Что такое гемодинамика сердца

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое "Гемодинамика" в других словарях:

гемодинамика — гемодинамика … Орфографический словарь-справочник

ГЕМОДИНАМИКА — (греч., haima кровь, и dynamis сила). Учение о силе кровообращения. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГЕМОДИНАМИКА греч., от haima, кровь, и dynamis, сила. Учение о силе кровообращения. Объяснение… … Словарь иностранных слов русского языка

гемодинамика — кровообращение Словарь русских синонимов. гемодинамика сущ., кол во синонимов: 2 • динамика (18) • … Словарь синонимов

ГЕМОДИНАМИКА — (от гемо. и динамика) движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого). Зависит от сопротивления току… … Большой Энциклопедический словарь

ГЕМОДИНАМИКА — (от гемо. и греч. dynamis сила), движение крови в замкнутой системе сосудов, обусловленное разностью гидростатич. давления в разл. отделах кровяного русла. Осн. гемодинамич. показателем является кол во крови, выбрасываемое сердцем в аорту за 1… … Биологический энциклопедический словарь

Гемодинамика — Гемодинамика движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из области высокого давления в область низкого). Зависит от сопротивления току крови … Википедия

ГЕМОДИНАМИКА — (от греч. haima кровь и dynamis сила), наука о движении крови по сосудам. В основных своих положениях Г. пользуется законами гидродинамики, науки о движении жидкостей вообще, но условия естественного кровообращепия настолько сложны и характер… … Большая медицинская энциклопедия

гемодинамика — и; ж. Мед. Движение крови по сосудам; кровообращение. * * * гемодинамика (от гемо. и динамика), движение крови по сосудам, возникающее вследствие разности гидростатического давления в различных участках кровеносной системы (кровь движется из… … Энциклопедический словарь

гемодинамика — (гемо + греч. dynamikos сильный, относящийся к силе) 1) раздел физиологии кровообращения, изучающий причины, условия и механизмы движения крови в сердечно сосудистой системе на основе использования физических законов гидродинамики; 2) (нрк)… … Большой медицинский словарь

Гемодинамика — учение о движении крови по кровеносным трубкам … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Гемодинамика (от латинского слова – Haemodynamica и греческого слова – Haima – кровь и dynamikos – сильный) представляет раздел биологической и клинической науки, которая изучает механизмы движения крови по органам сердечно-сосудистой системе (гемодинамика сердца или кардиогемодинамика); часть гидродинамики – раздела биофизики, которая изучает особенности движение биологических жидкостей. Следует добавить ,что согласно законам гидродинамики количество жидкости (Q), которая проходит через любую трубку, прямо пропорциональна разности давлений в начале (Р1) и в конце (Р2) трубки и обратно пропорциональна сопротивлению (R) току жидкости. Нарушение гемодинамики происходят в организме при множестве патологий сердца и сосудов.

Для оценки функции кровообращения используется множество показателей гемодинамики.

Движущей силой кровотока и гемодинамики в целом является разница давлений между различными отделами сосудистого русла, а именно: кровь течет от участка высокого давления к участку низкого давления.

Важный показатель гемодинамики – градиент давления является источником силы, которой следует преодолеть гидродинамическое сопротивление. Градиент давления широко варьирует как во времени, так и в различных отделах сосудистого русла и зависит от архитектуры этого русла (например, длины, числа, диаметра и степени ветвления сосудов в той или иной области) и вязкости крови. Все факторы, которые влияют на кровоток, можно выразить в уравнении, подобном закону Ома.

Из этого уравнения следует, что объемная скорость кровотока (другой важный параметр гемодинамики) V в любом отделе кровеносного русла равна отношению разности среднего давления в артериальной и венозной частях этого отдела (или в любых других частях) к гидродинамическому сопротивлению R этого отдела. Следующий важный показатель гемодинамики – объемная скорость кровотока V отражает кровоснабжение того или иного органа. Объемная скорость кровотока V равна объему крови, протекающей через поперечное сечение сосудов, и измеряется в мл/с. Объемную скорость кровотока V можно вычислить по линейной скорости кровотока (v) через поперечное сечение сосуда и площадь этого сечения (S = πr2): V = v S. Согласно закону неразрывности струи объемная скорость тока жидкости в системе из трубок разного диаметра (то есть системы, подобной кровеносной) постоянна и зависит от площади поперечного сечения трубки. Итак, для двух последовательных сегментов справедливо равенство:

V = va – Sa = vб – Sб.

