Питание тканей кислородом, важными элементами, а также выведение из клеток углекислого газа и продуктов метаболизма в организме – функции крови. Процесс представляет собой замкнутый сосудистый путь – круги кровообращения человека, через которые проходит беспрерывный ток жизненно важной жидкости, её последовательность движения обеспечивают специальные клапаны.
В организме человека есть несколько кругов кровообращения
Сколько кругов кровообращения у человека?
Кровообращение или гемодинамика человека представляет собой непрерывное течение плазменной жидкости по сосудам организма. Это замкнутый путь закрытого типа, то есть не контактирует с внешними факторами.
Гемодинамика имеет:
- основные круги – большой и малый;
- дополнительные петли – плацентарную, венечную и виллизиеву.
Цикл круговорота всегда полный, значит, смешивания артериальной и венозной крови не происходит.
За циркуляцию плазмы отвечает сердце – основной орган гемодинамики. Оно делится на 2 половины (правая и левая), где располагаются внутренние отделы – желудочки и предсердия.
Сердце — главный орган в кровеносной системе человека
Направление тока жидкой подвижной соединительной ткани определяют сердечные перемычки или клапаны. Они контролируют течение плазмы из предсердий (створчатые) и препятствуют возвращению артериальной крови назад в желудочек (полулунные).
Кровь по кругам двигается в определённом порядке – сначала плазма циркулирует по малой петле (5–10 секунд), а затем по большому кольцу. Управляют работой кровеносной системы конкретные регуляторы – гуморальный и нервный.
Большой круг
На большой круг гемодинамики возлагается 2 функции:
- насыщать весь организм кислородом, разносить в ткани нужные элементы;
- выводить двуокись газа и токсические вещества.
Здесь проходят верхняя полая и нижняя полая вены, венулы, артерии и артиолы, а также самая крупная артерия – аорта, она выходит из левого отдела сердца желудочка.
Плацентарный круг кровообращения насыщает органы ребенка кислородом и нужными элементами
Сердечный круг
Ввиду того, что сердце непрерывно качает кровь, оно нуждается в повышенном кровоснабжении. Поэтому неотъемлемой частью большого круга является венечный круг. Он начинается с коронарных артерий, которые окружают главный орган как будто венцом (отсюда и название дополнительного кольца).
Сердечный круг питает мышечный орган кровью
Роль сердечного круга заключается в повышенном питании полого мышечного органа кровью. Особенностью венечного кольца является то, что на сокращение коронарных сосудов влияет блуждающий нерв, в то время как на сократительную способность других артерий и вен воздействует симпатический нерв.
За полноценную поставку крови в головной мозг отвечает виллизиев круг. Цель подобной петли – компенсировать дефицит кровообращения в случае закупорки сосудов. в подобной ситуации будет использоваться кровь из других артериальных бассейнов.
К структуре артериального кольца головного мозга относятся такие артерии, как:
- передняя и задняя мозговая;
- передняя и задняя соединительная.
Виллизиев круг кровообращения насыщает мозг кровью
В нормальном состоянии кольцо виллизия всегда сомкнуто.Кровеносная система человека имеет 5 кругов, из них 2 основных и 3 дополнительных, благодаря им происходит снабжение организма кровью. Малое кольцо осуществляет газообмен, а большое ответственно за транспортировку кислорода и питательных элементов во все ткани и клетки. Дополнительные круги выполняют важную роль во время беременности, уменьшают нагрузку на сердце и компенсируют недостаток кровоснабжения в головном мозге.
В организме человека кровь движется двумя замкнутыми системами сосудов, соединёнными с сердцем, — малым и большим кругами кровообращения .
Малый круг кровообращения — это путь крови от право-го желудочка к левому предсердию.
Венозная, с низким содержанием кислорода кровь попадает в правую часть сердца. Сокращаясь, правый желудочек выбрасывает её в лёгочную артерию . По двум ветвями, на которые делится лёгочная артерия, эта кровь течёт к лёгким . Там ветви лёгоч-ной артерии, разделяясь на всё более мелкие артерии, переходят в капилляры , которые густо оплетают многочисленные лёгочные пузырьки, содержащие воздух. Проходя по капиллярам, кровь обогащается кислородом. Одновремен-но углекислый газ из крови переходит в воздух, который заполняет лёгкие. Таким образом в капиллярах лёгких венозная кровь превращается на артери-альную. Она попадает в вены, которые, соединяясь между собой, образуют че-тыре лёгочные вены , которые впадают в левое предсердие (рис. 57, 58).
Время круговорота крови в малом круге кровообращения — 7-11 секунд.
