Лекция № 1 2 ( к занятию № 1 4 ) Тема: Медицинский факультет Специальности: 201 1 / 201 2 учебный год 5 декабря 2011 года Часть 1
Физиология человека Под редакцией В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько Медицина, 2003 (2007) г. С. 307-320, 331-346.
Физиология человека В двух томах. Том I. Под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько Медицина, 1997 ( 1998, 2000, 2001 ) г. С. 363-378, 390-400.
Основы современной физиологии кровотока связывают с именами В.Гарвея, Л.Эйлера, Д.Бернулли, Ж.Пуазейля. Задача построения общей математической модели сердечно-сосудистой системы и компьютерных методов её исследования на данный момент не решена. Это связано со сложностью системы, функционирование которой зависит от огромного количества факторов, и эти зависимости во многом остаются не формализованными даже на физиологически описательном уровне.
История изучения системы кровообращения
Открытие кровообращения Гарвеем сделано в 1615 г., за 46 лет до описания Мальпиги капилляров Уильям Гарвей (William Harvey; 1578-1657), английский врач, основоположник физиологии и эмбриологии.
В нём он впервые сформулировал свою теорию кровообращения и привел экспериментальные доказательства в её пользу. только в 1628 г. во Франкфурте был опубликован труд Гарвея « Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных » (Exercitatio anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus).
Гарвей В. Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных. Перевод и примечании M.М.Быкова с предисловием академика Я.П.Павлова. (М.-Л.: Госиздат, 1927. - Классики естествознания. Книга XVI) Гарвей В. Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных. Перевод, редакция и комментарии К.М.Быкова. (М.: Издательство Академии Наук СССР, 1948. - Классики науки)
У.Гарвей впервые в истории медицины экспериментально показал, что кровь движется от желудочков сердца по артериям и возвращается к предсердиям по венам.
У.Гарвей рассказывает Карлу I о циркуляции крови у животных
Жан-Батист Мольер (1622-1673) Великий комедиограф пригвоздил противников У.Гарвея словами доктора Диафуаруса в «Мнимом больном»: «Мне особенно нравится в нем, что он слепо привязан к мнениям древних и никогда не желает понять, ни даже выслушать доказательств и опытов в пользу кровообращения и других той же закваски мнений».
С 1929 по 1937 год аутожектор был успешно использован при операциях на открытом сердце у собак, которые выполнил Николай Теребинский (1880–1959) В 1926 году в сотрудничестве с доктором Чечулиным разработал аппарат для искусственного кровообращения
16 мая 1953 года Д. Гиббон выполнил первую в мире успешную операцию с использованием созданного им аппарата искусственного кровообращения. Пациентк а - тяжело больная 18-летняя девушка с большим ДМПП, подтверждённым при катетеризации сердца. Время работы аппарата составило 26 минут, при этом дефект был закрыт. Девочка поправилась и прожила до 1980-х годов.
Понятия « система кровообращения», «сердечно-сосудистая система», «гемодинамика»
— непрерывное движение крови по замкнутой системе полостей сердца и кровеносных сосудов, обусловленное сокращениями сердца, пульсирующих сосудов. — circulate sanguinis
— сердце и кровеносные сосуды, обеспечивающие движение крови — транспортирующая подсистема в системе кровообращения
— движение крови по полостям сердца и сосудам — раздел «Гидродинамики»
Структура системы кровообращения
«Система кровообращения» и «сердечно‑сосудистая система» не синонимы !
Часто понятия «система кровообращения» и «сердечно‑сосудистая система» отождествляют. Это, по меньшей мере, неточно. Сердечно-сосудистая система – только часть системы кровообращения. Термин «кровообращение» был введен как указание на способность крови «обращаться», или циркулировать в замкнутой системе. Сложилось положение, когда форма перестала соответствовать содержанию: термин «кровообращение» стали использовать как синоним «гемодинамики».
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.
Слева – русло большого круга кровообращения, справа – малого.
ЛЖ – левый желудочек сердца, БКК – большой круг кровобращения, ПП – правое предсердие, ПЖ – правый желудочек сердца, МКК - малый круг кровобращения, ЛП – левое предсердие.
