потім капіляри збираються у венули і вени, які збираються в порожнисті вени, звідки кров з тканин надходить в серце.
Основні параметри циркуляції крові
У клініці найбільш часто досліджують тиск і швидкість течії крові.
Тиск крові в артеріях коливається від максимального під час скорочення серця (систоли) до мінімального під час розслаблення (діастоли). При кожному серцебитті тиск крові піднімається до систолічного рівня, а між ударами падає до діастолічного рівня. Тому артеріальний тиск визначають як максимальне / мінімальне значення (систолічний / діастолічний). Зазвичай його вимірюють в міліметрах ртутного стовпа. Середнє значення артеріального тиску для здорових дорослих людей в стані спокою становить 120/60 мм.рт.ст.
Сфігмоманометр - найбільш часто використовуваний прилад для вимірювання тиску крові. Сфігмоманометр складається з надувного манжета, в який за допомогою гумової груші нагнітають повітря, збільшуючи в ньому тиск. Ця система пов'язана з манометром, за шкалою якого визначають артеріальний тиск пацієнта. Манжет фіксують на плечі, фонендоскоп встановлюють в ліктьовому згині.
Тиск в манжеті збільшують до тих пір, поки в артерії не припинитися потік крові. Потім тиск в манжеті повільно зменшують. Коли воно досягне максимального (систолічного) значення, артерія частково відкривається. Оскільки перетин артерії в цей момент менше, ніж зазвичай, в ній створюється висока швидкість течії крові, і ця течія є турбулентним. Тому фонендоскопом можна почути звуки - тони Kороткова.
Якщо продовжувати зменшувати тиск в манжеті, артерія протягом деякого періоду залишається ще досить стислій, в порівнянні з нормальним станом. Отже, тони Короткова чутні до тих пір, поки тиск в манжеті не досягне мінімального (діастолічного) значення. В цей момент кров починає вільно проходити через артерію. В артерії відновлюється ламінарний плин крові, і тони Короткова зникають. Таким чином, вимірюють максимальний і мінімальний тиск крові.
Швидкість течії крові вимірюють, використовуючи ефект еходоплерографіі. Як тиск крові, так і швидкість її течії є важливими діагностичними показниками.
Тиск і швидкість течії крові в різних відділах кровоносної системи
Найвищий тиск в кров’яній системі має серце. За законом Пуазейля: P1 - P2 = QR. Припустимо, що P1 - тиск крові в аорті і P2 - тиск крові в порожнистої вени, яке становить близько нуля мм.рт.ст. Отже, тиск крові в аорті визначається двома змінними.
(1) Перша з них - об'ємна швидкість рідини (Q) в аорті, величина якої залежить від частоти, потужності серцевих скорочень і об'єму в кровоносній системі.
(2) Друга - загальний опір (R) кровоносної системи.
Тиск крові зменшується з відстанню від серця через тертя в кровоносних судинах. Тиск крові є мірою енергії, яку повідомляє крові серце. Ця енергія розсіюється при подоланні опору кровоносних судин.
Гідродинамічний опір різних частин кровоносної системи не однаковий. Опір аорти і великих артерій становить лише близько 19% загальної величини опору в системі. Найбільша частка опору належить артеріолам (50%) і капілярам (25%)). Таким чином, на судини, довжина яких становить не кілька міліметрів, припадає більше половини загального опору циркуляторного русла. Опір вени становить близько 7% загальної величини опору в кров’яній системі.
Величина гідродинамічного опору визначає падіння тиску крові по ходу судинного русла (Мал. 2). Середній тиск крові трохи знижується в артеріях (по відношенню до тиску в аорті), але різке його падіння спостерігається в артеріолах і капілярах. Опір артеріол є одним з основних факторів, що визначають величину артеріального тиску. Зміни тиску крові у венах дуже невеликі.
Рис. 2. Середній тиск крові в різних відділах кровоносної системи.