Большой круг кровообращения — это путь крови от ле-вого желудочка через артерии, капилляры и вены к правому предсердию. Материал с сайта
Левый желудочек, сокращаясь, выталкивает артериальную кровь в аорту — самую большую артерию человека. От неё ответвляются артерии, которые подают кровь во все органы, в частности в сердце. Артерии в каждом органе постепенно разветвляются, образуя густые сетки более мелких артерий и капилляров. Из капилляров большого круга кровообращения ко всем тканям тела поступают кислород и питательные ве-щества, а из клеток в капилляры переходит углекислый газ. При этом кровь превращается из артериальной в венозную. Капилляры сливаются в вены, сна-чала в мелкие, а затем в более крупные. Из них вся кровь собирается в две большие полые вены . Верхняя полая вена несёт в сердце кровь от головы, шеи, рук, а нижняя полая вена — от всех других частей тела. Обе полые вены впада-ют в правое предсердие (рис. 57, 58).
Время круговорота крови в большом круге кровообращения составляет 20-25 секунд.
Венозная кровь из правого предсердия поступает в правый желудочек, из ко-торого течёт по малому кругу кровообращения. При выходе аорты и лёгочной артерии из желудочков сердца размещены полулунные клапаны (рис. 58). Они имеют вид карманчиков, размещённых на внутренних стенках кровеносных со-судов. Когда кровь выталкивается в аорту и лёгочную артерию, полулунные кла-паны прижимаются к стенкам сосудов. Когда желудочки расслабляются, кровь не может вернуться в сердце из-за того, что, затекая в карманчики, она растяги-вает их и они плотно смыкаются. Следовательно, полулунные клапаны обеспе-чивают движение крови в одном направлении — из желудочков в артерии.
Тело человека пронизано сосудами, по которым непрерывно циркулирует кровь. Это важное условие для жизни тканей, органов. Движение крови по сосудам зависит от нервной регуляции и обеспечивается за счет сердца, которое выступает в роли насоса.
Строение кровеносной системы
Кровеносная система включает:
- вены;
- артерии;
- капилляры.
Жидкость постоянно циркулирует по двум замкнутым кругам. Малый снабжает сосудистые трубки головного мозга, шеи, верхние отделы туловища. Большой — сосуды нижнего отдела тела, ног. Кроме этого, выделяют плацентарный (имеющийся во время развития плода) и коронарный круги кровообращения.
Строение сердца
Сердце представляет собой полый конус, состоящий из мышечной ткани. У всех людей орган слегка отличается по форме, иногда и по строению . Он имеет 4 отдела — правый желудочек (ПЖ), левый желудочек (ЛЖ), правое предсердие (ПП) и левое предсердие (ЛП), которые сообщаются между собой отверстиями.
.jpg)
Отверстия перекрываются клапанами. Между левыми отделами — митральный клапан, между правыми — трехстворчатый.
ПЖ выталкивает жидкость в малый круг кровообращения — через легочный клапан к легочному стволу. ЛЖ имеет более плотные стенки, так как выталкивает кровь к большому кругу кровообращения, через аортальный клапан, т. е. должен создать достаточное давление.
После того как порция жидкости выбрасывается из отдела, клапан перекрывается, чем обеспечивается движение жидкости по одному направлению.
Функции артерий
К артериям поступает кровь, насыщенная кислородом. По ним она транспортируется ко всем тканям и внутренним органам. Стенки сосудов толстые и обладают высокой эластичностью. Жидкость выбрасывается внутрь артерии под высоким давлением — 110 мм рт. ст., и эластичность является жизненно важным качеством, сохраняющим сосудистые трубки целыми.
Артерия имеет три оболочки, которые обеспечивают ее способность выполнять свои функции. Средняя оболочка состоит из гладкомышечной ткани, которая позволяет стенкам менять просвет в зависимости от температуры тела, потребностей отдельных тканей или под высоким давлением. Проникая в ткани, артерии сужаются, переходя в капилляры.
Функции капилляров
Капилляры пронизывают все ткани организма, кроме роговицы и эпидермиса, несут к ним кислород и питательные вещества. Обмен возможен за счет очень тонкой стенки сосудов. Их диаметр не превышает толщины волоса. Постепенно артериальные капилляры переходят в венозные.
Функции вен
Вены несут кровь к сердцу. Они крупнее артерий и содержат около 70% от общего объема крови. По ходу венозной системы имеются клапаны, которые работают по принципу сердечных. Они пропускают кровь и закрываются за ней, чтобы предотвратить ее отток. Вены разделяют на поверхностные, расположенные непосредственно под кожей, и глубокие — проходящие в мышцах.
Основная задача вен — транспортировка к сердцу крови, в которой уже нет кислорода и присутствуют продукты распада. Только легочные вены несут к сердцу кровь с кислородом. Происходит движение снизу вверх. При нарушении нормальной работы клапанов кровь застаивается в сосудах, растягивая их и деформируя стенки.
Каковы причины движения крови в сосудах:
- сокращение миокарда;
- сокращение гладкомышечного слоя сосудов;
- разница давления крови в артериях и венах.