Таким образом, следует отметить, то если через последовательно соединенные трубки протекает жидкость с постоянной скоростью, линейная скорость движения жидкости в каждой трубке обратно пропорциональна площади ее поперечного сечения.

Важные показатели гемодинамики – давление в кровеносной системе (венозное и артериальное) равно соотношению силы, с которой кровь действует на стенки сосудов, к площади этих стенок. Поскольку в клинике артериальное давление измеряется с помощью ртутных манометров, его обычно выражают в миллиметрах ртутного столба, хотя иногда значение приводят в сантиметрах водяного столба (1 мм рт. ст. ≈ 13,6 мм вод. ст. ≈ 133 Па; 10 мм вод. ст. ≈ 98 Па).

Гидродинамическое сопротивление R нельзя измерить непосредственно, однако его можно вычислить, зная разницу давлений в двух отделах сосудистой системы и объемную скорость. Важный показатель гемодинамики – гидродинамическое сопротивление обусловлено внутренним трением между слоями жидкости, а также между жидкостью и стенками сосуда. Гидродинамическое сопротивление зависит от размеров сосуда, а также от вязкости и типа тока жидкости. Если жидкость течет, сталкивается с неподвижной поверхностью (например, при движении в трубке), то слои такой жидкости перемещаются с различными скоростями, в результате чего между этими слоями возникает напряжение сдвига: более быстрый слой стремится вытянуться в продольном направлении, а более медленный как бы задерживает его. Показателем, отражающим это внутреннее сопротивление жидкости, служит ее вязкость (η).

Показатель гемодинамики – объем крови, протекающей за 1 минуту через полые вены или аорту и через легочные вены или легочную артерию, одинаков.

В гемодинамическом плане отток крови от сердца соответствует ее притоку. Итак, объем крови, протекающей за 1 минуту через всю артериальную и венозную систему большого и малого круга кровообращения, одинаков. При постоянном объеме крови, протекающей через любое общее сечение сосудистой системы, линейная скорость кровотока не может быть одинаковой. Линейная скорость кровотока зависит от общей ширины этого отдела сосудистого русла.

В кровеносной системе узким местом является аорта. При разветвлении артерий, несмотря на то, что каждое ответвление сосуда узкое чем то, от которого отходит, суммарно русло увеличивается, поскольку просвет артериальных ответвлений крупнее просвета артерии, которая разветвилась.

Наибольшее расширение сосудистого русла отмечается в капиллярной сети: сумма просветов всех капилляров примерно в 500-600 раз больше просвета аорты. В соответствии с этим положением кровь в капиллярах движется в 500-600 раз медленнее, чем в аорте. В венах линейная скорость кровотока снова повышается, так как при слиянии вен суммарный просвет кровеносного русла сужается. В каудальной и краниальной полых венах линейная скорость кровотока достигает приблизительно половины скорости в аорте.

Типы гемодинамики

  • Гиперкинетический тип гемодинамики – общее периферическое сосудистое сопротивление менее 2500 динсм*с и сердечный индекс свыше 4,2 л/мин/м2.
  • Эукинетический тип гемодинамики – сердечный индекс – 2,5-4,2 л/мин/м2 и общее периферическое сосудистое сопротивление в пределах 1500-2000 дин*см 5 ·с’.
  • Гипокинетический тип гемодинамики – снижение сердечного индекса менее 2,0 л/мин/м2 на фоне повышения общего периферического сосудистого сопротивления, величина которого может достигать 5000 дин*см 5 с при артериальной гипертензии.

В связи с тем, что сердце выбрасывает кровь отдельными порциями, кровоток в артериях имеет пульсирующий характер, поэтому объемная и линейная скорость кровотока постоянно меняются, что соответствует нормальной гемодинамике сердца: они максимальны в легочной артерии и аорте в момент систолы желудочков и снижаются в диастолу. В капиллярах и венах кровоток постоянен, то есть линейная скорость его постоянна. На преобразование пульсирующего кровотока в постоянный влияют свойства артериальной стенки. Нарушение гемодинамики встречается при многих патологических состояниях, поэтому данный параметр должен оцениваться клиницистами в своей повседневной практике. Гемодинамика сердца или кардиогемодинамика достаточно точно оценивается методами эхокардиографии.

