КЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
Масса крови перемещается по замкнутой сосудистой системе, состоящей из большого и малого кругов кровообращения, в строгом соответствии с основными физическими принципами, в том числе с принципом неразрывности потока. Согласно этому принципу разрыв потока при внезапных травмах и ранениях, сопровождающихся нарушением целостности сосудистого русла, приводит к потере как части объема циркулирующей крови, так и большого количества кинетической энергии сердечного сокращения. В нормально функционирующей системе кровообращения согласно принципу неразрывности потока через любое поперечное сечение замкнутой сосудистой системы в единицу времени перемещается один и тот же объем крови.
Дальнейшее изучение функций кровообращения как в эксперименте, так и в клинике, привело к пониманию того, что кровообращение наряду с дыханием относится к числу наиболее важных жизнеобеспечивающих систем, или к так называемым «витальным» функциям организма, прекращение функционирования которых приводит к смерти в течение нескольких секунд или минут. Между общим состоянием организма больного и состоянием кровообращения существует прямая зависимость, поэтому состояние гемодинамики является одним из определяющих критериев тяжести заболевания. Развитие любого тяжелого заболевания всегда сопровождается изменениями функции кровообращения, проявляющимися либо в его патологической активации (напряжение), либо в депрессии той или иной степени выраженности (недостаточность, несостоятельность). Первичное поражение циркуляции характерно для шоков различной этиологии.
Оценка и поддержание адекватности гемодинамики являются важнейшим компонентом деятельности врача при проведении анестезии, интенсивной терапии и реанимации.
Система кровообращения осуществляет транспортную связь между органами и тканями организма. Кровообращение выполняет множество взаимосвязанных функций и обуславливает интенсивность сопряженных процессов, в свою очередь, влияющих на кровообращение. Все реализуемые кровообращением функции характеризуются биологической и физиологической специфичностью и ориентированы на осуществление феномена переноса масс, клеток и молекул, выполняющих защитные, пластические, энергетические и информационные задачи. В наиболее общей форме функции кровообращения сводятся к массопереносу по сосудистой системе и к массообмену с внутренней и внешней средой. Это явление, наиболее четко прослеживаемое на примере газообмена, лежит в основе роста, развития и гибкого обеспечения различных режимов функциональной активности организма, объединяя его в динамическое целое.
К основным функциям кровообращения относятся:
1. Транспорт кислорода из легких к тканям и углекислого газа из тканей к легким.
2. Доставка пластических и энергетических субстратов к местам их потребления.
3. Перенос продуктов метаболизма к органам, где происходит их дальнейшее превращение и экскреция.
4. Осуществление гуморальной взаимосвязи между органами и системами.
Кроме этого, кровь играет роль буфера между внешней и внутренней средой и является наиболее активным звеном в гидрообмене организма.
Система кровообращения образована сердцем и сосудами. Оттекающая от тканей венозная кровь поступает в правое предсердие, а оттуда — в правый желудочек сердца. При сокращении последнего кровь нагнетается в легочную артерию. Протекая через легкие, кровь подвергается полной или частичной эквилибрации с альвеолярным газом, в результате чего она отдает избыток углекислого газа и насыщается кислородом. Система легочных сосудов (легочные артерии, капилляры и вены) образует малый (легочный) круг кровообращения. Артериализированная кровь из легких по легочным венам поступает в левое предсердие, а оттуда — в левый желудочек. При его сокращении кровь нагнетается в аорту и далее — в артерии, артериолы и капилляры всех органов и тканей, откуда по венулам и венам оттекает в правое предсердие. Система перечисленных сосудов образует большой круг кровообращения. Любой элементарный объем циркулирующей крови последовательно проходит все перечисленные отделы системы кровообращения (за исключением порций крови, подвергающихся физиологическому либо патологическому шунтированию).
