В (начало в пред. номере) были изложены основные методические подходы к исследованию периферических сосудов, обозначены основные количественные допплеросонографические параметры кровотока, перечислены и продемонстрированы типы потоков. Во II части работы на основе собственных данных и литературных источников приведены основные количественные показатели кровотока в различных сосудах в норме и при патологии.
Результаты исследования сосудов в норме
В норме контур стенок сосудов четкий, ровный, просвет эхонегативный. Ход магистральных артерий прямолинейный. не превышает 1 мм (по данным некоторых авторов - 1,1 мм). При любых артерий в норме выявляется ламинарный кровоток (рис. 1).
Признак ламинарного кровотока - наличие "спектрального окна". Следует отметить, что при недостаточно точно скорригированном угле между лучом и потоком крови "спектральное окно" может отсутствовать и при ламинарном кровотоке. При допплерографии артерий шеи получается спектр, характерный для этих сосудов. При исследовании артерий конечностей выявляется магистральный тип кровотока. В норме стенки вен тонкие, стенка, прилежащая к артерии, может не визуализироваться. В просвете вен посторонних включений не определяется, в венах нижних конечностей визуализируются клапаны в виде тонких структур, колеблющихся в такт с дыханием. Кровоток в венах фазный, отмечается синхронизация его с фазами дыхательного цикла (рис. 2, 3). При проведении дыхательной пробы на бедренной вене и при проведении компрессионных проб на подколенной вене не должна регистрироваться ретроградная волна продолжительностью более 1,5 сек. Далее приведены показатели кровотока в различных сосудах у здоровых лиц (табл. 1-6). Стандартные доступы при допплеро-сонографии периферических сосудов показаны на рис. 4.
Результаты исследования сосудов при патологии
Острая артериальная непроходимость
Эмболии
. На сканограмме эмбол выглядит как плотная округлая структура. Просвет артерии выше и ниже эмбола однородный, эхонегативный, не содержит дополнительных включений. При оценке пульсации выявляется увеличение ее амплитуды проксимальнее эмболии и ее отсутствие дистальнее эмболии. При допплерографии ниже эмбола определяется измененный магистральный кровоток либо кровоток не выявляется.
Тромбозы.
В просвете артерии визуализируется неоднородная эхоструктура, ориентированная вдоль сосуда. Стенки пораженной артерии как правило уплотнены, имеют повышенную эхогенность. При допплерографии выявляется магистральный измененный или коллатеральный кровоток ниже места окклюзии.
Хронические артериальные стенозы и окклюзии
Атеросклеротическое поражение артерии. Стенки сосуда, пораженного атеросклеротическим процессом, уплотнены, имеют повышенную эхогенность, неровный внутренний контур. При значительном стенозе (60%) ниже места поражения на допплерограмме регистрируется магистральный измененный тип кровотока. При стенозе появляется турбулентный поток. Выделяют следующие степени стеноза в зависимости от формы спектра при регистрации допплерограммы над ним:
- 55-60% - на спектрограмме - заполнение спектрального окна, максимальная скорость не изменена или повышена;
- 60-75% - заполнение спектрального окна, повышение максимальной скорости, расширение контура огибающей;
- 75-90% - заполнение спектрального окна, уплощение профиля скоростей, нарастание ЛСК. Возможен реверсивный поток;
- 80-90% - спектр приближается к прямоугольной форме. "Стенотическая стена";
- > 90% - спектр приближается к прямоугольной форме. Возможно снижение ЛСК.
При окклюзии атероматозными массами в просвете пораженного сосуда выявляются яркие, однородные массы, контур сливается с окружающими тканями. На допплерограмме ниже уровня поражения выявляется коллатеральный тип кровотока.
Аневризмы выявляются при сканировании вдоль сосуда. Различие в диаметре расширенного участка более чем в 2 раза (хотя бы на 5 мм) по сравнению с проксимальным и дистальным отделами артерии дает основание для установления аневризматического расширения.
Допплерографические критерии окклюзии артерий брахицефальной системы
Стеноз внутренней сонной артерии.
При каротидной допплерографии при одностороннем поражении выявляется значительная асимметрия кровотока за счет снижения его со стороны поражения. При стенозах выявляется повышение скорости Vmax за счет турбулентности потока.
