Характер течения крови в норме

Движение крови в организме в основном ламинарное. Однако при определенных условиях кровоток может приобретать и турбулентный характер. Анализ формулы (9.22) позволяет предсказать эти условия. Действительно, турбулентности могут проявляться в полостях сердца (велико значение d). По- видимому, их наличие здесь физиологически целесообразно, поскольку возникающие завихрения приводят к перемешиванию порций крови, поступавших из малого круга кровообращения в левый желудочек сердца, и, следовательно, способствуют более равномерному обогащению кислородом крови, выталкиваемой затем в большой круг кровообращения. Сравнительно небольшие завихрения могут возникать в аорте и вблизи клапанов сердца (здесь велико и значение скорости движения крови).

При интенсивной физической нагрузке скорость движения крови увеличивается и это может вызвать турбулентности в кровотоке.

Из формулы (9.22) следует также, что с уменьшением вязкости турбулентный характер течения жидкости может проявляться и при меньших скоростях ее движения. Поэтому при некоторых патологических процессах, приводящих к аномальному снижению вязкости крови, кровоток в крупных кровеносных сосудах может стать турбулентным.

Следует иметь в виду, что значение критического числа Рейнольдса 2300 получено для гладких труб и ньютоновской жидкости. Для крови ReKp имеет меньшее значение и по различным литературным данным составляет около 900-1600.

Кроме того, кровеносный сосуд в ряде случаев нельзя моделировать гладкой трубой. Например, при наличии атеросклеротических бляшек в просвете сосудов имеются локальные сужения, приводящие к возникновению турбулентности в течении крови. Наличие турбулентности в кровотоке может быть обнаружено по шумам, прослушиваемым с помощью фонендоскопа.

Турбулентное течение крови по сосудам создает повышенную нагрузку на сердце, что способствует развитию патологических процессов в сердечно-сосудистой системе.

Средняя вязкость крови, измеренная капиллярным вискозиметром, в норме составляет 4-5 мПа-с. При различных патологиях значения вязкости крови могут изменяться от 1,7 до 22,9 мПа-с. Отношение вязкости крови к вязкости воды называют относительной вязкостью крови.

Следует подчеркнуть, что приведенные численные значения характеризуют среднюю вязкость крови в крупных кровеносных сосудах, точнее, вязкость проб крови вне организма, измеренную капиллярными методами (см. 9.4.2). Неоднородность состава крови, специфика строения и разветвления кровеносных сосудов приводят к довольно сложным изменениям вязкости крови, движущейся по сосудистой системе. Проанализируем основные факторы, влияющие на вязкость крови в живом организме.

Температура. В нормальных условиях температура тела поддерживается постоянной благодаря системе терморегуляции организма, в которой кровь сама играет роль теплоносителя. При повышении температуры должна уменьшаться и вязкость крови. По-видимому, это могло бы несколько уменьшить нагрузку на сердце при развитии в организме патологических процессов, сопровождающихся повышением температуры тела как защитной реакции организма. В переохлажденных участках организма вязкость крови повышается, кровоток затрудняется, ухудшается питание тканей, что ведет к развитию в них патологических процессов. Следует учесть, что изменение температуры может приводить к изменению степени агрегации эритроцитов и вызывать другие изменения в структуре крови. Поэтому температурные изменения вязкости при патологических процессах достаточно сложны. Температурный фактор необходимо учитывать и при лечебных воздействиях, в частности при использовании гипертермии для лечения ряда заболеваний, т.е. повышения температуры всего тела или отдельных его частей за счет нагревания различными методами.

Гематокрит. Этот показатель представляет собой отношение объема эритроцитов (Иэр) к объему крови (FKp), в котором они содержатся. В норме Уэр/Укр «0,4. Оказалось, что с повышением гематокрита вязкость крови возрастает. Увеличение гематокрита может происходить как из-за увеличения концентрации эритроцитов, их агрегации, так и за счет увеличения их размеров.

Известно, что вязкость венозной крови выше, чем артериальной. Это обусловлено тем, что эритроциты венозной крови содержат углекислый газ и имеют форму, близкую к сферической, тогда как в артериальной крови эритроциты имеют форму тора и соответственно меньший объем. Благодаря этому гематокрит и соответственно вязкость венозной крови выше, чем артериальной.

Скорость сдвига (градиент скорости). Линейная скорость крови и диаметры кровеносных сосудов в различных участках сосудистой системы изменяются очень сильно. Следовательно, существенно отличаются и скорости сдвига в

Рис. 9.15. Зависимость вязкости крови от скорости сдвига

потоке движущейся крови. Поскольку кровь является неньютоновской жидкостью, то и ее вязкость, зависящая от скорости сдвига, будет различной в разных отделах системы кровообращения.

Из графика зависимости вязкости крови от скорости сдвига (рис. 9.15) [19], видно, что при скоростях сдвига выше 100 с’ проявление неньютоновского характера движения крови незначительно и ее вязкость соответствует приведенным выше значениям 4-5 мПас. Однако при малых скоростях сдвига, меньших 1 с-1, эффективная вязкость весьма резко возрастает.