ЛЖ – левый желудочек сердца, БКК – большой круг кровобращения, ПП – правое предсердие, ПЖ – правый желудочек сердца, МКК - малый круг кровобращения, ЛП – левое предсердие.
ЛЖ – левый желудочек сердца, БКК – большой круг кровобращения, ПП – правое предсердие, ПЖ – правый желудочек сердца, МКК - малый круг кровобращения, ЛП – левое предсердие.
Распределение кровотока в параллельно соединённых отделах сосудистой системы.
Воротная система печени
Воротная система аденогипофиза
1 – афферентная артериола 2 – клубочковые капилляры 3 – эфферентная артериола «Чудесная» сосудистая сеть почек
Система кровообращения плода
1 - верхняя полая вена, 2 - овальное отверстие, 3 - нижняя полая вена, 4 - венозный проток, 5 - портальный синус, 6 - воротная вена, 7 - вена пуповины, 8 - артерии пуповины, 9 – плацента, 10 - надчревные артерии, 11 - артериальный проток.
Схема кровообращения плода, иллюстрирующая «параллельность» работы левого и правого сердца на большой круг кровообращения (БКК). Обозначения те же
1. Связь между правой и левой половиной сердца и крупными сосудами — два право-левых шунта. 2. Значительное превышение, МОК большого круга кровообращения над МОК малого круга. 3. Поступление к мозгу, сердцу, печени, верхним конечностям более богатой кислородом крови, чем к нижней половине тела. 4. Практически одинаковое, низкое, кровяное давление в легочной артерии и аорте.
Антенатальный диагноз. Редкая патология. Развивается правожелудочковая сердечная недостаточность. Ребенок рождается обычно мертвым либо погибает вскоре после рождения. Сердце, апикальный доступ, 4-камерная позиция
Увеличение предсердий. Межпредсердная перегородка уплотена, овальное окно закрыто (указано стрелкой). LA- левое предсердие; RA- правое предсердие
Hofstadler et al. в 1996 г. спонтанное закрытии артериального протока у внутриутробных плодов с гестационным возрастом 34— 38 нед, матери которых не получали лечения нестероидными противовоспалительными средствами. сопровождается увеличением камер правого сердца и легочной артерии, трикуспидальной и легочной регургитацией. После рождения правожелудочковая функция быстро восстанавливается.
Изменения кровообращения после рождения
При перевязке пупочных артерий во время родов периферическое сопротивление в сосудистом русле плода повышается и давление в аорте возрастает.
Обозначения те же.
Обозначения те же.
Боталлов проток – к 6-й неделе Аранциев проток – ко 2-3-му месяцу Овальное окно - 6—7-му месяцу
Врожденные пороки сердца бывают у 1% новорожденных. Чаще всего регистрируются: дефект межпредсердной или межжелудочковой перегородки: 15-20 %, транспозиция аорты и легочного ствола - 10-15 %, тетрада Фалло - 8-13 % коарктация аорты - 7,5 % открытый артериальный проток - 7 %.
Дилатация правых камер сердца, шунтирование крови через дефект в режиме цветового допплера.
Чреспищеводная эхокардиография Эхокардиография с пузырьковым контрастированием
Сегодня утром, в одной из клиник Милана успешно прошла операция на сердце нападающего “россонери” Антонио Кассано, сообщает официальный сайт клуба. Хирургическое вмешательство по устранению проблемы в овальном отверстии перегородки сердца длилось чуть менее 30 минут, а оперировал игрока одним из лучших специалистов в этой области Марио Карминати. Теперь 29-летнего форварда ждет курс реабилитации, который займет около полугода.
Ao - аорта LA – левое предсердие AP – лёгочная артерия RV – правый желудочек
Искусственное кровообращение
поддержание кровообращения в организме в «обход сердца» с помощью специальных аппаратов. Необходимость в искусственном кровообращении возникает при выключении на какой-то период сердца из системы кровообращения (оперативные вмешательства на сердце).
аппарат «искусственное сердце — легкие» специальное медицинское оборудование, обеспечивающее жизнедеятельность человека при частичной или полной невозможности выполнения функций сердца и/или лёгких.