Окклюзия общей сонной артерии.
При каротидной допплерографии выявляется отсутствие кровотока в ОСА и ВСА на стороне поражения.
Стеноз позвоночной артерии.
При одностороннем поражении выявляется асимметрия скорости кровотока более 30%, при двустороннем поражении - снижение скорости кровотока ниже 2-10 см/сек.
Окклюзия позвоночной артерии.
Отсутствие кровотока в месте локации.
Допплерографические критерии окклюзий артерий нижних конечностей
При допплерографической оценке состояния артерий нижних конечностей анализируют допплерограммы, полученные в четырех стандартных точках (проекция скарповского треугольника, на 1 поперечный палец медиальнее середины пупартовой связки подколенная ямка между медиальной лодыжкой и ахилловым сухожилием на тыле стопы по линии между 1 и 2 пальцами) и индексы регионального давления (верхняя треть бедра, нижняя треть бедра, верхняя треть голени, нижняя треть голени).
Окклюзия терминального отдела аорты.
Во всех стандартных точках на обеих конечностях регистрируется кровоток коллатерального типа.
Окклюзия наружной подвздошной артерии.
В стандартных точках на стороне поражения регистрируется коллатеральный кровоток.
Окклюзия бедренной артерии в сочетании с поражением глубокой артерии бедра.
В первой стандартной точке на стороне поражения регистрируется магистральный кровоток, в остальных - коллатеральный.
Окклюзия подколенной артерии
- в первой точке кровоток магистральный, в остальных - коллатеральный, при этом РИД на первой и второй манжетах не изменен, на остальных - резко снижен (см. рис. 4).
При поражении артерий голени кровоток не изменен в первой и второй стандартных точках, в третьей и четвертой точках -коллатеральный. РИД не изменен на первой-третьей манжетах и резко снижается на четвертой.
Заболевания периферических вен
Острый окклюзивный тромбоз.
В просвете вены определяются мелкие плотные, однородные образования, заполняющие весь ее просвет. Интенсивность отражения различных участков вены однородная. При флотирующем тромбе вен нижних конечностей в просвете вены - яркое, плотное образование, вокруг которого остается свободный участок просвета вены. Верхушка тромба имеет большую отражательную способность, совершает колебательные движения. На уровне верхушки тромба вена расширяется в диаметре.
Клапаны в пораженной вене не определяются. Над верхушкой тромба регистрируется ускоренный турбулентный кровоток.
Клапанная недостаточность вен нижних конечностей.
При проведении проб (проба Вальсальвы при исследовании бедренных вен и большой подкожной вены, компрессионная проба при исследовании подколенных вен) выявляется баллонообразное расширение вены ниже клапана, при допплерографии регистрируется ретроградная волна кровотока. Гемодинамически значимой считается ретроградная волна длительностью более 1,5 сек (см. рис. 5-8). С практической точки зрения была разработана классификация гемодинамической значимости ретроградного кровотока и соответствующей ему клапанной недостаточности глубоких вен нижних конечностей (табл. 7).
Посттромботическая болезнь
При сканировании сосуда, находящегося в стадии реканализации, выявляется утолщение стенки вены до 3 мм, контур ее неровный, просвет неоднородный. При проведении проб наблюдается расширение сосуда в 2 - 3 раза. При допплерографии отмечается монофазный кровоток (рис. 9). При проведении проб выявляется ретроградная волна крови.
Методом допплеросонографии нами было обследовано 734 пациента в возрасте от 15 до 65 лет (ср. возраст 27,5 лет). При клиническом исследовании по специальной схеме выявлены признаки сосудистой патологии у 118 (16%) человек. При проведении скринингового УЗ-исследования у 490 (67%) впервые была обнаружена патология периферических сосудов, из них у 146 (19%) - подлежащая динамическому наблюдению, а у 16 (2%) человек - требующая дополнительного обследования в ангиологической клинике.
Рисунки
Рис. 4. Стандартные доступы при допплеросонографии периферических сосудов. Уровни наложения компрессионных манжет при измерении регионального САД.