Движение крови по сосудам
Кровь движется по сосудам непрерывно. Где-то быстрее, где-то медленнее, это зависит от диаметра сосуда и давления, под которым кровь выбрасывается из сердца. Скорость движения по капиллярам очень низкая, за счет чего возможны обменные процессы.
Кровь движется вихрем, поднося кислород по всему диаметру стенки сосуда. За счет таких движений кислородные пузырьки словно выталкиваются за границы сосудистой трубки.
Кровь здорового человека течет по одному направлению, объем оттока всегда равен объему притока. Причина непрерывного движения объясняется эластичностью сосудистых трубок и сопротивлением, которое приходится преодолевать жидкости. При поступлении крови аорта с артерией растягиваются, затем сужаются, постепенно пропуская жидкость дальше. Таким образом она движется не рывками, как сокращается сердце.
Малый круг кровообращения
Схема малого круга приведена ниже. Где, ПЖ — правый желудочек, ЛС — легочный ствол, ПЛА — правая легочная артерия, ЛЛА — левая легочная артерия, ЛГ — легочные вены, ЛП — левое предсердие.
По легочному кругу циркуляции жидкость проходит к легочным капиллярам, где получает кислородные пузырьки. Обогащенная кислородом жидкость называется артериальной. Из ЛП она переходит к ЛЖ, где берет начало телесная циркуляция.
Большой круг кровообращения
Схема телесного круга кровообращения, где: 1. Лж — левый желудочек.
2. Ао — аорта.
3. Арт — артерии туловища и конечностей.
4. В — вены.
5. ПВ — полые вены (правая и левая).
6. ПП — правое предсердие.
Телесный круг направлен на распространение жидкости, полной кислородными пузырьками, по организму. Она несет О 2 , питательные вещества к тканям, по пути собирая продукты распада и CO 2 . После этого происходит движение по маршруту: ПЖ — ЛП. А затем вновь запускается по легочной циркуляции.
Личное кровообращение сердца
Сердце — «автономная республика» организма. Оно имеет собственную систему иннервации, которая приводит в движение мышцы органа. И собственный круг кровообращения, который составляют коронарные артерии с венами. Коронарные артерии самостоятельно регулируют кровоснабжение сердечных тканей, что важно для непрерывной работы органа.
Строение сосудистых трубок не идентично . У большинства людей две коронарные артерии, но бывает наличие третьей. Питание сердца может идти от правой или левой коронарной артерии. Из-за этого сложно установить нормы сердечного кровообращения. зависит от нагрузки, физической подготовки, возраста человека.
Плацентарный круг кровообращения
Плацентарное кровообращение присуще каждому человеку на стадии развития плода. Плод получает кровь от матери по плаценте, которая формируется после зачатия. Из плаценты она движется к пупочной вене ребенка, откуда идет к печени. Этим объясняются крупные размеры последней.
Артериальная жидкость попадает к полой вене, где смешивается с венозной, далее направляется в левое предсердие. Из него кровь течет к левому желудочку через специальное отверстие, после чего — сразу к аорте.
Движение крови в организме человека по малому кругу начинается только после рождения. С первым вздохом происходит расширение сосудов легких, и пару дней они развиваются. Овальное отверстие в сердце может сохраняться в течение года.
Патологии кровообращения
Кровообращение осуществляется по замкнутой системе. Изменения и патологии в капиллярах могут отрицательно влиять на работу сердца. Постепенно проблема будет усугубляться и перерастет в серьезное заболевание. Факторы, влияющие на движение крови:
- Патологии сердца и крупных сосудов приводят к тому, что кровь поступает к периферии в недостаточном объеме. В тканях застаиваются токсины, они не получают должного питания кислородом и постепенно начинают разрушаться.
- Патологии крови, такие как тромбоз, стаз, эмболия, приводят к закупорке сосудов. Движение по артериям и венам становится затрудненным, что деформирует стенки сосудов и замедляет ток крови.
- Деформация сосудов. Стенки могут истончаться, растягиваться, менять свою проницаемость и терять эластичность.
- Гормональные патологии. Гормоны способны усиливать ток крови, что приводит к сильному наполнению сосудов.
- Сдавливание сосудов. При сдавливании сосудов кровоснабжение тканей прекращается, что приводит к отмиранию клеток.
- Нарушения иннервации органов и травмы способны приводить к разрушению стенок артериол и провоцировать кровотечения. Также нарушение нормальной иннервации приводит к разладу всей системы кровообращения.
- Инфекционные заболевания сердца. Например, эндокардит, при котором поражаются клапаны сердца. Клапаны закрываются неплотно, что способствует обратному оттоку крови.
- Поражение сосудов головного мозга.
- Заболевания вен, при которых страдают клапаны.
Также на движение крови влияет образ жизни человека. У спортсменов более стойкая система циркуляции, поэтому они выносливее и даже быстрый бег не сразу ускорит ритм сердца.
