Кровообіг

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Кровообіг
Grafik blutkreislauf.jpg
Кровообіг людини. На малюнку зображені артерії, капіляри та вени, якими проходить кров
Латинська назва systema cardiovasculare

Кровоо́біг — процес постійної циркуляції крові в організмі, що забезпечує його життєдіяльність. Кровоносну систему організму іноді об'єднують із лімфатичною системою в кардіоваскулярну систему.

Кров приводиться в рух скороченнями серця і циркулює судинами. Вона забезпечує тканини організму киснем, поживними речовинами, гормонами і постачає продукти обміну речовин до органів їх виділення. Збагачення крові киснем відбувається в легенях, а насичення поживними речовинами — в органах травлення. У печінці та нирках відбувається нейтралізація й виведення продуктів метаболізму. Кровообіг регулюється гормонами та нервовою системою. Розрізняють мале (через легені) і велике (через органи і тканини) кола кровообігу.

Кровообіг — важливий чинник в життєдіяльності організму людини і тварин. Кров може виконувати свої різноманітні функції тільки знаходячись в постійному русі.

Кровоносна система людини і багатьох тварин складається з серця і судин, якими кров рухається до тканин і органів, а потім повертається до серця. Великі судини, якими кров рухається до органів і тканин, називаються артеріями. Артерії розгалужуються на менші артерії — артеріоли, і, нарешті, на капіляри. Судинами, які звуться венами, кров повертається до серця.

Кровоносна система людини та інших хребетних належить до закритого типу — кров за нормальних умов не покидає організм. Деякі види безхребетних мають відкриту кровоносну систему.

Рух крові забезпечує різниця кров'яного тиску в різних судинах.

Історія дослідження[ред.ред. код]

Ще античні дослідники припускали, що в живих організмах всі органи функціонально пов'язані і впливають один на одного. Висловлювалися різні припущення. Гіппократ — «батько медицини», і Арістотель — найвизначніший із грецьких мислителів, що жили майже 2500 років тому, цікавилися питаннями кровообігу і вивчали його. Проте їхні уявлення були недосконалі, а в багатьох випадках помилкові. Венозні і артеріальні кровоносні судини вони уявляли як дві самостійні системи, не сполучені між собою. Вважалося, що кров рухається тільки венами, в артеріях, натомість знаходиться повітря. Це обґрунтовували тим, що при розтині трупів людей і тварин у венах кров була, а артерії були порожні, без крові.

Це переконання було спростоване в результаті праць римського дослідника і лікаря Клавдія Галена (130200). Він експериментально довів, що кров рухається серцем і артеріями, як і венами.

Після Галена аж до XVII століття вважали, що кров з правого передсердя потрапляє в ліве якимсь чином через перегородку.

У 1628 році англійський фізіолог, анатом і лікар Вільям Гарвей (1578 — 1657) опублікував свою працю «Анатомічне дослідження про рух серця і крові у тварин», в якому вперше в історії медицини експериментально показав, що кров рухається від шлуночків серця артеріями і повертається до передсердя венами. Поза сумнівом, обставиною, яка більше за інших спонукала Вільяма Гарвея до усвідомлення того, що кров циркулює, виявилася наявність у венах клапанів, функціонування яких свідчить про пасивний гідродинамічний процес. Він зрозумів, що це могло б мати сенс тільки в тому разі, якщо кров у венах тече до серця, а не від нього, як припустив Гален і як вважала європейська медицина до часів Гарвея. Гарвей був також першим, хто кількісно оцінив серцевий викид у людини, і переважно завдяки цьому, незважаючи на величезну недооцінку (1020,6 г/хв, тобто близько 1 л/хв замість 5 л/хв), скептики переконалися, що артеріальна кров не може безперервно створюватися в печінці, а, отже, вона повинна циркулювати. Таким чином, ним була побудована сучасна схема кровообігу людини й інших ссавців, що включає два кола. Невиясненим залишалося питання про те, як кров потрапляє з артерій у вени.