1 - дуга аорты;
2, 3 - сосуды шеи: ОСА, ВСА, НСА, ПА, ЯВ;
4 - подключичная артерия;
5 - сосуды плеча: плечевая артерия и вена;
6 - сосуды предплечья;
7 - сосуды бедра: ОБА, ПБА, ГБА, соответствующие вены;
8 - подколенные артерия и вена;
9 - задняя б/берцовая артерия;
10 - тыльная артерия стопы.
МЖ1 - верхняя треть бедра, МЖ2 - нижняя треть бедра, МЖЗ - верхняя треть голени, МЖ4 - нижняя треть голени.
Рис. 5. Варианты гемодинамически малозначимого ретроградного кровотока в глубоких венах нижних конечностей при проведении функциональных проб. Продолжительность ретроградного тока менее 1 сек во всех наблюдениях (нормальный кровоток в вене - ниже 0-линии, ретроградный кровоток - выше 0-линии).
Рис. 6. Вариант гемодинамически малозначимого ретроградного кровотока в бедренной вене при проведении пробы с натуживанием [ретроградная волна продолжительностью 1,19 сек выше изолинии (Н-1)].
Рис. 7. Вариант гемодинамически значимого ретроградного кровотока в глубоких венах нижних конечностей (продолжительность ретроградной волны более 1,5 сек).
Рис. 8.
Рис. 9.
Таблицы
Таблица 1 . Средние показатели линейной скорости кровотока для разных возрастных групп в сосудах брахицефальной системы, см/сек, в норме (по Ю.М. Никитину, 1989).
| Артерия | < 20 лет | 20-29 лет | 30-39 лет | 40-48 лет | 50-59 лет | > 60 лет |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Левая ОСА | 31,7+1,3 | 25,6+0,5 | 25,4+0,7 | 23,9+0,5 | 17,7+0,6 | 18,5+1,1 |
| Правая ОСА | 30,9+1,2 | 24,1+0,6 | 23,7+0,6 | 22,6+0,6 | 16,7+0,7 | 18,4+0,8 |
| Левая позвоночная | 18,4+1,1 | 13,8+0,8 | 13,2+0,5 | 12,5+0,9 | 13,4+0,8 | 12,2+0,9 |
| Правая позвоночная | 17,3+1,2 | 13,9+0,9 | 13,5+0,6 | 12,4+0,7 | 14,5+0,8 | 11,5+0,8 |
Таблица 2 . Показатели линейной скорости кровотока, см/сек, у здоровых лиц в зависимости от возраста (по J. Mol, 1975).
| Возраст, лет | Vsyst ОСА | Voiast OCA | Vdiast2 ОСА | Vsyst ПА | Vsyst плечевой артерии |
|---|---|---|---|---|---|
| До 5 | 29-59 | 12-14 | 7-23 | 7-36 | 19-37 |
| До 10 | 26-54 | 10-25 | 6-20 | 7-38 | 21-40 |
| До 20 | 27-55 | 8-21 | 5-16 | 6-30 | 26-50 |
| До 30 | 29-48 | 7-19 | 4-14 | 5-27 | 22-44 |
| До 40 | 20-41 | 6-17 | 4-13 | 5-26 | 23-44 |
| До 50 | 19-40 | 7-20 | 4-15 | 5-25 | 21-41 |
| До 60 | 16-34 | 6-15 | 3-12 | 4-21 | 21-41 |
| >60 | 16-32 | 4-12 | 3-8 | 3-21 | 20-40 |
Таблица 3 . Показатели кровотока по магистральным артериям головы и шеи у практически здоровых лиц .
| Сосуд | D, мм | Vps, см/сек | Ved, см/сек | ТАМХ, см/сек | TAV, см/сек | RI | PI |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ОСА | 5,4+0,1 | 72,5+15,8 | 18,2+5,1 | 38,9+6,4 | 28,6+6,8 | 0,74+0,07 | 2,04+0,56 |
| 4,2-6,9 | 50,1-104 | 9-36 | 15-46 | 15-51 | 0,6-0,87 | 1,1-3,5 | |
| ВСА | 4,5+0,6 | 61,9+14,2 | 20.4+5,9 | 30,6+7,4 | 20,4+5,5 | 0,67+0,07 | 1,41+0,5 |
| 3,0-6,3 | 32-100 | 9-35 | 14-45 | 9-35 | 0,5-0,84 | 0,8-2,82 | |
| НСА | 3,6+0,6 | 68,2+19,5 | 14+4,9 | 24,8+7,7 | 11,4+4,1 | 0,82+0,06 | 2,36+0,65 |
| 2-6 | 37-105 | 6,0-27,7 | 12-43 | 5-26 | 0,62-0,93 | 1.15-3,95 | |
| ПА | 3,3+0,5 | 41,3+10,2 | 12,1+3,7 | 20,3+6,2 | 12,1+3,6 | 0,7+0,07 | 1,5+0,48 |
| 1,9-4,4 | 20-61 | 6-27 | 12-42 | 6-21 | 0,56-0,86 | 0,6-3 |
Таблица 4 . Средние показатели скорости кровотока в артериях нижних конечностей, полученные при обследовании здоровых добровольцев .