Исходя из целей клинической физиологии, кровообращение целесообразно рассматривать как систему, состоящую из следующих функциональных отделов:
1. Сердце (сердечный насос) — главный двигатель циркуляции.
2. Сосуды-буферы, или артерии, выполняющие преимущественно пассивную транспортную функцию между насосом и системой микроциркуляции.
3. Сосуды-емкости, или вены, выполняющие транспортную функцию возврата крови к сердцу. Это более активная, чем артерии, часть системы кровообращения, поскольку вены способны изменять свой объем в 200 раз, активно участвуя в регуляции венозного возврата и циркулирующего объема крови.
4. Сосуды распределения (сопротивления) — артериолы, регулирующие кровоток через капилляры и являющиеся главным физиологическим средством регионарного распределения сердечного выброса, а также венулы.
5. Сосуды обмена — капилляры, интегрирующие систему кровообращения в общее движение жидкости и химических веществ в организме.
6. Сосуды-шунты — артерио-венозные анастомозы, регулирующие периферическое сопротивление при спазме артериол, сокращающем кровоток через капилляры.
Три первых отдела кровообращения (сердце, сосуды-буферы и сосуды-емкости) представляют собой систему макроциркуляции, остальные — образуют систему микроциркуляции.
В зависимости от уровня давления крови выделяют следующие анатомо-функциональные фрагменты системы кровообращения:
1. Система высокого давления (от левого желудочка до капилляров большого круга) кровообращения.
2. Система низкого давления (от капилляров большого круга до левого предсердия включительно).
Хотя сердечно-сосудистая система является целостным морфофункциональным образованием, для понимания процессов циркуляции целесообразно рассматривать основные аспекты деятельности сердца, сосудистого аппарата и регуляторных механизмов по отдельности.
Сердце
Этот орган массой около 300 г снабжает кровью «идеального человека» массой 70 кг в течение примерно 70 лет. В покое каждый желудочек сердца взрослого человека выбрасывает 5 —5,5 л крови в минуту; следовательно, за 70 лет производительность обоих желудочков составляет приблизительно 400 млн. л, даже если человек находится в состоянии покоя.
Обменные потребности организма зависят от его функционального состояния (покой, физическая активность, тяжелые заболевания, сопровождающиеся гиперметаболическим синдромом). Во время тяжелой нагрузки минутный объем может возрастать до 25 л и более в результате увеличения силы и частоты сердечных сокращений. Некоторые из этих изменений обусловлены нервными и гуморальными воздействиями на миокард и рецепторный аппарат сердца, другие являются физическим следствием воздействия «растягивающей силы» венозного возврата на сократительную силу волокон сердечной мышцы.
Процессы, происходящие в сердце, условно разделяют на электрохимические (автоматия, возбудимость, проводимость) и механические, обеспечивающие сократительную активность миокарда.
Электрохимическая деятельность сердца.Сокращения сердца происходят вследствие периодически возникающих в сердечной мышце процессов возбуждения. Сердечная мышца — миокард — обладает рядом свойств, обеспечивающих его непрерывную ритмическую деятельность, — автоматией, возбудимостью, проводимостью и сократимостью.
Возбуждение в сердце возникает периодически под влиянием процессов, протекающих в нем. Это явление получило название автоматии. Способностью к автоматии обладают определенные участки сердца, состоящие из особой мышечной ткани. Эта специфическая мускулатура образует в сердце проводящую систему, состоящую из синусового (синусно-предсердного, синоатриального) узла — главного водителя ритма сердца, расположенного в стенке предсердия около устьев полых вен, и предсердно-желудочкового (атриовентрикулярного) узла, находящегося в нижней трети правого предсердия и межжелудочковой перегородки. От атриовентрикулярного узла берет начало предсердно-желудочковый пучок (пучок Гиса), прободающий предсердно-желудочковую перегородку и разделяющийся на левую и правую ножки, следующие в межжелудочковую перегородку. В области верхушки сердца ножки предсердно-желудочкового пучка загибаются вверх и переходят в сеть сердечных проводящих миоцитов (волокна Пуркинье), погруженных в сократительный миокард желудочков. В физиологических условиях клетки миокарда находятся в состоянии ритмической активности (возбуждения), что обеспечивается эффективной работой ионных насосов этих клеток.
