Фак­то­ры, оп­ре­де­ляю­щие сер­деч­ный вы­брос

Для дос­ти­же­ния глав­ной це­ли ге­мо­ди­на­ми­ки сер­деч­ный вы­брос дол­жен все­гда точ­но со­от­вет­ст­во­вать по­треб­но­стям ор­га­нов в кро­во­снаб­же­нии. Учи­ты­вая же, что при мак­си­маль­ной фи­зи­че­ской на­груз­ке, на­при­мер, мы­шеч­ный кро­во­ток воз­рас­та­ет поч­ти в 20 раз, ста­но­вит­ся яс­ным, что и сер­деч­ный вы­брос дол­жен из­ме­нять­ся в ши­ро­ких пре­де­лах. В свя­зи с этим очень важ­но вы­яс­нить, от че­го за­ви­сит ве­ли­чи­на сер­деч­но­го вы­бро­са.

На пер­вый взгляд мо­жет по­ка­зать­ся, что сер­деч­ный вы­брос оп­ре­де­ля­ет­ся ис­клю­чи­тель­но ра­бо­той серд­ца: чем силь­нее и ча­ще оно со­кра­ща­ет­ся, тем боль­ше пе­ре­ка­чи­ва­ет кро­ви. На са­мом де­ле это не так: ко­ли­че­ст­во вы­бра­сы­вае­мой серд­цем кро­ви за­ви­сит не толь­ко от то­го, на­сколь­ко ин­тен­сив­но ра­бо­та­ет серд­це, но и от ко­ли­че­ст­ва при­те­каю­щей к не­му кро­ви — ве­ноз­но­го воз­вра­та:ка­ко­ва бы ни бы­ла час­то­та и си­ла со­кра­ще­ний серд­ца, оно не мо­жет пе­ре­ка­чи­вать кро­ви боль­ше, чем к не­му по­сту­па­ет.

Как же в замк­ну­той сис­те­ме кро­во­об­ра­ще­ния ве­ноз­ный воз­врат мо­жет быть ог­ра­ни­чен­ным? Ведь вся вы­бра­сы­вае­мая серд­цем кровь, прой­дя че­рез со­су­ды, к серд­цу же и воз­вра­ща­ет­ся; зна­чит, сколь­ко серд­це вы­бра­сы­ва­ет, столь­ко же к не­му обя­за­тель­но вер­нет­ся, и по­это­му ве­ноз­ный воз­врат, как и сер­деч­ный вы­брос, дол­жен за­ви­сеть толь­ко от ра­бо­ты серд­ца. Од­на­ко это бы­ло бы спра­вед­ли­во толь­ко в том слу­чае, ес­ли бы кро­ве­нос­ная сис­те­ма бы­ла не толь­ко замк­ну­той, но и аб­со­лют­но же­ст­кой (не­по­дат­ли­вой). На са­мом де­ле в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме име­ет­ся ре­зер­ву­ар, об­ла­даю­щий вы­со­кой по­дат­ли­во­стью — ве­ны. Как мы уви­дим ни­же, на­ли­чие та­ко­го ре­зер­вуа­ра ог­ра­ни­чи­ва­ет при­ток кро­ви к серд­цу.

Рас­смот­рим сна­ча­ла на не­сколь­ких по­сле­до­ва­тель­но ус­лож­няю­щих­ся мо­де­лях, как во­об­ще в замк­ну­той сис­те­ме с на­со­сом при­ток жид­ко­сти к на­со­су мо­жет быть ог­ра­ни­чен чем-то, по­ми­мо мощ­но­сти са­мо­го на­со­са.

1. На рис. 14.3, А изо­бра­же­на замк­ну­тая сис­те­ма, об­ра­зо­ван­ная же­ст­кой труб­кой. Ес­те­ст­вен­но, что в та­кой сис­те­ме по­ток жид­ко­сти в труб­ке за­ви­сит толь­ко от мощ­но­сти на­со­са: ка­ким бы боль­шим ни бы­ло со­про­тив­ле­ние R, при уве­ли­че­нии мощ­но­сти на­со­са он «про­толк­нет» жид­кость че­рез это со­про­тив­ле­ние, и вся вы­бро­шен­ная на­со­сом жид­кость к не­му же и вер­нет­ся.

2. На рис. 14.3, Б изо­бра­же­на иная мо­дель: труб­ка так­же замк­ну­та, но не­по­сред­ст­вен­но пе­ред на­со­сом рас­по­ла­га­ет­ся ре­зер­ву­ар, за­пол­нен­ный жид­ко­стью (это — ана­лог ве­ноз­но­го ре­зер­вуа­ра в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме). Пред­по­ло­жим, что:

¾ объ­ем тру­бок пре­неб­ре­жи­мо мал по срав­не­нию с объ­е­мом ре­зер­вуа­ра (в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме так­же боль­шая часть объ­е­ма при­хо­дит­ся на ве­ны боль­шо­го кру­га);