| Сосуд | Пиковая систолическая скорость, см/сек, (отклонение) |
|---|---|
| Наружная подвздошная | 96(13) |
| Проксимальный сегмент общей бедренной | 89(16) |
| Дистальный сегмент общей бедренной | 71(15) |
| Глубокая бедренная | 64(15) |
| Проксимальный сегмент поверхностной бедренной | 73(10) |
| Средний сегмент поверхностной бедренной | 74(13) |
| Дистальный сегмент поверхностной бедренной | 56(12) |
| Проксимальный сегмент подколенной артерии | 53(9) |
| Дистальный сегмент подколенной артерии | 53(24) |
| Проксимальный сегмент передней б/берцовой артерии | 40(7) |
| Дистальный сегмент передней б/берцовой артерии | 56(20) |
| Проксимальный сегмент задней б/берцовой артерии | 42(14) |
| Дистальный сегмент задней б/берцовой артерии | 48(23) |
Таблица 7 . Гемодинамическая значимость ретроградного кровотока при исследовании глубоких вен нижних конечностей.
Заключение
В заключение отметим, что фирмы "Medison" отвечают требованиям скрининговых обследований больных с патологией периферических сосудов. Они наиболее удобны для отделений функциональной диагностики, особенно поликлинического звена, где сконцентрированы основные потоки первичных обследований населения нашей страны.
Литература
- Зубарев А.Р., Григорян Р.А. Ультразвуковое ангиосканирование. - М.: Медицина, 1991.
- Ларин С.И., Зубарев А.Р., Быков А.В. Сопоставление данных ультразвуковой допплерографии подкожных вен нижних конечностей и клинических проявлений варикозной болезни.
- Лелюк С.Э., Лелюк В.Г. Основные принципы дуплексного сканирования магистральных артерий // Ультразвуковая диагностика.- No3.-1995.
- Клиническое руководство по ультразвуковой диагностике / Под ред. В.В. Митькова. - М.: "Видар",1997
- Клиническая ультразвуковая диагностика / Под ред. Н.М. Мухарлямова. - М.: Медицина, 1987.
- Ультразвуковая допплеровская диагностика сосудистых заболеваний / Под редакцией Ю.М. Никитина, А.И. Труханова. - М.: "Видар", 1998.
- НЦССХ им. А.Н.Бакулева. Клиническая допплерография окклюзирующих поражений артерий мозга и конечностей. - М.: 1997.
- Савельев B.C., Затевахин И. И., Степанов Н.В. Острая непроходимость бифуркации аорты и магистральных артерий конечностей. - М.: Медицина, 1987.
- Санников А. Б., Назаренко П.М. Визуализация в клинике, декабрь 1996 г. Частота и гемодинамическая значимость ретроградного кровотока в глубоких венах нижних конечностей у больных варикозной болезнью.
- Ameriso S, et al. Pulseless Transcranial Doppler Finding in Takayasu"s Arteritis. J. of Clinical Ultrasound. Sept. 1990.
- Bums, Peter N. The Physical principles of Doppler Spectral Analysis. Journal of Clinical Ultrasound, Nov/Dec 1987, Vol. 15, No. 9. ll.facob, Normaan М. et al. Duplex Carotid Sonography: Criteria for Stenosis, Accuracy, and Pitfalls. Radiology, 1985.
- Jacob, Normaan М, et. al. Duplex Carotid Sonography: Criteria for Stenosis, Accuracy, and Pitfalls. Radiology, 1985.
