Сердечно-сосудистая система - это важная составляющая любого живого организма. Кровь транспортирует к тканям кислород, различные питательные вещества и гормоны, а продукты обмена этих веществ переносит к органам выделения для их выведения и нейтрализации. Она обогащается кислородом в легких, питательными веществами в органах пищеварительной системы. В печени и почках продукты метаболизма выводятся и нейтрализуются. Осуществляются эти процессы путем постоянной циркуляции крови, которая происходит с помощью большого и малого кругов кровообращения.

Общие сведения

Попытки открытия системы кровообращения были в разные века, но по-настоящему понял суть системы кровообращения, открыл ее круги и описал схему их строения английский врач Уильям Гарвей. Он первый путем эксперимента доказал, что в организме животного одно и то же количество крови постоянно движется по замкнутому кругу из-за давления, которое создается сокращениями сердца. В 1628 году Гарвей выпустил книгу. В ней он изложил свое учение о кругах кровообращения, создав предпосылки для дальнейшего углубленного изучения анатомии сердечно-сосудистой системы.

У новорожденных детей кровь циркулирует по обоим кругам, но пока еще плод находился в утробе его кровообращение имело свои особенности и называлось плацентарным. Это связано с тем, что в период развития плода в утробе дыхательная и пищеварительная системы плода функционируют не полностью, и он получает все необходимые вещества от матери.

Строение кругов кровообращения

Основной составляющей кровообращения является сердце. Большой и малый круги кровообращения образуются отходящими от него сосудами и представляют собой замкнутые круги. Они состоят из сосудов различного строения и диаметра.

По функции кровеносных сосудов их принято разделять на следующие группы:

1. 1. Присердечные. Они начинают и заканчивают оба круга кровообращения. К ним относят легочный ствол, аорту, полые и легочные вены.
2. 2. Магистральные. Они распределяют кровь по всему организму. Это крупные и среднего размера внеорганные артерии и вены.
3. 3. Органные. С их помощью обеспечивается обмен веществами между кровью и тканями организма. К этой группе относят внутриорганные вены и артерии, а также микроциркуляторное звено (артериолы, венулы, капилляры).

Малый круг

Он работает для насыщения крови кислородом, которое происходит в легких. Поэтому также этот круг называется легочный. Начинается он в правом желудочке, в которое переходит вся венозная кровь, поступившая в правое предсердие.

Началом является легочный ствол, который при подходе к легким разветвляется на правую и левую легочные артерии. Они несут к альвеолам легких венозную кровь, которая отдав углекислый газ и получив взамен кислород, становится артериальной. Насыщенная кислородом кровь по легочным венам (по две с каждой стороны) поступает в левое предсердие, где заканчивается малый круг. Затем кровь перетекает в левый желудочек, откуда берет начало большой круг кровообращения.

Большой круг

Он берет свое начало в левом желудочке самым большим сосудом организма человека - аортой. Она несет артериальную кровь, содержащую необходимые для жизнедеятельности вещества и кислород. Аорта разветвляется на артерии, идущие ко всем тканям и органам, которые впоследствии переходят в артериолы, а затем в капилляры. Через стенку последних происходит обмен веществ и газов между тканями и сосудами.

Получив продукты обмена и углекислоту, кровь становится венозной и собирается в венулы и далее в вены. Все вены сливаются в два крупных сосуда – нижнюю и верхнюю полые вены, которые затем впадают в правое предсердие.

Функционирование и значение

Циркуляция крови осуществляется за счет сокращений сердца, сочетанной работы его клапанов и градиента давления в сосудах органов. С помощью этого всего задается необходимая последовательность движения крови в теле.

Благодаря действию кругов кровообращения организм продолжает существовать. Постоянная циркуляция крови имеет важное значение для жизнедеятельности и выполняет следующие функции:

• газовая (доставка кислорода к органам и тканям и отвод от них по венозному руслу углекислого газа);
• транспорт питательных и пластических веществ (поступают к тканям по артериальному руслу);
• доставка метаболитов (переработанных веществ) в органы выделения;
• транспорт гормонов от места их выработки к органам-мишеням;
• циркуляция тепловой энергии;
• доставка защитных веществ к месту требования (к местам воспаления и других патологических процессов).

Слаженная работа всех звеньев сердечно-сосудистой системы, в результате которой происходит непрерывный кровоток между сердцем и органами, позволяет осуществлять обмен веществ с внешней средой и поддерживать постоянство внутренней среды для полноценного функционирования организма длительное время.

Сосуды в организме человека образуют две замкнутые системы кровообращения. Выделяют большой и малый круги кровообращения. Сосуды большого круга снабжают кровью органы, сосуды малого круга обеспечивают газообмен в легких.

Большой круг кровообращения : артериальная (насыщенная кислородом) кровь течет от левого желудочка сердца через аорту, далее по артериям, артериальным капиллярам ко всем органам; от органов венозная кровь (насыщенная углекислым газом) течет по венозным капиллярам в вены, оттуда через верхнюю полую вену (от головы, шеи и рук) и нижнюю полую вену (от туловища и ног) в правое предсердие.

Малый круг кровообращения : венозная кровь течет от правого желудочка сердца через легочную артерию в густую сеть капилляров, оплетающих легочные пузырьки, где кровь насыщается кислородом, далее артериальная кровь течет по легочным венам в левое предсердие. В малом круге кровообращения артериальная кровь течет по венам, венозная - по артериям. Начинается в правом желудочке и оканчивается в левом предсердии. Из правого желудочка выходит легочный ствол, несущий венозную кровь в легкие. Здесь легочные артерии распа­даются на сосуды более мелкого диаметра, переходящие в капилляры. Кровь, насыщенная кислородом, оттекает по четырем легочным венам в левое предсердие.

Кровь движется по сосудам благодаря ритмичной работе сердца. Во время сокращения желудочков кровь под давлением нагнетается в аорту и легочный ствол. Здесь развивается самое высокое давление- 150 мм рт. ст. По мере продвижения крови по артериям давле­ние снижается до 120 мм рт. ст., а в капиллярах - до 22 мм. Самое низкое давление в венах; в крупных венах оно ниже атмосферного.

