Фізіологія людини - Вільям Ф. Ґанонґ 2002

Кровообіг
Динаміка кровообігу та лімфообігу
Течія крові в артеріях та артеріолах

Тиск і швидкість крові у різних частинах системи кровообігу відображені на рис. 30-14. Залежність між ними є такою ж і в малому колі, тільки тиск у легеневій артерії становить 25/10 мм рт. ст. або ще менше.

Швидкість і течія крові

Хоча середня швидкість крові у проксимальних відділах аорти - 40 см/с, та течія її є фазовою, проте швидкість змінюється від 120 см/с під час систоли до негативних значень під час транзиторного зворотного кровоплину перед діастолічним закриттям аортального клапана. У дистальних відділах аорти і великих артеріях швидкість більша під час систоли, ніж під час діастоли. Однак ці судини є еластичними, і плин крові продовжується завдяки спаданню судинної стінки під час діастоли, що розвивається після систолічного розтягнення стінок судин (рис. 30-15).

Ефект спадання інколи називають ефектом Віндкессель, а судини - судинами Віндкессель (від нім. Windkessel - еластичний резервуар). Пульсова течія виявляється (не з’ясованим шляхом) найпридатнішою для підтримки оптимальної функції тканин. Якщо ж перфузія органа відбувається за допомогою помпи, що забезпечує непульсівну течію, то простежується поступове збільшення судинного опору та зменшення тканинної перфузії.

Рис. 30-14. Графік зміни тиску та швидкості під час протікання крові через велике коло кровообігу; ЗП - загальна площа поперечного перерізу судин, яка збільшується від 4,5 см² у аорті до 4500 см²у капілярах (див. табл. 30-1); ВО - відносний опір, який є найбільшим в артеріолах.

Рис. 30-15. Зміни кровоплину під час серцевого циклу в собаки. Після діастоли настає систола, починаючи о 0,1 і знову о 0,5 с. Схема кровоплину у людини така ж; Ао - аорта; ЛА - легенева артерія; ЛВ - легенева вена; НПВ - нижня порожниста вена; НА - ниркова артерія (відтворено за дозволом з Мііnоr WR: Pulsatile blood flow. N Engl J Med 1972;287:27).

Артеріальний тиск

Тиск у аорті й плечових та інших великих артеріях у молодої дорослої людини підвищується до максимального значення близько 120 мм рт. ст. (систолічний тиск) під час кожного серцевого циклу та знижується до мінімального рівня близько 70 мм рт. ст. (діастолічний тиск). Артеріальний тиск звичайно записують у такому вигляді: спочатку систолічний тиск, потім діастолічний. Та оскільки 1 мм рт. ст. дорівнює 0,133 кПа, то в одиницях СІ (див. додаток) це дорівнює 16,9/9,3 кПа. Пульсовий тиск - різниця між систолічним та діастолічним тиском - у нормі становить 50 мм рт. ст. Середній тиск є середнім значенням тиску протягом серцевого циклу. Оскільки систола коротша від діастоли, то середній тиск дещо нижчий, ніж середнє значення між систолічним та діастолічним тиском. Очевидно, що його можна визначити тільки після інтегрального обчислення ділянки кривої тиску (рис. 30-16). Однак для наближення середній тиск дорівнює сумі діастолічного тиску і третини пульсового.

Тиск дещо знижується у великих та середніх артеріях, оскільки їхній опір течії крові є незначним. Проте тиск різко знижується у дрібних артеріях та артеріолах, які є головними місцями периферійного опору, що протистоїть серцевим скороченням. Середній тиск на кінці артеріол - 30-38 мм рт. ст. Пульсовий тиск також швидко знижується до 5 мм рт. ст. на кінці артеріол (див. рис. 30-14). Значення знижень тиску вздовж артеріол значно змінюється залежно від того, розширені вони чи звужені.

Ефект сили тяжіння

На рис. 30-14 зображено тиск у кровоносних судинах на рівні серця. Тиск у будь-якій судині, що розміщена нижче рівня серця, збільшується, а в судинах, розташованих над рівнем серця, знижується завдяки ефекту сили тяжіння. Гравітаційні впливи є наслідком густини крові, прискорення, зумовленого гравітацією (980 см/с²) та вертикальною відстанню вище або нижче серця; їхнє значення становить 0,77 мм рт. ст. на 1 см за густини нормальної крові. Отже, якщо середній артеріальний тиск у дорослого, який стоїть, на рівні серця становить 100 мм рт. ст., то середній тиск у великих артеріях голови (50 см вище серця) - 62 мм рт. ст. (100 - [0,77 х 50]), а тиск у великих артеріях стопи (105 см нижче серця) - 180 мм рт. ст. (100 + [0,77 х 105]) (рис. 30-17). Вплив сили тяжіння на венозний тиск подібний (див. нижче).