Саме в рік публікації революційної праці Гарвея (1628) народився Марчело Мальпігі, який 50 років опісля відкрив капіляри — ланку кровоносних судин, яка сполучає артерії і вени, — і таким чином завершив опис замкнутої судинної системи.

Найперші кількісні вимірювання механічних явищ в кровообігу були зроблені Стівеном Хейлзом (1677 — 1761), який виміряв артеріальний і венозний кров'яний тиск, об'єм окремих камер серця і швидкість витікання крові з декількох вен і артерій, продемонструвавши таким чином, що велика частина опору перебігу крові припадає на область мікроциркуляції. Він вважав, що внаслідок пружності артерій перебіг крові у венах залишається більш-менш сталим, а не пульсує, як в артеріях.

Пізніше, в XVIII і XIX століттях ряд відомих гідромеханіків зацікавилися питаннями циркуляції крові і внесли істотний внесок у розуміння цього процесу. Серед них були Леонард Ейлер, Даніель Бернуллі (який був насправді професором анатомії) і Жан Луї Марі Пуазейль (також лікар; його приклад особливо показує, як спроба розв'язати часткову прикладну задачу може призвести до розвитку фундаментальної науки). Одним з найвизначніших учених-універсалів був Томас Юнг (1773 — 1829), також лікар, чиї дослідження в оптиці призвели до встановлення хвильової теорії світла і розуміння сприйняття кольору. Інша важлива область досліджень Юнга стосується природи пружності, зокрема властивостей і функції пружних артерій; його теорія розповсюдження хвиль в пружних трубках досі вважається фундаментальним коректним описом пульсового тиску в артеріях. Саме у його лекції з цього питання в Королівському товаристві в Лондоні міститься явна заява, що «питання про те, яким чином і в якому ступені циркуляція крові залежить від м'язових і пружних сил серця і артерій в припущенні, що природа цих сил відома, повинен стати просто питанням найдосконаліших розділів теоретичної гідравліки».

Схема кровообігу Гарвея була розширена при створенні в XX столітті схеми гемодинаміки Аринчиним Н. І. Виявилось, що скелетний м'яз щодо кровообігу не тільки протічна судинна система і споживач крові, «утриманець» серця, але і орган, який, самозабезпечуючись, є могутнім насосом — периферичним «серцем». За тиском крові, що розвивається м'язом, він не тільки не поступається, але навіть перевищує тиск, підтримуваний центральним серцем, і служить ефективним його помічником. У зв'язку з тим, що скелетних м'язів дуже багато, понад 1000, їхня роль у просуванні крові у здорової і хворої людини, поза сумнівом, велика.

Кола кровообігу людини[ред.ред. код]

Циркуляція крові через серце. Мале коло кровообігу проходить через праве передсердя, правий шлуночок, легеневу артерію, судини легень, легеневі вени. Велике коло проходить через ліві передсердя і шлуночок, аорту, судини органів, верхню і нижню порожнисті вени. Напрямок руху крові регулюється клапанами серця.

Кровообіг відбувається за двома основними шляхами, званими колами: малим і великим колами кровообігу.

Малим колом кров циркулює через легені. Рух крові цим колом починається зі скорочення правого передсердя, після чого кров надходить у правий шлуночок серця, скорочення якого штовхає кров в легеневий стовбур. Циркуляція крові в цьому напрямку регулюється передсердно-шлуночковою перегородкою і двома клапанами: тристулковим (між правим передсердям і правим шлуночком), що запобігає поверненню крові в передсердя, і клапаном легеневої артерії, що запобігає поверненню крові з легеневого стовбура в правий шлуночок. Легеневий стовбур розгалужується до мережі легеневих капілярів, де кров насичується киснем шляхом вентиляції легень. Потім кров через легеневі вени повертається з легенів у ліве передсердя.

Велике коло кровообігу постачає насичену киснем кров до органів та тканин. Ліве передсердя скорочується одночасно з правим і штовхає кров в лівий шлуночок. З лівого шлуночка кров надходить в аорту. Аорта розгалужується на артерії і артеріоли, що дкою, двостулковим (мітральним) клапаном і клапаном аорти.