Кровь из желудочков выбрасывается порциями, а непрерывность ее течения обеспечивается эластич­ностью стенок артерий. В момент сокращения желудоч­ков сердца стенки артерий растягиваются, а затем в силу эластической упругости возвращаются в исходное состояние еще до очередного поступления крови из же­лудочков. Благодаря этому кровь продвигается вперед. Ритмические колебания диаметра артериальных сосу­дов, вызываемые работой сердца, называются пульсом. Он легко прощупывается в местах, где артерии лежат на кости (лучевая, тыльная артерия стопы). Считая пульс, можно определить частоту сердечных сокращений и их силу. У взрослого здорового человека в состоянии покоя частота пульса равна 60-70 ударам в минуту. При раз­личных заболеваниях сердца возможна аритмия - пе­ребои пульса.

С наибольшей скоростью кровь течет в аорте - око­ло 0,5 м/с. В дальнейшем скорость движения падает и в артериях достигает 0,25 м/с, а в капиллярах - прибли­зительно 0,5 мм/с. Медленное течение крови в капилля­рах и большая протяженность последних благоприятст­вуют обмену веществ (общая длина капилляров в орга­низме человека достигает 100 тыс. км, а общая поверх­ность всех капилляров тела - 6300 м 2). Большая раз­ница в скорости течения крови в аорте, капиллярах и венах обусловлена неодинаковой шириной общего сече­ния кровяного русла в его различных участках. Самый узкий такой участок - аорта, а суммарный просвет капилляров в 600-800 раз превышает просвет аорты. Этим объясняется замедление тока крови в капил­лярах.

Движение крови по сосудам регулируется нервно-гуморальными факторами. Импульсы, посылаемые по нервным окончаниям, могут вызывать или сужение, или расширение просвета сосудов. К гладкой мускулатуре стенок сосудов подходят два вида сосудодвигательных нервов: сосудорасширяющие и сосудосуживающие.

Импульсы, идущие по этим нервным волокнам, возника­ют в сосудодвигательном центре продолговатого мозга. При обычном состоянии организма стенки артерий несколько напряжены и их просвет сужен. Из сосудо-двигательного центра по сосудодвигательным нервам непрерывно поступают импульсы, которые и обусловли­вают постоянный тонус. Нервные окончания в стенках сосудов реагируют на изменения давления и химическо­го состава крови, вызывая в них возбуждение. Это возбуждение поступает в центральную нервную систе­му, результатом чего служит рефлекторное изменение деятельности сердечно-сосудистой системы. Таким об­разом, увеличение и уменьшение диаметров сосудов происходит рефлекторным путем, но тот же эффект мо­жет возникнуть и под влиянием гуморальных факто­ров - химических веществ, которые, находятся в крови и поступают сюда с пищей и из различных внутренних органов. Среди них имеют значение сосудорасширя­ющие и сосудосуживающие. Например, гормон гипо­физа - вазопрессин, гормон щитовидной железы - тироксин, гормон надпочечников - адреналин сужива­ют сосуды, усиливают все функции сердца, а гистамин, образующийся в стенках пищеварительного тракта и в любом работающем органе, действует противоположно: расширяет капилляры, не действуя на остальные сосуды. Значительный эффект на работу сердца оказывает изменение содержания в крови калия и каль­ция. Повышение содержания кальция увеличивает частоту и силу сокращений, повышает возбудимость и к проводимость сердца. Калий вызывает прямо противоположное действие.

Расширение и сужение сосудов в различных органах существенно влияет на перераспределение крови в организме. В работающий орган, где сосуды расширены, направляется крови больше, в неработающий орган - \ меньше. Депонирующими органами служат селезенка, печень, подкожная жировая клетчатка.

Питание тканей кислородом, важными элементами, а также выведение из клеток углекислого газа и продуктов метаболизма в организме – функции крови. Процесс представляет собой замкнутый сосудистый путь – круги кровообращения человека, через которые проходит беспрерывный ток жизненно важной жидкости, её последовательность движения обеспечивают специальные клапаны.

В организме человека есть несколько кругов кровообращения

Сколько кругов кровообращения у человека?

Кровообращение или гемодинамика человека представляет собой непрерывное течение плазменной жидкости по сосудам организма. Это замкнутый путь закрытого типа, то есть не контактирует с внешними факторами.

Гемодинамика имеет:

• основные круги – большой и малый;
• дополнительные петли – плацентарную, венечную и виллизиеву.

Цикл круговорота всегда полный, значит, смешивания артериальной и венозной крови не происходит.

За циркуляцию плазмы отвечает сердце – основной орган гемодинамики. Оно делится на 2 половины (правая и левая), где располагаются внутренние отделы – желудочки и предсердия.

Сердце — главный орган в кровеносной системе человека

Направление тока жидкой подвижной соединительной ткани определяют сердечные перемычки или клапаны. Они контролируют течение плазмы из предсердий (створчатые) и препятствуют возвращению артериальной крови назад в желудочек (полулунные).

Кровь по кругам двигается в определённом порядке – сначала плазма циркулирует по малой петле (5–10 секунд), а затем по большому кольцу. Управляют работой кровеносной системы конкретные регуляторы – гуморальный и нервный.

Большой круг

На большой круг гемодинамики возлагается 2 функции:

• насыщать весь организм кислородом, разносить в ткани нужные элементы;
• выводить двуокись газа и токсические вещества.

Здесь проходят верхняя полая и нижняя полая вены, венулы, артерии и артиолы, а также самая крупная артерия – аорта, она выходит из левого отдела сердца желудочка.

Большой круг кровообращения насыщает органы кислородом и выводит токсичные вещества

В обширном кольце ток кровяной жидкости начинается в левом желудочке. Очищенная плазма выходит через аорту и разносится во все органы посредством движения по артериям, артериолам, достигая мельчайших сосудов – капиллярной сетки, где отдаёт тканям кислород и полезные компоненты. Взамен выводятся вредные отходы и двуокись углерода. Обратный путь плазмы к сердцу лежит через венулы, которые плавно перетекают в полые вены – это кровь венозная. Циркуляция по большой петле заканчивается в правом предсердии. Длительность полного круга – 20–25 секунд.