- Thomas S. Hatsukami, Jean Primozicb, R. Eugene Zierler & D.Eugene Strandness, ]r. Color doppler characteristics in normal lower extremity arteries. Ultrasound in Medicine & Biology. Vol 18, No. 2, 1992.
1. Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Центральное венозное давление.
2. Классификация системы кровообращения. Функциональные классификации системы кровообращения (Фолкова, Ткаченко).
3. Характеристика движения крови по сосудам. Гидродинамические характеристики сосудистого русла. Линейная скорость кровотока. Что такое сердечный выброс?
5. Системная гемодинамика. Параметры гемодинамики. Системное артериальное давление. Систолическое, диастолическое давление. Среднее давление. Пульсовое давление.
6. Общее периферическое сопротивление сосудов (ОПСС). Уравнение Франка.
7. Сердечный выброс. Минутный объем кровообращения. Сердечный индекс. Систолический объем крови. Резервный объем крови.
8. Частота сердечных сокращений (пульс). Работа сердца.
9. Сократимость. Сократимость сердца. Сократимость миокарда. Автоматизм миокарда. Проводимость миокарда.
10. Мембранная природа автоматии сердца. Водитель ритма. Пейсмекер. Проводимость миокарда. Истинный водитель ритма. Латентный водитель ритма.
Давление и скорость кровотока в системе кровообращения уменьшаются от аорты до венул (см. табл. 9.2), а кровеносные сосуды становятся все более мелкими и многочисленными. В капиллярах скорость кровотока замедляется наиболее выраженно, что благоприятствует отдаче кровью веществ тканям. Для венозного отдела характерны низкий уровень давления и более медленная по сравнению с артериальным руслом скорость кровотока.
Таблица 9.2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла большого круга кровообращенияСопоставление величин давления, кровотока и сопротивления сосудов в различных отделах сосудистого русла (табл. 9.2) 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, а в артериальном - 15-17 % и в капиллярах - около 5 % (в диапазоне 3-10 %).
Рис. 9.1. Сердечно-сосудистая система (функциональная схема)
.
Цифры в скобках - величина кровотока в покое (в % к минутному объему), цифры внизу рисунка - содержание крови (в % к общему объему).
Артериальная часть сердечно-сосудистой системы (светлая часть схемы) содержит всего 15-20 % общего объема крови и характеризуется высоким (относительно остальных отделов системы) давлением. В центре схемы находится область транскапиллярного обмена, т. е. капиллярных (обменных) сосудов, для обеспечения оптимальной функции которых служит, в основном, сердечно-сосудистая система. При этом в виде точек обозначено большое число капилляров в организме и огромная площадь их возможной поверхности во время функционирования органа или ткани, хотя цифры внизу указывают на сравнительно небольшой объем содержащейся в них крови в условиях покоя. Наибольшее количество крови содержится в области большого объема, которая обозначена штриховкой. Эта область содержит в 3-4 раза больше крови, чем область высокого давления, в связи с чем и площадь, обозначенная на схеме штриховкой, больше площади светлой части схемы.
Исходя из этого в функциональной схеме сердечно-сосудистой системы (рис. 9.1) выделены 3 области: высокого давления, транскапиллярного обмена и большого объема.
При функциональном единстве, согласованности и взаимообусловленности подразделов сердечно-сосудистой системы и характеризующих их параметров в ней условно выделяют три уровня:
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.
На лучевой артерии, можно видеть, что пульсовая волна почти не «отстает» от удара сердца. Неужели кровь так быстро движется?
Конечно, нет. Как всякая жидкость, кровь просто передает оказываемое на нее давление. При систоле она передает во все стороны возросшее давление, и от аорты по упругим стенкам артерий бежит волна пульсового расширения. Бежит она в среднем со скоростью порядка 9 метров в секунду. При поражении сосудов атеросклерозом эта скорость возрастает, и исследование ее представляет собой одно из важных диагностических измерений в современной медицине.
Сама кровь движется гораздо медленнее, причем скорость эта в разных частях сосудистой системы совершенно различна. От чего же зависит различная скорость движения крови в артериях, капиллярах и венах? На первый взгляд может показаться, что она должна зависеть от уровня давления в соответствующих сосудах. Однако это неверно.