Таким чином, кров рухається великим колом кровообігу від лівого шлуночка до правого передсердя, а потім малим колом кровообігу від правого шлуночка до лівого передсердя.

Також існують ще два кола кровообігу,такі як:

Серцеве коло кровообігу - Це коло кровообігу починається від аорти двома короноїдними серцевими артеріями, по яких кров надходить у всі шари і частини серця, а потім збирається по дрібних венах у венозний вінцевий синус і закінчується венами серця, що впадають у праве передсердя .

Плацентарне - Відбувається по замкнутій системі, ізольованій від кровоносної системи матері. Плацентарне коло кровообігу починається від плаценти, яка є провізорним (тимчасовим) органом, через котрий плід отримує від матері кисень, поживні речовини, воду, електроліти, вітаміни, антитіла і віддає вуглекислий газ і шлаки.

Механізм кровообігу[ред.ред. код]

Це твердження повністю справедливо для артерій і артеріол, капілярів та вен в капілярах і венах з'являються допоміжні механізми, про які нижче. Рух артеріальної крові шлуночками відбувається до ізофігміческая точка капілярів, де відбувається викид води і солей в інтерстиціальну рідину (ТЖ) і розвантаження артеріального тиску до тиску в ТЖ, величина якого близько 25 мм рт. ст .. Далі відбувається реабсорбція води, солей і продуктів життєдіяльності клітин з ТЖ в посткапілярів під дією присмоктуються сили передсердь (рідинний вакуум — переміщення атріовентрикулярних перегородок вниз) і далі — самопливом під дією сил гравітації к. предсердиям. Переміщення АВП вгору призводить до систоле передсердь і одночасно до діастолі шлуночків. Відмінність тисків створюється ритмічною роботою передсердь і шлуночків серця, що перекачує кров з вен в артерії.

Серцевий цикл[ред.ред. код]

Докладніше у статті Серцевий цикл

Права половина серця і ліва працюють синхронно. Для зручності викладу тут буде розглянута робота лівої половини серця. Серцевий цикл включає в себе загальну діастолу (розслаблення), систолу (скорочення) передсердь, систолу шлуночків. Під час загальної діастоли тиск в порожнинах серця близько до нуля, в аорті повільно знижується з систолічного до діастолічного, в нормі у людини рівними відповідно 120 і 80 мм рт. ст. Оскільки тиск в аорті вище, ніж в шлуночку, аортальний клапан закритий. Тиск у великих венах (центральний венозний тиск, ЦВТ) становить 2-3 мм рт.ст., тобто трохи вище, ніж в порожнинах серця, так що кров надходить у передсердя і, транзитом, в шлуночки. Передсердно-шлуночкові клапани в цей час відкриті. Під час систоли передсердь циркулярні м'язи передсердь перетискають вхід з вен в передсердя, що перешкоджає зворотному потоку крові, тиск у передсердях підвищується до 8-10 мм рт.ст., і кров переміщається в шлуночки. Під час наступної систоли шлуночків тиск в них стає вище тиску в передсердях (які починають розслаблятися), що призводить до закриття передсердно-шлуночкових клапанів. Зовнішнім проявом цієї події є I тон серця. Потім тиск у шлуночку перевищує аортальне, в результаті чого відкривається клапан аорти і починається вигнання крові з шлуночка в артеріальну систему. Розслаблене передсердя в цей час заповнюється кров'ю. Фізіологічне значення передсердь головним чином полягає в ролі проміжного резервуара для крові, що надходить з венозної системи під час систоли шлуночків. На початку загальної діастоли, тиск у шлуночку падає нижче аортального (закриття аортального клапана, II тон), потім нижче тиску в передсердях і венах (відкриття передсердно-шлуночкових клапанів), шлуночки знову починають заповнюватися кров'ю. Об'єм крові, що викидається шлуночком серця за кожну систолу становить 60-80 мл [3]. Ця величина зветься ударний об'єм. Тривалість серцевого циклу — 0,8-1 с, що дає частоту серцевих скорочень (ЧСС) 60-70 за хвилину. Звідси хвилинний об'єм кровотоку, як неважко підрахувати, 3-4 л в хвилину (хвилинний об'єм серця, МОС).