Полезно знать

© VetConsult+, 2015. Все права защищены. Использование любых материалов, размещённых на сайте, разрешается при условии ссылки на ресурс. При копировании либо частичном использовании материалов со страниц сайта обязательно размещать прямую открытую для поисковых систем гиперссылку, расположенную в подзаголовке или в первом абзаце статьи.

1. Движение крови в сосудистой системе. Пульсовая волна.

2. Работа и мощность сердца.

3. Физические основы клинического метода измерения давления крови.

4. Роль артериального давления и эластичности сосудов.

5. Гидродинамическая модель кровообращения.

Гемодинамика – раздел биомеханики, в котором исследуется движение крови по сосудистой системе. Физической основой гемодинамики является гидродинамика. Течение крови зависит как от свойств крови, так и от свойств кровеносных сосудов.

9.1. Движение крови в сосудистой системе. Пульсовая волна

Для поддержания электрического тока в замкнутой цепи требуется источник тока, который создает разность потенциалов, необходимую для преодоления сопротивления в цепи. Аналогично для поддержания движения жидкости в замкнутой гидродинамической системе требуется «насос», который создает разность давлений, необходимую для преодоления гидравлического сопротивления. В системе кровообращения роль такого насоса играет сердце.

В качестве наглядной модели сердечно-сосудистой системы рассматривают замкнутую, заполненную жидкостью систему из множества разветвленных трубок с эластичными стенками. Движение жидкости происходит под действием ритмично работающего насоса в виде груши с двумя клапанами (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Модель сосудистой системы

При сжатии груши (сокращение левого желудочка) открывается выпускной клапан К1 и содержащаяся в ней жидкость выталкивается в трубку А (аорта). Благодаря растяжению стенок объем трубки увеличивается, и она вмещает избыток жидкости. После этого клапан К1 закрывается. Стенки аорты начинают постепенно сокращаться, прогоняя избыток жидкости в следующее звено системы (артерии). Их стенки сначала также растягиваются, принимая избыток жидкости, а затем сокращаются, проталкивая жидкость в последующие звенья системы. На завершающей стадии цикла кровообращения жидкость собирается в трубку Б (полая вена) и через впускной клапан К2 возвращается в насос. Таким образом, данная модель качественно верно описывает схему кровообращения.

Рассмотрим теперь явления, происходящие в большом круге кровообращения, более подробно. Сердце представляет собой ритмически работающий насос, у которого рабочие фазы – систолы (сокращение сердечной мышцы) – чередуются с холостыми фазами – диастолами (расслабление мышцы). В течение систолы кровь, содержащаяся в левом желудочке, выталкивается в аорту, после чего клапан аорты закрывается. Объем крови, который выталкивается в аорту при одном сокращении сердца, называется ударным объемом (60-70 мл). Поступившая в аорту кровь растягивает ее стенки, и давление в аорте повышается. Это давление называется систолическим (САД, Рс). Повышенное давление распространяется вдоль артериальной части сосудистой системы. Такое распространение обусловлено упругостью стенок артерий и называется пульсовой волной.

Пульсовая волна – распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного (над атмосферным) давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Пульсовая волна распространяется со скоростью vп = 5-10 м/с. Величина скорости в крупных сосудах зависит от их размеров и механических свойств ткани стенок:

где Е – модуль упругости, h – толщина стенки сосуда, d – диаметр сосуда, ρ – плотность вещества сосуда.

Профиль артерии в различные фазы волны схематически показан на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Профиль артерии при прохождении пульсовой волны

После прохождения пульсовой волны давление в соответствующей артерии падает до величины, которую называют диастолическим давлением (ДАД или Рд). Таким образом, изменение давления в крупных сосудах носит пульсирующий характер. На рисунке 9.3 показаны два цикла изменения давления крови в плечевой артерии.

Рис. 9.3. Изменение артериального давления в плечевой артерии: Т – длительность сердечного цикла; Тс ≈ 0,3Т – длительность систолы; Тд ≈ 0,7Т – длительность диастолы; Рс – максимальное систолическое давление; Рд – минимальное диастолическое давление

Пульсовой волне будет соответствовать пульсирование скорости кровотока. В крупных артериях она составляет 0,3-0,5 м/с. Однако по мере разветвления сосудистой системы сосуды становятся тоньше и их гидравлическое сопротивление быстро (пропорциональ-

но R 4 ) растет. Это приводит к уменьшению размаха колебаний давления. В артериолах и далее колебания давления практически отсутствуют. По мере разветвления падает не только размах колебаний давления, но и его среднее значение. Характер распределения давления в различных участках сосудистой системы имеет вид, представленный на рис. 9.4. Здесь показано превышение давления над атмосферным.

