CC BY
13УДК: 612.1/.8
ЛЕКЦИИ ПО НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ. ЛЕКЦИЯ №11. ТЕМА: ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ИХ ФУНКЦИЮ. ЗАКОН ГАГЕНА-ПУАЗЕЙЛЯ В ГЕМОДИНАМИКЕ. ЭЛАСТИЧНОСТЬ СОСУДОВ И НЕПРЕРЫВНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ КРОВИ. АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕГО ВЕЛИЧИНУ
ШУКУРОВ ФИРУЗ АБДУФАТТОЕВИЧ доктор медицинских наук, профессор кафедры нормальной физиологии Таджикского государственного медицинского университета имени Абу али ибни Сино, г. Душанбе, Республика
Таджикистан ORCID Ю 0000-0003-4665-546Х ХАЛИМОВА ФАРИЗА ТУРСУНБАЕВНА доктор медицинских наук, ассистент кафедры нормальной физиологии Таджикского государственного медицинского университета имени Абу али ибни Сино, г. Душанбе, Республика
Таджикистан. ORCЮ Ю 0000-0001-9310-7699 АННОТАЦИЯ
Цель - знать влияние строение сосудистой системы на функцию; применение закона Гагена-Пуазейля в клинике; рассмотреть факторы, влияющие на изменение АД и основных показателей гемодинамики в различных отделах сосудистой системы. Задачи -
а) показать применение закона Гагена-Пуазейля в клинике;
б) указать на закономерность изменения объемной и линейной скорости, сопротивления, сечения, давления в различных отделах сосудистой системы;
в) рассмотреть факторы, влияющие на величину АД с позиций различных форм гипертензии;
г) дать характеристику всех волн, возникающих на кривой
АД.
Ключевые слова: строение сосудистой системы, закон Гагена-Пуазейля, объемная скорость кровотока, нормальная физиология
LECTURES ON NORMAL PHYSIOLOGY. LECTURE №11. TOPIC: FEATURES OF THE VASCULAR SYSTEM STRUCTURE
AFFECTING THEIR FUNCTION. HAGEN-POISEIL LAW IN HEMODYNAMICS. VASCULAR ELASTICITY AND BLOOD FLOW CONTINUITY. BLOOD PRESSURE AND FACTORS AFFECTING ITS
MAGNITUDE SHUKUROV FIRUZ ABDUFA TTOEVICH Doctor of Medical Sciences, Professor, Department of Normal Physiology, Abu Ali Ibni Sino Tajik State Medical University, Dushanbe, Republic of Tajikistan ORCID ID 0000-0003-4665-546X KHALIMOVA FARIZA TURSUNBAEVNA Doctor of Medical Sciences, Assistant, Department of Normal Physiology, Abu Ali Ibni Sino Tajik State Medical University, Dushanbe, Republic of Tajikistan. ORCID ID 0000-0001-9310-7699 ABSTRACT
The goal is to know the effect of the structure of the vascular system on function; application of the Gagen-Poiseil law in the clinic; consider factors affecting changes in BP and main hemodynamic parameters in different parts of the vascular system.
Tasks -
a) show the application of the Gagen-Poiseil law in the clinic;
b) indicate the regularity of changes in volumetric and linear velocity, resistance, section, pressure in various parts of the vascular system;
c) consider the factors affecting the BP value from the standpoint of various forms of hypertension;
d) characterize all waves occurring on the BP curve. Keywords: structure of vascular system, Gagen-Poiseil's law,
volumetric flow rate, normal physiology
НОРМАЛ ФИЗИОЛОГИЯ БУЙИЧА МАЪРУЗАЛАР. МАЪРУЗА №11. МАВЗУ: ТОМИРЛИ ТИЗИМНИНГ ФУНКЦИЯСИГА ТАЪСИР ЭТУВЧИ ХУСУСИЯТЛАРИ. ГЕМОДИНАМИКАДА ГАГЕН-ПУАЗЕЙЛНИНГ КОНУНИ. ТОМИРЛАР ЭЛАСТИКЛИГИ ВА КОННИНГ ТУХТОВСИЗ ХАРАКАТИ. АРТЕРИАЛ КОН босими ВА УНГА ТАЪСИР ЭТУВЧИ ОМИЛЛАР
ШУКУРОВ ФИРУЗ АБДУФАТТОЕВИЧ Т.ф.д., нормал физиология кафедраси профессори, Абу али ибни Сино номидаги Тожикистон давлат тиббиёт университети, Душанбе ш., Тожикистон Республикаси.
ORCID ID 0000-0003-4665-546X ХАЛИМОВА ФАРИЗА ТУРСУНБАЕВНА Т.ф.д., нормал физиология кафедраси ассистенти, Абу али ибни Сино номидаги Тожикистон давлат тиббиёт университети, Душанбе ш., Тожикистон Республикаси.
