Физиология системы кровообращения

Общая характеристика движения крови по сосудам

Отличительной особенностью характеристики сердечно-сосудистой системы на современном этапе является требование выражать все составляющие ее параметры количественно. Накопившийся к настоящему времени, массив геометрических и гидродинамических характеристик системы кровообращения позволяет сопоставлять их или моделировать отдельные параметры, что способствует пониманию функционального назначения каждого элемента, отдела или системы в целом.

Таблица 1. Геометрические характеристики сосудистого русла

Сосуд
Диаметр, см
Общее числов в организме
Длина, см
Аорта
1,6–3,2
1
80
Большие артерии
0,6–0,1
103
40–20
Малые артерии, артериолы
0,1–0,02
108
5–0,2
Капилляры
0,0005–0,001
109
0,1
Венулы, малые вены
0,02–0,2
109
0,2–1,0
Большие вены
0,5–1,0
103
10–30
Полые вены
2.0
2
50

Таблица 2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла

Сосуд
Давление, мм рт. ст.
Объем, см3
Скорость
кровотока, СМ x С-1
Сопротивление,
ДИН x С x СМ-5
Аорта
100–120
30
50
64
Магистральные артерии
100–120
60
13
3,9 х 103
Ветвящиеся артерии
80–90
50
8
1,6 х 105
Терминальные артерии
80–90
25
6
1,2 х 105
Артериолы
40–60
25
0,3
2 х 1010
Капилляры
15–25
60
0,07
3,9 х 1011
Венулы
12–18
110
0,07
4 х 109
Терминальные вены
10–12
130
1,3
3,2 x 103
Ветвящиеся вены
5–8
270
1,5
0,5 x 104
Венозные коллекторы
3–5
220
3,6
250
Полые вены
1–3
100
33
26

Аорта представляет собой трубку диаметром 1.6–3.2 см с площадью поперечного сечения 2.0–3.5 см2, постепенно разветвляющуюся на 109 капилляров, площадь поперечного сечения каждого из которых равна 5 x 10-7 см2.

Считается, что радиус усредненного капилляра может составлять 3 мкм, длина – около 750 мкм, хотя диапазон реальных значений довольно велик. Отсюда следует, что площадь поверхности стенки каждого усредненного капилляра paвна 15 000 мкм2, а площадь поперечного сечения – 30 мкм2. Поскольку получено довольно много данных о том, что обмен происходит и в посткапиллярных венулах, можно допускать, что общая обменная поверхность мельчайшего сосуда большого круга составляет 25 000 мкм2. Общее число функционирующих капилляров у человека массой 70 кг должно быть порядка 40 000 млн., тогда общая обменная площадь поверхности капилляров должна составлять около 1 000 м2.

Средний объемный ток крови через общее сечение капиллярного ложа такой же, как через аорту. Учитывая величину сердечного выброса в покое и среднюю скорость кровотока в капилляре (табл. 2), подсчитано, что площадь поперечного сечения капиллярного ложа должна в 700 раз превышать площадь поперечного сечения аорты. В покое функционирует только 25–35 % капилляров и общая площадь обменной поверхности капилляров составляет 250–350 м2.

Артериальный кровоток

Венозный кровоток

Условия тока крови

Для тока крови характерна фазность, во время систолы его скорость достигает 120 см/сек и принимает обратное направление в диастолу; однако из-за наличия в основании аорты клапана кровь не попадает в полость сердца.

Благодаря эластичности аорты и других магистральных артерий пульсирующий ток крови непрерывен. Фактически часть энергии систолы передается на стенки этих сосудов, которые растягиваются и за счет последовательных сокращений проталкивают кровь дальше к периферии.

Как давление, так и скорость кровотока, в системе кровообращения уменьшаются к периферии (табл. 2), а кровеносные сосуды становятся все более мелкими и многочисленными. В капиллярах скорость кровотока замедляется наиболее существенно, что благоприятствует отдаче кровью веществ тканям. Низкому уровню давления и более медленной по сравнению с артериальным руслом скорости кровотока в венах соответствует малая толщина их стенок.

Сопоставление величин давления, кровотока и сопротивления сосудов в различных отделах сосудистого русла (табл. 2) свидетельствует о том, что внутрисосудистое давление от аорты до полых вен резко снижается, а объем крови в венозном русле, наоборот, возрастает. Следовательно, артериальное русло характеризуется высоким давлением и сравнительно небольшим объемом крови, а венозное – большим объемом крови и низким давлением.

Считается, что в венозном русле содержится 75–80 % крови, в артериальном – 15–17 % и в капиллярах – около 5 % (в диапазоне 3–10 %).

Исходя из этого, в функциональной схеме сердечно-сосудистой системы (рис.1) выделены 3 области: высокого давления, транскапиллярного обмена и большого объема. Необходимость такого деления состоит в том, что начиная с открытия У. Гарвеем циркуляции крови в организме и по настоящее время, во всех учебниках физиологии, атласах и специальных руководствах приводится анатомическая схема кровотока в сердечно-сосудистой системе. При этом в схеме, разделенной поровну на артериальную и венозную части, стрелками указываются пути выхода крови из сердца, ее кругооборот в большом и малом кругах кровообращения и возврат в предсердия. На концах этой схемы обычно отмечается в виде разветвлений существование капиллярной сети в органах и тканях.

На рис. 1 отмечено, что артериальная часть сердечно-сосудистой системы (светлая штриховка) содержит всего 15–20 % общего объема крови и характеризуется высоким (относительно остальных отделов системы) давлением.

В центр схемы вынесена область транскапиллярного обмена, т. е. капиллярных (обменных) сосудов, для обеспечения оптимальной функции которых и служит, в основном, сердечно-сосудистая система.

Рис. 1. Сердечно-сосудистая система (функциональная схема)

Области: 1 – большого объема (венозная); 2 – транскапиллярного обмена (капилляры); 3 – высокого давления (артериальная); а – головной мозг; б – легкие; в – миокард; г – желудочно-кишечный тракт и печень; д – почки; е – скелетные мышцы; ж – кожа; з – кости, костный мозг, жировая и соединительная ткани.

Цифры в скобках – величина кровотока в покое (в % к минутному объему), цифры внизу рисунка – содержание крови (в % к общему объему)

При этом в виде точек обозначено большое число капилляров в организме и огромная площадь их возможной поверхности, хотя цифры внизу указывают на сравнительно небольшой объем содержащейся в них крови в условиях покоя.

Как видно из представленной на рис. 1 функциональной схемы, наибольшее количество крови содержится в области большого объема, которая обозначена темной штриховкой. Эта область содержит в 3–4 раза больше крови, чем область высокого давления, в связи с чем и площадь, обозначенная на схеме темной штриховкой, больше площади, обозначенной светлой штриховкой. К области «большого объема» следует относить все русло венозных сосудов.

При функциональном единстве, согласованности и взаимообусловленности подразделов сердечно-сосудистой системы и характеризующих их параметров выделяют три уровня осуществляемых ею процессов:

а) системная гемодинамика – обеспечивающая процессы циркуляции крови (кругооборота) в системе;
б) органное кровообращение – кровоснабжение органов и тканей в зависимости от их функциональной потребности;
в) микрогемодинамика (микроциркуляция) – обеспечение транскапиллярного обмена, т. е. нутритивной (питательной) функции сосудов.

 

 

Полное оглавление
раздела для врачей
 


Сайт медицины критических состояний
www.critical.ru