Рис. 9.4. Распределение давления в различных участках сосудистой системы человека (на оси абсцисс – относительная доля общего объема крови на данном участке)

Длительность цикла кровообращения у человека составляет приблизительно 20 с, и в течение суток кровь совершает 4200 оборотов.

Сечения сосудов кровеносной системы в течение суток испытывают периодические изменения. Это связано с тем, что протяженность сосудов очень велика (100 000 км) и 7-8 литров крови для их максимального заполнения явно недостаточно. Поэтому наиболее интенсивно снабжаются те органы, которые в данный момент работают с максимальной нагрузкой. Сечение остальных сосудов в этот момент уменьшается. Так, например, после приема пищи наиболее энергично функционируют органы пищеварения, к ним и направляется значительная часть крови; для нормальной работы головного мозга ее не хватает, и человек испытывает сонливость.

9.2. Работа и мощность сердца

В течение одной систолы правый желудочек выбрасывает в аорту ударный объем крови (60-70 мл). На столько же уменьшается и объем желудочка: ΔV ≈ 65х10 -6 м 3 . Полезная работа, совершенная сердечной мышцей за одно сокращение, может быть оценена по формуле: ΔΑ = РсрΔVуд, где ΔVуд – среднее значение ударного объема крови, а Рср – среднее давление, которое создается внутри желудочка. Оно немного выше систолического давления в артерии: Рср ≈ 17 кПа. Отсюда получаем оценку для работы сердечной мышцы за одно сокращение: ΔΑ ≈ 17х10 3 х65х10 -6 = 1,1 Дж. Полезная мощность, развиваемая сердечной мышцей во время систолы, Nс = ΔΑ/Ίc, где Tc ≈ 0,3 с – длительность систолы. Отсюда получаем: Nс = 1,1/0,3 = 3,7 Вт. Время одного цикла сердечной деятельности Т ≈ 0,85 с. Средняя мощность за весь цикл равна Nср = 1,1/0,85 = 1,3 Вт.

При гипертонии артериальное давление повышается и соответственно увеличивается работа, совершаемая сердцем.

Сердце работает в непрерывном режиме. Поэтому оно имеет свою мощную кровеносную систему, необходимую для снабжения его достаточным количеством кислорода.

В течение жизни сердце успевает совершить работу, достаточную для поднятия груженого железнодорожного состава на высочайшую вершину Европы (высота 4810 м).

9.3. Физические основы клинического метода измерения давления крови

В медицине широко используется предложенный Н.С. Коротковым (1905) аускультативный метод измерения артериального давления (АД). Типичный прибор для определения давления по методу Короткова (сфигмоманометр или тонометр) состоит из окклюзионной пневмоманжеты, груши для нагнетания воздуха с регулируемым клапаном для стравливания воздуха и устройства, измеряющего давление в манжете. В качестве подобного устройства используются ртутные манометры, стрелочные манометры анероидного типа или электронные манометры. Аускультация производится стетоскопом либо мембранным фонендоскопом с расположением чувствительной

головки у нижнего края манжеты над проекцией плечевой артерии без значительного давления на кожу.

Принцип работы прибора состоит в следующем. Вокруг руки между плечом и локтем накладывают манжету, в которую накачивают воздух. Как только давление в манжете превысит давление крови в плечевой артерии, кровоток прекращается. При стравливании воздуха из манжеты кровоток возобновляется сначала частично, а потом полностью. По манометру фиксируют давления, при которых начинается и заканчивается восстановление кровотока. САД определяют при декомпрессии манжеты в момент появления первых тонов, а ДАД – по моменту их исчезновения. Аускультативная методика в настоящее время признана ВОЗ как эталон неинвазивного определения АД, несмотря на несколько заниженные значения для САД и завышенные – для ДАД по сравнению с цифрами, полученными при инвазивном измерении (введение в артерию пациента зонда с гидрофоном для контроля уровня давления).