Особенностью проводящей системы сердца является способность каждой клетки самостоятельно генерировать возбуждение. В обычных условиях автоматия всех расположенных ниже участков проводящей системы подавляется более частыми импульсами, поступающими из синусно-предсердного узла. В случае поражения этого узла (генерирующего импульсы с частотой 60 — 80 ударов в минуту) водителем ритма может стать предсердно-желудочковый узел, обеспечивающий частоту 40 — 50 ударов в минуту, а если оказывается выключенным и этот узел — волокна пучка Гиса (частота 30 — 40 ударов в минуту). При выходе из строя и этого водителя ритма процесс возбуждения может возникнуть в волокнах Пуркинье с очень редким ритмом — примерно 20/мин.
Возникнув в синусовом узле, возбуждение распространяется на предсердие, достигая атриовентрикулярного узла, где благодаря небольшой толщине его мышечных волокон и особому способу их соединения возникает некоторая задержка проведения возбуждения. Вследствие этого возбуждение достигает предсердно-желу-дочкового пучка и волокон Пуркинье лишь после того, как мускулатура предсердий успевает сократиться и перекачать кровь из предсердий в желудочки. Таким образом, атриовентрикулярная задержка обеспечивает необходимую последовательность сокращений предсердий и желудочков.
Наличие проводящей системы обеспечивает ряд важных физиологических функций сердца: 1) ритмическую генерацию импульсов; 2) необходимую последовательность (координацию) сокращений предсердий и желудочков; 3) синхронное вовлечение в процесс сокращения клеток миокарда желудочков.
Как экстракардиальные влияния, так и факторы, непосредственно поражающие структуры сердца, могут нарушать эти сопряженные процессы и приводить к развитию различных патологий сердечного ритма.
Механическая деятельность сердца.Сердце нагнетает кровь в сосудистую систему благодаря периодическому сокращению мышечных клеток, составляющих миокард предсердий и желудочков. Сокращение миокарда вызывает повышение давления крови и изгнание ее из камер сердца. Вследствие наличия общих слоев миокарда у обоих предсердий и обоих желудочков возбуждение одновременно достигает их клеток и сокращение обоих предсердий, а затем и обоих желудочков осуществляется практически синхронно. Сокращение предсердий начинается в области устьев полых вен, в результате чего устья сжимаются. Поэтому кровь может двигаться через предсердно-желудочковые клапаны только в одном направлении — в желудочки. В момент диастолы желудочков клапаны раскрываются и пропускают кровь из предсердий в желудочки. В левом желудочке находится двустворчатый, или митральный, клапан, в правом — трехстворчатый клапан. Объем желудочков постепенно возрастает до тех пор, пока давление в них не превысит давление в предсердии и клапан не закроется. В этот момент объем в желудочке представляет собой конечный диастолический объем. В устьях аорты и легочной артерии имеются полулунные клапаны, состоящие из трех лепестков. При сокращении желудочков кровь устремляется в сторону предсердий и створки предсердно-желудочковых клапанов захлопываются, в это время полулунные клапаны тоже пока остаются закрытыми. Начало сокращения желудочка при полностью закрытых клапанах, превращающих желудочек во временно изолированную камеру, соответствует фазе изометрического сокращения.
Повышение давления в желудочках при их изометрическом сокращении происходит до тех пор, пока оно не превысит давление в крупных сосудах. Следствием этого является изгнание крови из правого желудочка в легочную артерию и из левого желудочка в аорту. При систоле желудочков лепестки клапана под давлением крови прижимаются к стенкам сосудов, и она беспрепятственно изгоняется из желудочков. Во время диастолы давление в желудочках становится ниже, чем в крупных сосудах, кровь устремляется из аорты и легочной артерии в направлении желудочков и захлопывает полулунные клапаны. Вследствие падения давления в камерах сердца во время диастолы, давление в венозной (приносящей) системе начинает превышать давление в предсердиях, куда кровь притекает из вен.