ORCID ID 0000-0001-9310-7699 АННОТАЦИЯ
Максад - томирли тизим тузилишининг унинг функциясига таъсири; амалиётда Гаген-Пуазейл цонунининг цулланилиши; томирли тизимнинг турли цисмларида артериал цон босимига ва турли гемодинамик курсаткичларга таъсир этувчи омиллар.
Вазифалар -
а) амалиётда Гаген-Пуазейл цонунининг цулланилишини курсатиш;
б) томирли тизимнинг турли цисмларида цажмли ва чизицли тезликнинг, царшиликнинг, кесишманинг, босимнинг узгариш цонуниятларини курсатиш;
в) гипертензиянинг турли шаклларидан келиб чициб АБ катталигига таъсир этувчи омилларни куриб чициш;
г) АБ эгрилигида пайдо булувчи турли тулцинларга тавсиф бериш.
Калит сузлар: томирли тизимнинг тузилиши, Гаген-Пуазейл цонуни, цон оцимининг х,ажм тезлиги, нормал физиология
Цель - знать влияние строение сосудистой системы на функцию; применение закона Гагена-Пуазейля в клинике; рассмотреть факторы, влияющие на изменение АД и основных показателей гемодинамики в различных отделах сосудистой системы.
Задачи -
а) показать применение закона Гагена-Пуазейля в клинике;
б) указать на закономерность изменения объемной и линейной скорости, сопротивления, сечения, давления в различных отделах сосудистой системы;
в) рассмотреть факторы, влияющие на величину АД с позиций различных форм гипертензии;
г) дать характеристику всех волн, возникающих на кривой АД.
Содержание:
Особенности строения сосудистой системы обеспечивает их функцию.
1) аорта, легочная артерия и крупные артерии в своем среднем слое содержат большое количество эластических волокон, что и определяют их основную функцию - эти сосуды называют амортизирующими, или упруго-растяжимые, то есть сосуды эластического типа. Во время систолы желудочков происходит растяжение эластических волокон и образуется аортальная «компрессионная камера» благодаря которой не происходит резкого подъема артериального давления во время систолы.
Аортальная компрессинная камера - это функциональное образование, которое образуется во время систолы желудочков, благодаря большому количеству эластических волокон в среднем слое стенки аорты. Во время систолы желудочков часть энергии сердца расходуется на растяжение эластических волокон аорты, благодаря чему образуется аортальная компрессионная камера - это потенциальная энергия. Другая часть энергии сердца расходуется на придание скорости кровотоку - это кинетическая энергия. Во время диастолы желудочков сердца потенциальная энергия компрессионной камеры аорты переходит в кинетическую энергию скорости кровотока. Таким образом, благодаря аортальной компрессионной камере прерывистый поток крови из сердца (во время систолы есть кровоток, во время диастолы - нет) превращается в непрерывный поток крови в сосудах (наличие кровотока во время систолы и диастолы желудочков).
Таким образом, благодаря эластическим свойствам аорты, легочной артерии и крупных артерий прерывистый ток крови из сердца (во время систолы есть выход крови из желудочков, во время диастолы нет) превращается в непрерывный ток крови по сосудам.
Движение крови из сердца пульсирующее и прерывистое: во время систолы кровь выходит из желудочков, а во время диастолы нет крови. В артериальной части сосудистой системы движение
крови пульсирующее и непрерывное. Непрерывность движения крови в артериальной части осуществляется за счет аортальной компрессионной камеры, которая образуется во время систолы желудочков благодаря наличию большого количества эластических волокон в среднем слое аорты. Эта камера во время систолы желудочков заполняется кровью, выход которой осуществляется во время диастолы желудочков. В капилярной части движение крови непульсирующее и непрерывное, а в венозной части сосудистой системы движение крови слабо пульсирующее (за счет периодических застойных явлений, происходящих в процессе одного сердечного цикла) и непрерывное.