¾ име­ет­ся не­ко­то­рое со­про­тив­ле­ние при­то­ку жид­ко­сти к на­со­су (в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме это со­про­тив­ле­ние ока­зы­ва­ет в ос­нов­ном са­мо серд­це, точ­нее — пе­ри­кард, ог­ра­ни­чи­ваю­щий спо­соб­ность серд­ца рас­тя­ги­вать­ся и вме­щать кровь);

¾ на­сос не спо­со­бен за­са­сы­вать жид­кость из ре­зер­вуа­ра; он пас­сив­но за­пол­ня­ет­ся жид­ко­стью, а за­тем ее вы­бра­сы­ва­ет (точ­но так же серд­це об­ла­да­ет лишь весь­ма ог­ра­ни­чен­ной спо­соб­но­стью к ак­тив­но­му за­са­сы­ва­нию жид­ко­сти, за­пол­ня­ясь пре­иму­ще­ст­вен­но пас­сив­но).

В та­кой сис­те­ме при­ток жид­ко­сти к на­со­су бу­дет ог­ра­ни­чен фак­то­ра­ми, не за­ви­ся­щи­ми от мощ­но­сти на­со­са. В со­от­вет­ст­вии с урав­не­ни­ем (12), этот при­ток ра­вен:

Q_пр = (P_р – P_н)/R_пр, (14)

где Q_пр — при­ток жид­ко­сти к на­со­су; P_р — дав­ле­ние в ре­зер­вуа­ре; P_н — дав­ле­ние на вхо­де в на­сос (то есть в труб­ке не­по­сред­ст­вен­но пе­ред на­со­сом); R_пр — со­про­тив­ле­ние при­то­ку; или, при­няв дав­ле­ние на вхо­де в на­сос за ноль,

Q_пр = P_р/R_пр (15)

Итак, мы ви­дим, что при­ток жид­ко­сти к на­со­су оп­ре­де­ля­ет­ся дав­ле­ни­ем жид­ко­сти в ре­зер­вуа­ре (при ус­ло­вии, что со­про­тив­ле­ние при­то­ку по­сто­ян­но). Дав­ле­ние это в свою оче­редь, за­ви­сит толь­ко от двух фак­то­ров:

¾ объ­е­ма жид­ко­сти в ре­зер­вуа­ре;

¾ ши­ри­ны (пло­ща­ди по­пе­реч­но­го се­че­ния) ре­зер­вуа­ра.

В са­мом де­ле, чем боль­ше мы наль­ем в ре­зер­ву­ар жид­ко­сти, тем боль­ше бу­дет уро­вень этой жид­ко­сти и, со­от­вет­ст­вен­но, ее дав­ле­ние; с дру­гой сто­ро­ны, при од­ном и том же объ­е­ме жид­ко­сти чем ре­зер­ву­ар ши­ре, тем ни­же бу­дет столб жид­ко­сти и, со­от­вет­ст­вен­но, ее дав­ле­ние.

Еще один важ­ней­ший вы­вод: при­ток жид­ко­сти к на­со­су ог­ра­ни­чен фак­то­ра­ми, не за­ви­ся­щи­ми от мощ­но­сти са­мо­го на­со­са. Как бы ин­тен­сив­но ни ра­бо­тал на­сос, он не мо­жет пе­ре­ка­чать жид­ко­сти боль­ше, чем по­сту­па­ет в не­го из ре­зер­вуа­ра. Пред­ста­вим се­бе, на­при­мер, что уро­вень жид­ко­сти в ре­зер­вуа­ре ра­вен или ни­же сред­не­го уров­ня жид­ко­сти в на­со­се (пунк­тир­ная ли­ния на рис. 14.3, Б); то­гда при­то­ка к на­со­су не бу­дет во­все, не­за­ви­си­мо от его ра­бо­ты. От­ме­тим, что это обу­слов­ле­но тем, что на­сос не мо­жет ак­тив­но за­са­сы­вать из ре­зер­вуа­ра жид­кость.

3. Те­перь рас­смот­рим мо­дель, бо­лее близ­кую к сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме (рис. 14.3, В). Пе­ред серд­цем рас­по­ло­жен уже не ре­зер­ву­ар в ви­де на­пол­нен­но­го жид­ко­стью со­су­да, а уп­ру­гий ре­зер­ву­ар — замк­ну­тая по­лость с рас­тя­жи­мы­ми стен­ка­ми. Это уже го­раз­до бо­лее точ­ный ана­лог ве­ноз­но­го ре­зер­вуа­ра в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме: имен­но ве­ны об­ла­да­ют как наи­боль­шим об­щим объ­е­мом, так и наи­бо­лее рас­тя­жи­мы­ми стен­ка­ми и как след­ст­вие, наи­боль­шей по­дат­ли­во­стью. Жид­кость сно­ва по­сту­па­ет в на­сос под дав­ле­ни­ем, имею­щим­ся в ре­зер­вуа­ре, толь­ко это дав­ле­ние соз­да­ет­ся уже не стол­бом жид­ко­сти, а рас­тя­же­ни­ем ре­зер­вуа­ра со­дер­жа­щей­ся в нем жид­ко­стью. При этом дав­ле­ние в ре­зер­вуа­ре за­ви­сит от двух фак­то­ров:

¾ объ­е­ма жид­ко­сти;

¾ по­дат­ли­во­сти ре­зер­вуа­ра.