Малый круг (лёгочный)

Первоочерёдная роль лёгочного кольца – осуществить газообмен в альвеолах лёгких и произвести теплоотдачу. В процессе цикла венозная кровь насыщается кислородом, очищаясь от углекислого газа. Есть у малого круга и дополнительные функции. Он блокирует дальнейшее продвижение эмбол и тромбов, проникших из большого круга. А если меняется объём крови, то происходит её накопление в отдельных сосудистых резервуарах, что в нормальных условиях не участвуют в циркуляции.

Лёгочный круг имеет следующее строение:

• лёгочная вена;
• капилляры;
• лёгочная артерия;
• артериолы.

Кровь венозная вследствие выброса из предсердия правой стороны сердца проходит в крупный лёгочный ствол и поступает в центральный орган малого кольца – лёгкие. В капиллярной сетке происходит процесс обогащения плазмы кислородом и отдачи двуокиси углерода. В лёгочные вены вливается уже артериальная кровь, конечна цель которой достичь левого сердечного отдела (предсердие). На этом круговорот по малому кольцу замыкается.

Особенность малого кольца в том, что движение плазмы по нему имеет обратную последовательность. Здесь кровь, богатая двуокисью углерода и отходами жизнедеятельности клеток, течёт по артериям, а жидкость, насыщенная кислородом, продвигается по венам.

Дополнительные круги

Исходя из особенностей физиологии человека, помимо 2 основных, различают ещё 3 вспомогательных кольца гемодинамики – плацентарный, сердечный или венечный и виллизиев.

Плацентарный

Период развития в матке плода подразумевает наличие круга кровообращения у зародыша. Его главная задача – насыщать кислородом и полезными элементами все ткани тела будущего ребёнка. Жидкая соединительная ткань входит в систему органов плода через плаценту матери по капиллярной сетке пупочной вены.

Последовательность движения следующая:

• артериальная кровь матери, попадая в организм плода, смешивается с его венозной кровью из нижней части тела;
• жидкость движется к правому предсердию по вене нижней полой;
• больший объём плазмы попадает в левую половину сердца через межпредсердную перегородку (минуется малый круг, так как он ещё не функционирует у зародыша) и переходит в аорту;
• оставшееся количество нераспределённой крови течёт в правый желудочек, где по верхней полой вене, собрав всю венозную кровь с головы, поступает в правую сторону сердца, а оттуда в лёгочный ствол и аорту;
• с аорты кровь растекается во все ткани зародыша.

После рождения ребёнка потребность в плацентарном круге отпадает, а связывающие вены опустошаются и не функционируют.

Плацентарный круг кровообращения насыщает органы ребенка кислородом и нужными элементами

Сердечный круг

Ввиду того, что сердце непрерывно качает кровь, оно нуждается в повышенном кровоснабжении. Поэтому неотъемлемой частью большого круга является венечный круг. Он начинается с коронарных артерий, которые окружают главный орган как будто венцом (отсюда и название дополнительного кольца).

Сердечный круг питает мышечный орган кровью

Роль сердечного круга заключается в повышенном питании полого мышечного органа кровью. Особенностью венечного кольца является то, что на сокращение коронарных сосудов влияет блуждающий нерв, в то время как на сократительную способность других артерий и вен воздействует симпатический нерв.

За полноценную поставку крови в головной мозг отвечает виллизиев круг. Цель подобной петли – компенсировать дефицит кровообращения в случае закупорки сосудов. в подобной ситуации будет использоваться кровь из других артериальных бассейнов.

К структуре артериального кольца головного мозга относятся такие артерии, как:

• передняя и задняя мозговая;
• передняя и задняя соединительная.

Виллизиев круг кровообращения насыщает мозг кровью

В нормальном состоянии кольцо виллизия всегда сомкнуто.

Кровеносная система человека имеет 5 кругов, из них 2 основных и 3 дополнительных, благодаря им происходит снабжение организма кровью. Малое кольцо осуществляет газообмен, а большое ответственно за транспортировку кислорода и питательных элементов во все ткани и клетки. Дополнительные круги выполняют важную роль во время беременности, уменьшают нагрузку на сердце и компенсируют недостаток кровоснабжения в головном мозге.

Кровообращение — это движение крови по сосудистой системе, обеспечивающее газообмен между организмом и внешней средой, обмен веществ между органами и тканями и гуморальную регуляцию различных функций организма.

Система кровообращения включает сердце и — аорту, артерии, артериолы, капилляры, венулы, вены и . Кровь движется по сосудам благодаря сокращению сердечной мышцы.

Кровообращение совершается по замкнутой системе, состоящей из малого и большого кругов:

• Большой круг кровообращения обеспечивает все органы и ткани кровью с содержащимися в ней питательными веществами.
• Малый, или легочный, круг кровообращения предназначен для обогащения крови кислородом.

Круги кровообращения впервые были описаны английским ученым Уильямом Гарвеем в 1628 г. в труде «Анатомические исследования о движении сердца и сосудов».

Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка, при сокращении которого венозная кровь попадает в легочный ствол и, протекая через легкие, отдает диоксид углерода и насыщается кислородом. Обогащенная кислородом кровь из легких по легочным венам поступает в левое предсердие, где заканчивается малый круг.

Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка, при сокращении которого кровь, обогащенная кислородом, нагнетается в аорту, артерии, артериолы и капилляры всех органов и тканей, а оттуда по венулам и венам притекает в правое предсердие, где и заканчивается большой круг.

Самым крупным сосудом большого круга кровообращения является аорта, которая выходит из левого желудочка сердца. Аорта образует дугу, от которой ответвляются артерии, несущие кровь к голове (сонные артерии) и к верхним конечностям (позвоночные артерии). Аорта проходит вниз вдоль позвоночника, где от нее отходят ветви, несущие кровь к органам брюшной полости, к мышцам туловища и нижним конечностям.

Артериальная кровь, богатая кислородом, проходит по всему телу, доставляя клеткам органов и тканей необходимые для их деятельности питательные вещества и кислород, и в капиллярной системе превращается в кровь венозную. Венозная кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами клеточного обмена, возвращается в сердце и из него поступает в легкие для газообмена. Наиболее крупными венами большого круга кровообращения являются верхняя и нижняя полые вены, впадающие в правое предсердие.