Артеріальна система[ред.ред. код]

Артерії, які майже не містять гладких м'язів, але мають потужну еластичну оболонку, виконують головним чином «буферну» роль, згладжуючи перепади тиску між систоли і діастоли. Стінки артерій пружно розтяжним, що дозволяє їм прийняти додатковий об'єм крові, «вкидаємо» серцем під час систоли, і лише помірно, на 50-60 мм рт.ст. підняти тиск. Під час діастоли, коли серце нічого не перекачує, саме пружне розтягнення артеріальних стінок підтримує тиск, не даючи йому впасти до нуля, і тим самим забезпечує безперервність кровотоку. Саме розтягування стінки судини сприймається як удар пульсу. Артеріоли мають розвинену гладкою мускулатурою, завдяки якій здатні активно змінювати свій просвіт і, таким чином, регулювати опір кровотоку. Саме на артеріоли доводиться найбільше падіння тиску, і саме вони визначають співвідношення об'єму кровотоку та артеріального тиску. Відповідно, артеріоли називають резистивними судинами.

Капіляри[ред.ред. код]

Капіляри характеризуються тим, що їх судинна стінка представлена ​​одним шаром клітин, так що вони високо проникні для всіх розчинених у плазмі крові низькомолекулярних речовин. Тут відбувається обмін речовин між тканинною рідиною і плазмою крові. при проходженні крові через капіляри плазма крові 40 разів повністю оновлюється з інтерстиціальної (тканинної) рідиною; обсяг тільки дифузії через загальну обмінну поверх-ність капілярів організму становить близько 60 л / хв або приблизно 85 000 л / добу; тиск на початку артеріальної частини капіляра 37,5 мм рт. ст.; ефективне тиск становить близько (37,5 — 28) = 9,5 мм рт. ст.; тиск в кінці венозній частині капіляра, спрямоване назовні капіляра, 20 мм рт. ст.; ефективне реабсорбційну тиск близько (20 — 28) = — 8 мм рт. ст.

Венозна система[ред.ред. код]

Від органів кров повертається через посткапіляри в венули і вени в праве передсердя по верхній і нижній порожнистих вен, а також коронарним венах (венах, що повертає кров від серцевого м'яза). Венозне повернення здійснюється за кількома механізмами. По-перше, базовий механізм завдяки перепаду тисків у кінці венозної частині капіляра, спрямоване назовні капіляра близько 20 мм рт. ст., в ТЖ — 28 мм рт. ст.,.) і передсердь (близько 0), ефективне реабсорбційну тиск близько (20 — 28) = — 8 мм рт. ст. (І. І. Голованов Неординарний погляд на серце і судини, на їх роботу, на кровообіг в цілому (Серце — чотири насоса, скомпоновані як два двоступеневих насоса) Книга 4, Москва 115,2011) По-друге, для вен скелетних м'язів важливо, що при скороченні м'яза тиск «ззовні» перевищує тиск у вені, так що кров «вичавлюється» з вен скороченням м'язів. Присутність же венозних клапанів визначає напрям руху крові при цьому — від артеріального кінця до венозного. Цей механізм особливо важливий для вен нижніх кінцівок, оскільки тут кров венами піднімається, долаючи гравітацію. По-третє, присмоктує роль грудної клітини. Під час вдиху тиск у грудній клітці падає нижче атмосферного (яке ми приймаємо за нуль), що забезпечує додатковий механізм повернення крові. Величина просвіту вен, а відповідно і їх обсяг, значно перевищують такі артерій. Крім того, гладкі м'язи вен забезпечують зміну їх обсягу в досить широких межах, пристосовуючи їх ємність до мінливого обсягу циркулюючої крові. тому фізіологічна роль вен визначається як «ємнісні судини». [Правити] Кількісні показники та їх взаємозв'язок