Представим себе реку, которая то суживается, то расширяется. Мы прекрасно знаем, что в узких местах ее течение будет быстрее, а в широких - медленнее. Это и понятно: ведь мимо каждой точки берега за одно и то же время протекает одно и то же количество воды. Поэтому там, где река уже, вода течет быстрее, а в широких местах течение замедляется. То же самое относится и к . Скорость течения крови в разных ее отделах определяется суммарной шириной русла этих отделов.
В самом деле, за секунду через правый желудочек проходит в среднем столько же крови, сколько через левый; столько же крови проходит в среднем через любую точку сосудистой системы. Если мы говорим, что у спортсмена при одной систоле может выбрасывать в аорту более 150 см 3 крови, это значит, что такое же количество при той же систоле выбрасывается из правого желудочка в легочную артерию. Это значит также, что во время систолы предсердий, которая на 0,1 секунды предшествует систоле желудочков, указанное количество крови также «в один прием» перешло из предсердий в желудочки. Иными словами, если в аорту может выбрасываться сразу 150 см 3 крови, отсюда следует, что не только левый желудочек, но и каждая из трех других камер сердца может вмещать и разом выбрасывать около стакана крови.
Если через каждую точку сосудистой системы проходит в единицу времени одинаковый объем крови, то в связи с разным суммарным просветом русла артерий, капилляров и вен скорость перемещения отдельных частиц крови, ее линейная скорость будет совершенно различна. Быстрее всего кровь течет в аорте. Здесь скорость тока крови составляет 0,5 метра в секунду. Хотя аорта - самый большой сосуд тела, она представляет собой самое узкое место сосудистой системы. Каждая из артерии, на которые распадается аорта, в десятки раз меньше ее. Однако число артерий измеряется сотнями, и потому в сумме их просвет много шире просвета аорты. Когда же кровь доходит до капилляров, она совсем замедляет свое течение. Капилляр во много миллионов раз меньше, чем аорта, однако число капилляров измеряется многими миллиардами. Поэтому кровь в них течет в тысячу раз медленнее, чем в аорте. Ее скорость в капиллярах составляет около 0,5 мм в секунду. Это имеет колоссальное значение, ибо, если бы кровь быстро проносилась через капилляры, она не успевала бы отдать тканям кислород. Поскольку же она течет медленно, причем движутся в один ряд, «гуськом», это создает наилучшие условия для контакта крови с тканями.
Полный оборот через оба круга кровообращения кровь совершает у человека и млекопитающих в среднем за 27 систол, для человека это 21-22 секунды.
Ни для кого не секрет, что кровообращение – это циркуляция крови по сосудистой сетке. Кровь насыщает организм кислородом и полезными веществами, регулирует метаболические процессы. Кровообращение обеспечивает нормальную работу организма (особенно функции ЦНС).
Гемодинамика – это наука о движении крови по сосудам кровеносной системы. Кровообращение не прекращается за счёт отличия давления на разных участках сосудистой сети (кровь двигается от области с высоким давлением к зоне с низким). Существует объёмная и линейная скорость кровотока.
Объёмная скорость кровотока
Один из главных гемодинамических показателей – это объёмная скорость кровотока (ОСД). По сути, это количество жидкости, которое протекает через поперечное сечение сосудов за единицу времени (мл/с). Многих интересует, какова объёмная скорость кровотока.
Измерение этого показателя проводят с помощью формулы Пуазейля:
Так как R = 8nl/nr ², то уравнение может иметь следующий вид:
Q=(P-P1) nr²/8nL
Здесь L – это длина, n – число ПИ (3.14), r – радиус сосуда.
ОСД – это объём крови, который протекает через поперечное сечение за единицу времени
С помощью этой формулы можно вычислить ОСД, то есть, объём жидкости, который проходит через сосудистую систему за минуту. По этой причине данный показатель ещё называют минутным объёмом кровотока (МОК).
Система кровообращения замкнутая, поэтому через любое её поперечное сечение за минуту проходит одинаковый объём жидкости.
Q1 = Q2 =…Qn = const
Выше представлена формула непрерывности кровотока. Кровообращение – это закрытый сосудистый путь, который состоит из многих разветвлений, поэтому суммарный просвет увеличивается, хотя просвет каждой ветви постепенно сужается. Таким образом, формула непрерывности говорит о том, что через все сосуды проходит одинаковое количество крови.
