Аппараты искусственного кровообращения. Особенности и функции системы кровообращения. Моделирование системы гемодинамики

7. АППАРАТЫ ИСКУССТВЕННОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ

7.1. Особенности и функции системы кровообращения

Кровообращение – одна из основных физиологических функций организма, обеспечивающая его адаптацию к различным условиям жизнедеятельности. Изучение всех реальных связей системы кровообращения с остальными системами целостного организма представляется чрезвычайно сложным процессом, а изолированное ее рассмотрение не может дать достаточной информации.

Рассмотрим кровеносную систему (систему гемодинамики) с точки зрения одной из ее основных задач – обеспечение органов и тканей организма кислородом и проанализируем основные параметры кровообращения, их причинно-следственные отношения и наметим приближенную схему системы регуляции гемодинамики.

Система циркуляции крови в организме имеет нагнетающее устройство или сердце, сосудистую часть и циркулирующую жидкость. Сердце среднего взрослого человека в состоянии покоя перекачивает от 5 до 6 л крови в минуту, а так как полный объем крови в среднем около 5 л, то это значит, что в состоянии покоя каждую минуту происходит полная циркуляция крови. При нагрузке скорость циркуляции значительно увеличивается. В любой момент 75–80% объема крови находится в венах, около 20% – в артериях, остальная - в сосудах микроциркуляционной системы.

Циркуляция крови в системе кровообращения происходит в результате давления, развиваемого при сокращении левого желудочка. При рассмотрении кривой волны давления (рис. 7.1) для аорты можно заметить, что во время систолы выброс крови из левого желудочка вначале происходит быстро. По мере того как скорость изменения давления уменьшается, кривая загибается, и образуется скругленный максимум. Максимальное давление в аорте во время систолы зависит от ударного объема левого желудочка и от эластичности стенок аорты. В больном сердце за счет изменения сократимости желудочка и жесткости атеросклеротических артерий происходит нежелательное повышение давления крови.

Рис. 7.1 – Изменение давления в различных участках кровеносного русла

По мере того как поток крови поступает в меньшие артерии и артериолы давление уменьшается и теряет колебательный характер. Давление в артериолах может изменяться от 60 до 30 мм рт. ст. По мере того как кровь поступает в венозную систему после протекания по капиллярам, давление спадает до 15 мм рт.ст.

В венозной системе давление в венулах уменьшается до 8 мм рт. ст., а в венах – до 5 мм рт. ст. В полой вене давление составляет всего лишь 2 мм рт. ст.

Систолическое давление крови нормального взрослого человека 95–140 мм рт. ст., при этом среднее значение 120 мм рт. ст. Эти значения могут значительно изменяться от возраста, климата, традиций питания и других факторов. Нормальное диастолическое давление 60–90 мм рт. ст., причем среднее значение примерно 80 мм рт. ст. Речь идет о давлении в лучевой артерии. Для сравнения укажем, что в аорте и в левом желудочке следует ожидать давление 130/75, в левом предсердии – 9/5, в правом желудочке – 25/0, в правом предсердии – 3/0 и легочной артерии – 25/12.

Поток крови в любой точке циркуляционной системы представляет собой объем крови, который проходит через данную точку за единицу времени. Обычно он измеряется в миллиметрах в минуту или литрах в минуту. Поток крови больше всего в легочной артерии и в аорте, там, где эти кровеносные сосуды отходят от сердца. Поток в этих точках, называемый объемом выбрасываемой сердцем крови, или работой сердца, для нормального взрослого человека в состоянии покоя 3,5–5 л/мин. В капиллярах поток крови может быть настолько медленным, что под микроскопом можно наблюдать перемещение отдельных клеток крови.

Формирование сосудистой системы происходит в связи с энергетическими запросами организма. При этом увеличение площади капиллярного орошения и производительности сердца осуществляется параллельно с формированием сосудистого тонуса. Изменения объема циркулирующей крови также связаны с метаболической активностью организма. Гомеостатическая сущность давления заключается, по-видимому, и в поддержании соответствующего объема и скорости фильтрации на уровне капилляров. Общий уровень метаболизма может быть единственной величиной, требующейся для оценки всех статических и динамических характеристик системы кровообращения.

Между кровотоком и интенсивностью метаболизма, следовательно, и скоростью образования и выделения продуктов обмена отмечена четкая корреляция. У крови, взятой из функционирующей области, существует сосудорасширяющий эффект.

Таким образом, замкнутая схема регуляции местного кровотока представляет собой систему, обеспечивающую требуемый уровень объемной скорости кровотока, что осуществляется функционирующими клетками, которые реагируют на величину кровотока и при его недостатке через продукты метаболизма воздействуют на исполнительный орган (мышечные клетки сосудов).