«искусственное сердце» — аппарат, состоящий из насосов нагнетающих кровь с необходимой для жизнеобеспечения объёмной скоростью кровотока, блока контроля и терморегулирующего устройства; «искусственные лёгкие» — газообменное устройство для насыщения крови кислородом (оксигенатор), удаления углекислого газа и поддержания кислотно-щелочного состояния.
1 — аорта; 2 — артериальная линия; 3 — микрофильтр; 4 — артериальный насос; 5 — оксигенатор; 6 — венозная линия; 7 — нижняя полая вена; 8 — верхняя полая вена.
Функциональная классификация кровеносных сосудов С. 310
амортизирующие резистивные сфинктеры обменные ёмкостные шунтирующие
Синонимы: упруго-растяжимые. Аорта Лёгочная артерия … прилежащие к ним участки крупных сосудов.
относятся к артериям эластического типа. В их средней оболочке преобладают эластические элементы. Благодаря такому приспособлению сглаживаются возникающие во время регулярных систол подъемы артериального давления.
1 – интима 2 – медиа 3 – адвентиция.
Сосуды сопротивления концевые артерии и артериолы толстые гладкомышечные стенки, способны при сокращении изменять просвет, что является основным механизмом регуляции кровоснабжения различных органов.
являются последними участками прекапиллярных артериол. как и резистивные сосуды, также способны изменить свои внутренний диаметр, определяя тем самым число функционирующих капилляров и соответственно значение площади обменной поверхности.
капилляры, в которых происходит обмен различных веществ между кровью и тканевой жидкостью.
соматические со сплошной эндотелиальной выстилкой и базальной мембраной фенестрированные с порами в эндотелиоцитах, а. диафрагмированные б. недиафрагмированные перфорированного типа со сквозными отверстиями в эндотелии и базальной мембране.
I — гемокапилляр с непрерывной эндотелиальной выстилкой и базальной мембраной; II — гемокапилляр с фенестрированным эндотелием и непрерывной базальной мембраной; III — гемокапилляр с щелевидными отверстиями в эндотелии и прерывистой базальной мембраной; 1 — эндотелиоцит; 2 — базальная мембрана; 3 — фенестры; 4 — щели (поры); 5 — перицит; 6 — адвентициальная клетка; 7 — контакт эндотелиоцита и перицита; 8 — нервное окончание.
Вены могут вмещать и выбрасывать большие количества крови, способствуя тем самым ее перераспределению в организме. Ёмкостное звено сердечно-сосудистой системы составляют посткапиллярные венулы, вены и крупные вены. Вены по строению сходны с артериями, но их средняя оболочка значительно тоньше. Они имеют также клапаны, препятствующие обратному току венозной крови.
1 – открытый клапан; 2 – закрытый клапан
находятся лишь в некоторых областях тела (кожа уха, носа, стопы и других органов) анастомозы, связывающие артериальное русло с венозным (артериолы и венулы) минуя капилляры.
Шунтирующие сосуды выполняют функцию регуляции регионарного периферического кровотока. Они участвуют в терморегуляции, регуляции давления крови, ее распределении.
Основные законы гемодинамики С. 307-310
Главное уравнение гемодинамики С. 307
Количество жидкости ( Q ), протекающее через любую трубу, прямо пропорционально разности давлений в начале ( P н ) и в конце ( Р к ) трубы и обратно пропорционально сопротивлению ( R ) току жидкости:
Если принять, что давление месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю, тогда где Q — МОК Р — АД среднее R — ОПСС (общее периферическое сопротивление сосудов)
О.Франк, используя формальную аналогию между гидравлической и электрической цепями, привел уравнение Ж.Пуазейля к этому виду.
Все факторы, влияющие на кровоток, в конечном счете могут быть приближенно сведены к уравнению, сходному с законом Ома и носящему название уравнение О.Франка.