Рис. Схема малого и большого кругов кровообращения

Следует обратить внимание, как в большой круг кровообращения включены системы кровообращения печени и почек. Вся кровь из капилляров и вен желудка, кишечника, поджелудочной железы и селезенки поступает в воротную вену и проходит через печень. В печени воротная вена разветвляется на мелкие вены и капилляры, которые затем вновь соединяются в общий ствол печеночной вены, впадающей в нижнюю полую вену. Вся кровь органов брюшной полости до поступления в большой круг кровообращения протекает через две капиллярные сети: капилляры этих органов и капилляры печени. Воротная система печени играет большую роль. Она обеспечивает обезвреживание ядовитых веществ, которые образуются в толстом кишечнике при расщеплении невсосавшихся в тонком кишечнике аминокислот и всасываются слизистой толстой кишки в кровь. Печень, подобно всем остальным органам, получает и артериальную кровь через печеночную артерию, отходящую от брюшной артерии.

В почках также имеются две капиллярные сети: капиллярная сеть есть в каждом мальпигиевом клубочке, затем эти капилляры соединяются в артериальный сосуд, который вновь распадается на капилляры, оплетающие извитые канальцы.

Рис. Схема кровообращения

Особенностью кровообращения в печени и почках является замедление тока крови, обусловливающейся функцией этих органов.

Таблица 1. Отличие тока крови в большом и малом кругах кровообращения

Ток крови в организме	Большой круг кровообращения	Малый круг кровообращения
В каком отделе сердца начинается круг?	В левом желудочке	В правом желудочке
В каком отделе сердца заканчивается круг?	В правом предсердии	В левом предсердии
Где происходит газообмен?	В капиллярах, находящихся в органах грудной и брюшной полостей, головном мозге, верхних и нижних конечностях	В капиллярах, находящихся в альвеолах легких
Какая кровь движется по артериям?	Артериальная	Венозная
Какая кровь движется по венам?	Венозная	Артериальная
Время движения крови по кругу
Функция круга	Снабжение органов и тканей кислородом и перенос углекислого газа	Насыщение крови кислородом и удаление из организма углекислого газа

Время кругооборота крови - время однократного прохождения частицы крови по большому и малому кругам сосудистой системы. Подробнее следующем разделе статьи.

Закономерности движения крови по сосудам

Основные принципы гемодинамики

Гемодинамика — это раздел физиологии, изучающий закономерности и механизмы движения крови по сосудам организма человека. При ее изучении используется терминология и учитываются законы гидродинамики — науки о движении жидкостей.

Скорость, с которой движется кровь но сосудам, зависит от двух факторов:

• от разности давления крови в начале и конце сосуда;
• от сопротивления, которое встречает жидкость на своем пути.

Разность давлений способствует движению жидкости: чем она больше, тем интенсивнее это движение. Сопротивление в сосудистой системе, уменьшающее скорость движения крови, зависит от ряда факторов:

• длины сосуда и его радиуса (чем больше длина и меньше радиус, тем больше сопротивление);
• вязкости крови (она в 5 раз больше вязкости воды);
• трения частиц крови о стенки сосудов и между собой.

Показатели гемодинамики

Скорость кровотока в сосудах осуществляется по законам гемодинамики, общим с законами гидродинамики. Скорость кровотока характеризуется тремя показателями: объемной скоростью кровотока, линейной скоростью кровотока и временем кругооборота крови.

Объемная скорость кровотока - количество крови, протекающее через поперечное сечение всех сосудов данного калибра за единицу времени.

Линейная скорость кровотока - скорость движения отдельной частицы крови вдоль сосуда за единицу времени. В центре сосуда линейная скорость максимальна, а около стенки сосуда минимальна вследствие повышенного трения.

Время кругооборота крови - время, в течение которого кровь проходит по большому и малому кругам кровообращения.В норме составляет 17-25 с. На прохождение через малый круг затрачивается около 1/5, а на прохождение через большой — 4/5 этого времени

Движущей силой кровотока но системе сосудов каждого из кругов кровообращения является разность давления крови (ΔР ) в начальном участке артериального русла (аорта для большого круга) и конечном участке венозного русла (полые вены и правое предсердие). Разность давления крови (ΔР ) в начале сосуда (Р1 ) и в конце его (Р2 ) является движущей силой тока крови через любой сосуд кровеносной системы. Сила градиента давления крови расходуется на преодоление сопротивления кровотоку (R ) в системе сосудов и в каждом отдельном сосуде. Чем выше градиент давления крови в кругу кровообращения или в отдельном сосуде, тем больше в них объемный кровоток.

Важнейшим показателем движения крови по сосудам является объемная скорость кровотока , или объемный кровоток (Q ), под которым понимают объем крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистого русла или сечение отдельного сосуда в единицу времени. Объемную скорость кровотока выражают в литрах на минуту (л/мин) или миллилитрах на минуту (мл/мин). Для оценки объемного кровотока через аорту или суммарное поперечное сечение любого другого уровня сосудов большого круга кровообращения используют понятие объемный системный кровоток. Поскольку за единицу времени (минуту) через аорту и другие сосуды большого круга кровообращения протекает весь объем крови, выброшенной левым желудочком за это время, синонимом понятия системный объемный кровоток является понятие (МОК). МОК взрослого человека в покое составляет 4-5 л/мин.

Различают также объемный кровоток в органе. В этом случае имеют в виду суммарный кровоток, протекающий за единицу времени через все приносящие артериальные или выносящие венозные сосуды органа.

Таким образом, объемный кровоток Q = (P1 — Р2) / R.

В этой формуле выражена суть основного закона гемодинамики, утверждающего, что количество крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудистой системы или отдельного сосуда в единицу времени, прямо пропорционально разности давления крови в начале и в конце сосудистой системы (или сосуда) и обратно пропорционально сопротивлению току крови.

Суммарный (системный) минутный кровоток в большом круге рассчитывается с учетом величин среднего гидродинамического давления крови в начале аорты P1 , и в устье полых вен Р2. Поскольку в этом участке вен давление крови близко к 0 , то в выражение для расчетаQ или МОК подставляется значение Р , равное среднему гидродинамическому артериальному давлению крови в начале аорты:Q (МОК)= P / R .