Кроме этого, освобождение крови из "'«компрессионной камеры" во время диастолы способствует тому, что давление в артериальной части сосудистой системы не падает до нуля;
2) средние и мелкие артерии, артериолы (мельчайшие артерии) и прекапиллярные сфинктеры в своем среднем слое содержат большое количество мышечных волокон, поэтому они оказывают наибольшее сопротивление току крови - их называют резистивными сосудами. Это особенно относится к артериолам, поэтому эти сосуды И.М. Сеченов назвал «кранами» сосудистой системы. От состояния мышечного слоя этих сосудов зависит кровенаполнение капилляр;
3) капилляры состоят из одного слоя эндотелия, благодаря этому в этих сосудах происходит обмен веществ, жидкости и газов -эти сосуды называются обменными. Капилляры не способны к активному изменению своего диаметра, который изменяется за счет состояния пре- и посткапиллярных сфинктеров;
4) вены в своем среднем слое содержат малое количество мышечных и эластических волокон, поэтому они обладают высокой растяжимостью и способны вмещать большие объемы крови (75 -
80% всей циркулирующей крови находится в венозной части сосудистой системы) - эти сосуды называют емкостными;
5) артерио-венозные анастамозы (шунтирующие сосуды) -это сосуды соединяющие артериальную и венозную части сосудистого русла, минуя капилляры. При открытых артерио-венозных анастамозов кровоток через капилляры либо резко уменьшается, либо полностью прекращается. Состояние шунтов отражается и на общем кровотоке. При открытии анастамозов увеличивается давление в венозном русле, что увеличивает приток к сердцу, а, следовательно, и величину сердечного выброса.
ЗАКОН ГАГЕНА-ПУАЗЕЙЛЯ В ГЕМОДИНАМИКИ
Гемодинамика - это раздел науки, изучающий механизмы движения крови в сердечно-сосудистой системе. По закону Гагена количество протекающей жидкости через определенный участок трубочки зависит от следующих факторов:
1) от градиента давления (разницы давления в начальной и конечной части трубочки) - чем больше градиент давления, тем больше количество протекающей жидкости;
2) от длины трубочки - чем больше длина трубочки, тем меньше объем протекающей жидкости;
3) от поперечного сечения - отмечается прямая зависимость от радиуса в четвертой степени;
4) от вязкости протекающей жидкости - чем больше вязкость, тем меньше объем протекающей жидкости;
5) от времени - чем больше время, тем больше объем протекающей жидкости. Коофициент пропорциональности при этом соответствует п/8. Сопротивление току жидкости по трубочкам изучал Пуазейль и определил, что сопротивление зависит от следующих факторов:
1) вязкости жидкости, - чем больше вязкость, тем больше сопротивление;
2) от радиуса трубки в четвертой степени - чем больше радиус, тем меньше сопротивление;
3) от длины трубки - чем больше длина трубки, тем больше сопротивление. Коофициент пропорцианальности при этом соответствует 8/п. Таким образом объединяя закономерности Гагена и Пуазейля получаем, что количество жидкости, протекающее через любую трубу (AV), прямо пропорционально разности давлений в начале (Pi) и в конце (Р2) трубы, времени и обратно пропорционально сопротивлению (R) току жидкости: AV = (Pi - Р2) х t/R. В клинике вместо объема протекающей жидкости используют объемную скорость, то есть объем протекающей крови через определенное сечение сосуда за единицу времени: Q = AV/t. С другой стороны следует иметь в виду, что давление в конце данной системы (большого круга кровообращения), то есть в месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю. В этом случае закон Гагена-Пуазейля применительно клинике можно записать в виде следующего уравнения: Q = P/R - количество крови, изгнанное сердцем в минуту прямо пропорционально среднему давлению в аорте и обратно пропорционально величине сосудистого сопротивления. Из этого уравнения следует, что Р = QxR, то есть давление в устье аорты прямо пропорционально МОК и величине периферического сопротивления.
Давление в различных отделах сосудистой системы зависит от сопротивления: чем больше сопротивление, тем меньше давление.
В каждом последующем сосуде сопротивление слагается из сопротивления данного сосуда и суммы сопротивлений предыдущих сосудов. Самое маленькое сопротивление в аорте, так как этот сосуд
ближе всего к сердцу (насосу) - здесь самое большое давление (100 мм рт.ст.). Самое большое сопротивление в полых венах - дальше всего от сердца (насоса), поэтому здесь самое маленькое давление (-5 мм рт.ст.). Часть энергии сердца расходуется на давление на стенку сосуда, а часть - на преодоление сопротивления: чем ближе сосуд к сердцу (аорта), тем больше энергии тратится на давление и меньше на преодоление сопротивления; чем дальше сосуд от сердца (полые вены), тем меньше энергии остается на давление и больше расходуется на преодоление сопротивления. Из рисунка видно, что наибольший перепад давления (разница между давлением вначале сосуда и в конце) отмечается в артериолах. Это связано с тем, что в среднем слое артериол наибольшее количество гладкомышечных клеток и артериолы вызывают наибольшее сопротивление току крови.