Это не значит, что объём жидкости во всех ветках одинаковый, он меняется в зависимости от диаметра сосуда, при этом сумма всех просветов не изменяется. Это очень важно при перераспределении жидкости по органам.
Здесь S является площадью поперечного сечения, а V – линейной скоростью движения крови.
Линейная скорость кровотока
Второе по важности гемодинамическое значение – это линейная скорость кровотока. Определить этот показатель поможет уравнение Торичелли:
Здесь V является линейной скоростью, а g – ускорением свободного падения.
Выявить ЛСК поможет формула Торичелли
Если взять во внимание сопротивление кровотоку, то формула принимает следующий вид:
Здесь Pr является той частью давления, которая преодолевает сопротивление.
Вычислив ЛСК, можно определить ОСК:
Q = SV, Q - Vnr², V = Q/nr²
Согласно формуле, чем меньше сечение сосуда, тем быстрее циркулирует кровь. В сосудистой сетке наиболее узкий участок – это аорта, а наиболее широкий – это капилляры (имеется в виду суммарный просвет). Поэтому средняя скорость движения циркулирующей крови в аорте – 500 мм/с, а в капиллярах – 0.5 мм/с.
Время, за которое жидкость проходит оба круга кровообращения, в спокойном состоянии равна 20 секундам, это норма для здорового человека. То есть каждый элемент крови проходит сердце трижды за 60 секунд. При тяжёлой физической деятельности это время сокращается до 9 секунд.
Циркулирующая кровь преодолевает сопротивление сосудов
Циркулирующая кровь на своём пути встречает сопротивление, которое проявляется вследствие трения элементов крови между собой и стенками сосудов. Чем кровь гуще, тем сильнее проявляется трение, также на этот параметр влияет диаметр сосуда и скорость кровотока.
Благодаря сердцу, кровь быстрее преодолевает сосудистое сопротивление, так как оно проталкивает жидкость вперёд пульсирующими движениями. Сильнее проявляется сопротивление на тех участках, где от артерий отходят более мелкие сосуды. Самое высокое сопротивление встречает кровь в артериолах, так как они имеют минимальный диаметр, а кровь двигается быстро. Внутреннее трение увеличивается, к тому же эти сосуды предрасположены к спазмированию. Сопротивление повышается по мере удаления от аорты.
Артериальный кровоток
Кровь в артериях двигается от левого желудочка, аорты до капилляров, вен, правого предсердия. Во время систолы (сокращение) объём жидкости в сосудах увеличивается, а в момент диастолы количество крови уменьшается, а поток замедляется. При увеличении объёма артериальной жидкости во время сокращения сердца давление повышается.
При увеличении количества артериальной крови во время систолы давление повышается
Вычислить артериальное давление (АД) поможет сфигмограмма. Специальный датчик прикладывают к коже над артерией, фиксируют и анализируют пульсовую волну.
Систолическая высота давления (верхний показатель) в артериях – 120 мм рт. ст., а диастолическая (нижний показатель) – 80 мм рт. ст.
Пульсовое давление в артериях – это разница между верхним и нижним АД. Среднее артериальное давление – это наиболее стабильное значение гемодинамики, которое вычисляют по следующей формуле:
Нижнее давление + 1/3 пульсового давления = среднее АД.
К примеру, АД в плече – 120/80, тогда 80 = (120-80) : 3 = 93 мм рт. ст. (это среднее АД).
Методы определения артериального давления делят на прямой или непрямой. В первом случае в сосуд вводят иглу или катетер, а во втором вычисляют АД пальпационным или звуковым способом.
На давление влияет функциональность сердца, сосудистый тонус, количество крови.
Венозный кровоток
Движение крови по венам – это очень важный фактор, который определяет наполнение сердца во время его расслабления. Венозный кровоток имеет ряд особенностей. Венозные стенки более эластичные, чем артериальные, из-за того, что имеют более тонкий мышечный слой. Даже при минимальном давлении они растягиваются, по этой причине их относят к ёмкостным сосудам. Чтобы кровообращение нормально функционировало, вены и артерии должны взаимодействовать.