Одно из следствий основного закона гемодинамики — движущая сила тока крови в сосудистой системе — обусловлено давлением крови, создаваемым работой сердца. Подтверждением решающего значения величины давления крови для кровотока является пульсирующий характер тока крови на протяжении сердечного цикла. Во время систолы сердца, когда давление крови достигает максимального уровня, кровоток увеличивается, а во время диастолы, когда давление крови минимально, кровоток ослабляется.

По мере продвижения крови по сосудам от аорты к венам давление крови уменьшается и скорость его уменьшения пропорциональна сопротивлению кровотоку в сосудах. Особенно быстро снижается давление в артериолах и капиллярах, так как они обладают большим сопротивлением кровотоку, имея малый радиус, большую суммарную длину и многочисленные ветвления, создающие дополнительное препятствие кровотоку.

Сопротивление кровотоку, создаваемое во всем сосудистом русле большого круга кровообращения, называют общим периферическим сопротивлением (ОПС). Следовательно, в формуле для расчета объемного кровотока символR можно заменить его аналогом — ОПС:

Q = P/ОПС.

Из этого выражения выводится ряд важных следствий, необходимых для понимания процессов кровообращения в организме, оценки результатов измерения кровяного давления и его отклонений. Факторы, влияющие на сопротивление сосуда, для тока жидкости, описываются законом Пуазейля, в соответствии с которым

гдеR — сопротивление;L — длина сосуда; η — вязкость крови; Π — число 3,14; r — радиус сосуда.

Из приведенного выражения вытекает, что поскольку числа 8 и Π являются постоянными,L у взрослого человека изменяется мало, то величина периферического сопротивления кровотоку определяется изменяющимися значениями радиуса сосудов r и вязкости крови η ).

Уже упоминалось о том, что радиус сосудов мышечного типа может быстро изменяться и оказывать существенное влияние на величину сопротивления кровотоку (отсюда их название — резистивные сосуды) и величину кровотока через органы и ткани. Поскольку сопротивление зависит от величины радиуса в 4-й степени, то даже небольшие колебания радиуса сосудов сильно сказываются на величинах сопротивления току крови и кровотока. Так, например, если радиус сосуда уменьшится с 2 до 1 мм, то сопротивление его увеличится в 16 раз и при неизменном градиенте давления кровоток в этом сосуде также уменьшится в 16 раз. Обратные изменения сопротивления будут наблюдаться при увеличении радиуса сосуда в 2 раза. При неизменном среднем гемодинамическом давлении кровоток в одном органе может увеличиваться, в другом — уменьшаться в зависимости от сокращения или расслабления гладкой мускулатуры приносящих артериальных сосудов и вен этого органа.

Вязкость крови зависит от содержания в крови числа эритроцитов (гематокрита), белка, липопротеинов в плазме крови, а также от агрегатного состояния крови. В нормальных условиях вязкость крови не изменяется столь быстро, как просвет сосудов. После кровопотери, при эритропении, гипопротеинемии вязкость крови понижается. При значительном эритроцитозе, лейкозах, повышенной агрегации эритроцитов и гиперкоагуляции вязкость крови способна существенно возрастать, что влечет за собой повышение сопротивления кровотоку, увеличение нагрузки на миокард и может сопровождаться нарушением кровотока в сосудах микроциркуляторного русла.

В устоявшемся режиме кровообращения объем крови, изгнанный левым желудочком и протекающий через поперечное сечение аорты, равен объему крови, протекающей через суммарное поперечное сечение сосудов любого другого участка большого круга кровообращения. Этот объем крови возвращается в правое предсердие и поступает в правый желудочек. Из него кровь изгоняется в малый круг кровообращения и затем через легочные вены возвращается в левое сердце. Поскольку МОК левого и правого желудочков одинаковы, а большой и малый круги кровообращения соединены последовательно, то объемная скорость кровотока в сосудистой системе остается одинаковой.

Однако во время изменения условий кровотока, например при переходе из горизонтального в вертикальное положение, когда сила тяжести вызывает временное накопление крови в венах нижней части туловища и ног, на короткое время МОК левого и правого желудочков могут стать различными. Вскоре внутрисердечные и экстракардиальные механизмы регуляции работы сердца выравнивают объемы кровотока через малый и большой круги кровообращения.

При резком уменьшении венозного возврата крови к сердцу, вызывающем уменьшение ударного объема, может понизиться артериальное давление крови. При выраженном его снижении может уменьшиться приток крови к головному мозгу. Этим объясняется ощущение головокружения, которое может наступить при резком переходе человека из горизонтального в вертикальное положение.

Объем и линейная скорость токи крови в сосудах

Общий объем крови в сосудистой системе является важным гомеостатическим показателем. Средняя величина его составляет для женщин 6-7%, для мужчин 7-8% от массы тела и находится в пределах 4-6 л; 80-85% крови из этого объема — в сосудах большого круга кровообращения, около 10% — в сосудах малого круга кровообращения и около 7% — в полостях сердца.

Больше всего крови содержится в венах (около 75%) — это указывает на их роль в депонировании крови как в большом, так и в малом кругу кровообращения.

Движение крови в сосудах характеризуется не только объемной, но и линейной скоростью кровотока. Под ней понимают расстояние, на которое перемещается частичка крови за единицу времени.

Между объемной и линейной скоростью кровотока существует взаимосвязь, описываемая следующим выражением:

V = Q/Пr 2

где V - линейная скорость кровотока, мм/с, см/с;Q - объемная скорость кровотока; П — число, равное 3,14; r — радиус сосуда. Величина Пr 2 отражает площадь поперечного сечения сосуда.

Рис. 1. Изменения давления крови, линейной скорости кровотока и площади поперечного сечения в различных участках сосудистой системы

Рис. 2. Гидродинамические характеристики сосудистого русла

Из выражения зависимости величины линейной скорости от объемной в сосудах кровеносной системы видно, что линейная скорость кровотока (рис. 1.) пропорциональна объемному кровотоку через сосуд(ы) и обратно пропорциональна площади поперечного сечения этого сосуда(ов). Например, в аорте, имеющей наименьшую площадь поперечного сечения в большом круге кровообращения (3-4 см 2), линейная скорость движения крови наибольшая и составляет в покое около 20- 30 см/с . При физической нагрузке она может возрасти в 4-5 раз.

