Эволюция кровотока от сердца к периферии
Движение крови по сосудистому руслу неоднородно и меняется по мере отдаления от сердца. Во время сердечного цикла давление испытывает значительные колебания, однако они постепенно ослабевают. Главную роль в этом сглаживании играет выраженная эластичность стенок аорты и крупных магистральных артерий.
В зависимости от калибра сосуда характер потока меняется кардинально:
- Аорта и крупные артерии: кровоток имеет выраженный пульсирующий характер, кровь продвигается вперед отдельными толчками, синхронно с сердечными сокращениями.
- Артериолы и капилляры: пульсации полностью гасятся, и ток крови становится абсолютно непрерывным, что критически важно для адекватного транскапиллярного обмена.
Два режима течения жидкости
Гемодинамика описывает два принципиально разных режима движения крови по сосудам: ламинарный и турбулентный. Переход между ними напрямую связан с изменением скорости движения жидкости.
- Ламинарное течение. Это строго упорядоченное движение. Кровь перемещается правильными слоями, которые скользят параллельно направлению течения (так называемому осевому потоку). Слои не пересекаются и не смешиваются друг с другом.
- Турбулентное течение. Возникает при существенном увеличении скорости движения. Упорядоченность полностью разрушается: происходит интенсивное перемешивание абсолютно всех слоев жидкости между собой, что сопровождается образованием многочисленных завихрений.
Число Рейнольдса ($NR$)
Чтобы предсказать, в каком режиме будет течь кровь в конкретном сосуде, используется математический критерий — число Рейнольдса ($NR$). Оно рассчитывается по следующей формуле:
$NR = (\rho \cdot D \cdot v) / \eta$
Где:
- $\rho$ (ро) — плотность жидкости;
- $D$ — диаметр кровеносного сосуда (трубки);
- $v$ — средняя скорость движения потока;
- $\eta$ (эта) — вязкость жидкости.
Оценка полученного значения позволяет точно определить режим:
- Если $NR < 2000$, то течение гарантированно остается ламинарным.
- Если $NR > 3000$, то течение переходит в турбулентное.
Факторы возникновения турбулентности
Завихрения в потоке крови не появляются случайным образом. Турбулентность возникает при совпадении определенных физических и анатомических условий. К факторам, провоцирующим срыв ламинарного потока, относятся:
- Понижение вязкости крови.
- Повышение скорости движения потока.
- Большой диаметр кровеносного сосуда.
- Высокая плотность жидкости.
- Наличие неровностей на внутренних сосудистых стенках.
Особую роль играет феномен «утончения сдвига». Суть этого явления заключается в том, что при значительном увеличении скорости кровотока один слой жидкости начинает активно сдвигаться относительно другого. Это физическое взаимодействие приводит к фактическому снижению вязкости крови, что, согласно формуле Рейнольдса, дополнительно повышает риск развития турбулентности.
Физиологическое значение турбулентности
Турбулентное течение не всегда является патологией, оно имеет четкую локализацию и условия возникновения в здоровом организме.
Изначально вихревые потоки существуют в норме в момент выталкивания порции крови из левого желудочка в аорту. Также турбулентность закономерно возникает в местах разветвления кровеносных сосудов (бифуркациях), где нарушается геометрия потока. В остальных артериях течение может временно становиться турбулентным при резком возрастании скорости кровотока — например, на фоне интенсивной физической работы.
Главное физиологическое последствие турбулентности — энергетиологическое. Такое течение требует дополнительных затрат энергии для продвижения крови по руслу. Как следствие, это создает существенную дополнительную нагрузку на насосную функцию сердца.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какой профиль распределения скоростей слоев характерен для ламинарного течения крови?
Для ламинарного течения крови характерно упорядоченное движение: кровь перемещается слоями, параллельными направлению течения, то есть формируется осевой поток. В микрососудах описан параболический профиль тока: из-за поперечной разницы давления форменные элементы смещаются от периферии к центру. В результате скорость движения клеток через капилляр выше, чем скорость движения цельной крови; с этим связан феномен снижения вязкости крови в микрососудах.
При каких сердечно-сосудистых патологиях возникает турбулентное течение крови?
В приведённых источниках турбулентное течение крови описано при следующих сердечно-сосудистых патологиях:
- стеноз почечной артерии — турбулентность кровотока определяется ниже места сужения;
- острая митральная регургитация — ретроградная струя из левого желудочка в левое предсердие выглядит тёмной на кино-МРТ из-за турбулентного потока.
Также источники указывают, что вихри изначально существуют при выталкивании крови из желудочка в аорту и в местах разветвления сосудов — бифуркациях; в артериях течение может стать турбулентным при возрастании скорости кровотока, например при физической работе.
Чтобы запомнить факторы турбулентности, посмотрите на формулу Рейнольдса: все, что в числителе (плотность, диаметр, скорость), при увеличении вызывает вихри. А то, что в знаменателе (вязкость), при увеличении сохраняет ламинарность потока.
Вопросы с занятий и экзамена
Почему в капиллярах кровоток непрерывный, а в аорте пульсирующий?
В аорте кровь движется отдельными толчками из-за ритмичных сердечных выбросов. По мере продвижения к периферии эти колебания давления полностью сглаживаются благодаря высокой эластичности стенок магистральных сосудов.
Что такое феномен «утончение сдвига»?
Это явление снижения вязкости крови при увеличении скорости кровотока. Оно возникает из-за того, что при высокой скорости слои жидкости начинают интенсивно сдвигаться друг относительно друга.
Где в норме можно встретить турбулентный кровоток?
В здоровом организме вихри образуются при выталкивании крови из желудочка в аорту, а также в местах бифуркаций (разветвлений) сосудов. В других артериях они могут появиться при тяжелой физической работе из-за роста скорости потока.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы сглаживания пульсовых колебаний артериального давления
- Влияние неровностей сосудистой стенки на гемодинамику
- Гемодинамика в местах бифуркаций кровеносных сосудов
- Энергетические затраты миокарда при преодолении турбулентности
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Режимы течения крови» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 112 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Гемодинамика сосудистого русла»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.