Otto Frank Немецкий физиолог 1865-1944
Сопротивление кровотоку С. 307- 311
Сопротивление ( R ) току жидкости в трубе прямо пропорционально разности давлений в начале ( P н ) и в конце ( Р к ) и обратно пропорционально количеству жидкости ( Q ), протекающее через эту трубу :
Если принять, что давление месте впадения полых вен в сердце, близко к нулю, тогда где R — ОПСС (общее периферическое сопротивление сосудов) Р — АД среднее Q — МОК
где R – гидравлическое сопротивление – вязкость крови l – длина сосуда r – радиус сосуда
фр. J. L. Poiseuille ) французский врач и физик. Занимался вопросами кровообращения и дыхания животных и людей. В 1828 году впервые применил для измерения артериального давления животных ртутный манометр. Исследование проблем кровообращения привело Пуазейля к гидравлическим исследованиям.
R общ. = R 1 + R 2 + R 3 + … + R n параллельно последовательно
Закон Бернулли
Daniel Bernoulli 1700 — 1782 выдающийся швейцарский физик-универсал и математик один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической физики член Петербургской академии наук, в её журнале опубликованы 47 из 75 трудов Даниила Бернулли.
следствие закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной несжимаемой жидкости:
Для горизонтальной трубы h = 0 и уравнение Бернулли принимает вид:
Полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока При уменьшении сечения потока возрастает динамическое давление (скорость) и падает статическое давление
С помощью уравнения Д.Бернулли в клинике при допплерографии оценивают градиент давления в сердечно‑сосудистой системе.
Режимы течения крови
ламинарное турбулентное
Reynolds (Osborne) : (Belfast, 1842- Watchet/Somerset, 1912) ingénieur-physicien irlandais. — безразмерное соотношение, которое, как принято считать, определяет ламинарный или турбулентный режим течения жидкости или газа.
это упорядоченное течение жидкости, при котором она перемещается как бы слоями, параллельными направлению течения
Для ламинарного течения характерны гладкие квазипараллельные траектории. При ламинарном течении скорость в сечении трубы изменяется по параболическому закону: где R - радиус трубы, Z - расстояние от оси, Vo - осевая (максимальная) скорость течения.
С увеличением скорости движения ламинарное течение переходит в турбулентное течение, при котором происходит интенсивное перемешивание между слоями жидкости, в потоке возникают многочисленные вихри различных размеров. Частицы совершают хаотические движения по сложным траекториям.
Для турбулентного течения характерно чрезвычайно нерегулярное, беспорядочное изменение скорости со временем в каждой точке потока. Можно ввести понятие об осредненной скорости движения, получающейся в результате усреднения по большим промежуткам времени истинной скорости в каждой точке пространства.
Профиль осредненной скорости турбулентного течения в трубах отличается от параболического профиля ламинарного течения более быстрым возрастанием скорости у стенок и меньшей кривизной в центральной части течения.
Кровяное давление
давление, которое кровь оказывает на стенки кровеносных сосудов превышение давления крови в сердечно-сосудистой системе над атмосферным
Внутрисердечное Артериальное Капиллярное Венозное
Соотношение между площадью поперечного сечения, давлением и средней линейной скоростью кровотока в различных отделах сердечно-сосудистой системы.
Кровяное давление и сосудистый тонус
— некоторое постоянное напряжение сосудистых стенок Тонус от греч. Tonos – натяжение, напряжение.
Характеристикой напряжения, испытываемою структурами сосудистой стенки могут быть две величины – тангенциальное напряжение стенки сосуда и трансмуральное давление
Терминологический элемент … …« тония » для характеристики тонуса мышц, в том числе миоцитов сосудистой стенки. …« тензия » для обозначения давления жидкостей в полостях и сосудах, в том числе кровеносных.
Уровень какого параметра характеризуют терминоэлементы? …« тония » - тангенциальное напряжение …« тензия » - трансмуральное давление
Уровень кровяного давления можно обозначить « нормотензией », « гипертензией », « гипотензией », но нельзя «нормотонией», «гипертонией», «гипотонией». Например, АД = 180/10 мм рт.ст. можно назвать артериальной гипертензией. При этом гипертензия может быть обусловлена гипертонией (гипертонусом сосудов), так и повышенным сердечным выбросом при нормотонии.
Различают линейную и объёмную скорость. Линейная скорость кровотока представляет путь, проходимый частицами крови в единицу времени и измеряется в единицах см/с. Объемная скорость кровотока равна объему крови, протекающему через поперечное сечение сосудов и измеряется в единицах мл/с.