По направлению к капиллярам суммарный поперечный просвет сосудов увеличивается и, следовательно, линейная скорость кровотока в артериях и артериолах уменьшается. В капиллярных сосудах, суммарная площадь поперечного сечения которых больше, чем в любом другом отделе сосудов большого круга (в 500-600 раз больше поперечного сечения аорты), линейная скорость кровотока становится минимальной (менее 1 мм/с). Медленный ток крови в капиллярах создает наилучшие условия для протекания обменных процессов между кровью и тканями. В венах линейная скорость кровотока увеличивается в связи с уменьшением площади их суммарного поперечного сечения по мере приближения к сердцу. В устье полых вен она составляет 10-20 см/с, а при нагрузках возрастает до 50 см/с.

Линейная скорость движения плазмы и зависит не только от типа сосуда, но и от их расположения в потоке крови. Различают ламинарный тип течения крови, при котором ноток крови можно условно разделить на слои. При этом линейная скорость движения слоев крови (преимущественно плазмы), близких или прилежащих к стенке сосуда, — наименьшая, а слоев в центре потока — наибольшая. Между эндотелием сосудов и пристеночными слоями крови возникают силы трения, создающие на эндотелии сосудов сдвиговые напряжения. Эти напряжения играют роль в выработке эндотелием сосудоактивных факторов, регулирующих просвет сосудов и скорость кровотока.

Эритроциты в сосудах (за исключением капилляров) располагаются преимущественно в центральной части потока крови и движутся в нем с относительно высокой скоростью. Лейкоциты, наоборот, располагаются преимущественно в пристеночных слоях потока крови и совершают катящиеся движения с небольшой скоростью. Это позволяет им связываться с рецепторами адгезии в местах механического или воспалительного повреждения эндотелия, прилипать к стенке сосуда и мигрировать в ткани для выполнения защитных функций.

При существенном увеличении линейной скорости движения крови в суженной части сосудов, в местах отхождения от сосуда его ветвей ламинарный характер движения крови может сменяться на турбулентный. При этом в потоке крови может нарушиться послойность перемещения ее частиц, между стенкой сосуда и кровью могут возникать большие силы трения и сдвиговых напряжений, чем при ламинарном движении. Развиваются вихревые потоки крови, возрастает вероятность повреждения эндотелия и отложения холестерина и других веществ в интиму стенки сосуда. Это способно привести к механическому нарушению структуры сосудистой стенки и инициированию развития пристеночных тромбов.

Время полного кругооборота крови, т.е. возврата частицы крови в левый желудочек после ее выброса и прохождения через большой и малый круги кровообращения, составляет в покос 20-25 с, или примерно через 27 систол желудочков сердца. Приблизительно четверть этого времени затрачивается на перемещение крови по сосудам малого круга и три четверти — по сосудам большого круга кровообращения.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

СХЕМА СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Кровеносная система человеческого тела представляет собой, по сути, две системы: легочный (малый) круг кровообращения проходит от сердца к легким и обратно к сердцу; системный (большой) круг кровообращения начинается от сердца и расходится во все части тела, а затем возвращается в сердце. Следующие таблицы нашего атласа посвящены различным отделам сердечно-сосудистой системы от кровеносных сосудов до отдельных частей тела. Однако, прежде чем переходить к деталям, мы познакомимся с кровеносной системой в целом, рассмотрев ее схематическое строение. Наша задача - изучить два круга кровообращения и их взаимосвязь.

Свое путешествие по системе кровообращения начнем с правого предсердия (А). (Как видно на схеме, в предсердие приносят кровь два кровеносных сосуда.) Затем кровь течет в правый желудочек (В). Помните о том, что анатомическая правая сторона соответствует вашей визуальной левой. Потом кровь направляется вверх и попадает из правого желудочка в легочный ствол (С). Кровь, попадающая в правое предсердие и правый желудочек, бедна кислородом, и здесь уместен синий цвет. Артерии переходят в капилляры правого легкого (D) и в капилляры левого легкого (Е). Из правого и левого легкого кровь появляется уже насыщенная кислородом. Она попадает в левую легочную вену (F 1 ) и в правую легочную вену (F 2 ). Вены несут кровь теперь в левое предсердие (G). Прежде чем расстаться с правой и левой легочными венами, мы подчеркнем, что это единственные вены в теле, которые переносят кровь, насыщенную кислородом. В остальном же такую кровь переносят артерии.

Мы рассмотрели малый (легочный) круг системы кровообращения. В этом круге кровь направляется из правого желудочка в легкие, где получает порцию кислорода, а потом возвращается в левое предсердие. Теперь переходим к большому (системному) кругу. В этом круге кровь течет из сердца во все органы тела (кроме легких). Она растекается по капиллярам органов, а затем возвращается в правую сторону сердца.

Возвратившись из легких, насыщенная кислородом кровь попадает в левое предсердие, как говорилось выше. Затем она течет в левый желудочек (Н) При сокращении мышц желудочка богатая кислородом кровь течет в главную артерию, аорту (I). Аорта направляется к голове, изгибается вправо, затем изгибается еще раз и превращается в грудную аорту (I 1 ). Грудная аорта продолжается вниз вдоль позвоночного столба и проходит сквозь диафрагму. Вскоре мы вернемся к грудной аорте.

Перед тем как аорта превращается в грудную аорту, от нее ответвляются крупные кровеносные сосуды - сонные артерии (J). Они несут кровь к капиллярам головы и верхних конечностей (К). Капилляры закрасьте зеленым цветом. Доставив кислород к этим органам, кровь выходит из ка-

пилляров и направляется к сердцу по верхней полой вене (L). Вена ведет снова в правое предсердие.

Вернемся к грудной аорте. Отметьте, что ветвь аорты ведет в капилляры органов грудной клетки (М) - к мышцам и железам. Отдав им кислород, она появляется снова и уносится назад, к сердцу, по непарным венам (N). Они впадают в верхнюю полую вену, прежде чем та входит в правое предсердие.

