Біологія. Довідник школяра та абітурієнта

Велике та мале кола кровообігу

Серце є центральним органом системи кровообігу, що об’єднана у велике та мале кола кровообігу (табл. 62). Обіг крові по великому колу кровообігу здійснюється протягом 20-23 с, а по малому — протягом 4-5 с.

Велике коло кровообігу — шлях крові від лівого шлуночка через аорту, артерії, капіляри, вени усіх органів тіла до правого передсердя.

По великому колу кров проходить такий шлях: лівий шлуночок → аорта (висхідна частина, від якої відходять права й ліва коронарні артерії, що забезпечують артеріальною кров’ю саме серце; вінцеві артерії, їх гілки й анастомози, а також вени серця, що вливаються у венозну пазуху серця, яка відкривається у праве передсердя, утворюючи серцеве коло кровообігу; дуга аорти, від якої відходять три великі судини: плечоголовий стовбур, що дає праві сонну й підключичні артерії); ліва сонна артерія, ліва підключична артерія: низхідна частина аорти, в якій розрізняють грудну й черевну частини) → артерії до органів: підключичні артерії (права й ліва), сонні артерії (права й ліва), печінкова артерія, шлункова артерія, верхня та нижня брижові артерії, ниркові артерії (парні), клубові артерії (права і ліва) → капілярні сітки органів → нижня порожниста вена, в яку впадають клубові, ниркові, печінкова вени, верхня порожниста вена, в яку впадають яремні, підключичні вени → праве передсердя.

Рухаючись великим колом, кров розносить Оксиген і поживні речовини до клітин та забирає від них СО₂ і продукти обміну, при цьому відбувається перетворення артеріальної крові у венозну.

Мале коло кровообігу — це шлях крові від правого шлуночка через легені до лівого передсердя. При цьому кров проходить правий шлуночок легеневий стовбур → легеневі артерії (права та ліва) → легеневі капіляри → легеневі вени (4) → ліве передсердя. Завдяки малому колу здійснюється обмін газів: Оксиген переходить до крові, а вуглекислий газ — до легень й відбувається перетворення венозної крові в артеріальну.

Основи гемодинаміки

Гемодинаміка вивчає закономірності руху крові у кровоносних судинах Вона ґрунтується на законах гідродинаміки, за якими швидкість руху крові у кровоносних судинах прямо пропорційна різниці тиску на кінцях судини й обернено пропорційна судинному опору.

Гемодинаміка визначається двома силами: тиском, який впливає на рідину та опором, якого вона зазнає під час тертя об стінки судин. Силою, яка створює тиск у судинній системі, є серце. У людини середнього віку під час кожного скорочення серця у судинну систему виштовхується 60-70 мл крові (систолічний об’єм) або 4-5 л/хв. (хвилинний об’єм). Рушійною силою крові слугує різниця тисків, які виникають на початку та кінці судини.

Майже в усіх відділах судинної системи рух крові має ламінарний характер — кров рухається окремими шарами паралельно до осі судини. При цьому шар, який прилягає до стінки судини, залишається практично нерухомим; по цьому шарі ковзає другий, а по ньому, у свою чергу, третій і т. д. До центрального осьового потоку входять формені елементи крові, плазма рухається ближче до стінки судини. Отже, що менший діаметр судин, то ближче розташовуються центральні шари до стінки й більше гальмується швидкість їх руху через в’язку взаємодію зі стінкою. Загалом це означає, що у дрібних судинах швидкість руху крові менша, ніж у крупних судинах.

У правильності цього положення легко переконатися, співставивши швидкості руху крові у різних ділянках судинного русла. В аорті вона становить 40 см/с, в артеріях — від 40-10 см/с, артеріолах — 10-0,1 см/с, капілярах — менше 0,1 см/с, венулах — менше 0,3 см/с, венах — 0,3-5,0 см/с, порожнистій вені — 5-20 см/с (К. Шмідт-Нельсон, 1982).

Поряд з ламінарним у судинній системі існує турбулентний рух з характерним завихренням крові. Її частинки переміщуються не лише паралельно до осі судини (як за ламінарного руху крові), а й перпендикулярно до нього. Результатом такого складного переміщення є значне збільшення внутрішнього тертя рідини. У цьому випадку об’ємна швидкість руху крові буде вже не пропорційною градієнту тиску, а приблизно рівною квадрату кореня з нього. Турбулентний рух зазвичай виникає у місцях розгалужень і звужень артерій, у ділянках крутих вигинів судин.