Вены относят к ёмкостным сосудам, так как они растягиваются даже при минимальном давлении
Давление в венах измеряют у животных и людей, для этого в сосуд вводят иглу и соединяют её с манометром. В сосудах, которые проходят вне грудной полости, давление находится в диапазоне от 130 до 150 мм.
Капиллярный кровоток
В капиллярах бежит кровь, которая транспортирует к тканям кислород и полезные вещества. Сосудистые стенки достаточно тонкие, так как состоят из одного шара плоских клеток. Через эндотелий в ткани проникают растворенные газы и вещества.
Капилляры насыщают ткани кислородом и полезными веществами
Существует 2 типа капилляров: по магистральным сосудам бежит кровь от артериол к венам, а другие формируют боковые ответвления.
Скорость движения крови, как и давление в разных участках капиллярной сети, отличаются. Например, в капиллярах ногтей давление равно 24 мм Hg, в почках – от 65 до 70 мм Hg и т. д.
Таким образом, линейная и объёмная скорость кровотока – это важнейшие показатели, которые необходимы для исследования гемодинамики определённой области сосудистой сети или конкретного органа. Если это значение меняется, то, скорее всего, речь идёт о сосудистой патологии (спазм сосуда, тромбы, холестериновые бляшки, повышение густоты крови). Важно вовремя оценить кровоток и провести грамотное лечение.
Основные закономерности движения жидкости по трубам описаны разделом физики - гидродинамикой. Согласно законам гидродинамики, движение жидкости по трубам зависит от разности давления в начале и в конце трубы, ее диаметра и от сопротивления, которое испытывает текущая жидкость. Чем больше разность давлений, тем больше скорость движения жидкости по трубе. Чем больше сопротивление, тем меньше скорость движения жидкости. Для характеристики процесса движения жидкости по трубе используют понятие объемная скорость. Объемная скорость движения жидкости – это объем жидкости, который протекает за единицу времени через трубу определенного диаметра. Объемную скорость можно рассчитать при помощи уравнения Пуазейля:
Q = (P 1 – P 2)/R
Q – объемная скорость, P 1 – давление в начале трубы, P 2 – давление в конце трубы, R – сопротивление движению жидкости в трубе.
В целом движение крови по сосудам с некоторыми поправками подчиняется законам гидродинамики. Движение крови по сосудам получило название гемодинамики. Согласно общим законам гемодинамики сопротивление току крови по сосудам зависит от длины сосудов, их диаметра и вязкости крови:
R – сопротивление, h - вязкость крови, l – длина сосудов, r – радиус сосуда. Вязкость крови зависит от количества в ней клеточных элементов и белкового состава плазмы.
Объемная скорость зависит от диаметра сосудов. Наиболее большая объемная скорость кровотока в аорте, наименьшая в капилляре. Однако, объемная скорость кровотока во всех капиллярах системного круга кровообращения равна объемной скорости кровотока в аорте, т.е. количество крови, протекающей за единицу времени через разные участки сосудистого русла, одинаково.
Кроме объемной скорости кровотока, важным показателем гемодинамики является линейная скорость кровотока. Линейная скорость кровотока – это расстояние, которое частица крови проходит за единицу времени в том или ином сосуде. Линейная скорость кровотока прямо пропорциональна объемной скорости и обратно пропорциональна диаметру сосуда.
Чем больше диаметр сосуда – тем меньше линейная скорость кровотока.
В аорте линейная скорость кровотока составляет 0,5 – 0,6 м/сек., в крупных артериях – 0,25 – 0,5 м/сек., в капиллярах - 0,05 мм/сек., в венах – 0,05 – 0,1 м/сек.. Низкая линейная скорость кровотока в капиллярах связана с тем, что их суммарный диаметр во много раз превышает диаметр аорты. Представленные выше рассуждения свидетельствуют о том, что одним из ведущих факторов, влияющих на гемодинамические показатели, является диаметр сосудов. Поэтому следующий вопрос нашей лекции будет посвящен рассмотрению физиологических механизмов регуляции просвета сосудов. При этом следует помнить, что диаметр сосуда зависит от тонуса гладкой мускулатуры, составляющей основу сосудистой стенки. Таким образом, механизмы регуляции диаметра сосудов – это во многом механизмы регуляции тонуса сосудов.