Обычный человек может подвергнуться изменениям циркуляции крови даже от выкуренной сигареты. При травмах и разрывах сосудов кровеносная система способна создавать новые анастомозы, чтобы обеспечивать кровью «потерянные» участки.
Регуляция кровообращения
Любой процесс в организме контролируется. Есть и регуляция кровообращения. Деятельность сердца активируется двумя парами нервов — симпатическими и блуждающими. Первые возбуждают сердце, вторые тормозят, словно контролируя друг друга. Сильное раздражение блуждающего нерва способно остановить сердце.
Изменение диаметра сосудов также происходит за счет нервных импульсов из продолговатого мозга. Частота сердечных сокращений увеличивается или уменьшается в зависимости от сигналов, поступающих на раздражение извне, такое как боль, изменение температуры и т. п.
Кроме этого, регуляция сердечной работы происходит за счет веществ, содержащихся в крови. Например, адреналин усиливает частоту сокращений миокарда и при этом суживает сосуды. Ацетилхолин производит обратный эффект.
Все эти механизмы нужны для поддержания постоянной бесперебойной работы в организме вне зависимости от перепадов внешней среды.
Сердечно-сосудистая система
Выше представлено лишь краткое описание системы кровообращения человека. В теле содержится огромное количество сосудов. Движение крови по большому кругу проходит по всему телу, обеспечивая кровью каждый орган .
Сердечно-сосудистая система включает еще и органы лимфатической системы. Этот механизм работает согласованно, под контролем нервно-рефлекторной регуляции. Тип движения в сосудах может быть прямым, что исключает возможность обменных процессов, или вихревым.
Движение крови зависит от работы каждой системы в организме человека и не может описываться постоянной величиной. Оно меняется в зависимости от множества внешних и внутренних факторов. Для разных организмов, существующих в разных условиях, есть свои нормы кровообращения, при которых нормальной жизнедеятельности не будет угрожать опасность.
Кровообращение — это движение крови по сосудистой системе, обеспечивающее газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями и гуморальную регуляцию различных функций организма.
Система кровообращения включает и — аорту, артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и . Кровь движется по сосудам благодаря сокращению сердечной мышцы.
Кровообращение совершается по замкнутой системе, состоящей из малого и большого кругов:
- Большой круг кровообращения обеспечивает все органы и ткани кровью с содержащимися в ней питательными веществами.
- Малый, или легочный, круг кровообращения предназначен для обогащения крови кислородом.
Круги кровообращения впервые были описаны английским ученым Уильямом Гарвеем в 1628 г. в труде «Анатомические исследования о движении сердца и сосудов».
Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка, при сокращении которого венозная кровь попадает в легочный ствол и, протекая через легкие, отдает диоксид углерода и насыщается кислородом. Обогащенная кислородом кровь из легких по легочным венам поступает в левое предсердие, где заканчивается малый круг.
Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка, при сокращении которого кровь, обогащенная кислородом, нагнетается в аорту, артерии, артериолы и капилляры всех органов и тканей, а оттуда по венулам и венам притекает в правое предсердие, где и заканчивается большой круг.
Самым крупным сосудом большого круга кровообращения является аорта, которая выходит из левого желудочка сердца. Аорта образует дугу, от которой ответвляются артерии, несущие кровь к голове (сонные артерии) и к верхним конечностям (позвоночные артерии). Аорта проходит вниз вдоль позвоночника, где от нее отходят ветви, несущие кровь к органам брюшной полости, к мышцам туловища и нижним конечностям.
Артериальная кровь, богатая кислородом, проходит по всему телу, доставляя клеткам органов и тканей необходимые для их деятельности питательные вещества и кислород, и в капиллярной системе превращается в кровь венозную. Венозная кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами клеточного обмена, возвращается в сердце и из него поступает в легкие для газообмена. Наиболее крупными венами большого круга кровообращения являются верхняя и нижняя полые вены, впадающие в правое предсердие.
Рис. Схема малого и большого кругов кровообращения
Следует обратить внимание, как в большой круг кровообращения включены системы кровообращения печени и почек. Вся кровь из капилляров и вен желудка, кишечника, поджелудочной железы и селезенки поступает в воротную вену и проходит через печень. В печени воротная вена разветвляется на мелкие вены и капилляры, которые затем вновь соединяются в общий ствол печеночной вены, впадающей в нижнюю полую вену. Вся кровь органов брюшной полости до поступления в большой круг кровообращения протекает через две капиллярные сети: капилляры этих органов и капилляры печени. Воротная система печени играет большую роль. Она обеспечивает обезвреживание ядовитых веществ, которые образуются в толстом кишечнике при расщеплении невсосавшихся в тонком кишечнике аминокислот и всасываются слизистой толстой кишки в кровь. Печень, подобно всем остальным органам, получает и артериальную кровь через печеночную артерию, отходящую от брюшной артерии.