В со­от­вет­ст­вии с урав­не­ни­ем (10), это дав­ле­ние рав­но:

P = V/C, (16)

где P — дав­ле­ние в ре­зер­вуа­ре; V — объ­ем ре­зер­вуа­ра; C — по­дат­ли­вость ре­зер­вуа­ра.

В при­ме­не­нии к ре­аль­ной сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме:

¾ объ­ем жид­ко­сти — это объ­ем цир­ку­ли­рую­щей кро­ви ОЦК;

¾ по­дат­ли­вость ре­зер­вуа­ра — это по­дат­ли­вость со­су­дов, и в ос­нов­ном — вен.

На­пом­ним, что по­дат­ли­вость, или объ­ем­ная рас­тя­жи­мость, за­ви­сит от рас­тя­жи­мо­сти сте­нок ре­зер­вуа­ра и его ис­ход­но­го объ­е­ма; и то и дру­гое наи­бо­лее ве­ли­ко у вен.

Как уже го­во­ри­лось, по­след­няя мо­дель до­воль­но близ­ка к сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме. Есть, ра­зу­ме­ет­ся, и су­ще­ст­вен­ные от­ли­чия (в ча­ст­но­сти, в сер­деч­но-со­су­ди­стой сис­те­ме име­ют­ся не один, а два кру­га кро­во­об­ра­ще­ния — боль­шой и ма­лый), од­на­ко эти от­ли­чия не ме­ша­ют нам сде­лать сле­дую­щие два важ­ней­ших вы­во­да.

· Сер­деч­ный вы­брос за­ви­сит не толь­ко от час­то­ты и си­лы со­кра­ще­ний серд­ца, но ог­ра­ни­чен при­то­ком кро­ви к серд­цу, то есть ве­ноз­ным воз­вра­том: боль­ше кро­ви, чем мо­жет по­сту­пить к серд­цу, оно при лю­бой ин­тен­сив­но­сти сво­ей ра­бо­ты пе­ре­ка­чать не мо­жет.

· В свою оче­редь, мак­си­маль­но воз­мож­ный ве­ноз­ный воз­врат за­ви­сит от то­го, на­сколь­ко ве­ны рас­тя­ну­ты со­дер­жа­щей­ся в них кро­вью (то есть от не­кое­го ус­ред­нен­но­го дав­ле­ния в ве­ноз­ном ре­зер­вуа­ре), а сле­до­ва­тель­но, от от­но­ше­ния ОЦК к по­дат­ли­во­сти вен.

Та­ким об­ра­зом, для под­дер­жа­ния нор­маль­но­го ве­ноз­но­го воз­вра­та ва­жен не ОЦК сам по се­бе, а от­но­ше­ние ОЦК к по­дат­ли­во­сти вен; это от­но­ше­ние ино­гда на­зы­ва­ют эф­фек­тив­ным ОЦК. На­при­мер, при па­ра­ли­ти­че­ском рас­ши­ре­нии вен ве­ноз­ный воз­врат, а сле­до­ва­тель­но, и сер­деч­ный вы­брос мо­гут рез­ко упасть, не­смот­ря на то, что об­щее ко­ли­че­ст­во кро­ви (ОЦК) ос­та­ет­ся не­из­мен­ным. Еще при­мер: па­де­ние сер­деч­но­го вы­бро­са из-за кро­во­по­те­ри мож­но вре­мен­но пре­дот­вра­тить ту­гим бин­то­ва­ни­ем или на­де­ва­ни­ем спе­ци­аль­но­го об­тя­ги­ваю­ще­го кос­тю­ма, при этом ОЦК, ко­неч­но, не из­ме­нит­ся, но сни­зит­ся по­дат­ли­вость вен и в ре­зуль­та­те воз­рас­тет эф­фек­тив­ный ОЦК.

Зна­ние этих за­ко­но­мер­но­стей по­зво­ля­ет от­ве­тить на мно­гие кли­ни­че­ски важ­ные во­про­сы, на­при­мер:

¾ по­че­му при сни­же­нии ОЦК (на­при­мер, кро­во­по­те­ре) па­да­ет сер­деч­ный вы­брос;

¾ по­че­му ве­ноз­ный воз­врат за­ви­сит не толь­ко от ра­бо­ты серд­ца, но и от мно­гих дру­гих фак­то­ров — ра­бо­ты мышц (см. ни­же, разд. «Ве­ны») и пр.,

¾ по­че­му да­же не­боль­шое по­вы­ше­ние со­про­тив­ле­ния при­то­ку кро­ви к серд­цу (на­при­мер, пе­ре­жа­тие по­лых вен) мо­жет при­вес­ти к рез­ко­му па­де­нию сер­деч­но­го вы­бро­са, то­гда как та­кое же по­вы­ше­ние со­про­тив­ле­ния ар­те­рий или ар­те­риол на сер­деч­ный вы­брос влия­ют ма­ло.