Рис. 9.16. Реальный профиль скорости неньютоновской жидкости [12]

Организация эритроцитов в потоке крови. Существуют довольно сложные и не до конца выясненные механизмы, приводящие к снижению вязкости движущейся крови. Они связаны с перераспределением концентрации эритроцитов в потоке движущейся крови. Если бы по сосуду двигалась однородная ньютоновская жидкость, то скорость ее частиц по оси сосуда была бы максимальной, а у стенок — минимальной. Соединяя концы векторов скорости различных частиц жидкости, получим линию — профиль скорости. Для ньютоновской жидкости он имеет вид параболы, а для крови, движущейся по сосудам, профиль скоростей существенно «уплощается» (рис. 9.16). Это происходит по нескольким причинам. У стенки сосуда возникают большие градиенты скорости и, следовательно, большие деформации сдвига, которые «выталкивают» эритроциты в область меньших сдвиговых деформаций, т.е. к центру сосуда, где градиент скорости значительно меньше. Концентрация эритроцитов и соответственно вязкость крови возрастают к центру сосуда, что и приводит к «уплощению» профиля скоростей. Одновременно у стенок сосуда образуется тонкий пристеночный слой плазмы крови, не содержащий эритроцитов и поэтому обладающий низкой вязкостью. В итоге эритроциты продвигаются по сосуду как бы в оболочке из плазмы, что уменьшает трение крови о стенки и облегчает движение крови по сосудам.

Движущей силой кровотока является энергия, задаваемая сердцем потоку крови и градиент давления в начале и конце каждого из кругов кровообращения.

Большой круг кровообращения. Из аорты /сАД-100мм.рт.ст./ кровь течет в систему артерий/80 мм.рт.ст./, артериол/40-60 мм.рт.ст./, в систему капилляров /15-25 мм.рт.ст./. Паралелльно по мере увеличение площади и объема сосудистого русла нарастает сопротивление кровотоку. В аорте оно составляет 6,4*101 дин.с.см-5, в крупных артериях-3*103, в средних и мелких артериях 1,2-1,6*105, в артериолах – 2*1010. Особенно большой скачок увеличения сопротивления кровотоку приходиться на артериолы.

Паралелльно увеличивается объем сосудистого русла и уменьшается линейная скорость кровотока. В аорте объем в 500-600 раз меньше чем в капиллярах, линейная скорость – в аорте 50 см/с, а в капиллярах 0,5-1 мм/с. Малый круг кровообращения :венулы/12-15 мм.рт.ст./, средние вены/3-5 мм.рт.ст./,полые вены/1-3 мм.рт.ст./, правое предсердие в диастолу/центральное венозное давление/-0. Аналогичная зависимость/как и в артериальной системе/ между объемом сосудистого русла и линейной скоростью кровотока в венозной системе. Только там обратная закономерность. С начало венозное русло широкое и постепенно суживается. Меняется и линейная скорость от 1 см/с в венулах до 33 см/с в полых венах.

В норме для кровообращения характерен ламинарный ток крови, т.е. в крови образуются слои, в которых частицы двигаются паралелльно оси сосуда с относительно постоянной скоростью, при чем частицы находящиеся в центре сосуда движутся с максимальной скоростью, которая постепенно убывает от слоя к слою к стенке сосуда. Профиль скоростей частиц имеет форму параболы.Средняя скорость частиц равна половине максимальной.

При достижении критической скорости движения крови/число Рейнольдса, которое отражает зависимость между средней скоростью, диаметром сосуда, плотность и вязкостью, при этом превышает 2000/, ламинарность нарушается, образуются завихрения, слои смешиваются кровоток приобретает характер турбулентного. Турбулентность потока, как правило, возникает при сужении просвета сосуда, при этом значительно возрастает гидродинамическая нагрузка на эпителий сосудов, другие элементы сосудистой стенки, что приводит к дальнейшим ее патологическим изменениям.

Движение крови по сосудам характеризуется тремя показателями:

1.Кровяное давление– это давление крови на стенку сосуда и впереди лежащую порцию крови. Определяется соответствием объема кровеносного сосуда и крови в нем находящейся. Различают давление в аорте, артериальное давление, давление в мелких артериях и артериолах, капиллярное давление, венозное давление/в крупных и мелких венах/, центральное венозное давление/в правом предсердии, кроме того отдельно выделяют- давление в артериях и венах малого круга кровообращения.

2. Объемная скоростью кровотока(ОСК)- количество крови, которое проходит через поперечное сечение сосуда за единицу времени. Системная ОСК на любом участке сосудистого русла постоянна, т.е. за единицу времени через общее сечение капиллярного ложе проходит такое же количество крови как и через аорту. ОСК в отдельном сосуде при прочих равных условиях зависит от площади поперечного сечения сосуда. Чем она больше, тем больше ОСК в сосуде.

3. Линейная скорость кровотока (ЛСК) – это скорость перемещения частиц крови вдоль стенки сосуда за единицу времени и рассчитывается по формуле:

, где ОСК- объемная скорость кровотока в сосуде, а знаменатель- площадь поперечного сечения сосуда. ЛСК наибольшая в аорте (0,5-0,6 м/сек), наименьшая на уровне капилляров (0,5-1мм/сек). ЛСК обратно пропорциональна суммарному поперечному сечению сосудов.

58. Сосудистый тонус…

Сосудистый тонус– длительное напряжение сосуди­стой стенки, которое обеспечивает оптимальную емкость со­судистого русла, а также создает дополнительное сопротив­ление кровотоку.

Существуют два вида сосудистого тонуса:

– базальный (миогенный);

– неврогенный.