В почках также имеются две капиллярные сети: капиллярная сеть есть в каждом мальпигиевом клубочке, затем эти капилляры соединяются в артериальный сосуд, который вновь распадается на капилляры, оплетающие извитые канальцы.
Рис. Схема кровообращения
Особенностью кровообращения в печени и почках является замедление тока крови, обусловливающейся функцией этих органов.
Таблица 1. Отличие тока крови в большом и малом кругах кровообращения
|
Ток крови в организме |
Большой круг кровообращения |
Малый круг кровообращения |
|
В каком отделе сердца начинается круг? |
В левом желудочке |
В правом желудочке |
|
В каком отделе сердца заканчивается круг? |
В правом предсердии |
В левом предсердии |
|
Где происходит газообмен? |
В капиллярах, находящихся в органах грудной и брюшной полостей, головном мозге, верхних и нижних конечностях |
В капиллярах, находящихся в альвеолах легких |
|
Какая кровь движется по артериям? |
Артериальная |
Венозная |
|
Какая кровь движется по венам? |
Венозная |
Артериальная |
|
Время движения крови по кругу |
||
|
Функция круга |
Снабжение органов и тканей кислородом и перенос углекислого газа |
Насыщение крови кислородом и удаление из организма углекислого газа |
Время кругооборота крови - время однократного прохождения частицы крови по большому и малому кругам сосудистой системы. Подробнее следующем разделе статьи.
Закономерности движения крови по сосудам
Основные принципы гемодинамики
Гемодинамика — это раздел физиологии, изучающий закономерности и механизмы движения крови по сосудам организма человека. При ее изучении используется терминология и учитываются законы гидродинамики — науки о движении жидкостей.
Скорость, с которой движется кровь но сосудам, зависит от двух факторов:
- от разности давления крови в начале и конце сосуда;
- от сопротивления, которое встречает жидкость на своем пути.
Разность давлений способствует движению жидкости: чем она больше, тем интенсивнее это движение. Сопротивление в сосудистой системе, уменьшающее скорость движения крови, зависит от ряда факторов:
- длины сосуда и его радиуса (чем больше длина и меньше радиус, тем больше сопротивление);
- вязкости крови (она в 5 раз больше вязкости воды);
- трения частиц крови о стенки сосудов и между собой.
Показатели гемодинамики
Скорость кровотока в сосудах осуществляется по законам гемодинамики, общим с законами гидродинамики. Скорость кровотока характеризуется тремя показателями: объемной скоростью кровотока, линейной скоростью кровотока и временем кругооборота крови.
Объемная скорость кровотока - количество крови, протекающее через поперечное сечение всех сосудов данного калибра за единицу времени.
Линейная скорость кровотока - скорость движения отдельной частицы крови вдоль сосуда за единицу времени. В центре сосуда линейная скорость максимальна, а около стенки сосуда минимальна вследствие повышенного трения.
Время кругооборота крови - время, в течение которого кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения.В норме составляет 17-25 с. На прохождение через малый круг затрачивается около 1/5, а на прохождение через большой — 4/5 этого времени
Движущей силой кровотока но системе сосудов каждого из кругов кровообращения является разность давления крови (ΔР ) в начальном участке артериального русла (аорта для большого круга) и конечном участке венозного русла (полые вены и правое предсердие). Разность давления крови (ΔР ) в начале сосуда (Р1 ) и в конце его (Р2 ) является движущей силой тока крови через любой сосуд кровеносной системы. Сила градиента давления крови расходуется на преодоление сопротивления кровотоку (R ) в системе сосудов и в каждом отдельном сосуде. Чем выше градиент давления крови в кругу кровообращения или в отдельном сосуде, тем больше в них объемный кровоток.
Важнейшим показателем движения крови по сосудам является объемная скорость кровотока , или объемный кровоток (Q ), под которым понимают объем крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистого русла или сечение отдельного сосуда в единицу времени. Объемную скорость кровотока выражают в литрах на минуту (л/мин) или миллилитрах на минуту (мл/мин). Для оценки объемного кровотока через аорту или суммарное поперечное сечение любого другого уровня сосудов большого круга кровообращения используют понятие объемный системный кровоток. Поскольку за единицу времени (минуту) через аорту и другие сосуды большого круга кровообращения протекает весь объем крови, выброшенной левым желудочком за это время, синонимом понятия системный объемный кровоток является понятие (МОК). МОК взрослого человека в покое составляет 4-5 л/мин.
Различают также объемный кровоток в органе. В этом случае имеют в виду суммарный кровоток, протекающий за единицу времени через все приносящие артериальные или выносящие венозные сосуды органа.
Таким образом, объемный кровоток Q = (P1 — Р2) / R.