Ударний об'єм серця (Vcontr) — обсяг, який лівий шлуночок викидає в аорту (а правий — в легеневий стовбур) за одне скорочення. У людини дорівнює 50-70 мл. Хвилинний об'єм кровотоку (Vminute) — обсяг крові, що проходить через поперечний переріз аорти (і легеневого стовбура) за хвилину. У дорослої людини хвилинний об'єм приблизно дорівнює 5-7 літрів. Частота серцевих скорочень (Freq) — число скорочень серця на хвилину. Артеріальний тиск — тиск крові в артеріях. Систолічний тиск — найвищу тиск під час серцевого циклу, що досягається до кінця систоли. Діастолічний тиск — найнижчий тиск під час серцевого циклу, досягається в кінці діастоли шлуночків. Пульсовий тиск — різниця між систолічним і діастолічним. Середнє артеріальний тиск (Pmean) найпростіше визначити у вигляді формули. Отже, якщо артеріальний тиск під час серцевого циклу є функцією від часу, то (2) де tbegin і tend — час початку і кінця серцевого циклу, відповідно. Фізіологічний сенс цієї величини: це таке еквівалентне тиск, що, якби воно постійним, хвилинний об'єм кровотоку не відрізнявся би від спостережуваного в дійсності. Загальний периферичний опір — опір, який судинна система надає кровотоку. Прямо воно виміряна бути не може, але може бути обчислено, виходячи з хвилинного об'єму і середнього артеріального тиску. (3) Хвилинний об'єм кровотоку дорівнює відношенню середнього артеріального тиску до периферичної опору. Це твердження є одним з центральних законів гемодинаміки. Опір однієї судини з жорсткими стінками визначається законом Пуазейля: (4) де η — в'язкість рідини, R — радіус і L — довжина судини. Для послідовно включених судин, опору складаються: (5) Для паралельних, складаються провідності: (6) Таким чином, загальний периферичний опір залежить від довжини судин, числа паралельно включених судин і радіусу судин. Зрозуміло, що не існує практичного способу дізнатися всі ці величини, крім того, стінки судин не є жорсткими, а кров не поводиться як класична Ньютонівська рідина з постійною в'язкістю. В силу цього, як зазначав В. А. Ліщук в «Математичної теорії кровообігу», «закон Пуазейля має для кровообігу швидше ілюстративну, ніж конструктивну роль». Проте, зрозуміло, що з усіх факторів, що визначають периферичний опір, найбільше значення має радіус судин (довжина в формулі стоїть в 1-го ступеня, радіус ж — в 4-й), і що цей же фактор — єдиний, здатний до фізіологічної регуляції. Кількість і довжина судин постійні, радіус може змінюватися в залежності від тонусу судин, головним чином, артеріол. З урахуванням формул (1), (3) і природи периферичного опору, стає зрозуміло, що середній артеріальний тиск залежить від об'ємного кровотоку, який визначається головним чином серцем (див. (1)) і тонусу судин, переважно артеріол.

↑ Деякі вчені вважають, що Андреа Чезальпіно був першим, ще до Гарвея, який відкрив кровообіг — він описав велике коло кровообігу. ↑ Арінчін Н. І., Борисевич Г. Ф. Мікронасосная діяльність скелетних м'язів при їх розтягуванні .- Мн.: Наука і техніка, 1986—112 с [1] ↑ Klinke R., Pape H-Ch., Silbernagle S. Physiologie — Stuttgart, 2005, S. 155. ISBN 3-13-796005-3

Кількісні показники та їх взаємозв'язок[ред.ред. код]

Ударний об'єм серця (Vcontr) — обсяг, який лівий шлуночок викидає в аорту (а правий — в легеневий стовбур) за одне скорочення. У людини дорівнює 50-70 мл.