Ниже диафрагмы аорта теперь называется брюшная аорта (1 2 ). Большинство ответвлений аорты подают кровь в органы брюшной полости (О), капилляры которых показаны на схеме. Брюшная аорта продолжается и снабжает капилляры тазовой полости и нижних конечностей (Р). Появляющиеся из этих областей вены объединяются и образуют нижнюю полую вену (Q). Пунктирная линия показывает начало нижней полой вены. Эта важная вена направляется к сердцу. Она входит в правое предсердия возле того места, где в него входит верхняя полая вена, вернувшаяся из области, расположенной выше сердца. Таким образом завершается большой круг кровообращения.

СЕРДЦЕ (НАРУЖНОЕ СТРОЕНИЕ)

В системе кровообращения сердце выполняет роль насоса. По артериям оно гонит кровь к клеткам и тканям и получает ее назад через вены. Оно также перекачивает кровь в легкие, где она обогащается кислородом, а потом получает ее из легких после оксигенизации.

Сердце бывает величиной приблизительно с кулак. Это полый, конический орган с верхушкой, обращенной вниз, влево и вперед; его широкое основание смотрит на правое плечо. Верхушка сердца лежит на диафрагме.

Важнейшие кровеносные сосуды, возвращающие в сердце кровь, - верхняя полая вена (А 1 ) и нижняя полая вена (А 2 ). На виде сзади показано, как оба сосуда входят в правое ушко (В). Ушко представляет собой расширение предсердия, приемной камеры сердца. Ушко видно на схеме как плоская структура, так как оно не наполнено кровью.

Проходя через правое ушко и накапливаясь в правом предсердии, кровь проходит в правый желудочек (С). Хотя на схеме он выглядит большим, на самом деле правый желудочек меньше, чем левый.

Кровь покидает правый желудочек и входит в легочный ствол (D). На виде спереди этот ствол срезан, чтобы показать расположенные за ним легочные вены.

Легочный ствол сразу делится на левую легочную артерию (Е) и правую ле-

гочную артерию (F). На виде сзади это разделение показано отчетливей. Левая и правая легочные артерии ведут в левое и правое легкое соответственно, где кровь отдает двуокись углерода и получает кислород. Затем кровь возвращается через серию легочных вен (G). Возвращаясь к сердцу, кровь попадает в левое ушко (Н), расширение левого предсердия. Затем кровь поступает в левый желудочек (I), который хорошо показан на виде сзади. При сокращении сердца левый желудочек выталкивает кровь в аорту (J). Это самая крупная и крепкая артерия тела. Артерия изгибается и образует дугу аорты (J 1 ) многочисленные кровеносные сосуды направляются от нее к шее, голове и правой конечности. Дальнейшие детали, касающиеся артерий тела, представлены на следующих таблицах.

Наружное строение сердца обладает тремя анатомическими особенностями. Первая из них - глубокая венечная борозда (К), показанная стрелкой. Борозда отмечает границу между желудочками и предсердиями. Второе углубление -

передняя межжелудочковая борозда (L), соединяющая левый и правый желудочки. На заднем аспекте проходит задняя межжелудочковая борозда (М). Как показывает вид сзади, в этой борозде обычно накапливается много жира. На виде спереди жир удален, чтобы обнажить венечные кровеносные сосуды, о которых речь впереди.

Волокна сердечной мышцы получают кислород для метаболизма и выбрасывают продукты жизнедеятельности в венечные сосуды. Правая венечная артерия (N 1 ) находится в венечной борозде. Она несет кровь к правому предсердию и к частям обоих желудочков. Левая венечная артерия (N 2 ) несет кровь к стенке левого желудочка. От правой венечной артерии начинаются дополнительные ветви (О), которые проходят через стенку правого желудочка. Левая венечная артерия дает начало огибающей ветви (Р). Передняя межжелудочковая ветвь (Q) проходит близко от легочного ствола, который

срезан на виде спереди, и спускается по передней поверхности сердца вдоль перегородки.

Кровь возвращается от сердечной стенки через серию венечных вен. Большая вена сердца (R) видна на передней поверхности. Она несет кровь от верхушки сердца по передней межжелудочковой борозде. Средняя вена сердца

(S) показана на виде сзади внутри задней межжелудочковой борозды. Обе вены ведут к венечному синусу (Т), крупной вене, которая находится в венечной борозде на задней половине сердца. Синус собирает кровь и возвращает ее в правое предсердие, откуда она пойдет затем по всему телу.

СЕРДЦЕ (ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ)

Функционирование сердечно-сосудистой системы зависит от работы сердца, поскольку оно перекачивает кровь в легкие и системы тела, а потом получает ее назад для переработки. Каждый день сердце делает около 100 тысяч ударов с приблизительной скоростью 70 ударов в минуту. В этом разделе мы рассмотрим внутреннее строение сердца, как продолжение наружного строения, с которым мы познакомились в предыдущем разделе.

Сердце перекачивает кровь в два замкнутых круга кровообращения: большой (системный) круг, питающий клетки, ткани и органы тела, и малый (легочный) круг, приносящий кровь в легкие. Завершая эти круги, вся кровь возвращается в сердце через две главные вены - верхнюю полую вену (А1)

и нижнюю полую вену (А2 ).

Полые вены встречаются у правого предсердия (В). Находящийся сбоку этой полости мешочек, показанный на предыдущей таблице, называется ушко. Верхняя и задняя части правого предсердия получают кровь от верхней полой вены, а нижняя и задняя части правого предсердия получают кровь от нижней полой вены. Внутри правого предсердия имеется целый ряд мышечных валиков - гребенчатые мышцы (В1). В стенке правого предсердия находится овальная ямка (В 2 ). Она отмечает место, где находилось теперь заросшее овальное отверстие, существовавшее между правым и левым предсердиями на стадии зародыша и плода.

Из правого предсердия кровь поступает через правый пред-сердно- желудочковый клапан, именуемый также трехстворчатым клапаном. Стрелка указывает направление кровотока; ее лучше закрасить синим цветом. У этого клапана три створки. Одна створка клапана (С1) показана на схеме. Пучки соединительной ткани под названием сухожильные хорды (С2 ) поддерживают клапан и не дают его створкам прогнуться назад в правое предсердие. Сосочковые мышцы (С 3 ) удерживают сухожильные хорды в фиксированном положении.