Наполнение сердца кровью обусловлено рядом причин. Первая — наличие остатка движущей силы, вызванной сокращением сердца. Среднее давление крови в венах большого круга — 7 мм рт. ст., а в полостях сердца во время диастолы стремится к нулю. Таким образом, градиент давления составляет всего около 7 мм рт. ст. Это надо учитывать во время хирургических вмешательств — любое случайное сдавливание полых вен может полностью прекратить доступ крови к сердцу.
Вторая причина притока крови к сердцу — сокращение скелетных мышц и наблюдающееся при этом сдавливание вен конечностей и туловища. В венах имеются клапаны, пропускающие кровь только в одном направлении — к сердцу. Эта так называемая венозная помпа обеспечивает значительное увеличение притока венозной крови к сердцу и сердечного выброса при физической работе.
Третья причина увеличения венозного возврата — присасывающий эффект крови грудной клеткой, которая представляет собой герметически закрытую полость с отрицательным давлением. В момент вдоха эта полость увеличивается, органы, расположенные в ней (в частности, полые вены), растягиваются, и давление в полых венах и предсердиях становится отрицательным. Определенное значение имеет также присасывающая сила расслабляющихся подобно резиновой груше желудочков.
Под сердечным циклом понимают период, состоящий из одного сокращения (систола) и одного расслабления (диастола).
Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. При этом давление в предсердиях повышается до 5 — 8 мм рт. ст. Систола желудочков продолжается около 0,33 с и состоит из нескольких фаз. Фаза асинхронного сокращения миокарда длится от начала сокращения до закрытия атриовентрикулярных клапанов (0,05 с). Фаза изометрического сокращения миокарда начинается с захлопывания атриовентрикулярных клапанов и заканчивается открытием полулунных (0,05 с).
Период изгнания составляет около 0,25 с. За это время часть крови, содержащейся в желудочках, изгоняется в крупные сосуды. Остаточный систолический объем зависит от величины сопротивления работы сердца и от силы его сокращения.
Во время диастолы давление в желудочках падает, кровь из аорты и легочной артерии устремляется обратно и захлопывает полулунные клапаны, затем кровь притекает в предсердия.
Особенностью кровоснабжения миокарда является то, что кровоток в нем осуществляется в фазу диастолы. В миокарде имеются две системы сосудов. Снабжение левого желудочка происходит по сосудам, отходящим от коронарных артерий под острым углом и проходящим по поверхности миокарда, их ветви снабжают кровью 2/3 наружной поверхности миокарда. Другая система сосудов проходит под тупым углом, прободает всю толщу миокарда и осуществляет кровоснабжение 1/3 внутренней поверхности миокарда, разветвляясь эндокардиально. В период диастолы кровоснабжение этих сосудов зависит от величины внутрисердечного давления и давления извне на сосуды. На суб-эндокардиальную сеть влияет среднее дифференциальное диастолическое давление. Чем оно выше, тем хуже наполнение сосудов, т. е. нарушается коронарный кровоток. У больных с дилатацией чаще возникают очаги некроза в субэндокардиальном слое, чем интрамурально.
Правый желудочек тоже имеет две системы сосудов: первая проходит через всю толщу миокарда; вторая образует субэндокардиальное сплетение (1/3). Сосуды перекрывают друг друга в субэндокардиальном слое, поэтому инфарктов в области правого желудочка практически не бывает. Дилатированное сердце всегда имеет плохой коронарный кровоток, но потребляет кислорода больше, чем нормальное.
Дата добавления: 2016-03-30; просмотров: 653;