Хвилинний об'єм кровотоку (Vminute) — обсяг крові, що проходить через поперечний переріз аорти (і легеневого стовбура) за хвилину. У дорослої людини хвилинний об'єм приблизно дорівнює 5-7 літрів.

Частота серцевих скорочень (Freq) — число скорочень серця на хвилину.

Артеріальний тиск — тиск крові в артеріях.

Систолічний тиск — найвищий тиск під час серцевого циклу, що досягається до кінця систоли.

Діастолічний тиск — найнижчий тиск під час серцевого циклу, досягається в кінці діастоли шлуночків.

Пульсовий тиск — різниця між систолічним і діастолічним.

Середній артеріальний тиск (Pmean) найпростіше визначити у вигляді формули. Отже, якщо артеріальний тиск під час серцевого циклу є функцією від часу, то

(2) P_{mean}=\frac{\int_{t_{begin}}^{t_{end}}P(t)\,dt}{t_{end}-t_{begin}}

де tbegin і tend — час початку і кінця серцевого циклу, відповідно.

Фізіологічний зміст цієї величини: це такий еквівалентний тиск, що при постійності, хвилинний об'єм кровотоку не відрізнявся би від спостережуваного в дійсності.

Загальний периферичний опір — опір, який судинна система надає кровотоку. Безпосередньо не можна виміряти опір, але його можна обчислити, виходячи з хвилинного об'єму і середнього артеріального тиску.

(3) V_{minute}=\frac{P_{mean}}{R_{perif}}

Хвилинний об'єм кровотоку дорівнює відношенню середнього артеріального тиску до периферійного опору.

Це твердження є одним з центральних законів гемодинаміки.

Опір однієї судини з твердими стінками визначається законом Пуазейля:

(4)  Resist = \frac{8\eta L}{\pi R^4}

де \eta — в'язкість рідини, R — радіус і L — довжина судини.

Для послідовно включених судин, опір визначається:

(5)  Resist_{series} = \sum_{n=1}^N Resist_n

Для паралельних, вимірюється провідність:

(6)  \frac{1}{Resist_{parallel}}=\sum_{n=1}^N \frac{1}{Resist_n}

Таким чином, загальний периферичний опір залежить від довжини судин, числа паралельно включених судин і радіусу судин. Зрозуміло, що не існує практичного способу дізнатися всі ці величини, крім того, стінки судин не є твердими, а кров не поводиться як класична Ньютонівська рідина з постійною в'язкістю. В силу цього, як зазначав В. А. Лищук в «Математичної теорії кровообігу», «закон Пуазейля має для кровообігу швидше ілюстративну, ніж конструктивну роль». Тим не менш, зрозуміло, що з усіх факторів, що визначають периферичний опір, найбільше значення має радіус судин (довжина у формулі у 1-му степені, радіус ж — в 4-ому), і що цей же фактор — єдиний, здатний до фізіологічної регуляції. Кількість і довжина судин постійні, радіус ж може змінюватися в залежності від тонусу судин, головним чином, артеріол.

З урахуванням формул (1), (3) і природи периферичного опору, стає зрозуміло, що середній артеріальний тиск залежить від об'ємного кровотоку, який визначається головним чином серцем (див. (1)) і тонусу судин, переважно артеріол.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]

  • Уиггерс К., Динамика кровообращения, пер. с англ., М., 1957.
  • Савицкий Н. Н., Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики, 2 изд., Л., 1963.
  • Хаютин В. М., Сосудо-двигательные рефлексы, М., 1964.
  • Парин В. В., Меерсон Ф. З., Очерки клинической физиологии кровообращения, 2 изд., М., 1965;
  • Гаитон А., Физиология кровообращения. Минутный объем сердца и его регуляция, пер. с англ., М., 1969;
  • Адольф Э., Развитие физиологических регуляций, пер. с англ., М., 1971
  • Г. М. Чайченко, В. О. Цибенко, В. Д. Сокур. Фізіологія людини і тварин. Київ. 1998.