В этой формуле выражена суть основного закона гемодинамики, утверждающего, что количество крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистой системы или отдельного сосуда в единицу времени, прямо пропорционально разности давления крови в начале и в конце сосудистой системы (или сосуда) и обратно пропорционально сопротивлению току крови.
Суммарный (системный) минутный кровоток в большом круге рассчитывается с учетом величин среднего гидродинамического давления крови в начале аорты P1 , и в устье полых вен Р2. Поскольку в этом участке вен давление крови близко к 0 , то в выражение для расчета Q или МОК подставляется значение Р , равное среднему гидродинамическому артериальному давлению крови в начале аорты: Q (МОК) = P / R .
Одно из следствий основного закона гемодинамики — движущая сила тока крови в сосудистой системе — обусловлено давлением крови, создаваемым работой сердца. Подтверждением решающего значения величины давления крови для кровотока является пульсирующий характер тока крови на протяжении сердечного цикла. Во время систолы сердца, когда давление крови достигает максимального уровня, кровоток увеличивается, а во время диастолы, когда давление крови минимально, кровоток ослабляется.
По мере продвижения крови по сосудам от аорты к венам давление крови уменьшается и скорость его уменьшения пропорциональна сопротивлению кровотоку в сосудах. Особенно быстро снижается давление в артериолах и капиллярах, так как они обладают большим сопротивлением кровотоку, имея малый радиус, большую суммарную длину и многочисленные ветвления, создающие дополнительное препятствие кровотоку.
Сопротивление кровотоку, создаваемое во всем сосудистом русле большого круга кровообращения, называют общим периферическим сопротивлением (ОПС). Следовательно, в формуле для расчета объемного кровотока символ R можно заменить его аналогом — ОПС:
Q = P/ОПС.
Из этого выражения выводится ряд важных следствий, необходимых для понимания процессов кровообращения в организме, оценки результатов измерения кровяного давления и его отклонений. Факторы, влияющие на сопротивление сосуда, для тока жидкости, описываются законом Пуазейля, в соответствии с которым
где R — сопротивление; L — длина сосуда; η — вязкость крови; Π — число 3,14; r — радиус сосуда.
Из приведенного выражения вытекает, что поскольку числа 8 и Π являются постоянными, L у взрослого человека изменяется мало, то величина периферического сопротивления кровотоку определяется изменяющимися значениями радиуса сосудов r и вязкости крови η ).
Уже упоминалось о том, что радиус сосудов мышечного типа может быстро изменяться и оказывать существенное влияние на величину сопротивления кровотоку (отсюда их название — резистивные сосуды) и величину кровотока через органы и ткани. Поскольку сопротивление зависит от величины радиуса в 4-й степени, то даже небольшие колебания радиуса сосудов сильно сказываются на величинах сопротивления току крови и кровотока. Так, например, если радиус сосуда уменьшится с 2 до 1 мм, то сопротивление его увеличится в 16 раз и при неизменном градиенте давления кровоток в этом сосуде также уменьшится в 16 раз. Обратные изменения сопротивления будут наблюдаться при увеличении радиуса сосуда в 2 раза. При неизменном среднем гемодинамическом давлении кровоток в одном органе может увеличиваться, в другом — уменьшаться в зависимости от сокращения или расслабления гладкой мускулатуры приносящих артериальных сосудов и вен этого органа.
Вязкость крови зависит от содержания в крови числа эритроцитов (гематокрита), белка, липопротеинов в плазме крови, а также от агрегатного состояния крови. В нормальных условиях вязкость крови не изменяется столь быстро, как просвет сосудов. После кровопотери, при эритропении, гипопротеинемии вязкость крови понижается. При значительном эритроцитозе, лейкозах, повышенной агрегации эритроцитов и гиперкоагуляции вязкость крови способна существенно возрастать, что влечет за собой повышение сопротивления кровотоку, увеличение нагрузки на миокард и может сопровождаться нарушением кровотока в сосудах микроциркуляторного русла.
В устоявшемся режиме кровообращения объем крови, изгнанный левым желудочком и протекающий через поперечное сечение аорты, равен объему крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудов любого другого участка большого круга кровообращения. Этот объем крови возвращается в правое предсердие и поступает в правый желудочек. Из него кровь изгоняется в малый круг кровообращения и затем через легочные вены возвращается в левое сердце. Поскольку МОК левого и правого желудочков одинаковы, а большой и малый круги кровообращения соединены последовательно, то объемная скорость кровотока в сосудистой системе остается одинаковой.
Однако во время изменения условий кровотока, например при переходе из горизонтального в вертикальное положение, когда сила тяжести вызывает временное накопление крови в венах нижней части туловища и ног, на короткое время МОК левого и правого желудочков могут стать различными. Вскоре внутрисердечные и экстракардиальные механизмы регуляции работы сердца выравнивают объемы кровотока через малый и большой круги кровообращения.