Часть энергии сердца расходуется на преодоление сопротивления, оказываемое сосудами, другая часть идет на давление, оказываемое на стенку сосуда: чем больше энергии расходуется на преодоление сопротивления, тем меньше остается на давление. Чем дальше сосуды от сердца (насоса), тем больше сопротивление - самое маленькое сопротивление в аорте и самое большое суммарное сопротивление в полых венах. По мере удаления от насоса сопротивление увеличивается и давление падает. Таким образом, давление в различных отделах сосудистой системы обратно пропорциональна сопротивлению: чем больше сопротивление, тем меньше давление. Давление в артериях эластического типа падает плавно. Наибольшее сопротивление току крови оказывают артериолы, так как они богаты мышечным слоем, поэтому наибольший перепад давления отмечается в начальной и конечной части артериол. Начиная с капилляр (5) давление плавно уменьшается до полых вен, где давление отрицательное (ниже
атмосферного) и составляет -5 мм рт.ст. Таким образом, градиент давления, обеспечивающее движение крови по сосудам большого круга кровообращения, составляет 100 - (-5) = 105 мм рт.ст. Следует отметить, что системное артериальное давление (отмечаемое в системе артериальных сосудов от аорты до артериол) прямо пропорционально сопротивлению, что вытекает из формулы Гагена-Пуазейля: (Р1-Р2) = QxR, где (Р1-Р2) - это градиент давления в начале аорты и в начале артериол, то есть среднее давление в артериальной части сосудистой системы. При сокращении мышечного слоя артериол они суживаются и резко увеличивается сопротивление току крови, отток крови из артерий уменьшается, и давление в них повышается, то есть в данном случае между давлением и сопротивлением зависимость прямая: чем больше сопротивление, тем больше давление.
Объемная скорость (количество крови, протекающее через поперечное сечение сосуда за единицу времени - Q), или МОК в различных отделах сосудистой системы не изменяется и определяется работой сердца (МОК = ЧСС х СОК): через суммарный просвет любой части сосудистой системы за единицу времени проходит одинаковое количество крови (Q1 = Q2 = Q3 = const.).
Суммарное сечение сосудов обратно-пропорциональна линейной скорости: чем меньше суммарное сечение, тем больше линейная скорость в сосуде. Самое маленькое сечение в аорте, поэтому здесь самая высокая линейная скорость и составляет 0,5 м/сек. Самое большое суммарное сечение в капиллярах (в 400-600 раз больше, чем в аорте), поэтому здесь самая маленькая линейная скорость и составляет 0,001 м/с. Суммарное сечение двух полых вен в два раза больше сечения аорты, поэтому линейная скорость в полых вена приблизительно в два раза меньше и составляет около 0,25 м/сек.
Объемная скорость ^-количество крови пройденное через поперечное сечение сосуда в единицу времени) во всех сосудах одинаковая, так как эта скорость зависит от ЧСС и систолического объема крови ^ = ЧСС х сок), то есть от работы сердца. Если из желудочков сердца в минуту выходит 5 л крови, то через суммарное сечение каждого сосуда в одну мин проходит 5 л крови.
Количество крови, протекающее через сосуд определенной длины, можно определить через поперечное сечение и длину этого сосуда: Q = 1хпг2/1 Поперечное сечение обозначим через S, а 1л есть линейная скорость (расстояние, пройденное частицей крови вдоль сосуда за единицу времени) и ее можно обозначить как V. Учитывая, что объемная скорость в различных отделах сосудистой системы есть величина постоянная, мы имеем V1хS1 = V2хS2 = сonst., или WS1 = V2/S2, то есть линейная скорость обратно пропорциональна суммарному поперечному сечению сосудов. Наименьшее сечение в аорте и здесь самая большая линейная скорость (0,5 м/с). Наибольшее суммарное сечение в капиллярах (в 600 раз больше сечения аорты) и здесь наименьшая линейная скорость (0,02 м/с). Суммарное сечение полых вен в два раза (две полые вены) больше, чем сечение аорты и линейная скорость в полых венах в два раза меньше (0,25 м/^. Следует отметить, что средняя линейная скорость зависит от суммарного сечения сосудов. В действительности линейная скорость различна для частиц крови, продвигающихся в центре потока (вдоль продольной оси сосуда) и у сосудистой стенки. В центре сосуда линейная скорость максимальна, около стенки сосуда она минимальна в связи с тем, что здесь особенно велико трение частиц крови о стенку. Таким образом, линейная скорость в отдельных сосудах зависит от сопротивления, а средняя линейная скорость в различных отделах сосудистой системы зависит от суммарного сечения.
Список литературы:
1.Атлас по нормальной физиологии \ Под ред. Н.А. Агаджаняна. - М. Высшая школа, 1987. - 351 с.
2.Шукуров Ф.А. Физиология Человека. Душанбе, 2009, 320 с.
3.Шукуров Ф., Халимова Ф. Физиология в схемах и рисунках.Chisinau Lap Lambert 2022, 153 c.