Объёмная скорость кровотока равна ( Q ) произведению линейной скорости кровотока ( v ) и площади поперечного сечения сосуда ( S ): Q = v S
Артериальное давление С. 310 - 313
АД ср. = МОК х ОПСС
Систолическое АД (САД) — это максимальное давление в артериальной системе, развиваемое во время систолы левого желудочка. Оно обусловлено в основном ударным объемом сердца и эластичностью аорты и крупных артерий. Диастолическое АД (ДАД) — это минимальное давление в артерии во время диастолы сердца. Оно во многом определяется величиной тонуса периферических артериальных каналов. Пульсовое АД (АДп) — это разность между систолическим и диастолическим АД.
это результирующая всех переменных значений АД на протяжении сердечного цикла, вычисленная путем интегрирования кривой пульсового колебания давления во времени : Рср = (Р1 + Р2 +…+Рn ) / n, где Рср — среднее АД, Р1,… Рn — переменные значения давлений на протяжении сердечного цикла, n — число измерений давления на протяжении сердечного цикла.
АД ср. = АД д + к АД п
I — волны первого порядка ( пульсовые ), I I — волны второго порядка ( дыхательные ), I II — волны третьего порядка ( тонус дыхательного центра )
Артериальный пульс С. 313
Древняя китайская диагностика с исследованием свойств пульса. Возможность изучения давления крови по состоянию пульса описывалась китайскими врачами еще во время правления императора Huang Ti (2698-2598 до н.э.)
колебания стенки артерий, обусловленные повышением давления крови.
Скорость распространения пульсовой волны и скорость движения крови! Скорость распространения пульсовой волны не зависит от скорости движения крови!
Максимальная линейная скорость крови в артериях – 0,5 м ·c -1 Скорость распространения пульсовой волны в аорте – 5,5-8,0 м ·c -1 Скорость распространения пульсовой волны в периферических артериях – 6,0-9,5 м ·c -1 С возрастом скорость распространения пульсовой волны в артериях ВОЗРАСТАЕТ!
Ритм Частота Напряжение Наполнение Величина Форма
Пульсовое давление в норме составляет около 30-40 мм рт.ст. Контур пульса ровный и закруглённый (вырезка на нисходящем колене пульсовой волны не пальпируется)
Пульсовое давление снижено, пульс едва прощупывается. Подъём анакроты может быть замедлен, вершина более продолжительна. Причинами могут являться уменьшение УО, повышение ОПС
Пульсовое давление высокое. Характерны крутой подъём анакроты и резкое снижение катакроты, вершина укорочена.
Пульс с двумя систолическими пиками. Причины: аортальная недостаточность, комбинированный аортальный стеноз с аортальной недостаточностью и гипертрофическая кардиомиопатия.
Амплитуда пульсовой волны изменяется при каждом сокращении, хотя ритм остаётся правильным (альтернирующий пульс бывает только при правильном ритме). Когда разница между более сильной и слабой волнами небольшая, её можно определить только с помощью сфигмоманометрии. Указывает на желудочковую недостаточность; характерно появление III тона в левых отделах сердца
Это нарушение ритма, которое может скрываться под маской альтернирующего пульса. Экстрасистола следует за каждым нормальным сокращением. Ударный объём при экстрасистолах меньше, соответственно изменяется амплитуда пульсовой волны
Определяется как снижение амплитуды пульсовой волны при неглубоком вдохе. Если изменение амплитуды слабо выражено, необходимо воспользоваться манжетой сфигмоманометра. Систолическое давление во время вдоха снижается более чем на 10 мм рт.ст. обнаруживается при тампонаде сердца, констриктивном перикардите (реже) и при заболеваниях лёгких с обструктивным синдромом
Движение крови в венах Самостоятельно! Учебник (2003) – С.318-319
Время кругооборота крови Подробнее Учебник (2003) С. Учебник, I том C.377-378
27 систол Минимальное – 20-23 с
СВТ = ОЦК / МОК КЭЦ = МОК / ОЦК
Лимфообращение Подробнее Учебник (2003) С. 342-346
Микроциркуляция Подробнее Учебник (2003) С. 316-318