Рис. 30-16. Крива зміни тиску у плечовій артерії молодої людини, що відображає співвідношення між систолічним та діастолічним тиском до середнього тиску. Затінена ділянка над середнім тиском дорівнює затіненій ділянці нижче середнього тиску.

Методи вимірювання тиску крові

У випадку введення канюлі в артерію артеріальний тиск можна виміряти прямим методом (безпосередньо) за допомогою ртутного манометра або відповідно прокаліброваного натягнутого вимірювального пристрою та осцилографа, пристосованого до прямого записування на папері, що рухається. Якщо артерію перев’язати над місцем уведення канюлі, то буде визначено кінцевий тиск. Течія крові в артерії припиниться, і вся кінетична енергія течії перетвориться в енергію тиску. Якщо ж, як альтернативу, Т-подібну трубку ввести у судину і тиск вимірювати на стороні трубки, то тиск, визначений у цьому разі, буде бічним тиском, що простежується в умовах, коли зниження тиску завдяки незначному опору є меншим, ніж кінцевий тиск, зумовлений кінетичною енергією кровоплину. Це можна пояснити тим, що у трубці або у кровоносній судині загальна енергія - сума кінетичної енергії течії та енергії тиску - є сталою (принцип Бернуллі).

Рис. 30-17. Вплив сили тяжіння на артеріальний та венозний тиск. На шкалі, розміщеній праворуч, позначено збільшення (або зменшення) середнього тиску у великій артерії на різних рівнях Середній тиск у всіх великих артеріях приблизно становить 100 мм рт. ст., якщо вимірювати на рівні лівого шлуночка. На шкалі, розміщеній ліворуч, показано підвищення венозного тиску на кожному рівні, пов’язане із дією ґравітації. Манометр, розміщений ліворуч від фігури, показує висоту, до якої піднімається стовпчик крові у трубці, якщо він сполучений з веною на щиколотці (А), зі стегновою веною (В) або з правим передсердям (С) (людина стоїть). Приблизний тиск у цих ділянках у лежачому стані, коли щиколотка, стегно та праве передсердя перебувають на одному рівні, мм рт. ст.: А - 10,0; В-7,5; С-4,6.

Важливо зазначити, що зниження тиску у будь-якому відділі артеріальної системи зумовлене двома факторами - опору та перетворення (конверсії) потенціальної енергії у кінетичну. Зниження тиску, пов’язане із втратою енергії за збільшуваного опору, є незворотним, оскільки енергія розпорошується як тепло. Проте зниження тиску, пов’язане з перетворенням потенціальної енергії у кінетичну під час звуження судини, може бути компенсоване у разі розширення судини (рис. 30-18).

Принцип Бернуллі має важливе значення у патофізіології. Згідно з цим принципом, чим більша швидкість течії крові у судині, тим нижчий латеральний тиск, що розтягує судинну стінку. Якщо ж судина звужена, то швидкість кровоплину в ділянці звуження збільшується і тиск розтягнення знижується. Отже, якщо судина є звуженою завдяки патологічному процесу, такому як утворення атеросклеротичної бляшки, то латеральний тиск зі скороченням знижується і звуження підтримує само себе.

Аускультативний метод

Артеріальний тиск крові у людини зазвичай вимірюють аускультативним методом. Манжету, приєднану до ртутного манометра (сфігмоманометра), яку надувають повітрям (манжета Ріва-Роччі), обгортають довкола руки, а стетоскоп розміщують на плечовій артерії в ділянці ліктя (рис. 30-19). Її швидко надувають до рівня, щоб тиск у ній значно перевищував систолічний, передбачуваний у плечовій артерії. Артерія стиснена манжетою, тому звуку у стетоскопі нема. Після цього тиск у манжеті поступово знижують. На рівні, коли систолічний тиск в артерії досягає тиску в манжеті, струмінь крові проходить під час кожного серцевого поштовху, і синхронно з цими поштовхами під манжетою чути ляскаючий звук. Тиск у манжеті, за якого з’являються перші звуки, відповідає систолічному тиску. З подальшим зниженням тиску в манжеті, звуки стають голоснішими, потім тихішими та глухими; зрештою у більшості людей вони зникають. Ці звуки називають звуками Короткова. У разі одночасного прямого та непрямого вимірювання тиску крові діастолічний тиск у дорослої людини в стані спокою найліпше корелює з тиском, за якого звуки зникають. Однак у дорослих після навантаження та в дітей діастолічний тиск найліпше корелює з тиском, за якого звуки стають глухими. Це ж характерно для таких станів, як гіпертиреоїдизм та недостатність аортального клапана.

Рис. 30-18. Принцип Бернуллі. Коли рідина проходить через ділянку звуження у трубці, то кінетична енергія течії збільшується зі збільшенням швидкості, а потенціальна зменшується. Внаслідок цього вимірюваний тиск Р є нижчим, ніж він був би без звуження трубки. Штриховою лінією показано рівень, на якому перебувала б рідина, якби трубка була одного діаметра.

Рис. 30-19. Вимірювання тиску крові аускультативним методом (відтворено за дозволом з Schottelius BA, Schottelius D Textbook ofPhysiology, 18th ed. Mosby, 1978).

Звуки Короткова утворюються під час турбулентного кровоплину в плечовій артерії. Струменева течія у незвуженій артерії не супроводжується звуками, та якщо артерія звужується, то швидкість течії через цю ділянку сягає критичної, і виникає турбулентна течія крові (див. рис. 30-9). Якщо ж тиск у манжеті близький до систолічного, то течія через артерію відбувається лише на висоті систоли, у цьому випадку переривчасті турбулентні потоки створюють ляскаючий звук. Коли тиск у манжеті вищий, ніж діастолічний тиск в артерії, то течія переривається принаймні під час діастоли, і переривчасті звуки нагадують стакато. Якщо тиск у манжеті наближається до артеріального діастолічного тиску, то судина все ще звужена, однак турбулентна течія триває. Звуки в цей період швидше глухі.

Аускультативний метод є точним, якщо його виконувати ретельно, проте потрібно дотримуватись декількох вимог. Манжету треба розміщувати на рівні серця для уникнення впливу сили тяжіння. Тиск крові можна вимірювати в разі накладання манжети на стегно і розміщення стетоскопа на колінній артерії. Та оскільки на стегні є більше тканини між манжетою й артерією, ніж на руці, то частина тиску манжети втрачається. Отже, значення тиску, одержані з використанням манжети на руці, є штучно завищеними. Подібні явища простежуються під час вимірювання тиску на плечовій артерії у повних людей, оскільки шар жиру розсіює частину тиску манжети. В обох випадках точні значення тиску можна одержати з використанням манжети, що є ширшою, ніж стандартна манжета для руки. Якщо залишити манжету надутою на деякий час, то відчуття дискомфорту спричинює рефлекторну ґенералізовану вазоконстрикцію, підвищуючи тиск крові. Тому варто порівнювати тиск крові на обох руках, обстежуючи пацієнта вперше. Стала значна різниця між тисками на обох кінцівках означає наявність судинної обструкції.

Пальпаторний метод

Систолічний тиск можна визначати шляхом надування манжети на руці завдяки зниженню тиску, і визначати тиск, який виявляється при пальпації на променевій артерії. З огляду на складність точного виявлення першого поштовху значення тиску, одержане за допомогою пальпаторного методу, зазвичай на 2-5 мм рт. ст. нижче, ніж з використанням аускультативного методу.

Варто набути звичку пальпації пульсу на променевій артерії в разі надування манжети під час вимірювання тиску аускультативним методом. Зі зниженням тиску в манжеті звуки Короткова іноді зникають за значень, що вищі від діастолічного тиску, а потім з’являються знову за нижчих показників («аускультативний проміжок»). Якщо ж манжета спочатку була надута до зникнення пульсу на променевій артерії, то людина, яка вимірює тиск, може бути впевненою в тому, що тиск у манжеті є вищим від систолічного, а це допомагає уникнути штучного заниження тиску.

Нормальний тиск артеріальної крові

Тиск крові на плечовій артерії у молодих дорослих, які сидять або лежать у стані спокою, становить приблизно 120/70 мм рт. ст. Він є значно нижчим уночі, а також нижчий у жінок, ніж у чоловіків. Оскільки артеріальний тиск є наслідком серцевого викиду та периферійного опору, то його змінюють впливи, що стосуються одного або обох цих факторів. Емоції, наприклад, підвищують серцевий викид, і може бути досить важко одержати правильні показники артеріального тиску в стані спокою, якщо людина збуджена або напружена. Загалом збільшення серцевого викиду підвищує систолічний тиск, тоді як збільшення периферійного опору - діастолічний. Є багато суперечностей щодо того, де межа між нормальним та підвищеним тиском крові (гіпертензія), особливо у людей похилого віку. Водночас не викликає жодного сумніву те, що у практично здорових людей систолічний та діастолічний тиск з віком підвищуються (рис. 30-20). Важливою причиною підвищення систолічного тиску є зменшення еластичності артерій; за однакового рівня серцевого викиду систолічний тиск є вищим у літніх людей, ніж у молодих унаслідок меншого зменшення об’єму артеріальної системи під час систоли для компенсації кількості крові, що циркулює.

З огляду на нервове хвилювання під час візиту до лікаря у 20% хворих з гіпертензією тиск крові є вищим («гіпертензія білих халатів»), ніж у звичайних умовах. Однак у решти 80% цього не простежується, проте середній тиск у великих групах нормальних осіб є однаковим в обох ситуаціях (див. рис. 30-20).