Кров — це суспензія формених елементів у колоїдно-соляному розчині, вона має певну в’язкість. Під час протікання крові через капіляр, діаметр якого менший за 1 мм, в’язкість зменшується. Наступне зменшення діаметра капіляра ще більше зменшує в’язкість крові. Цей гемодинамічний парадокс пояснюють тим, що під час руху крові еритроцити зосереджені у центрі потоку.

Пристінний шар складається з чистої плазми з набагато меншою в’язкістю, по якому легко ковзають формені елементи. У результаті покращуються умови руху крові і відбувається зниження в’язкості крові та пониження швидкості її руху в дрібних артеріях. Перехід від ламінарного руху крові до турбулентного супроводжується значним зростанням опору течії крові.

Судинну систему загалом можна уявити у вигляді послідовно й паралельно з’єднаних трубок різної довжини та діаметра. Враховуючи складність геометрії судин цілого організму, її непостійність, яка залежить від відкривання та закривання шунтів, колатералей, ступеня скорочення гладких м’язів, еластичності стінок, зміни в’язкості крові та інших причин, у реальних умовах розрахувати величину судинного опору важко.

Основна кінетична енергія, необхідна для руху крові, надається серцем під час систоли. Одна частина цієї енергії витрачається на проштовхування крові, інша — перетворюється у потенціальну енергію еластичної стінки аорти, великих і середніх артерій, що розтягуються під час систоли, їх властивості залежать від наявності еластичних і колагенових волокон, їх здатності до розтягування, яка приблизно у шість разів вища, ніж, наприклад, гумових ниток такої ж товщини. Під час діастоли енергія стінки аорти і судин переходить у кінетичну енергію руху крові.

Крім еластичності й здатності до розтягування, тобто пасивних властивостей, судини володіють здатністю активно реагувати на зміни у них тиску крові. За підвищення тиску гладкі м’язи стінок скорочуються й діаметр судини зменшується. Таким чином, пульсуючий рух крові, що створений серцем, завдяки особливостям аорти й крупних судин вирівнюється і стає відносно безперервним.

Основними показниками гемодинаміки є об’ємна та лінійна швидкості руху крові, швидкість колообігу крові, тиск крові у різних ділянках судинної системи.

Об’ємна швидкість руху крові характеризує її кількість (у міліметрах), яка протікає через поперечний переріз судини за одиницю часу (1 хв.). Об’ємна швидкість руху крові прямо пропорційна перепадам тиску на початку та в кінці судини й обернено пропорційна його опору руху крові. У нормальному організмі відтік крові від серця відповідає його притоку до серця. Це означає, що об’єм крові, який протікає за одиницю часу через усю артеріальну і всю венозну систему великого й малого кіл кровообігу, однаковий.

Лінійна швидкість руху крові характеризує швидкість переміщення її частин уздовж судини під час ламінарного потоку. Вона виражається у сантиметрах за секунду і визначається як відношення об’ємної швидкості течії крові до площі поперечного перерізу судини. Лінійна швидкість руху крові різна в окремих ділянках судинного русла за ходом судинного дерева. Вона залежить від загальної суми площ просвітів судин цього калібру на окремій ділянці. Найменший поперечний переріз має аорта, у зв’язку з чим швидкість руху крові у ній найбільша — 50-70 см/с. Найбільшу сумарну площу поперечного перерізу мають капіляри, у ссавців вона приблизно у 800 разів більша від площі поперечного перерізу аорти. Відповідно і швидкість крові тут становить близько 0,05 см/с. В артеріях вона становить 20-40 см/с, в артеріолах — 0,5 см/с. Через те, що при злитті вен їх сумарний просвіт зменшується, лінійна швидкість руху крові зростає, досягаючи у порожнистій вені 20 см/с.

Кров виштовхується окремими порціями, тому течія крові в аорті та артеріях пульсує. За цього його лінійна швидкість зростає у фазі систоли й понижується під час діастоли. У капілярній сітці через особливості будови артерій пульсові поштовхи зникають і лінійна швидкість руху крові набуває постійного характеру.

Швидкість колообігу крові відображає час, за який частинка крові пройде великим і малим колом кровообігу. У людини повний час колообігу становить 23 с. При цьому на проходження малого кола кровообігу припадає близько 1/5 часу, а на проходження великого — нерідко 4/5.