При резком уменьшении венозного возврата крови к сердцу, вызывающем уменьшение ударного объема, может понизиться артериальное давление крови. При выраженном его снижении может уменьшиться приток крови к головному мозгу. Этим объясняется ощущение головокружения, которое может наступить при резком переходе человека из горизонтального в вертикальное положение.
Объем и линейная скорость токи крови в сосудах
Общий объем крови в сосудистой системе является важным гомеостатическим показателем. Средняя величина его составляет для женщин 6-7%, для мужчин 7-8% от массы тела и находится в пределах 4-6 л; 80-85% крови из этого объема — в сосудах большого круга кровообращения, около 10% — в сосудах малого круга кровообращения и около 7% — в полостях сердца.
Больше всего крови содержится в венах (около 75%) — это указывает на их роль в депонировании крови как в большом, так и в малом кругу кровообращения.
Движение крови в сосудах характеризуется не только объемной, но и линейной скоростью кровотока. Под ней понимают расстояние, на которое перемещается частичка крови за единицу времени.
Между объемной и линейной скоростью кровотока существует взаимосвязь, описываемая следующим выражением:
V = Q/Пr 2
где V — линейная скорость кровотока, мм/с, см/с; Q - объемная скорость кровотока; П — число, равное 3,14; r — радиус сосуда. Величина Пr 2 отражает площадь поперечного сечения сосуда.
Рис. 1. Изменения давления крови, линейной скорости кровотока и площади поперечного сечения в различных участках сосудистой системы
Рис. 2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла
Из выражения зависимости величины линейной скорости от объемной в сосудах кровеносной системы видно, что линейная скорость кровотока (рис. 1.) пропорциональна объемному кровотоку через сосуд(ы) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения этого сосуда(ов). Например, в аорте, имеющей наименьшую площадь поперечного сечения в большом круге кровообращения (3-4 см 2), линейная скорость движения крови наибольшая и составляет в покое около 20- 30 см/с . При физической нагрузке она может возрасти в 4-5 раз.
По направлению к капиллярам суммарный поперечный просвет сосудов увеличивается и, следовательно, линейная скорость кровотока в артериях и артериолах уменьшается. В капиллярных сосудах, суммарная площадь поперечного сечения которых больше, чем в любом другом отделе сосудов большого круга (в 500-600 раз больше поперечного сечения аорты), линейная скорость кровотока становится минимальной (менее 1 мм/с). Медленный ток крови в капиллярах создает наилучшие условия для протекания обменных процессов между кровью и тканями. В венах линейная скорость кровотока увеличивается в связи с уменьшением площади их суммарного поперечного сечения по мере приближения к сердцу. В устье полых вен она составляет 10-20 см/с, а при нагрузках возрастает до 50 см/с.
Линейная скорость движения плазмы и зависит не только от типа сосуда, но и от их расположения в потоке крови. Различают ламинарный тип течения крови, при котором ноток крови можно условно разделить на слои. При этом линейная скорость движения слоев крови (преимущественно плазмы), близких или прилежащих к стенке сосуда, — наименьшая, а слоев в центре потока — наибольшая. Между эндотелием сосудов и пристеночными слоями крови возникают силы трения, создающие на эндотелии сосудов сдвиговые напряжения. Эти напряжения играют роль в выработке эндотелием сосудоактивных факторов, регулирующих просвет сосудов и скорость кровотока.
Эритроциты в сосудах (за исключением капилляров) располагаются преимущественно в центральной части потока крови и движутся в нем с относительно высокой скоростью. Лейкоциты, наоборот, располагаются преимущественно в пристеночных слоях потока крови и совершают катящиеся движения с небольшой скоростью. Это позволяет им связываться с рецепторами адгезии в местах механического или воспалительного повреждения эндотелия, прилипать к стенке сосуда и мигрировать в ткани для выполнения защитных функций.
При существенном увеличении линейной скорости движения крови в суженной части сосудов, в местах отхождения от сосуда его ветвей ламинарный характер движения крови может сменяться на турбулентный. При этом в потоке крови может нарушиться послойность перемещения ее частиц, между стенкой сосуда и кровью могут возникать большие силы трения и сдвиговых напряжений, чем при ламинарном движении. Развиваются вихревые потоки крови, возрастает вероятность повреждения эндотелия и отложения холестерина и других веществ в интиму стенки сосуда. Это способно привести к механическому нарушению структуры сосудистой стенки и инициированию развития пристеночных тромбов.
Время полного кругооборота крови, т.е. возврата частицы крови в левый желудочек после ее выброса и прохождения через большой и малый круги кровообращения, составляет в покос 20-25 с, или примерно через 27 систол желудочков сердца. Приблизительно четверть этого времени затрачивается на перемещение крови по сосудам малого круга и три четверти — по сосудам большого круга кровообращения.