Манжету накладывают всегда в области плечевой артерии

Рис. 9.5. Манжета всегда накладывается на уровне сердца

Такой выбор места для наложения манжеты позволяет стандартизировать результаты, так как плечевая артерия в опущенной руке находится на уровне сердца и измеряемое давление совпадает с давлением крови в ближайшей к сердцу части аорты. Если бы давление измерялось, например, на щиколотке, то результат измерения зависел

Рис. 9.6. Схема измерения давления крови

бы от роста человека и его положения (вертикальное, горизонтальное, сидя).

Рассмотрим физические основы этого метода. Схема процессов, последовательно проявляющихся при измерении давления, представлена на рис. 9.6.

а) Сначала избыточное давление Ри воздуха в манжете отсутствует, и кровоток не прерывается.

б) По мере закачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию. Когда давление в манжете превысит систолическое давление (Рс), кровоток прекращается.

в) Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете. После того как давление в манжете станет чуть меньше систолического давления (Рд + (t) объем крови, поступившей в УР за время t, отсчитываемое от начала систолы. За это же время в периферическую часть кровеносной системы переходит объем крови V – (t). Тогда увеличение объема УР равно разности этих величин:

Здесь (Рж – Р) – падение давления на аортальном клапане в текущий момент времени t, а (Р – 0) – падение давления в периферической части (давление в полой вене можно считать равным 0).

Подставив выражения (9.3) и (9.2) в соотношение (9.1), получим дифференциальное уравнение для давления в УР в период систолы:

Очевидно, что Хп >> Хкл. Поэтому слагаемым 1/Хп можно пренебречь. Кроме того, можно принять, что давление в желудочке Рж равно максимальному систолическому давлению Рс. Начальное давление в УР – это диастолическое давление РД , которым закончился предыдущий цикл. Тогда уравнение для артериального давления в период систолы (0 30 кПа.

2. Определить минимальное значение направленного вверх ускорения, которое вызывает у человека с нормальным АД нарушение кровоснабжения мозга.

При движении с направленным вверх ускорением (а) гидростатическое давление определяют по формуле: ΔР = p(g + а)h. Уменьшение давления при подъеме от сердца к голове (h ≈0,5 м) не должно быть больше диастолического давления Рд = 10 кПа: 10х10 3 = 1,05х10 3 х(10 + а)х0,5. Отсюда находим: а = 10 м/с 2 .

Ухудшение кровоснабжения мозга при перегрузках в вертикальном положении туловища – одна из причин, по которой летчик, выполняющий «мертвую петлю», может потерять сознание. Для предотвращения этого эффекта космонавты при старте ракеты находятся в положении «лежа».

Ответ: а = 10 м/с 2 .

3. На какую величину отличается давление крови на уровне макушки и давление у подошвы человека ростом 160 см, стоящего вертикально прямо?

По закону Паскаля Р = Р0 + pgh (динамическое давление крови ничтожно мало); ρ ≈ 1058 кг/м 3

4. При быстром подъеме в самолете человек ощущает щелчки в ушах. Это происходит в тот момент, когда давление за барабанной перепонкой уравнивается с наружным давлением. Если бы этого не происходило, то какая сила действовала бы на барабанную перепонку площадью 0,5 см 2 при подъеме на 1000 м?

6. Какова должна быть высота столба жидкости в капельнице, чтобы лекарство поступало в вену под избыточным давлением 60 мм рт.ст.? Давление в вене на 18 мм рт.ст. выше атмосферного. При какой высоте остаточного столба в трубке поступление препарата плотностью ρ = 1 г/см 3 прекратится?

Лекарство перестанет поступать в вену, когда его давление уравняется с давлением в ней: АР2 = 18 мм рт.ст. = 2400 Па.

H2 = 2400/9800 = 0,25 м.

7. При каждом сокращении сердце прокачивает примерно 70 см 3 крови под средним давлением 105 мм рт.ст. Рассчитать мощность сердца при частоте сокращений n = 70 ударов в минуту.

Работа, совершаемая при одном сокращении, находится по формуле: А0 = РΔV.

Р = 105х133 = 14 000 Па; ΔV = 70 см 3 = 70х10 -6 м 3 ; А0 = 1 Дж. Работа за 1 мин: А = nА0 = 70 Дж. Это средняя мощность.

Мощность в течение систолы (Nc) больше, так как длительность систолы Тс ≈ 0,3 времени сердечного цикла. Nc = N/0,3 = 3,9 Вт. Ответ: N = 1,17 Вт; Nc = 3,9 Вт.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector