Основы гемодинамики: факторы, обуславливающие движение крови по сосудам

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:

Q =(P-P1)/R x n

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.

Q = S × V

Здесь S является площадью поперечного сечения, а V – линейной скоростью движения крови.

Неспецифический аортоартериит Токаясу на УЗИ сосудов шеи

Неспецифический аортоартериит Токаясу проявляется в молодом возрасте и приводит к пожизненной гормонотерапии. Это системное воспаление сосудов, приводящее к их тромбозу. Диагностика этого заболевания затруднена, поскольку развиваться оно может в любой части сосудистой системы человека. Здесь врачам важно с помощью УЗИ как можно раньше установить воспалительные изменения в артериях. Для этого проводят комплексное обследование — УЗИ сосудов всего тела, которое будет включать:

• УЗИ сосудов шеи и головы;
• УЗИ сосудов нижних и верхних конечностей;
• УЗИ брюшной аорты;
• УЗИ сосудов малого таза;
• УЗИ сосудов почек.

Автор: Шогенов Рамиш Курбанович

Невролог с 10-летнем стажем

Линейная скорость кровотока

Второе по важности гемодинамическое значение – это линейная скорость кровотока. Определить этот показатель поможет уравнение Торичелли:

V = v−2gP

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:

V = v-2g(P-Pr)

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

Для чего проводят измерение скорости движения крови?

Измерение скорости кровотока имеет важно для диагностической медицины. Благодаря анализу данных, полученных в результате измерений можно определить:

• состояние сосудов, показатель вязкости крови;
• уровень снабжения кровью мозга и других органов;
• сопротивление движению в обоих кругах кровообращения;
• уровень микроциркуляции;
• состояние коронарных сосудов;
• степень сердечной недостаточности.

Скорость кровотока в сосудах, артериях и капиллярах не является постоянной и одинаковой величиной: самая большая скорость — в аорте, самая маленькая — внутри микрокапилляров.

Сосудистое сопротивление

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.

Как УЗИ показывает извитости и деформации сосудов?

УЗИ сосудов шеи и головы достаточно точно показывает изменения формы и расположения артерий и влияние этих изменений на кровоток. Чаще всего в практике врачей встречаются извитости сосудов. Извитости сосудов — это приспособление организма к повышенному или нестабильному давлению и к различным изменениям позвоночника, который может просесть в своей высоте. Эта патология в первую очередь связана с возрастными особенностями или с повышенным давлением. У большинства гипертоников на УЗИ сосудов шеи будут видны либо т-образные, либо s-образные извитости. Не любая извилистость сосудов создает угрозу для здоровья пациентов. Для невролога важно исключить петли и перегиб артерий. Перегиб артерий под острым углом — это подобие стеноза, который не пропускает кровь и требует хирургического вмешательства. Результаты ультразвукового сканирования ответят на вопрос, дает ли эта извилистость препятствие кровотоку, поскольку от этого зависит форма и срочность лечения. Если извитости деформируют сильно сосуд, когда он перегибается под острым углом или извивается петлёй, невролог должен направить пациента на консультацию к сосудистому хирургу, чтобы решить вопрос о необходимости операционного вмешательства.

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.

Покажет ли УЗИ сосудов шеи компрессию сосудов?

Динамическая компрессия сосудов — это перегибание сосуда снаружи при определенном положении головы или тела, которое приводит к временному дефициту кровотока. Динамическая компрессия позвоночных и подключичных артерий является частой причиной регулярных или спонтанных обмороков, а также головных болей и резких приступов головокружения (полуобморочное состояние). Эта патология тесно связана с остеохондрозом шейного отдела позвоночника. Когда позвонки относительно друг друга смещены в какой-то степени и своим смещением придавливают снаружи сосуд, это сужение сосуда приводит фактически к стенозу, только не за счет атеросклеротической бляшки, а за счет компрессии. Такое сдавление может быть и постоянным, и временным явлением. УЗИ сосудов может хорошо диагностировать временное сдавление через поворотные функциональные пробы. В ходе УЗИ сосудов шеи кровоснабжение проверяется в динамике:

• с поворотами головы;
• с наклоном головы;
• в положении лежа и сидя.

Наиболее частая локация компрессии сосудов — это область позвоночных артерий шеи. Они проходят в костном канале позвоночника и поэтому часто сдавливаются, когда шейные позвонки смещены относительно друг друга. Иногда у человека развивается аномальный костный отросток, который растет в сторону сосуда и тоже сдавливает его. Такие состояния могут приводить к внезапным потерям сознания как с детства, так и уже во взрослом возрасте, когда эта ситуация наросла в связи с остеохондрозом. Диагностика компрессии сосудов шеи требует комплексного подхода. Обычно невролог назначает пациенту сделать УЗИ сосудов шеи и МРТ шейного отдела позвоночника. Именно УЗИ шейных сосудов сможет показать скрытое временное пережатие сосуда, а МРТ шейного отдела позвоночника визуализирует причины зажимов, если они связаны с состоянием межпозвоночных дисков и позвонков.

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.

Важность и острота проблемы

Определение такого важного параметра , как скорость кровотока крайне важно для исследования гемодинамики конкретного участка сосудистого русла либо определенного органа. При изменении его можно говорить о наличие патологических сужении на протяжении сосуда, препятствий току крови (пристеночные тромбы, атеросклеротические бляшки),повышенной вязкости крови.

В настоящее время неинвазивная, объективная оценка кровотока по сосудам разного калибра является самой актуальной задачей современной ангиологии. От успеха в ее решении зависит успех ранней диагностики таких сосудистых заболеваний, как диабетическая микроангиопатия, синдром Рейно, различных окклюзий и стенозов сосудов.