Попадая в правый желудочек (D), кровь оказывается в меньшей из двух сердечных камер. Обратите внимание, что его мышечная стенка тоньше, чем у противоположного желудочка. Стенки правого желудочка содержат множество складок под названием мясистые трабекулы (D1). Кровь попадает в желудочек, а он после этого сокращается и выталкивает ее вверх, как показывает стрелка. Обратите внимание на внушительную вели-

чину межжелудочковой перегородки (Е), разделяющей правый и левый желудочки. Кровь выталкивается из желудочка через полулунный клапан (F) в легочный ствол. Клапан не позволяет крови течь назад в желудочек.

Легочный ствол (G) делится затем на левые легочные артерии (G1)

и правые легочные артерии (G 2 ), которые ведут в две половинки легкого. Так начинается малый (легочный) круг кровообращения. Отметьте направление стрелок и раскрасьте их синим цветом.

Кровь возвращается в сердце по легочным венам (Н). Поскольку она уже насыщена кислородом, стрелки можно раскрасить в красный цвет. Мы

показываем легочные вены только на левой стороне сердца, так как на правой они спрятаны.

Кровь теперь попадает в левое предсердие (I), вторую приемную камеру. Это предсердие отделяет от правого предсердия межпредсердная

перегородка (J).

Кровь теперь готова попасть в желудочек, и она течет через левый предсердно-желудочковый клапан, который называют также митральным. На схеме показана одна створка клапана (К1). У этого клапана две створки, и его часто называют двустворчатым. У левого клапана также имеются су-

хожильные хорды (К2 ) и сосочковые мышцы (К3 ), которые поддерживают его и не дают прогнуться назад в предсердие.

Кровь попадает затем в левый желудочек (L), который крупней правого. Отметьте стрелки, проходящие через клапан и следующие курсом крови по желудочку. Когда желудочек сокращается, кровь выталкивается в аорту. Она проходит через полулунный клапан аорты (М), который не виден на схеме, так как лежит за легочным стволом.

Проходя через клапан, насыщенная кислородом кровь поступает в дугу аорты (N). Аорта делает поворот, от нее ответвляется несколько артерий (об этом пойдет речь на следующих таблицах). Аорта поворачивает в задний отдел и проходит за сердцем. Она появляется уже как нисходящая аорта (О). Артерии, отходящие от аорты, тянутся во все части грудной клетки, брюшной и тазовой полости и нижних конечностей. Там кровь питает ткани и возвращается в сердце, завершая свой круг.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Артерии большого круга кровообращения уносят кровь от сердца. Их главная цель

Нести кислород и питательные вещества в ткани тела; впрочем, они переносят также гормоны и элементы иммунной системы тела. Все артерии большого круга ответвляются от аорты.

От левого желудочка сердца начинается самая большая артерия тела, аорта (А). На схеме показано, как эта артерия изгибается влево и после этого превращается в грудную аорту (А1). Грудная аорта проходит рядом с позвоночником и пересекает диафрагму. После этого она становится брюшной аортой (А2), которая затем разветвляется и превращается в общие подвздошные артерии. Главной ветвью аорты в месте ее дуги является плечеголовной ствол (В), который также называют безымянной артерией. От него отходит правая общая сонная артерия (С2) и правая подключичная артерия (Е2). От дуги аорты еще отходят левая общая сонная артерия (С1) и левая подключичная артерия (Е1). Правая общая сонная артерия потом делится и образует

правую наружную сонную артерию (С3). Правая внутренняя сонная артерия (С4)

тоже образуется здесь. Ее трудно разглядеть на схеме, так как она проходит близко от правой наружной сонной артерии. Сонные артерии снабжают кровью шею и голову.

Подключичные артерии снабжают кровью верхние конечности. От правой подключичной артерии начинается позвоночная артерия (D), идущая к позвоночнику, глубоким шейным мышцам и спинному мозгу.

От подключичных артерий начинаются также левая и правая подмышечные артерии (F1 и F2). Подмышечные артерии снабжают кровью мышцы плеча и грудной клетки. Они образуют плечевые артерии (G1 и G2), обеспечивающие кровью руку. Лучевые артерии (Н1 и Н2) начинаются от плечевой и несут кровь в мышцы предплечья,

как и локтевые артерии (I1 и 12).

Венечные артерии (J) называются так из-за того, что они «увенчивают» сердце. Эти артерии начинаются от аорты, как только она выходит из левого желудочка, и проходят в сердечную мышцу, снабжая ее кислородом и питательными веществами. После того как аорта проходит через диафрагму, возникает большой ствол. Эта непарная артерия называется чревный ствол (К). От чревного ствола ответвляются артерии к печени, желудку, селезенке и другим областям верхней части брюшной полости. Печеночная артерия (L) ответвляется от чревного ствола и тянется к печени. От брюшной аорты отходят также желудочная артерия (М), снабжающая кровью желудок, и селезеночная (N), направляющаяся к этому органу.

Ниже на чревном стволе начинается парная почечная артерия. Левая почечная артерия (O1) обеспечивает левую почку. Рядом проходит непарная верхняя брыжеечная артерия (Р). Эта артерия несет кровь в тонкую кишку, поджелудочную железу и части толстой кишки. Гонадная артерия (Q) ведет к артериям, снабжающим кровью яичники у женщин и яички у мужчин. За гонадной артерией проходит нижняя брыжеечная артерия (R). Схема показывает ее многочисленные ответвления, когда она обслуживает части поперечноободочной кишки, нисходящей ободочной кишки, сигмовидной ободочной кишки и прямой кишки.

На уровне четвертого поясничного позвонка брюшная аорта делится, и образуются две крупные общие подвздошные артерии (S1 и S2). Они вскоре тоже разветвляются и образуют наружные подвздошные артерии. Показаны только наружные подвздошные артерии (Т1, Т2). Эти артерии ведут к левой и правой бедренным артериям (U1, U2).

Кровь из этих артерий поступает в мышцы дна брюшной полости и близкие к бедренной кости.

ОСНОВНЫЕ АРТЕРИИ ТЕЛА