Малый круг кровообращения
Круги кровообращения - данное понятие условно, так как только у рыб круг кровообращения полностью замкнут. У всех других животных конец большого круга кровообращения является началом малого и наоборот, что не дает возможности говорить об их полной замкнутости. Фактически, оба круга кровообращения составляют единое целое кровеносное русло, в двух участках которого (правом и левом сердце), крови сообщается кинетическая энергия.
Круг кровообращения - это сосудистый путь, имеющий своё начало и конец в сердце.
Большой (системный) круг кровообращения
Структура
Начинается с левого желудочка, выбрасывающего во время систолы кровь в аорту. От аорты отходят многочисленные артерии, в результате кровоток распределяется по нескольким параллельным региональным сосудистым сетям, каждая из которых кровоснабжает отдельный орган. Дальнейшее деление артерий происходит на артериолы и капилляры. Общая площадь всех капилляров в организме человека примерно 1000 м².
После прохождения органа начинается процесс слияния капилляров в венулы, которые в свою очередь собираются в вены. К сердцу подходят две полые вены: верхняя и нижняя, которые при слиянии образуют часть правого предсердия сердца , являющееся концом большого круга кровообращения. Круговорот крови в большом круге кровообращения происходит за 24 секунды.
Исключения в структуре
- Кровообращение селезенки и кишечника . В общую структуру не входит кровообращение в кишечнике и селезенке, так как после образования селезеночной и кишечных вен, они сливаются образуя воротную вену. Воротная вена повторно распадается в печени на капиллярную сеть, а только после этого кровь поступает к сердцу.
- Кровообращение почки . В почке, так же существуют две капиллярные сети - артерии распадаются на приносящие артериолы капсулы Шумлянского-Боумена, каждая из которых распадается на капилляры и собирается в выносящую артериолу. Выносящая артериола доходит до извитого канальца нефрона и повторно распадается на капиллярную сеть.
Функции
Кровоснабжение всех органов организма человека, в том числе легких.
Малый (легочный) круг кровообращения
Структура
Начинается в правом желудочке, выбрасывающем кровь в легочный ствол. Легочный ствол делится на правую и левую легочную артерию. Артерии дихотомически делятся на долевые, сегментарные и субсегментарные артерии. Субсегментарные артерии делятся на артериолы, распадающиеся на капилляры. Отток крови идет по венам, собирающемся в обратном порядке, которые в количестве 4-х штук впадают в левое предсердие. Круговорот крови в малом круге кровообращения происходит за 4 секунды.
Малый круг кровообращения впервые был описан Мигелем Серветом в XVI веке в книге «Восстановление христианства».
Функции
- Теплоотдача
Функцией малого круга не является питание легочной ткани.
«Дополнительные» круги кровообращения
В зависимости от физиологического состояния организма, а так же практической целесообразности иногда выделяют дополнительные круги кровообращения:
- плацентарный,
- сердечный.
Плацентарный круг кровообращения
Существует у плода, находящегося в матке.
Кровь, не полностью насыщенная кислородом , отходит через пупочную вену, проходящую в пуповине. Отсюда, большая часть крови поступает через венозный проток в нижнюю полую вену, смешиваясь с неоксигенированной кровью от нижней части тела. Меньшая часть крови поступает в левую ветвь воротной вены, проходит через печень и печеночные вены и поступает в нижнюю полую вену .
По нижней полой вене течет смешанная кровь, насыщение которой кислородом составляет около 60 %. Почти вся эта кровь поступает через овальное отверстие в стенке правого предсердия в левое предсердие. Из левого желудочка кровь выбрасывается в большой круг кровообращения.
Кровь из верхней полой вены сначала поступает в правый желудочек и легочный ствол. Так как легкие находятся в спавшемся состоянии, давление в легочных артериях больше, чем в аорте, и практически вся кровь проходит через артериальный (Боталлов) проток в аорту . Артериальный проток впадает в аорту после отхождения от нее артерий головы и верхних конечностей, что обеспечивает их более обогащенной кровью. В лёгкие поступает очень малая часть крови, которая в дальнейшем поступает в левое предсердие.
Часть крови (~60 %) из большого круга кровообращения, через две пупочные артерии поступает в плаценту; остальная часть - к органам нижней части тела.
Сердечный круг кровообращения или коронарная система кровообращения
Структурно является частью большого круга кровообращения, но в связи с важностью органа и его кровоснабжения иногда можно встретить упоминание об этом круге в литературе.
Артериальная кровь к сердцу поступает по правой и левой коронарной артерии. Они начинаются у аорты выше её полулунных клапанов. От них отходят более мелкие ветви, которые заходят в мышечную стенку ветвятся до капилляров. Отток венозной крови происходит в 3 вены: большая, средняя, малая, вена сердца. Сливаясь они образуют венечный синус и он открывается в правое предсердие.
Wikimedia Foundation . 2010 .